水務行業如何實現 “碳中和”？

今年初，國內成功舉辦冬奧會，并對外稱這是第一次“零碳冬奧”。王凱軍分析，雖然冬奧會在場館方面為實現零碳付出了各種努力，但實際上，在冬奧會場館中真正做到綠色低碳東西是非常有限的，場館本身采用的可以實現零碳的技術和手段其實很少，主要還是通過外界技術手段達到零碳目的。

丁仲禮院士提出，要實現碳中和，要經歷四步減排路徑：第一步“控碳”，到2030年，二氧化碳排放總量控制在100億噸之內；第二步“減碳”，到2040年，爭取排放總量控制在85億噸之內?；就瓿山煌ê徒ㄖI域低碳化改造，工業領域全面推廣用煤/石油/天然氣＋氫＋電取代煤炭的工藝過程，推廣無碳新工藝；第三步“低碳”，到2050年，碳排放控制在60億噸。建筑和交通領域達到近無碳化，工業基本完成低碳化改造；第四步“中碳”，到2060年，碳排放總量控制在25—30億噸?；痣娍刂圃?0億噸，除交通和建筑領域外，工業領域也全面實現低碳化。

要完成這四個階段的目標，水務行業具體該如何做呢？

王凱軍介紹，當前在水務行業中，有兩個助力實現低碳目標的主流觀點：一，污水處理行業采用綠色電力，可直接“躺平”；二，與其他行業一樣，考慮工業綠色轉型，解決攻克轉型中的關鍵技術，并考慮清潔能源替代、資源循環利用等因素。第二種途徑需要行業為此做更多工作，付出更多努力。

王凱軍表示，他個人不太贊成“奧運場館模式”，也不太贊成全部采用綠色電力，自然躺平的模式。從國家角度來說，雙碳戰略是重大決策，還被納入了生態文明建設的整體框架，在這一框架下，雙碳戰略被賦予了更深刻的內涵。他認為在雙碳戰略下，以什么途徑實現碳中和是關鍵性的問題。在這一過程中，企業要主動面對經濟結構轉型升級的迫切需求而轉型，要順應技術進步趨勢，推動技術能效提升。還要樹立企業低碳、可持續發展的形象，迎接新的市場機遇，升級企業盈利模式，將碳交易變現為碳資產。

污水處理碳中和技術發展方向

王凱軍介紹，水務行業有兩大與雙碳戰略相關的熱門技術。一個是厭氧氨氧化技術，Marc Strous在《Science》發文稱，污水處理廠如果使用主流厭氧氨氧化技術，可產生44.4%的能量，實現能源自給，就完全可以成為 “碳中和”污水廠；另一大技術是好氧顆粒污泥工藝，可以減少70%的占地和30%的能耗。

這兩大技術都是污水處理領域中起到革命性作用的工藝，但是否能引領21世紀污水處理行業的發展呢？

厭氧氨氧化工藝

王凱軍表示，在主流厭氧氨氧化工藝發明之后，DEMON ? hydro-cyclones、Paques ANAMMOX ? process、ANITA?Mox/AnoxKaldnes? MBBR等工藝都開始大規模中試或生產性的試驗，但在這個過程中，產生了一些問題。

目前最有希望的DEMON ? hydro-cyclones工藝無法定量描述和控制anammox在主流脫氮中去除率。王凱軍曾參觀Dokhaven地下污水處理廠改造項目，該項目A段出水采用厭氧氨氧化顆粒污泥，在運行過程中，隨著時間，懸浮物和COD波動，厭氧氨氧化顆粒污泥出現了解體現象。王凱軍團隊曾兩次邀請該廠管理者來中國一起進行中試，但也遇到了類似問題，這是在現有技術框架下不太容易解決的問題。

在雙泥齡主流高效復合脫氮技術問世后，王凱軍等也在國家項目下進行了中試，取得了比較好的效果，并且在首創環保集團2萬噸/d的污水處理廠和雄安容東片區4萬噸/d的再生水廠都采用了雙泥齡主流高效復合脫氮技術。但在運營過程中，出現了兩個問題：一是MBBR的攪拌和吹掃的能耗大大地抵消了厭氧氨氧化節約的能源，二是外回流（100%）和內回流（200%）稀釋造成的低濃度，增加了厭氧氨氧化對亞硝化的控制難度。這一技術工藝仍然具有優勢，但如果無法節能，就不符合“雙碳戰略”的大背景，產生一系列問題。

好氧顆粒污泥工藝

好氧顆粒污泥工藝具有許多優勢，最突出的優勢是可節約70%的占地面積，因為土地資源具有不可再生屬性，是可持續發展中的重要內容；好氧顆粒污泥工藝的反應器形式是序批式，不需要回流，可高效節能30%以上；此外，好氧顆粒污泥工藝出水水質良好，其出水TN可低于4mg/L，TP僅為0.3 mg/L，是非常有希望的工藝。

北控工業環保龍游項目三期采用好氧顆粒污泥技術，占地面積僅為一期、二期的三分之一左右

雖然有以上優勢，但好氧顆粒污泥工藝仍存在一定的局限性，好氧顆粒污泥工藝只是有限的節能，與碳中和目標仍存在加大差距，因此，（連續流）好氧顆粒污泥在碳減排上的優勢有限。

分析以上兩大工藝的優缺點之后，王凱軍總結，厭氧氨氧化工藝和好氧顆粒污泥工藝這兩個20世紀以來重大的技術進步在實現碳中和的道路上能提供的支撐較為有限。

實現碳中和需錨定新技術工藝

王凱軍認為，污水處理行業在碳中和目標下的技術發展方向需考慮以下四點：

1、資源化：行業需要重視資源的循環利用，特別是N、P等營養物的回收。目前所有污水處理工藝都沒有對N進行回收，N和P的回收與可持續發展相關，必然是下一步的重點。

2、碳中和：要降低能耗和物耗，實現減污降碳。將雙碳目標納入生態文明框架進行考量，就應當重視這一點。

編輯：李丹