自从国家碳中和战略提上日程，各行各业都在探讨如何实现碳中和，作为环境治理行业排头兵的污水处理更是不例外。

　　所谓碳中和（Carbon neutrality）是指企业、团体或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、节能减排等形式全部抵销，实现零排放。

污水处理行业是耗能大户

　　相比而言，污水处理行业能耗虽然没有发电、钢铁、化工等行业那么高，但总能耗占比并不小，也属于能耗大户。据统计，我国2014年污水处理厂电耗占全国总电耗的0.26%，算上工业废水处理和污泥处理，所占比例将超过2%。美国有16000多座污水处理厂，耗电量占全社会总耗电量的1%。在丹麦，水和废水的处理流程消耗了25%～40%的市政电力。

　　另外，污水处理需要消耗大量燃料和药剂，间接排放大量温室气体，处理过程本身也会直接排放温室气体。联合国数据显示，全球污水处理等水处理行业碳排放量大约占全球碳排放量2%左右。美国2017年能源消耗量中约2% 用于饮用水和污水处理系统，产生约4100万吨温室气体。此外，水泵也是污水处理主要能耗来源之一。格兰富集团数据显示，水泵消耗的能源占所有与水相关设施能耗的10%。

　　那么污水处理厂要抵销的碳排放包括哪些呢？

　　首先是能耗，即用电。从能量转化的角度来说，传统污水处理模式本质是以能耗换水质。我们使用大量电能以去除污水中的污染物，间接产生大量二氧化碳排放。其次是污水处理需要消耗大量燃料和药剂，间接排放大量温室气体。另外，好氧段需要曝气，活性污泥吸收氧气并释放二氧化碳。

　　当然，能耗是大头。如果污水厂使用的电能不是来自于燃煤发电（2020年仍占我国总发电量的60.8%），而是水电、风电、光伏、核能等清洁能源，或者自产再生能源，碳中和就基本实现了。至于处理过程中其他碳排放，则可以忽略不计了。

　　那么，污水处理行业如何实现绿色低碳发展呢？总的来说可以从开源和节流两个方面考量。只要让污水消耗的能量（左边）与污水中含有的能回收的能量（右边）两边拉平，就能实现中和了。

　　如何开源？——提升能量回收能力

　　据测算，污水中所含能量是污水处理本身所消耗能量的9-10倍之多。通过优化污水处理工艺，回收有机物能量，利用低温余热发电实现碳中和，理论上是可行的。

　　奥地利Strass污水处理厂持续优化改进工艺，早在2005年即实现产能大于能耗（108%能源自给率），现已达到200%能源自给率，超标准实现碳中和。

　　荷兰最大的污水处理厂之一，阿姆斯特丹西污水厂（WWTP Amsterdam West）联合隔壁焚烧厂，污水厂的污泥在此焚烧处理，焚烧厂的热值利用率高达90%。还有剩余的电力和低温余热并入阿姆斯特丹的绿色电网和供暖系统。堪称协同处理实现能量自给并盈余的典范。

　　磁悬浮低温余热发电机组：

　　www.cigu.com.cn/product/42.html

　　如何节流？——改造升级曝气系统

　　其次，因地制宜积极采取各种措施实现能量节流，也是绿色低碳发展的重要组成部分。有数据表明，我国污水处理厂处理单位体积污水的电耗在0.15～0.28kW·h/m3左右。其中，曝气鼓风机电耗所占比例为56.2%。虽然不同处理工艺能耗不同，但曝气系统总体能耗占比最大是事实。因此，污水处理厂节能降耗关键点在升级改造曝气系统。

　　1. 选择更加节能的曝气设备

　　曝气鼓风机种类包含容积式风机（罗茨风机、螺杆风机）、离心式风机（低速多级离心风机）、单级离心风机（齿轮增速、空气悬浮、磁悬浮）等。各类风机性能对比如下图所示：

　　2. 精确的供气系统

　　曝气系统节能的另一核心是在保证出水达标的前提下，按需提供微生物所需的溶解氧，达到供需平衡，避免曝气能耗的浪费。这就需要精准掌控微生物的活动过程，同时精准控制鼓风机的运行过程。既要防止过度曝气，也要防止曝气不足。这对硬件设备和控制系统的稳定性、可靠性和精准度等提出很高要求。

　　磁悬浮曝气鼓风机：

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　　总结

　　污水处理厂最易达成的碳中和途径是什么？一个字：等！等到国家把所有燃煤电厂都替代了，就坐着顺风车哼着歌愉快地实现了。

　　2021年1月1日起，全国碳市场首个履约周期（截止到今年12月31日）正式启动，涉及2225家发电行业的重点排放单位。这是我国第一次从国家层面将二氧化碳控排责任压实到企业，通过市场倒逼机制，促进产业技术升级。看来，“等”字诀曙光在望啊！

　　但是，咱们环境产业的排头兵是靠等的吗？