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2022年

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预

告

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减碳者

近期，国家发展改革委、国家统计局、生态环境部三部门联合印发（戳蓝字，可见相关信息）。

此方案为完善碳排放权交易市场、低碳标准体系建设等双碳工作提供了科学可靠的数据支撑，为建立碳排放统一大市场做好了基础保障。

在电力、钢铁、有色、建材、石化、化工、建筑等各重点行业组成的减碳者联盟中，污水处理厂也正以“C”位姿态与宝藏功用而出位&出圈~

污水处理厂，持续推进污水治理、协同控污降碳、坚持科学治污，不盲目提高污水处理厂的出水标准。聚焦于提升污水治理全项目周期、全治理链的“水-能-碳”关联性决策分析与优化调控，完善温室气体排放的总量和强度双控管理，实现节能、降碳、减污协同增效。

通过具体实施方案、量化碳强度约束性指标下降等，以期助力国家碳达峰、碳中和目标的如期实现。

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本期好文预告通过系统梳理全国城镇污水集中处理行业的历史与发展，分析城镇污水处理厂污染治理过程中带来的能/药耗权重影响，以及治污、能/药耗与温室气体碳排放三者间的关联性，从而为碳排放总量和碳排放强度的核算及减排调控提供有力支撑与价值思考。

看文~

第 一 作 者 介 绍

第一作者：蒋富海(1983—)，男，高级工程师，研究生，现任中持水务股份有限公司运营技术总监，主要从事污废水处理的运营技术精细化研发应用与管理工作。

他主持多项重大水务项目的策划、节能降耗等技术与管理工作，承担国内环保央企(国企)的项目技术督察、企业标准审查与技术顾问；担任中环协运营服务资质认证的评审专家；参与双百联盟污水处理标杆评选的现场评审；主持申报生态环境部对外合作与交流中心典型示范案例等。

邢台市

某污水处理厂

浙江省

某污水处理厂

河南省

某污水处理厂

他参与国家研发课题2项；参编地方(或团体)科技标准数项；担任中文核心期刊的审稿专家；以第一作者发表论文6篇；曾获期刊优秀论文奖及“九通杯”技术创新奖；以第一发明人获授权专利57项(含发明专利9项)；担任哈工大(深圳)、安徽建筑大学等国内数所高等院校学位博(硕)士培养的校外产业导师。

河北省廊坊市

某人工湿地

文 摘 关 键 词

城镇污水治理与温室气体的协同减排

双控研究

蒋 富 海1，王 琴2，

张 显 忠3，陈 覃4

[1. 中持水务股份有限公司，北京 ；2. 生态环境部对外合作与交流中心，北京 ；3. 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司，上海 ；4. 广东省建筑设计研究院，广东 广州 ]

摘要：截至2020年，全国城镇集中式的污水处理率(污泥处置率)均达到90%以上，污水处理量得到稳步增长。能/药耗规模是污水处理厂经营成本控制的重头，两项费用占比超过50%。针对污水处理厂的减污降碳、节能降耗的协同增效，需要全周期(流程)的系统分析与精细化调控。针对温室气体碳排放，建立基于“碳排放量”与“碳排放强度”双控指标的量化评估体系，且COD(TN)污染物、能耗、药耗为污水处理厂碳排放的主要关联因子。以实际污水处理厂的活动数据进行碳排放指标测算与横向类比，碳排放强度在0.54～1.11 kg CO2/m3，其中来自电耗、药耗的碳排放量贡献权重各为31%～64%、12%～29%。

关键词：城镇污水处理厂；减污降碳；节能降耗；协同增效；温室气体；碳排放

好 文 节 选

1 全国城镇污水集中处理的发展状况

1.1 污水集中处理情况

通过统计分析中国在“污水处理量”“污水处理率”“污水处理厂处理能力”三项指标的历年变化(其中：针对“城市”口径的数据期为1991～2020期间的30 a；针对“县城”口径的数据期为2001～2020期间的20 a)、以及2020年的分省(直辖市)变化，研读国家在城镇污水处理行业的历史沿革与发展形势[4]。

经过30 a发展，全国“城市”级的年污水处理量从期初的44.5 亿m3增至557.3 亿m3，增幅超过10倍，“城市”级污水处理率也从14.9%提高至97.5%。全国“县城”级历经20 a发展，其年污水处理量从期初的3.3 亿m3增至98.6 亿m3，增幅近30倍，“县城”级污水处理率也从8.2%提高至95.1%。截至2020年，全国年污水处理量已超过655 亿m3，覆盖全国市(县)级的污水治理得以飞跃式发展，见图1。

图 1 历年污水处理量(及处理率)变化

全国城镇“污水处理厂处理能力”数值也逐年稳步提升，见图4。自1991年至2020年，全国“城市”级从317 万m3/d提升至1.93 亿m3/d；自2001年至2020年，全国“县城”级从455 万m3/d提升至3 770 万m3/d。截至2020年、全国城镇集中污水处理厂处理能力已超过2.30 亿m3/d。污水处理厂处理能力最大的前3位分别为：广东(2 821 万m3/d)、山东(1 729 万m3/d)、江苏(1 615万m3/d)。

a) 不同年份

b) 不同区域

图 4 全国污水处理厂处理能力变化

2 治污过程中的能/药耗、温室气体排放影响分析

2.1 能/药耗在经营成本中的变化

针对已投运4 a以上的全国10座某污水处理厂(项目规模在2～5 万m3/d)开展近4 a的电费与药剂费权重统计分析，结果见图6。可见电费、药剂费在经营费用支出的权重较高，占比为20%～35%，特别是药剂随着进出水水质提升、采购价格上涨等因素而有所递增，电和药剂费二者累加权重占比为50%～65%。因此，针对规模以上污水处理厂，开展针对性、持续性节能降耗的精细管控优化，提升环境效益、经济效益、碳减排效益。

a) 电费

b) 药剂费

图 6 能/药耗在经营成本中的权重

3 温室气体的碳排放核算分析

3.1 碳排放量的核算程序

温室气体碳排放量的核算程序，见图9。以“碳排放量”(包括直接碳排放量、间接碳排放量)、“碳排放强度”为指示统计指标，直接碳排放量主要为处理流程中因TN消减产生的N2O气体、COD(或BOD5)消减产生的CH4气体，间接碳排放量则为生产电耗、生产药耗、供热消耗(无热媒消耗时，本小项忽略)等，通过相应的活动数据、产/排污系数及碳排放因子，核算公式见文献[9-10]，本文不再赘述。

图 9 温室气体碳排放量的核算程序

3.3 典型污水厂的碳排放量类比

通过10座某污水处理厂的2021年度生产活动统计数据(包括COD及TN去除浓度，电耗、干污泥产量及有机质含量、药耗等)，试算其2021年的碳排放量、碳排放强度指标，并进行横向类比，结果见图14～图15。此类污水处理厂的碳排放贡献源中，电耗为权重最大项，其碳排放占比为31%～64%；药耗的碳排放次之，占比为12%～29%；TN去除的碳排放占比为6%～19%；COD去除的碳排放占比为9%～31%。随着处理规模、处理场景不同，该10座污水处理厂年碳排放量在3 600～12 000 t CO2变化，对应其碳排放强度则在0.54～1.11 kg CO2/m3波动。

需指出的是：10座污水厂进水BOD5浓度普遍低于100 mg/L，因此后续仍需围绕其收水服务片区管网，做好“一厂一策”的系统化排查与提质整治(收污水、赶外水，清浊分流等)举措实施，以期提高整体处理减排效能。

a) 日处理量

b) 干污泥产率

c) COD/TN去除浓度

d) 电力消耗

图 14 10座污水厂的主要基础生产消耗参数

图 15 10座污水处理厂的碳排放量与排放强度核算

4 结语

1）全国城镇污水集中处理厂处理规模、污水处理量得到稳步增长，逐步实现应收尽收、提量增效，伴生污泥得以稳定化、减量化与安全处置，污水处理率(及污泥处置率)均达到90%以上。

2）能/药耗是污水处理厂的经营成本重点关注项，两项费用占比超过50%。应针对重点电/药耗分级开展针对性的节能降耗优化挖潜。

3）截至2014年，重点来自于能源活动或以CO2为主的碳排放量在温室气体总量比例均已超过80%；而废水处理行业碳排放量贡献率接近1%。针对污水处理厂减污降碳、节能降耗的协同增效，需要从项目周期/流程进行系统分析与精细化调控。

4）针对温室气体碳排放，建立基于“碳排放量”与“碳排放强度”双控指标的量化评估体系，COD(TN)污染物、能/药耗为污水处理厂碳排放源的主要关联因子。

5）以实际污水处理厂的活动数据进行碳排放指标试算与横向类比，碳排放强度在0.54～1.11 kg CO2/m3，其中来自电耗、药耗的碳排放量贡献权重各为31%～64%、12%～29%。

全文阅读，敬请期待

《中国市政工程》

2022年10月刊

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END