“雙碳”背景下的水務行業可持續發展前景探析
【谷騰環保網訊】導 讀：2020年9月,習總書記在第75屆聯合國(guo)大會上鄭重提出(chu),“我國(guo)CO2排(pai)放力(li)(li)爭于(yu)(yu)2030年前(qian)(qian)達到峰值,努(nu)力(li)(li)爭取2060年前(qian)(qian)實現碳(tan)中和”。水務行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)作為能耗(hao)較密集的(de)(de)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye),對電(dian)力(li)(li)、化(hua)學藥劑的(de)(de)消(xiao)耗(hao)都直接(jie)或間接(jie)促使(shi)大量溫(wen)室氣體排(pai)放。因此,盡(jin)快通過技術創(chuang)新、能源高效清(qing)潔(jie)利(li)用、智(zhi)能生產等手段實施低(di)碳(tan)變革(ge),降低(di)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)碳(tan)排(pai)放,有(you)助于(yu)(yu)為全行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)提供更為廣闊的(de)(de)發展空間。同(tong)時,以清(qing)潔(jie)能源替(ti)代化(hua)石能源消(xiao)耗(hao),建立綠色電(dian)力(li)(li)使(shi)用渠道,將有(you)助于(yu)(yu)進一步抵消(xiao)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)碳(tan)排(pai)放,賦(fu)能產業(ye)(ye)綠色低(di)碳(tan)轉型。
1 水務行業與碳排放緊密相關
水(shui)(shui)(shui)務行(xing)業(ye)是(shi)(shi)指由原(yuan)水(shui)(shui)(shui)、供(gong)水(shui)(shui)(shui)、節(jie)水(shui)(shui)(shui)、排水(shui)(shui)(shui)、污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)及(ji)水(shui)(shui)(shui)資(zi)源(yuan)回收(shou)利用等構(gou)成(cheng)的(de)產業(ye)鏈(lian),如圖1所示。城市(shi)水(shui)(shui)(shui)務行(xing)業(ye)是(shi)(shi)城市(shi)發展(zhan)、居(ju)民生(sheng)活和工業(ye)生(sheng)產等的(de)基礎(chu),其行(xing)業(ye)上(shang)游(you)是(shi)(shi)原(yuan)水(shui)(shui)(shui)的(de)獲取,水(shui)(shui)(shui)資(zi)源(yuan)獲取的(de)形(xing)式(地表水(shui)(shui)(shui)、地下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui))及(ji)水(shui)(shui)(shui)源(yuan)地的(de)品質情況直接影(ying)響(xiang)著供(gong)水(shui)(shui)(shui)成(cheng)本(ben)與能(neng)耗;行(xing)業(ye)下(xia)(xia)游(you)是(shi)(shi)污水(shui)(shui)(shui)與污泥(ni)的(de)處(chu)理(li)(li)處(chu)置,城鎮居(ju)民耗水(shui)(shui)(shui)量、節(jie)水(shui)(shui)(shui)情況及(ji)污水(shui)(shui)(shui)廠工藝技術和智能(neng)化(hua)管理(li)(li)水(shui)(shui)(shui)平將直接影(ying)響(xiang)污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)綜合能(neng)耗及(ji)藥(yao)劑消(xiao)耗。
圖1 一種典(dian)型的城市水務行業系統
據(ju)數據(ju)統計,2020年全國(guo)(guo)城鎮污水(shui)(shui)處理(li)全過程碳(tan)(tan)排(pai)放(fang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)3 416.0萬t CO2,碳(tan)(tan)抵消量(liang)(liang)(liang)為(wei)769.1萬t CO2,凈排(pai)放(fang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)2 646.9萬t CO2,全國(guo)(guo)城鎮供水(shui)(shui)系(xi)統碳(tan)(tan)排(pai)放(fang)量(liang)(liang)(liang)超過2 200萬t CO2。由此(ci)可見,水(shui)(shui)務行(xing)業實(shi)現碳(tan)(tan)減排(pai)對我國(guo)(guo)早日實(shi)現“碳(tan)(tan)達峰”“碳(tan)(tan)中和”有著(zhu)重(zhong)要意義。
1.1 供水的碳排放
由水源處(chu)取得(de)的(de)原水在經過(guo)原水管網(wang)輸送、水廠處(chu)理、供水管網(wang)輸送后(hou)送入千家(jia)萬戶(hu)。原水管網(wang)輸送、供水管網(wang)輸送過(guo)程中需通過(guo)多級(ji)泵站、泵房(fang)處(chu)理,此(ci)過(guo)程中水泵消耗電(dian)能的(de)間接排(pai)放(fang)是主要的(de)溫室氣體(ti)排(pai)放(fang)形(xing)式(shi)。水廠處(chu)理過(guo)程中一般不直(zhi)接排(pai)放(fang)溫室氣體(ti),其(qi)間接排(pai)放(fang)源于設備運(yun)行產生(sheng)的(de)能耗,以及預處(chu)理環節(jie)加(jia)氯(lv)、絮凝(ning)劑(ji)和(he)消毒劑(ji)投加(jia)產生(sheng)的(de)藥(yao)耗。
趙榮(rong)欽等(deng)結合(he)鄭州(zhou)市水(shui)(shui)(shui)源供給情況及相關數據進(jin)行分(fen)析計算(suan),結果表(biao)明,城市依(yi)靠地下(xia)水(shui)(shui)(shui)開采(cai)和(he)南水(shui)(shui)(shui)北調(diao)供水(shui)(shui)(shui)的取水(shui)(shui)(shui)系(xi)統碳(tan)排(pai)放值達0.14 kg/m3,制(zhi)水(shui)(shui)(shui)和(he)輸配水(shui)(shui)(shui)過程能源強度分(fen)別(bie)為0.543 kW·h/m3和(he)0.320 kW·h/m3。依(yi)照2020年(nian)全國單(dan)位(wei)火電(dian)發電(dian)量CO2排(pai)放量換算(suan),制(zhi)水(shui)(shui)(shui)和(he)輸配水(shui)(shui)(shui)過程的CO2排(pai)放量分(fen)別(bie)為0.452 kg/m3和(he)0.266 kg/m3,制(zhi)水(shui)(shui)(shui)過程對碳(tan)排(pai)放的貢獻率更大。
1.2 污水處理的碳排放
生活污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)的碳排放(fang)(fang)(fang)形式主要分為直接排放(fang)(fang)(fang)和間接排放(fang)(fang)(fang)。其中,直接排放(fang)(fang)(fang)一(yi)般(ban)為污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中,由于水(shui)(shui)中有機(ji)污(wu)染(ran)物被降解,釋放(fang)(fang)(fang)了CO2、CH4和N2O等溫室氣體,進入大(da)氣;間接排放(fang)(fang)(fang)一(yi)般(ban)為污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中,所使用的包括電(dian)、氣和藥劑等所折(zhe)算的碳排放(fang)(fang)(fang)。
馬博雅等通(tong)過調研(yan)提出(chu),相(xiang)較(jiao)于直(zhi)(zhi)接排(pai)(pai)放,目前對于間接排(pai)(pai)放方面的(de)(de)研(yan)究較(jiao)為(wei)深入,技術方向也(ye)較(jiao)明(ming)確,相(xiang)關研(yan)究主(zhu)要集(ji)中在節能降耗和污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)能源回用兩個(ge)方面。北(bei)京城市排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)集(ji)團與深圳水(shui)(shui)(shui)務集(ji)團兩家規(gui)模較(jiao)大的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)務公司曾分別對污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理過程(cheng)溫室(shi)氣(qi)體排(pai)(pai)放情況進行測算,結果表明(ming)在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理的(de)(de)過程(cheng)中,因電(dian)力消耗導致的(de)(de)間接排(pai)(pai)放及脫氮(dan)(dan)過程(cheng)中產(chan)生(sheng)的(de)(de)氮(dan)(dan)氧化物(wu)直(zhi)(zhi)接排(pai)(pai)放是溫室(shi)氣(qi)體排(pai)(pai)放量(liang)的(de)(de)主(zhu)要組成,占排(pai)(pai)放總量(liang)的(de)(de)80%～90%。
2 水務行業碳減排可行性與路徑分析
2.1 供水過程的碳減排可行路徑
供水(shui)過程中(zhong)的(de)碳(tan)排(pai)放主要集中(zhong)在管網輸送及處(chu)理設備用電、藥(yao)劑(ji)使用,減(jian)少藥(yao)劑(ji)消耗、推動節能減(jian)排(pai)、減(jian)少單(dan)位能耗碳(tan)排(pai)放量等(deng)措施(shi)均有助于實(shi)現供水(shui)環節的(de)碳(tan)減(jian)排(pai)。
2.1.1 水源保護
現代飲用水(shui)(shui)(shui)在加工處(chu)理(li)過程(cheng)(cheng)中,需經(jing)加氯消毒去除大部分微生物(wu),先后經(jing)混凝沉降、煤(mei)砂濾池、活性炭池的過濾和吸附(fu)進行處(chu)理(li)。因此,優質的水(shui)(shui)(shui)源(yuan)地(di)(di)將提供更(geng)高(gao)(gao)品質的原水(shui)(shui)(shui),相應地(di)(di),其處(chu)理(li)過程(cheng)(cheng)所消耗的藥(yao)劑量更(geng)低(di),碳(tan)排(pai)放更(geng)低(di)。強化(hua)對水(shui)(shui)(shui)源(yuan)地(di)(di)的保護(hu),不僅有助于提高(gao)(gao)生態環境質量,還能(neng)夠降低(di)凈水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)過程(cheng)(cheng)中間接碳(tan)排(pai)放。
2.1.2 新能源應用
提(ti)高非(fei)化石(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)是電(dian)(dian)力(li)行業實(shi)現“碳(tan)達(da)峰(feng)”的(de)(de)(de)重要途徑(jing)。研究(jiu)表(biao)明(ming),水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)消耗(hao)(hao)占(zhan)到總成(cheng)本的(de)(de)(de)20%以上,其中(zhong)包(bao)括水(shui)(shui)泵、風機等(deng)(deng)在內的(de)(de)(de)關鍵(jian)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)設(she)(she)備(bei)耗(hao)(hao)能(neng)(neng)(neng)(neng)超過總能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)85%。中(zhong)電(dian)(dian)聯(lian)相關數據表(biao)明(ming),2020年(nian)和(he)2021年(nian)全(quan)國全(quan)口(kou)徑(jing)非(fei)化石(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)分(fen)(fen)別(bie)為(wei)9.8×108kW和(he)1.11×109kW,分(fen)(fen)別(bie)占(zhan)到當年(nian)總發(fa)電(dian)(dian)裝機容量(liang)的(de)(de)(de)44.7%與47%。提(ti)高水(shui)(shui)廠(chang)用(yong)電(dian)(dian)中(zhong)非(fei)化石(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)比(bi)例,可有(you)效(xiao)降低凈水(shui)(shui)處理過程中(zhong)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)與碳(tan)排(pai)放(fang)。東(dong)京(jing)自(zi)來水(shui)(shui)公司(si)結合試運行計算與實(shi)際發(fa)電(dian)(dian)成(cheng)效(xiao),評(ping)估太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)電(dian)(dian)設(she)(she)備(bei)和(he)水(shui)(shui)力(li)發(fa)電(dian)(dian)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)使用(yong)壽(shou)命(ming)分(fen)(fen)別(bie)為(wei)20年(nian)和(he)22年(nian),在公共(gong)系統的(de)(de)(de)支持下,通(tong)過自(zi)用(yong)和(he)售(shou)電(dian)(dian)獲利的(de)(de)(de)方式(shi)(shi),可適(shi)當降低電(dian)(dian)力(li)成(cheng)本、減(jian)少碳(tan)排(pai)放(fang),有(you)望在壽(shou)命(ming)期內收回(hui)建設(she)(she)和(he)維護成(cheng)本。豐順(shun)大(da)羅水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)建設(she)(she)過程中(zhong)充分(fen)(fen)利用(yong)了(le)廠(chang)區(qu)建筑(zhu)物房頂及池體,通(tong)過采用(yong)“門式(shi)(shi)剛(gang)架屋面加蓋(gai)”等(deng)(deng)方式(shi)(shi)的(de)(de)(de)光伏設(she)(she)備(bei)鋪設(she)(she),為(wei)廠(chang)區(qu)生產(chan)用(yong)電(dian)(dian)提(ti)供保障并(bing)抑(yi)制了(le)池體內水(shui)(shui)藻生長(chang)。
2.1.3 技術創新
少人/無人化水廠是當前現代化水廠發展的主要目標之一,為實現高效、少人工、自動化的設備運行,將電氣自動化及人工智能運用于水廠,將有助于提高生產管理效率,保障供水可靠性,降低誤差、減少能耗(圖2)。以蘇州吳中水廠為例,該廠通過電氣自動化控制系統的應用,實現精準排泥,同時自動加藥系統能夠與水源地水質、過程水水質、出廠水水質實現多參數聯動,通過數據指導生產管理,有效降低了能耗,提高了工作效率。其自研的管網補氯一體化裝置可實現聯網全自動化運行,降低前端余氯指標,有效提升下游管網余氯,提升用水品質(圖3)。武漢余氏墩水廠在自動化改造中,建設了采用PLC控制的自動加藥控制系統、進排水自動控制系統等,實現均勻配水、穩定出水,降低了能耗。
圖2 自動(dong)化智能加藥投(tou)加系統使沉淀(dian)池出(chu)水(shui)渾濁度波(bo)(bo)動(dong)減少50%,出(chu)水(shui)余氯指標波(bo)(bo)動(dong)減少45%
圖(tu)3 全自動(dong)管網補氯一體(ti)化裝置實現凈水消毒及(ji)自動(dong)檢測
在(zai)(zai)工作(zuo)實(shi)踐中,電氣自動化控制技(ji)(ji)術對提高生產效率、減少勞動力成本、降低能源與材料的消(xiao)耗(hao)等有(you)著(zhu)較為(wei)明顯的積極作(zuo)用,然而其在(zai)(zai)面對部分生產預(yu)警時(shi),相(xiang)比于(yu)工作(zuo)閱歷豐富的熟練技(ji)(ji)術工、工程(cheng)師(shi),存(cun)在(zai)(zai)處理上(shang)的滯后性(xing),且(qie)對于(yu)突發性(xing)問題的解決能力有(you)限(xian),仍(reng)需人力介入。因此,推動發展(zhan)供水(shui)(shui)行(xing)業人工智(zhi)能技(ji)(ji)術尤為(wei)重要,可(ke)依(yi)托人工神經網絡與自我學習能力,預(yu)測用水(shui)(shui)需求并智(zhi)能化調控設備功率,實(shi)時(shi)依(yi)照水(shui)(shui)源質量調節工藝(yi)確保出水(shui)(shui)穩定(ding),智(zhi)能預(yu)測水(shui)(shui)質波動并及時(shi)預(yu)警等。
2.1.4 節水措施
我國供水(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)(guan)網建設年代(dai)跨度大,管(guan)(guan)(guan)道類(lei)型普(pu)遍有鋼管(guan)(guan)(guan)、鑄(zhu)鐵、球墨鑄(zhu)鐵、預應力(li)混凝土、塑料等(deng),管(guan)(guan)(guan)道布(bu)置日益復雜緊(jin)密,受(shou)地質(zhi)變化(hua)、路面(mian)沉降、施(shi)工(gong)、材料老化(hua)、道路振動等(deng)因素影響,自來水(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)(guan)道滲漏難以避免。滲漏導致的凈水(shui)(shui)(shui)外泄將進(jin)一步提高水(shui)(shui)(shui)廠面(mian)對同等(deng)用水(shui)(shui)(shui)需求(qiu)時(shi)的處(chu)理水(shui)(shui)(shui)量(liang),有必要(yao)對管(guan)(guan)(guan)網巡(xun)查、檢(jian)漏專業工(gong)作人員強化(hua)學習,并(bing)更新檢(jian)測技術,進(jin)而確保供水(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)(guan)網運行穩定。
2.2 排水過程的碳減排可行路徑
與(yu)鋼鐵、有色金屬行(xing)業(ye)等高耗(hao)能的(de)行(xing)業(ye)相比,污(wu)(wu)水處(chu)理系統的(de)能耗(hao)因其相對(dui)較低(di),被人們(men)長期忽(hu)視,但實際(ji)上污(wu)(wu)水處(chu)理也(ye)屬于能耗(hao)密集型行(xing)業(ye)。通過強化資源再利用(yong)、優化污(wu)(wu)水處(chu)理工藝與(yu)技術、降低(di)單(dan)位用(yong)電碳(tan)排(pai)放等有助于污(wu)(wu)水廠實現節能減排(pai)。
2.2.1 廢水回用
對于經處理后達到非飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)標準(zhun)的(de)(de)尾水(shui)(shui)(shui),可(ke)在檢(jian)測后確(que)保其達到相關(guan)回用(yong)水(shui)(shui)(shui)質要求,用(yong)于不與(yu)人體直接接觸(chu)的(de)(de)用(yong)水(shui)(shui)(shui),例如(ru)可(ke)用(yong)于廠區(qu)/園區(qu)綠化用(yong)水(shui)(shui)(shui)、風機冷(leng)卻循環水(shui)(shui)(shui)及帶(dai)式脫水(shui)(shui)(shui)機的(de)(de)濾帶(dai)沖(chong)洗水(shui)(shui)(shui)等。
2.2.2 技術創新
生活污(wu)水(shui)的(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理技術(shu)多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣(yang),但目前應(ying)用(yong)(yong)(yong)廣(guang)泛、技術(shu)成熟(shu)的(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理技術(shu)一(yi)般是通(tong)過外(wai)部添加能(neng)(neng)源(yuan)、碳(tan)(tan)源(yuan)或藥劑對污(wu)染(ran)物進行降解,此過程會向(xiang)外(wai)界環(huan)境排(pai)放大量溫(wen)室(shi)氣(qi)(qi)體,減少額外(wai)能(neng)(neng)量、碳(tan)(tan)源(yuan)的(de)(de)輸入(ru),將(jiang)有助于(yu)降低污(wu)水(shui)廠(chang)(chang)碳(tan)(tan)排(pai)放。在副(fu)產(chan)品(pin)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)方面,當前的(de)(de)工(gong)藝(yi)技術(shu)中多(duo)(duo)采用(yong)(yong)(yong)焚(fen)燒(shao)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)、厭氧(yang)消化產(chan)出甲烷、生物產(chan)氫等(deng)途(tu)徑,對污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理過程中其副(fu)產(chan)物污(wu)泥(ni)進行能(neng)(neng)源(yuan)轉化。例如,日(ri)本(ben)部分污(wu)水(shui)廠(chang)(chang)將(jiang)熱能(neng)(neng)用(yong)(yong)(yong)于(yu)供(gong)暖及融雪工(gong)程;德國卡(ka)地(di)茨污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)(chang)綜合利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)、廢水(shui)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)、熱能(neng)(neng)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)、沼(zhao)氣(qi)(qi)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)4種發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)方式解決廠(chang)(chang)區自身電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)需求;青(qing)島光威污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)(chang)、六圩(wei)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)(chang)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)沼(zhao)氣(qi)(qi)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)技術(shu)減少外(wai)部輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)。Schaubroeck等(deng)與Besson等(deng)將(jiang)生命周期評估法應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)奧地(di)利(li)(li)Strass污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)(chang)的(de)(de)工(gong)藝(yi)研究,表明污(wu)泥(ni)消化產(chan)生的(de)(de)沼(zhao)氣(qi)(qi)等(deng)可(ke)(ke)生產(chan)充足電(dian)(dian)(dian)力并(bing)對外(wai)輸出并(bing)網,獲取一(yi)定經(jing)濟利(li)(li)益。圖4展示了美國格雷(lei)沙姆(mu)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)(chang)通(tong)過工(gong)藝(yi)優化提(ti)高沼(zhao)氣(qi)(qi)產(chan)量,使用(yong)(yong)(yong)燃氣(qi)(qi)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機組將(jiang)可(ke)(ke)再生沼(zhao)氣(qi)(qi)熱電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)與太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)協同(tong)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong),實現(xian)能(neng)(neng)源(yuan)凈零(ling),厭氧(yang)發(fa)(fa)(fa)酵池(chi)的(de)(de)副(fu)產(chan)品(pin)仍可(ke)(ke)作為(wei)肥料回用(yong)(yong)(yong)于(yu)農田。
王京(jing)凡等的(de)研究(jiu)也指(zhi)出,未(wei)來(lai)可持續的(de)工(gong)藝是(shi)新(xin)型AB工(gong)藝,即A段負責(ze)高效(xiao)碳(tan)捕獲,目(mu)的(de)是(shi)使污(wu)水中(zhong)(zhong)的(de)有機物在(zai)生物氧(yang)化(hua)(hua)之(zhi)前被捕獲,后(hou)續用(yong)于能量回收,B段實施低碳(tan)新(xin)技術(如使用(yong)厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)技術減少外(wai)加(jia)碳(tan)源),進一步去(qu)除污(wu)水中(zhong)(zhong)的(de)污(wu)染物。
2.2.3 新能源應用
國內(nei)(nei)污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)耗電(dian)(dian)量(liang)普遍達(da)0.29 kW·h/m3,相較于(yu)美(mei)國的(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)耗電(dian)(dian)量(liang)(0.2 kW·h/m3)而言,該(gai)數據顯然遠超發(fa)(fa)達(da)國家。通過(guo)工藝改(gai)進(jin),在降(jiang)低(di)單位廢水(shui)(shui)處理(li)耗電(dian)(dian)量(liang)的(de)(de)同時,減(jian)少的(de)(de)單位電(dian)(dian)耗碳排放(fang)量(liang)將(jiang)有(you)助(zhu)(zhu)于(yu)降(jiang)低(di)廠(chang)區整體(ti)碳排放(fang)量(liang)。污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)占地(di)較大、樓層較低(di),采用太(tai)陽(yang)能(neng)、風能(neng)等新(xin)能(neng)源(yuan)將(jiang)有(you)助(zhu)(zhu)于(yu)減(jian)少廠(chang)區所用市(shi)電(dian)(dian)需求量(liang)(圖(tu)5),Goswami等研究了在污(wu)水(shui)(shui)處理(li)系(xi)統中開發(fa)(fa)浮(fu)(fu)動太(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)伏(FSPV)系(xi)統,將(jiang)光(guang)伏組件漂浮(fu)(fu)在水(shui)(shui)面上實(shi)現(xian)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)(fa)電(dian)(dian),15 MW太(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)伏系(xi)統可(ke)(ke)向電(dian)(dian)網供能(neng)26 465.7 MW·h/年(nian),減(jian)少蒸(zheng)發(fa)(fa)788萬(wan)m3的(de)(de)水(shui)(shui),減(jian)少CO2排放(fang)量(liang)近(jin)52萬(wan)t,有(you)助(zhu)(zhu)于(yu)污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)向可(ke)(ke)持續發(fa)(fa)展(zhan)轉型。劉玉濤等對山東某地(di)下(xia)污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)開展(zhan)實(shi)例分析(xi),論證了通過(guo)建設包含光(guang)伏發(fa)(fa)電(dian)(dian)、沼氣(qi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)等在內(nei)(nei)的(de)(de)多(duo)能(neng)互補綜合能(neng)源(yuan)系(xi)統,可(ke)(ke)實(shi)現(xian)污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)穩定供電(dian)(dian),每(mei)年(nian)可(ke)(ke)節約(yue)標準煤2 855 t,減(jian)排CO2以(yi)及其他大氣(qi)污(wu)染物(wu)排放(fang)7 699 t。
3 總結與建議
3.1 打造“低碳水務”是邁向水務“碳中和”的必由之路
水(shui)是人類(lei)日常生活和(he)(he)社(she)會發展不(bu)可或(huo)缺的(de)(de)重(zhong)要物質資(zi)源(yuan),污水(shui)直排所產(chan)(chan)生的(de)(de)黑(hei)臭(chou)水(shui)體在厭(yan)氧環境中會增加大量(liang)碳排放(fang)。水(shui)務行(xing)業(ye)(ye)的(de)(de)減(jian)碳舉措既能夠直接推(tui)進水(shui)環境治理(li)環節的(de)(de)碳排放(fang)協同控制,又可有效覆蓋全行(xing)業(ye)(ye)用(yong)水(shui)過程的(de)(de)碳減(jian)排。“低碳水(shui)務”可通過新技術的(de)(de)應用(yong)降低單位用(yong)電量(liang)和(he)(he)藥(yao)劑投加量(liang),從而減(jian)少額外能量(liang)和(he)(he)碳源(yuan)的(de)(de)輸入,同時(shi)依靠廠區內新能源(yuan)的(de)(de)使(shi)用(yong)、副產(chan)(chan)物能源(yuan)轉化等方式實現供排水(shui)行(xing)業(ye)(ye)“碳中和(he)(he)”目標。
3.2 實現水務行業“碳中和”的關鍵是管理策略與技術創新
(1)明確階段發展目標,提高從業人員對水務行業實現“碳中和”的共識。
水(shui)(shui)務行業(ye)實(shi)現“碳中和(he)(he)”不(bu)是一蹴而就的,既要(yao)避(bi)免(mian)運動式(shi)的“碳沖(chong)鋒”,也要(yao)避(bi)免(mian)全行業(ye)從(cong)業(ye)者(zhe)對(dui)實(shi)現“碳中和(he)(he)”的“事(shi)不(bu)關己”。需要(yao)明確階段性(xing)發(fa)展(zhan)目(mu)標,優(you)先減少廠區(qu)能(neng)耗、物耗,結合技術創(chuang)新(xin)、工藝改良(liang)實(shi)現“碳達(da)峰”,再進一步(bu)通過(guo)引入新(xin)能(neng)源、降低單(dan)位水(shui)(shui)處理(li)碳排(pai)放過(guo)渡至“碳中和(he)(he)”。通過(guo)階段性(xing)目(mu)標的設立及從(cong)業(ye)人員培訓,逐步(bu)提(ti)(ti)高水(shui)(shui)務行業(ye)工作(zuo)人員對(dui)實(shi)現“碳中和(he)(he)”必要(yao)性(xing)、緊迫性(xing)的認(ren)識(shi),自(zi)上(shang)(shang)而下與(yu)自(zi)下而上(shang)(shang)同步(bu)提(ti)(ti)高全行業(ye)探(tan)索(suo)節能(neng)減排(pai)技術與(yu)管理(li)措(cuo)施及積極性(xing)。
(2)研發低碳處置技術,促進產業轉型與升級。
進一(yi)步研發(fa)凈水處(chu)(chu)理(li)、污水處(chu)(chu)置(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)的(de)新技術、新設備,提高處(chu)(chu)理(li)運(yun)(yun)行(xing)效(xiao)率、減少能耗與藥耗、增加能源(yuan)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)比例,積極開發(fa)包(bao)括太陽(yang)能、風能等適用(yong)于水務(wu)(wu)行(xing)業(ye)的(de)可再生能源(yuan),推動工藝過(guo)程無人化(hua)、處(chu)(chu)理(li)裝置(zhi)(zhi)智能化(hua),實現(xian)(xian)水務(wu)(wu)行(xing)業(ye)處(chu)(chu)理(li)廠穩定運(yun)(yun)行(xing)、節約外能輸入、資(zi)源(yuan)再利(li)用(yong),使相關處(chu)(chu)理(li)過(guo)程由(you)能源(yuan)消耗型(xing)轉化(hua)為能源(yuan)外溢型(xing),實現(xian)(xian)“碳中(zhong)和”運(yun)(yun)行(xing),促進包(bao)括溫室氣體(ti)減排(pai)技術在內的(de)研發(fa)與應用(yong)。
(3)開展全生命周期評價,推動行業全產業鏈碳減排。
全(quan)生命(ming)周期評(ping)價(jia)有助于清晰量化各流程(cheng)中物質流動(dong)時碳(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放情況(kuang),分析(xi)碳(tan)足跡,評(ping)估不同(tong)流程(cheng)、不同(tong)技(ji)術下廠區(qu)溫室氣體排(pai)(pai)(pai)(pai)放潛能。應(ying)進一步健(jian)全(quan)水(shui)務行業全(quan)鏈條產品生命(ming)周期評(ping)價(jia),實現(xian)“水(shui)源-凈水(shui)處置(zhi)(zhi)-終端用(yong)水(shui)-污水(shui)處置(zhi)(zhi)-排(pai)(pai)(pai)(pai)水(shui)”全(quan)過程(cheng)碳(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放評(ping)價(jia),為(wei)開(kai)發綠色低碳(tan)水(shui)務產品、進一步降(jiang)低水(shui)務行業碳(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放提供支撐。
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