“双碳”战(zhan)略下，业(ye)界能(neng)够越来(lai)越深刻感知到，城镇水(shui)(shui)务的(de)(de)碳达峰，碳中和实施路径，是(shi)行业(ye)发展的(de)(de)分(fen)水(shui)(shui)岭和推动力。对于(yu)身(shen)在一(yi)(yi)线的(de)(de)企业(ye)来(lai)说，影响变(bian)得更为直(zhi)观锐利——在新的(de)(de)评价体(ti)系下，技术优劣(lie)、产品潜(qian)力、市场空间(jian)，或将(jiang)(jiang)出现(xian)全新的(de)(de)变(bian)化。曾经的(de)(de)“一(yi)(yi)招鲜”可能(neng)面临失效，初见平平的(de)(de)产品或将(jiang)(jiang)站上风口。避雷(lei)和押宝，成了新形势(shi)下水(shui)(shui)务企业(ye)不得不考(kao)虑的(de)(de)问题(ti)。

　　未来新水务专家组专家、北京建筑大学教授郝晓地指出，城镇给水处理厂和污水处理厂运行阶段，碳排放活动主要包括给水处理厂取水、处理和输配水产生的电耗和药耗（包括运输），以及污水处理过程直接产生的非二气体排放（CH₄与N₂O）、电耗药耗（包括运输）、污泥外运等。这些碳排放的构成，均一定程度影响着行业对于技术产品的取向。

　　基于N₂O：短程硝化工艺减分，精准曝气市场缩减

　　N₂O（氧化亚氮）在人为碳排放量中的占比高达40%，且N₂O全球变暖潜能值是CO₂的273倍。可以预见，在双碳战略的中后期，N₂O将成为管控重点。

　　水务行业中，与N₂O有直接关联的是硝化、反硝化环节，在好氧条件下利用硝化细菌将含氮物质转化为硝酸盐（NO₃^-），再在缺氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐还原成气态氮(N₂)。而Royal Haskoning DHV公司发表的《Let‘s start with reducing nitrous oxide emissions today》白皮书指出，污水处理厂中N2O来源已被广泛研究了至少20年。最新研究认为，低溶解氧(DO)、高氨氮峰值、亚硝酸盐（NO₂^-）积累和不足曝气会触发硝化过程中产生N₂O。在反硝化过程中，碳源不足也会导致反硝化止于N₂O。

　　据此，通过降低DO、追求N₂O稳定积累的短程硝化工艺，在控制N₂O产生原则下，可能面临着“减分”。“如硫自养反硝化工艺，表面看NO₃^-是去除了，但有可能很多都转变成为N₂O而不是N₂。”郝晓地表示：“计算显示，采用硫自养反硝化工艺，30mg NO₃--N/L中只要有2%（0.6mg NO₃--N/L）驻留N₂O，产生的CO₂当量就已超过硫自养反硝化不投加碳源而节省的碳排放量。”

　　与(yu)此相关，还将带来精准(zhun)曝气市场的(de)缩减及产品导(dao)向的(de)变(bian)化。未来新水(shui)(shui)务研究中心高(gao)嵩认为：“此前(qian)，在(zai)(zai)不依赖精准(zhun)曝气设备的(de)情况下，行业普(pu)遍(bian)把(ba)DO控(kong)制在(zai)(zai)2mg/L左右(you)。考虑(lv)到后续工(gong)艺脱氮效果(guo)，实际将DO控(kong)制在(zai)(zai)0.5mg/L左右(you)，出水(shui)(shui)效果(guo)也(ye)很(hen)好(hao)。这(zhei)(zhei)样就产生了75%的(de)可优(you)化空间(jian)，催生了精准(zhun)曝气设备市场。这(zhei)(zhei)个市场的(de)技(ji)术(shu)导(dao)向就是比拼谁能将精准(zhun)曝气量稳定控(kong)制在(zai)(zai)更低的(de)水(shui)(shui)平。而如今考虑(lv)N2O问题(ti)，DO至少需要维持在(zai)(zai)1.5mg/L以(yi)上，设备应用空间(jian)大大收缩。”

　　反之，便(bian)捷、低成本的(de)曝(pu)(pu)气(qi)设(she)备(bei)(bei)或(huo)将(jiang)更受关注。水技术(shu)在(zai)线（Aquatech）在(zai)2022年推荐的(de)30种助(zhu)力零碳(tan)排的(de)仪器(qi)、设(she)备(bei)(bei)中，就包含一种高效、便(bian)捷、低成本的(de)氧(yang)气(qi)传质和混合(he)曝(pu)(pu)气(qi)器(qi)——VorTech旋流动(dong)力曝(pu)(pu)气(qi)器(qi)，它(ta)兼具(ju)DO监测和控制(zhi)功(gong)能，能够在(zai)水体达到(dao)预(yu)定DO量时(shi)自(zi)动(dong)切断(duan)电(dian)源；可通过环形射流涡(wo)轮机系统(tong)回收高达20%的(de)输入(ru)能量，并回用于泵(beng)中。

旋流动力曝气器（图(tu)源Aquatech）

　　基于能耗：紧凑型工(gong)艺、污泥协同焚烧获青睐(lai)

　　当前水务企业虽属于非控碳排行业，但已经受到区域碳达峰及联交所碳披露等政策行业管控要求。其中，碳达峰主要指标为企业电力及化石燃料燃烧带来的CO₂排放。可以看出，自身节能降耗及化石燃料清洁能源替代，将成为水务企业完成政治任务的主要手段。

　　据此，一些能耗(hao)较大的(de)工艺及产品设备，包括(kuo)水(shui)处(chu)(chu)理(li)主体(ti)工艺、污(wu)泥(ni)处(chu)(chu)理(li)工艺、单元技(ji)术产品等，其(qi)(qi)能耗(hao)劣势(shi)或(huo)将(jiang)放大，甚至掩盖其(qi)(qi)它方面的(de)优势(shi)，从而进(jin)(jin)一步遭受质(zhi)疑。如，郝晓地在(zai)一篇对于MBR工艺碳排放进(jin)(jin)行(xing)定量评价的(de)文(wen)章中提到，膜(mo)生(sheng)(sheng)物反应器（MBR）因其(qi)(qi)单位体(ti)积(ji)生(sheng)(sheng)物量高、占地节省(sheng)、出水(shui)水(shui)质(zhi)好等优点迅(xun)速进(jin)(jin)入国人视野，但在(zai)双(shuang)碳战略(lve)下，膜(mo)污(wu)染(ran)以及由(you)此而引起的(de)膜(mo)通(tong)量下降所导致的(de)能耗(hao)过(guo)高问题势(shi)必会造成(cheng)污(wu)水(shui)处(chu)(chu)理(li)碳排放量强势(shi)增加；膜(mo)清洗/频率高、膜(mo)丝（有机纤维膜(mo)）断裂/更(geng)换(huan)频繁等一系列问题也会间(jian)接增加碳排放量，过(guo)高能耗(hao)与运(yun)行(xing)费(fei)用会抵消其(qi)(qi)在(zai)良好出水(shui)水(shui)质(zhi)与紧凑占地方面的(de)优势(shi)。

　　与(yu)之相反，紧凑型污(wu)水(shui)处(chu)理工艺被视为“低碳(tan)排(pai)工艺”的代(dai)表。污(wu)水(shui)处(chu)理过程中，生物反应器(qi)(qi)运行需(xu)要(yao)搅拌(ban)、曝气并回流，会(hui)消(xiao)(xiao)耗大量(liang)电能从而(er)产(chan)生的间接碳(tan)排(pai)放(fang)，约占(zhan)污(wu)水(shui)处(chu)理厂碳(tan)排(pai)放(fang)总量(liang)的18%。因此，通(tong)过提(ti)高水(shui)处(chu)理效率与(yu)负(fu)荷，缩小(xiao)反应器(qi)(qi)体积，则(ze)可减少其规划(hua)建设中工程及建材消(xiao)(xiao)耗产(chan)生的碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)，以及运行维护(hu)中各类机械运行消(xiao)(xiao)耗电能、处(chu)理消(xiao)(xiao)耗药剂等(deng)产(chan)生的间接碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)。

　　例如(ru)，好氧颗(ke)粒污(wu)泥(AGS)工艺(yi)，利用了微生(sheng)物团聚(ju)形成(cheng)的密(mi)实结构，其(qi)(qi)密(mi)度及生(sheng)物量较(jiao)传(chuan)统工艺(yi)都有明(ming)显提(ti)高(gao)。其(qi)(qi)反应器占地面积仅为同规模污(wu)水处(chu)理工艺(yi)的1/4，整体(ti)设计简约(yue)紧凑(cou)。而(er)其(qi)(qi)运(yun)行维护中生(sheng)化反应产(chan)生(sheng)的N2O水平与传(chuan)统污(wu)水处(chu)理厂相当。但(dan)其(qi)(qi)需(xu)要的机械设备较(jiao)少，不需(xu)污(wu)泥回流泵等设备，可节约(yue)25%-30%总(zong)能耗。加之其(qi)(qi)工艺(yi)过程需(xu)求曝气量更低(di)，可节约(yue)30%的能耗。因(yin)而(er)AGS工艺(yi)总(zong)体(ti)可减(jian)少约(yue)30%能量消耗，且(qie)不需(xu)额外(wai)投加化学药(yao)剂。

　　好(hao)氧颗(ke)粒(li)污泥(ni)结构及大(da)体脱氮(dan)过程

　　从能(neng)源回收角(jiao)度，对污(wu)(wu)(wu)水(shui)处(chu)(chu)理厂进行能(neng)源挖潜，也可打开负碳空间。与此相(xiang)关的市场包(bao)括水(shui)源热泵、污(wu)(wu)(wu)泥(ni)协(xie)同(tong)焚烧(shao)(shao)(shao)等。2022年以来欧洲热泵市场大幅增长(zhang)间接验(yan)证了这(zhei)一点。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)方面，日前发(fa)布的《关于推进污(wu)(wu)(wu)水(shui)处(chu)(chu)理减污(wu)(wu)(wu)降碳协(xie)同(tong)增效的实施意(yi)见》中也明确将“利用垃圾焚烧(shao)(shao)(shao)厂、火力发(fa)电厂、水(shui)泥(ni)窑等设施处(chu)(chu)理能(neng)力协(xie)同(tong)焚烧(shao)(shao)(shao)处(chu)(chu)置污(wu)(wu)(wu)泥(ni)”，定义为“低(di)碳处(chu)(chu)理工艺(yi)”。

　　此外，基于CO₂及CH₄的排放管控，还将进一步打开智慧水务、数字孪生、管网清淤等市场空间。由于不涉及技术工艺的选择导向，在此不做赘述，有兴趣的读者可点击阅读“被双碳战略串起来的城镇水务新产业链”。

　　值得注意的(de)(de)是(shi)，本(ben)文分析是(shi)基于双碳战略下的(de)(de)系列(lie)评价(jia)指标，对相关技术工艺在这(zhei)一维度上的(de)(de)评价(jia)与判断。在实际工程项目决策中，需要(yao)考(kao)量的(de)(de)要(yao)素(su)更为多元，应结合企(qi)业战略、成(cheng)本(ben)优势、运营水平等方面综合考(kao)虑。