“双碳”战略是我国绿色低碳发展的长期战略方向，掀起全社会“碳达峰·碳中和”实践浪潮，各行业纷纷出台了双碳目标下的中长期规划。因此，尽快通过技术创新、能源高效清洁利用、智能生产等手段实施低碳变革，降低行业碳排放，有助于为全行业提供更为广阔的发展空间。同时，以清洁能源替代化石能源消耗，建立绿色电力使用渠道，将有助于进一步抵消行业碳排放，赋能产业绿色低碳转型。
那么，水务行业该如何实现低碳呢？
01
水务行业与碳排放紧密相关
水务行业是指由原水、供水、节水、排水、污水处理及水资源回收利用等构成的产业链，如图所示。城市水务行业是城市发展、居民生活和工业生产等的基础，其行业上游是原水的获取，水资源获取的形式(地表水、地下水)及水源地的品质情况直接影响着供水成本与能耗;行业下游是污水与污泥的处理处置，城镇居民耗水量、节水情况及污水厂工艺技术和智能化管理水平将直接影响污水处理的综合能耗及药剂消耗。
供水系统碳排放量达千万吨！揭秘水务企业的低碳破局之路
一种典型的城市水务行业系统
据数据统计，2020年全国城镇污水处理全过程碳排放量为3 416.0万t CO2，碳抵消量为769.1万t CO2，净排放量为2 646.9万t CO2，全国城镇供水系统碳排放量超过2 200万t CO2。由此可见，水务行业实现碳减排对我国早日实现“碳达峰”“碳中和”有着重要意义。
1、供水的碳排放
由水源处取得的原水在经过原水管网输送、水厂处理、供水管网输送后送入千家万户。原水管网输送、供水管网输送过程中需通过多级泵站、泵房处理，此过程中水泵消耗电能的间接排放是主要的温室气体排放形式。
水厂处理过程中一般不直接排放温室气体，其间接排放源于设备运行产生的能耗，以及预处理环节加氯、絮凝剂和消毒剂投加产生的药耗。
赵荣钦等结合郑州市水源供给情况及相关数据进行分析计算，结果表明，城市依靠地下水开采和南水北调供水的取水系统碳排放值达0.14 kg/m3，制水和输配水过程能源强度分别为0.543 kW·h/m3和0.320 kW·h/m3。依照2020年全国单位火电发电量CO2排放量换算，制水和输配水过程的CO2排放量分别为0.452 kg/m3和0.266 kg/m3，制水过程对碳排放的贡献率更大。
2、污水处理的碳排放
生活污水处理的碳排放形式主要分为直接排放和间接排放。其中，直接排放一般为污水处理过程中，由于水中有机污染物被降解，释放了CO2、CH4和N2O等温室气体，进入大气；间接排放一般为污水处理过程中，所使用的包括电、气和药剂等所折算的碳排放。
马博雅等通过调研提出，相较于直接排放，目前对于间接排放方面的研究较为深入，技术方向也较明确，相关研究主要集中在节能降耗和污水能源回用两个方面。北京城市排水集团与深圳水务集团两家规模较大的水务公司曾分别对污水处理过程温室气体排放情况进行测算，结果表明在污水处理的过程中，因电力消耗导致的间接排放及脱氮过程中产生的氮氧化物直接排放是温室气体排放量的主要组成，占排放总量的80%～90%。
02
知名企业的降碳措施
北控水务：
在新技术研发方面，北控水务开发了AOA、好氧颗粒污泥等新技术，已经取得突破性进展，并已在山东、广东、浙江等地开展大规模生产性应用。
在运营节能降耗方面，利用全过程精细化控制、智慧水务等手段取得显著的节能降耗效果。北控水务构建了基于大数据的水厂信息数据中心，建设了水厂生产运营系统，建立了集约化的管控体系、分析决策支持系统和基于业务流程的运营移动互联APP应用系统，建成了基于云计算的智慧水务系统。2020年北控水务原材料吨水成本下降25.8%，实现碳源、除磷剂、絮凝剂等原材料及用电量的节约，全年实现二氧化碳减排约15万吨，实现剩余污泥减排约18万吨（含水率80%计）。
在新能源开发方面，北控水务推广光伏、水源热泵等技术并已初具规模，目前集团已有50余家水厂采用光伏发电，总装机容量超过32MW。
在水源热泵技术应用方面，以秦皇岛海港区西部污水处理厂为例，该厂污水处理规模12万吨/日，利用污水处理后的中水作为水源热泵热源，为厂区办公楼和生产生活区域提供采暖和制冷保障。
中环水务：
推动分布式能源应用。已在下属蚌埠、肥城、淇县等地的多个污水处理厂运行分布式光伏发电项目，对降低二氧化碳的排放做出了明显贡献，目前可替代约20%以上的传统能源。未来拟采用最新的柔性支架方式有效利用水厂场地，应用于新项目扩大装机容量。
推进污水资源化利用。目前中环水务正在建设蚌埠市再生水回用项目，该项目是淮河流域水生态环境治理重点项目，也是再生水利用和污水资源化示范项目。项目采用“反硝化滤池(改造)+超滤+消毒”的工艺方案，每年可回用2690万吨再生水，可减少COD排放量约0.88万吨，环境效益显著。处理后的回用水供蚌埠市市政杂用、景观回用、工业回用等，将减少蚌埠市对自来水的使用和污水的排放，极大的改善淮河流域生态水环境，同时由于使用再生水增加了绿化覆盖面，补给了人工池塘、湖泊，改善了当地居民生存环境。
推广水源热泵节能技术。污水源热泵技术是以城市或工业污水作为提供和储存能量的冷、热源的空调系统，可减少能源和水资源的消耗,产生较大的经济和社会效益。公司下属中环水务小汤山再生水厂与马池口再生水厂利用污水源热泵技术将蕴藏在污水中的低品位热能提取出来，为厂区供暖，实现能源回收利用，节省了锅炉房与传统空调的费用支出。
供水系统碳排放量达千万吨！揭秘水务企业的低碳破局之路
03
水务企业的低碳破局之路
1、打造“低碳水务”是迈向水务“碳中和”的必由之路
水是人类日常生活和社会发展不可或缺的重要物质资源，污水直排所产生的黑臭水体在厌氧环境中会增加大量碳排放。水务行业的减碳举措既能够直接推进水环境治理环节的碳排放协同控制，又可有效覆盖全行业用水过程的碳减排。
“低碳水务”可通过新技术的应用降低单位用电量和药剂投加量，从而减少额外能量和碳源的输入，同时依靠厂区内新能源的使用、副产物能源转化等方式实现供排水行业“碳中和”目标。
2、实现水务行业“碳中和”的关键是管理策略与技术创新
（1）明确阶段发展目标，提高从业人员对水务行业实现“碳中和”的共识。
水务行业实现“碳中和”不是一蹴而就的，既要避免运动式的“碳冲锋”，也要避免全行业从业者对实现“碳中和”的“事不关己”。需要明确阶段性发展目标，优先减少厂区能耗、物耗，结合技术创新、工艺改良实现“碳达峰”，再进一步通过引入新能源、降低单位水处理碳排放过渡至“碳中和”。通过阶段性目标的设立及从业人员培训，逐步提高水务行业工作人员对实现“碳中和”必要性、紧迫性的认识，自上而下与自下而上同步提高全行业探索节能减排技术与管理措施及积极性。
供水系统碳排放量达千万吨！揭秘水务企业的低碳破局之路
（2）研发低碳处置技术，促进产业转型与升级。
进一步研发净水处理、污水处置过程中的新技术、新设备，提高处理运行效率、减少能耗与药耗、增加能源回收利用比例，积极开发包括太阳能、风能等适用于水务行业的可再生能源，推动工艺过程无人化、处理装置智能化，实现水务行业处理厂稳定运行、节约外能输入、资源再利用，使相关处理过程由能源消耗型转化为能源外溢型，实现“碳中和”运行，促进包括温室气体减排技术在内的研发与应用。
（3）开展全生命周期评价，推动行业全产业链碳减排。
全生命周期评价有助于清晰量化各流程中物质流动时碳排放情况，分析碳足迹，评估不同流程、不同技术下厂区温室气体排放潜能。应进一步健全水务行业全链条产品生命周期评价，实现“水源-净水处置-终端用水-污水处置-排水”全过程碳排放评价，为开发绿色低碳水务产品、进一步降低水务行业碳排放提供支撑。
来源：净水万事屋，北大纵横王璞，电子人物联网
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