污水廠的碳平衡可通過三個途徑實現：降低能耗;回收污水中的有機質用于產能;降低CH4和N2O的直接排放量。然而，通過污水中有機質產能抵扣電能消耗實現減碳的效果，不僅與有機質產能總量有關，而且與污水廠外接用電的種類有關(燃煤發(fā)電或天然氣發(fā)電等)。
 

    在營養(yǎng)鹽去除方面，降低能耗可以通過兩個途徑實現：(1)營養(yǎng)鹽回收或直接利用，避免硝化過程的能耗;(2)低能耗營養(yǎng)鹽去除工藝應用，比如主流程厭氧氨氧化，和將COD去除和脫氮分開進行的工藝。
 

    根據諸多文獻報道，污水來水中的氮源大約有0.5%會以N2O的形式釋放出，由于工藝和管理水平的差異，該百分比往往在0-14%間波動。而在穩(wěn)定運行的情況下，污水處理系統(tǒng)中約有2.1-4.4%的CH4會釋放出，最高可達32.7%。所以，在工藝設計和運行管理方面，應最大限度地降低N2O和CH4的排放。
 

    熱能是污水中蘊含能量最多的部分(占85%)。從污水處理廠中回收熱能的技術應用越來越廣泛，但是以家庭為單位的污水熱能回收卻很少受到關注。而通過水源熱泵或熱交換器的形式，從家庭污水中回收熱能非常有潛力，特別是考慮到目前家庭10%-20%的總能耗是用于水的加熱，而這個比例在未來可能增加到50%。根據目前一款已經進行商業(yè)化生產的家用淋浴水熱交換器來進行計算，若每人每天淋浴5分鐘時間(假設淋浴流量為6升/分鐘)，利用該交換器，每年可節(jié)約100Kwh的能耗。但是為了保證后續(xù)污水處理工藝的順利進行，瑞士蘇黎世Canton污水廠對進入污水廠前的熱量回收有專門的規(guī)定，以保證進入處理廠前污水溫度不低于10攝氏度。以家庭為單位，從污水中回收熱能是非常有效的減排方式，相當于每年每人降低了47公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)，或95公斤的CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算)。
 

    LarsenT.A等人還計算了三種不同污水處理工藝的碳排放情況。

    (1)傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝

    (2)分離COD去除和脫氮的低能耗工藝

    (3)COD去除+尿液分離，無脫氮過程的工藝
 

    用主流程Anammox工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硝化反硝化工藝，其最佳減排效果為每年每人17公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)或10公斤CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算);而用尿液直接分離工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)硝化反硝化工藝，其最大的減排效果為每年每人48-55公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)或30-37公斤CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算)。
 

    通常N2O和CH4很難實時監(jiān)測，有可能成為污水廠中溫室氣體排放的主要來源。而當污水廠的外接用電來自于天然氣發(fā)電時，為了抵扣總體的溫室氣體排放，對N2O和CH4的排放控制顯得格外重要。而在這過程中，工藝運行的穩(wěn)定性可能比工藝的選擇更為重要。