在(zai)行(xing)业(ye)(ye)面临(lin)诸多(duo)不确定(ding)性的(de)(de)情况下(xia)，“双碳”成为一项重(zhong)要的(de)(de) “确定(ding)性”。业(ye)(ye)界能(neng)够越来(lai)(lai)越深刻感(gan)知(zhi)到，城镇水(shui)务的(de)(de)碳达(da)峰(feng)，碳中和实施路(lu)径，是城镇水(shui)务未(wei)来(lai)(lai)发(fa)展(zhan)的(de)(de)核心战略，也(ye)是行(xing)业(ye)(ye)发(fa)展(zhan)的(de)(de)分(fen)水(shui)岭(ling)和推动力。

　　未(wei)来(lai)(lai)新(xin)水务高度重(zhong)视此方向(xiang)，在首批未(wei)来(lai)(lai)新(xin)水务确立的(de)(de)四项课(ke)题中，将城镇水务碳(tan)排放路径规划作(zuo)(zuo)为重(zhong)要研(yan)究方向(xiang)。日前召(zhao)开(kai)的(de)(de)“未(wei)来(lai)(lai)新(xin)水务专(zhuan)家组(zu)第三次会议”，重(zhong)点研(yan)讨了该课(ke)题。专(zhuan)家组(zu)认为，“双(shuang)碳(tan)”引发(fa)的(de)(de)行(xing)业变革与重(zhong)构，或(huo)将牵引起水务行(xing)业面临的(de)(de)工(gong)艺优(you)化、氧化亚氮(dan)、管网、余热(re)回收、化粪池去留等诸多重(zhong)要议题，开(kai)启更多新(xin)的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)界面。而这(zhei)些议题，在碳(tan)减(jian)排的(de)(de)要求之外，实(shi)际上也是(shi)水务行(xing)业补齐(qi)短板、全(quan)面提升的(de)(de)必由之路。

　　能耗控制(zhi)与(yu)运(yun)营(ying)优化

　　未来新水务专(zhuan)(zhuan)家组专(zhuan)(zhuan)家、北京建筑大学教授郝(hao)晓地(di)指(zhi)出，城镇给水处(chu)理厂(chang)和(he)(he)污(wu)水处(chu)理厂(chang)运行阶段，碳排放活动主要包(bao)括(kuo)给水处(chu)理厂(chang)取水、处(chu)理和(he)(he)输(shu)配水产生的电(dian)耗(hao)和(he)(he)药(yao)耗(hao)（包(bao)括(kuo)运输(shu)），以及污(wu)水处(chu)理过(guo)程直接产生的非(fei)二气(qi)体(ti)排放（CH4与(yu)N2O）、电(dian)耗(hao)药(yao)耗(hao)（包(bao)括(kuo)运输(shu)）、污(wu)泥外运等。其(qi)中，电(dian)耗(hao)与(yu)直接非(fei)二气(qi)体(ti)排放是当前(qian)影响最为显著的部分。

　　基于(yu)统计年鉴与行(xing)(xing)(xing)业数据，郝晓(xiao)地团队核算了(le)水务行(xing)(xing)(xing)业存(cun)量(liang)碳(tan)排放(fang)，并综(zong)合考虑用(yong)水总(zong)量(liang)、城镇(zhen)人口、用(yong)水定额、管(guan)网漏损率(lv)、再生水利(li)用(yong)率(lv)、排放(fang)标准(zhun)提升等指标，预测了(le)不同情景(jing)下(xia)行(xing)(xing)(xing)业30/60碳(tan)排放(fang)量(liang)。最后，通(tong)过措施(shi)减碳(tan)能(neng)力与投资成本评估，指出能(neng)耗、药耗与N2O控制是水务行(xing)(xing)(xing)业践行(xing)(xing)(xing)低(di)碳(tan)运(yun)行(xing)(xing)(xing)首要措施(shi)，而实现碳(tan)中和目标污水处理则需要考虑出水余温热能(neng)利(li)用(yong)。

　　“电(dian)(dian)力(li)+化(hua)石燃(ran)料(liao)(liao)”减排(pai)或将(jiang)成(cheng)为(wei)未(wei)来六七年(nian)内水务企(qi)业碳减排(pai)的(de)主(zhu)要抓手(shou)。根据新水务创新经(jing)理唐晓雪(xue)的(de)计(ji)算，典型水务公司按照国(guo)家要求、以(yi)“2060碳中(zhong)和”为(wei)目标(biao)的(de)碳减排(pai)（不计(ji)电(dian)(dian)力(li)因子变化(hua)时），电(dian)(dian)耗(hao)减排(pai)量将(jiang)占到59%以(yi)上；而以(yi)“2030碳达(da)峰”为(wei)目标(biao)，自身(shen)节能降耗(hao)及(ji)化(hua)石燃(ran)料(liao)(liao)清洁能源替代，将(jiang)成(cheng)为(wei)水务企(qi)业完(wan)成(cheng)政(zheng)治任务的(de)主(zhu)要手(shou)段。

　　企业碳减路径(jing)图(tu)-阶段研究成果

　　“自身工艺的(de)优(you)化(hua)(hua)，包括曝气节(jie)能、泵组优(you)化(hua)(hua)等，能够较快上手；清(qing)洁(jie)能源发(fa)展的(de)影响，对于行业来(lai)说(shuo)更(geng)多是被(bei)动的(de)，如(ru)果整个(ge)区域(yu)供电(dian)都(dou)是清(qing)洁(jie)能源，那(nei)水厂就可(ke)以‘躺平’，无压力(li)实现碳达峰(feng)。”未来(lai)新水务(wu)专家组专家、国际(ji)水协会(IWA) 战略和发(fa)展总监(jian)李涛表示(shi)。

　　在能耗控制之外，也有专家提议，结合水源热(re)泵(beng)手段(duan)，对污水处(chu)理厂出水余(yu)热(re)进行能源挖潜，可(ke)(ke)打开负(fu)碳空(kong)间。“例如，北京市400多万吨/日的污水处(chu)理规模，通(tong)过5℃热(re)交换，可(ke)(ke)以解决全市冬季15%供热(re)、夏季10%制冷需要(yao)。这一潜在清洁能源可(ke)(ke)以帮政府排忧解难(nan)。”郝晓地(di)表示。

　　管网碳排放与(yu)核算边界的界定

　　管(guan)网是污(wu)水处理设施(shi)的重要外延，也是行业碳(tan)核算中不可避免的一部(bu)分。尽管(guan)“水务行业碳(tan)排(pai)(pai)只占总量1%”的观点(dian)声量较大，但如将管(guan)网纳入(ru)考虑范畴，这一数据将发(fa)生显(xian)著(zhu)变化。另一方面，随着(zhe)“全球(qiu)甲(jia)(jia)(jia)烷承(cheng)诺”倡(chang)议以及(ji)中国《甲(jia)(jia)(jia)烷排(pai)(pai)放控制(zhi)行动(dong)方案(an)》的发(fa)布(bu)，中国甲(jia)(jia)(jia)烷控排(pai)(pai)进入(ru)“新(xin)时代”，污(wu)水管(guan)网涉及(ji)的甲(jia)(jia)(jia)烷排(pai)(pai)放问题已开始引起(qi)重视。

　　未(wei)来新(xin)水务专家组专家、中国(guo)人民大学(xue)环境学(xue)院教授王洪臣(chen)提(ti)到：“美(mei)国(guo)一份(fen)统计(ji)报告显示，污(wu)水排(pai)水系统产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)CH4，占(zhan)到全(quan)社会CH4排(pai)放(fang)(fang)量的(de)(de)(de)5.4%。这还是在(zai)美(mei)国(guo)城(cheng)市(shi)没有(you)(you)化(hua)粪池、管网(wang)流(liu)速(su)0.9m/s的(de)(de)(de)情(qing)况(kuang)下产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)。美(mei)国(guo)仅有(you)(you)居(ju)住在(zai)乡村的(de)(de)(de)七八千万(wan)人口(kou)(kou)使用化(hua)粪池，从而产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)650万(wan)吨(dun)的(de)(de)(de)CH4。”将国(guo)内(nei)情(qing)况(kuang)与之对照，可以(yi)发现潜在(zai)排(pai)放(fang)(fang)量要(yao)大得多：我国(guo)污(wu)水管网(wang)平(ping)均流(liu)速(su)是0.2-0.3m/s，污(wu)水在(zai)管网(wang)中滞留时间更长；且(qie)城(cheng)市(shi)中还有(you)(you)500万(wan)座化(hua)粪池，中国(guo)城(cheng)市(shi)人口(kou)(kou)是美(mei)国(guo)乡村人口(kou)(kou)的(de)(de)(de)十倍，简单(dan)计(ji)算可以(yi)发现，仅化(hua)粪池一项，产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)CH4排(pai)放(fang)(fang)量就是千万(wan)吨(dun)级别，在(zai)全(quan)社会CH4排(pai)放(fang)(fang)量中所占(zhan)比(bi)例不容小(xiao)觑(qu)。

　　“此前(qian)，在气候变化的大(da)(da)框架下，水(shui)务(wu)行业碳(tan)排放(fang)的重要性被(bei)大(da)(da)大(da)(da)低估(gu)了。而未来(lai)十(shi)年，CH4是碳(tan)排放(fang)关注的重点，水(shui)务(wu)行业潜力巨(ju)大(da)(da)。”王(wang)洪臣表示。

　　郝晓地(di)对此(ci)(ci)表(biao)示认(ren)同：“虽然(ran)当前(qian)大多碳排(pai)放核(he)算(suan)结果(guo)尚未(wei)包含管(guan)网(wang)，但此(ci)(ci)前(qian)团队尝试(shi)进行模型计算(suan)，得出化粪(fen)池(chi)以及排(pai)水(shui)管(guan)网(wang)系统(tong)(tong)产(chan)生的(de)CH4量(liang)，与(yu)污水(shui)处理厂系统(tong)(tong)的(de)整体(ti)碳排(pai)已(yi)相差无几，处于同一数量(liang)级（约(yue)2000万(wan)吨(dun)CO2当量(liang)/年）。”对此(ci)(ci)，他(ta)认(ren)为(wei)逐步推动取消(xiao)化粪(fen)池(chi)是有效控制管(guan)网(wang)系统(tong)(tong)CH4排(pai)放的(de)手段。

　　在计算之外，郝晓地(di)指出，也需要(yao)关(guan)注管网(wang)CH4逸(yi)散的(de)问(wen)题及相关(guan)边(bian)界的(de)确(que)定(ding)。“最(zui)近我们在检(jian)测污(wu)(wu)水(shui)(shui)处理(li)厂(chang)(chang)(chang)(chang)碳(tan)排(pai)放实(shi)践中发现(xian)，格栅间、沉砂池(chi)CH4排(pai)放量非(fei)常之大(da)。换而言之，污(wu)(wu)水(shui)(shui)处理(li)厂(chang)(chang)(chang)(chang)进水(shui)(shui)口实(shi)际上(shang)成为(wei)排(pai)水(shui)(shui)管网(wang)产生(sheng)CH4的(de)主要(yao)出口。这(zhei)将(jiang)(jiang)带来一个新的(de)认(ren)识问(wen)题——这(zhei)部分(fen)CH4如何界定(ding)？是算给排(pai)水(shui)(shui)管网(wang)，还是污(wu)(wu)水(shui)(shui)处理(li)厂(chang)(chang)(chang)(chang)？”他认(ren)为(wei)，这(zhei)一新问(wen)题界定(ding)对污(wu)(wu)水(shui)(shui)处理(li)厂(chang)(chang)(chang)(chang)十分(fen)重要(yao)，否(fou)则将(jiang)(jiang)会加(jia)大(da)污(wu)(wu)水(shui)(shui)处理(li)厂(chang)(chang)(chang)(chang)碳(tan)排(pai)放。这(zhei)就需要(yao)政府能高屋(wu)建瓴地(di)加(jia)以(yi)界定(ding)。

　　非二(er)气体氧化亚(ya)氮(dan)的管控

　　“宏观上看，CH4排放占(zhan)人为碳排放量的(de)(de)15%，而N2O（氧化亚(ya)氮）则高(gao)达40%。虽(sui)然当前(qian)减(jian)排重点是CH4，但对(dui)于N2O切不(bu)可掉以轻心。”郝晓地指出。此外(wai)，在(zai)(zai)11月15日中美两(liang)国(guo)发表的(de)(de)“关于加强合作(zuo)应(ying)对(dui)气候危机的(de)(de)阳光之乡声明”中明确提出，两(liang)国(guo)计划(hua)就各自管理N2O排放的(de)(de)措(cuo)施(shi)(shi)将开展合作(zuo)。对(dui)于N2O减(jian)排的(de)(de)研究与措(cuo)施(shi)(shi)已箭在(zai)(zai)弦(xian)上。

　　行业碳(tan)排放存量(liang)核算阶段(duan)研究结(jie)果

　　Royal Haskoning DHV公司发(fa)(fa)表(biao)的(de)(de)《Let‘s start with reducing nitrous oxide emissions today》白(bai)皮书指出(chu)，污(wu)水处理(li)厂中N2O来(lai)源已(yi)被广泛研(yan)(yan)究了至少20年。最新研(yan)(yan)究认(ren)为(wei)，低溶解氧(DO)、高(gao)氨氮峰值、亚硝酸盐积累(lei)和不(bu)足曝气会触发(fa)(fa)硝化过(guo)程中产生N2O。在(zai)(zai)反硝化过(guo)程中，碳源不(bu)足会导致(zhi)反硝化止于N2O。在(zai)(zai)鹿特丹(dan)一座污(wu)水处理(li)厂进行为(wei)期(qi)一年的(de)(de)在(zai)(zai)线监测中，已(yi)有类似现象发(fa)(fa)现。

　　唐晓雪(xue)、王文恺等北控研(yan)究(jiu)团队，量化评(ping)估(gu)了进水(shui)浓(nong)度(du)(du)提升(sheng)对(dui)水(shui)务企(qi)业(ye)(ye)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)放(fang)的(de)(de)影响，结(jie)果(guo)显示在(zai)常规情(qing)景(jing)下随(sui)着(zhe)电力(li)(li)因(yin)子的(de)(de)不断降低，非二气体对(dui)水(shui)厂碳(tan)(tan)排(pai)(pai)放(fang)影响逐步提升(sheng)至2045年超过电力(li)(li)能(neng)耗(hao)带来的(de)(de)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)放(fang)，而当发生高浓(nong)度(du)(du)情(qing)景(jing)时（即由于化粪池的(de)(de)取消(xiao)及管网控制导致进水(shui)COD到2030年上升(sheng)至250 mg/L；2060年上升(sheng)至400mg/L），非二气体影响将(jiang)被进一步强化，到2035年超过电力(li)(li)能(neng)耗(hao)带来的(de)(de)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)放(fang)，成为水(shui)务企(qi)业(ye)(ye)最重(zhong)要的(de)(de)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)放(fang)源(yuan)。

不同(tong)情(qing)景下企业碳排放核心(xin)影响因素迁移变化

　　对此，郝晓地认为，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)N2O无需太大投资，关键在(zai)(zai)于运营控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)思路(lu)的(de)(de)转变(bian)。“一(yi)方面(mian)，硝化过程的(de)(de)溶解氧需要控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)(zai)1.5 mg/L以(yi)上(shang)（一(yi)般教(jiao)科书上(shang)是2.0mg/L），降低曝(pu)(pu)气量就会带来N2O的(de)(de)风险。另一(yi)方面(mian)，碳源(yuan)(yuan)(yuan)要充分给(ji)足。虽然(ran)外(wai)加碳源(yuan)(yuan)(yuan)会带来CO2排放问题，但(dan)N2O全球变(bian)暖潜能值是CO2的(de)(de)273倍，这(zhei)个账应该能够算得过来。简(jian)而(er)言之，按教(jiao)科书要求控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)曝(pu)(pu)气水(shui)平、实时投加碳源(yuan)(yuan)(yuan)促进完(wan)全反(fan)硝化，一(yi)般来说可以(yi)有(you)效抑制(zhi)(zhi)N2O产(chan)生风险。”

　　此(ci)外，专家组也对水务行(xing)业(ye)(ye)(ye)“双碳”将(jiang)(jiang)引发的行(xing)业(ye)(ye)(ye)变革与产业(ye)(ye)(ye)重(zhong)构(gou)展(zhan)开讨论，认为水务行(xing)业(ye)(ye)(ye)减碳贡(gong)献(xian)远超1%，在(zai)供(gong)给侧结构(gou)性改革的浪潮推动下，水务行(xing)业(ye)(ye)(ye)具有(you)较大(da)的减碳潜(qian)力与负碳空间，将(jiang)(jiang)在(zai)未(wei)来中国深度(du)降(jiang)碳的历史进程中，作为最典型的减污降(jiang)碳协(xie)同增效行(xing)业(ye)(ye)(ye)之一，不但(dan)实(shi)(shi)现水务行(xing)业(ye)(ye)(ye)补齐短板、全面(mian)提升(sheng)，同时(shi)实(shi)(shi)现对其他行(xing)业(ye)(ye)(ye)的赋能，为国家碳中和目标实(shi)(shi)现贡(gong)献(xian)行(xing)业(ye)(ye)(ye)价值(zhi)。