1%的碳排放量為何也不放過?污水處理行業(yè)減碳效益大
時間:2022-06-21
來源:中國環(huán)境
作者:中環(huán)報記者劉良偉
在我國,污水處理行業(yè)的碳排放量約占全社會總排放量的1%,在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中占比最大。因此,引導污水處理廠進行“低碳化”改造具有重要意義。為此,中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會近日發(fā)布了我國污水處理領域首個低碳團體標準——《污水處理廠低碳運行評價技術規(guī)范》(T/CAEPI49 - 2022) (以下簡稱《規(guī)范》),將于2022年7月1日起正式實施。這一標準的發(fā)布將解決哪些難題,如何發(fā)揮作用?記者進行了多方采訪。
1%占比到底大不大?
污水處理行業(yè)減少碳排放,相比其他行業(yè),減碳效益更大
“排水與污水處理是主要的碳排放行業(yè)之一。”中國人民大學低碳水環(huán)境技術研究中心主任王洪臣說,2019年,全球碳排放量接近600億噸,二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)三大溫室氣體占到碳排放總量的97.9%,分別占比為74.4%、17.3%和6.2%。這些氣體的排放主要涉及四大行業(yè)門類:能源利用(燒煤、燃油、發(fā)電等)、農(nóng)林畜牧、工業(yè)生產(chǎn)、廢物處置,分別占比為73.2%、18.4%、5.2%、3.2%。占比3.2%的廢物處置包括垃圾處理、工業(yè)廢水處理和生活污水處理。CO2主要來自于能源利用,CH4、N2O則來自于其余三大門類的直接排放。
1%的占比看似不大,但王洪臣告訴記者:“排水與污水處理行業(yè)碳排放量雖然占比小,但依靠改變技術路線、改變運行模式,輔以適當?shù)牡吞几脑,即可減少碳排放,相比其他行業(yè),減碳效益更大。”
與此同時,污水處理本身就是個碳減排過程。未經(jīng)處理的污水直排導致黑臭是個厭氧過程,會產(chǎn)生更多的碳排放。目前,我國統(tǒng)計出的污水處理率雖然較高,但污水集中收集率普遍較低,許多城市不足50%,城市和農(nóng)村存在大量黑臭水體。提高污水集中收集處理率,實現(xiàn)低碳污水處理,就是污水處理行業(yè)對“雙碳”戰(zhàn)略的重要貢獻。
中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會副會長鄭江告訴記者:“由于污水水質(zhì)及污水處理工藝的差異,污水處理產(chǎn)生的溫室氣體排放量變化范圍較大。北京城市排水集團與深圳水務集團是我國規(guī)模較大的水務公司,污水處理能力達到423萬立方米/日及397萬立方米/日,主要服務對象為北京市和深圳市,能夠分別代表我國北方和南方的情況。兩家水務公司分別對污水處理過程溫室氣體排放情況進行測算,結(jié)果顯示,按照目前的處理工藝及排放標準,污水處理過程產(chǎn)生的溫室氣體排放量約為600gCO2/立方米。主要排放為電力消耗導致的間接排放以及脫氮過程產(chǎn)生的N2O直接排放,這兩項排放量占總排放量的80%—90%;其他方面的排放還包括CH4直接排放與絮凝劑消耗產(chǎn)生的間接排放。”
節(jié)能降耗為何是污水處理行業(yè)最重要的減排手段?
節(jié)能降耗就是碳減排,多耗電就是多排碳,多耗藥也是多排碳
“‘節(jié)能降耗’已經(jīng)強調(diào)了幾十年,不單是污水處理行業(yè),各行各業(yè)都在強調(diào)。以前,強調(diào)節(jié)能降耗是為了降低成本,而現(xiàn)在,污水處理行業(yè)為了確保出水穩(wěn)定達標而免受處罰,不惜過量投入電耗、藥耗。在新形勢下,應該認識到,多耗電就是多排碳,多耗藥也是多排碳,節(jié)能降耗就是碳減排,是排水與污水處理行業(yè)最重要的減排手段。”王洪臣認為,對污水處理節(jié)能降耗重要性的認識要提升高度。
污水處理過程消耗的電能約占全社會用電量的0.5%—1%。這部分間接排放約占污水處理過程溫室氣體排放總量的50%左右,因此,降低污水處理電耗是實現(xiàn)低碳運行的重要手段。
“目前,污水處理設施運營單位主要采用廠網(wǎng)一體化調(diào)控、智能控制(泵站智能編組、精準曝氣等)、設備能效提升(更新高能效設備)、優(yōu)化調(diào)控策略(合理污泥濃度、溶解氧設定等)等方法降低污水處理單耗,已經(jīng)取得一定效果。”鄭江介紹。
與此同時,王洪臣強調(diào):“N2O減排是重點。”污水處理過程N2O的釋放、檢測及控制要加大力度。目前,N2O在污水處理過程的釋放機制及其影響因素還不清楚,檢測及在線監(jiān)測手段不成熟,相應的評估方法、控制對策也是空白,尤其是如何實現(xiàn)控制N2O和提高脫氮率之間的平衡,并進而達到協(xié)同,都亟需深入研究。
此外,需要以新能源開發(fā)為手段,開展“替碳”工作。鄭江告訴記者:“污水中蘊含大量的有機物及熱量,且污水處理設施占地面積較大,可以利用這些特點在污水處理廠內(nèi)進行新能源開發(fā)。目前主要采用的方法包括:利用污泥厭氧消化工藝產(chǎn)生沼氣,在污水處理廠內(nèi)進行熱電聯(lián)產(chǎn),實現(xiàn)沼氣資源高效利用;在污水處理設施上方加裝分布式光伏發(fā)電設備,利用太陽能進行發(fā)電,回用于污水處理過程;利用污水水溫相對恒定的特點,通過水源熱泵提取污水中的熱量;在一些具有地形條件的地區(qū)(比如重慶),利用尾水排放進行能量回收?傮w而言,污水處理廠的新能源開發(fā)已經(jīng)包含了生物質(zhì)能、熱能、勢能等多個方向。
“固碳”對于污水處理廠碳減排來說也有不小的操作空間。污水處理廠利用生產(chǎn)的再生水作為環(huán)境補給重要水源,助力構(gòu)建良好的水體環(huán)境,可以產(chǎn)生一定的碳匯效果。此外,經(jīng)充分穩(wěn)定處理的污泥產(chǎn)物可用于沙荒地、礦山等修復項目,在此基礎上進行林業(yè)碳匯項目開發(fā)也能取得較好的生態(tài)環(huán)境效果。
如何用一把尺子核算污水處理廠碳排放?
規(guī)范碳排放核算方法、碳排放評價方法和低碳化的實現(xiàn)路徑
由于進水水質(zhì)、處理工藝、處理規(guī)模、出水水質(zhì)標準等方面存在差異,難以對污水處理過程的碳排放量與排放強度進行評價,各水務企業(yè)間不能進行有效的比較與經(jīng)驗借鑒。
那么,如何把污水處理廠放到一個賽道上,用一把尺子核算、評價其碳排放呢?
鄭江說,《規(guī)范》主要從3個方面指導污水處理廠開展碳減排核算,開展工藝優(yōu)化和技術改造。
首先,規(guī)范污水處理過程碳排放核算方法。《規(guī)范》明確了污水處理過程中N2O、CH4、化石燃料燃燒、電力消耗、熱耗與物耗所產(chǎn)生的排放量,進而幫助水務企業(yè)全面了解自身碳排放總量及其構(gòu)成,從而制定有針對性的碳減排策略與措施。
其次,《規(guī)范》規(guī)定了碳排放評價方法!兑(guī)范》充分考慮污水處理過程的差異性,提出歸一化的碳排放評價方法與評價流程。各運營單位可以利用總氮去除率修正系數(shù)、處理規(guī)模修正系數(shù)等對自身碳排放量或碳排放強度進行修正,便于同行業(yè)排放情況進行對比。各運營單位也可以明確自身碳排放情況在全行業(yè)所處的水平。
最后,《規(guī)范》提出了污水處理過程低碳化的實現(xiàn)路徑!兑(guī)范》提出四大類12項低碳行為。污水處理設施運營單位可以結(jié)合自身特點,圍繞提升泵與曝氣風機等重點用能設備改造、生物系統(tǒng)優(yōu)化運行與藥劑精準投加、進行清潔能源回收與利用項目建設、實施監(jiān)測與核算等方法逐步降低生產(chǎn)過程碳排放量,最終實現(xiàn)低碳運行目標。
中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會會長郭承站說:“《規(guī)范》為管理部門、運營單位和第三方機構(gòu)評估污水處理廠的低碳行為提供了重要的方法依據(jù)。下一步,中環(huán)協(xié)(北京)認證中心將以這一標準提出的評價方法為依據(jù)開展低碳污水處理廠的認證工作。這將增加標準效力,為標準落地提供切實推動力。標準化工作是生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)全力服務碳中和碳達峰工作的重要抓手。除《污水處理廠低碳運行評價技術規(guī)范》之外,協(xié)會聚焦二氧化碳在線監(jiān)測,于不久前發(fā)布了《固定污染源廢氣排放口監(jiān)測點位設置技術規(guī)范》《固定污染源二氧化碳排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求》和《固定污染源二氧化碳排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》。作為支撐重點行業(yè)二氧化碳在線監(jiān)測的成套標準,這3項標準的制定工作得到了生態(tài)環(huán)境部的大力指導和支持,目前相關儀器的性能檢測和認證工作已經(jīng)在中國環(huán)境監(jiān)測總站和中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會認證中心開展。”