8月25日，我國迎來第9個全國低碳日，主題為“低碳生活，綠建未來”。水務行業作為供排水民生保障類行業，更需要以實現碳達峰、碳中和目標為契機，開發綠色低碳和可持續新型工藝，挖掘碳減排潛力，達到減污與降碳協同增效的目的。
我國現狀：水務行業邁向碳中和的挑戰
污水處理是水務行業的主要板塊，我國城市污水處理廠數量及處理率逐年增加。雖然與能源、工業、建筑、交通等部門相比，污水處理行業產生的溫室氣體排放比重較小，但其單位產值能耗高，屬于能源密集型行業，且排放的主要為甲烷、氧化亞氮等非二氧化碳溫室氣體，其增溫效應分別是二氧化碳的21倍和298倍。
因此，水務行業如何規劃實現碳中和目標，是一項非常緊迫和充滿挑戰的任務，當前主要面臨四大挑戰：
一是從業人員對水務行業實現碳中和的認識不足。傳統污水處理關注廢物處理，其本質是以能耗換水質。但要認識到，未來污水處理則是將能源與資源回收視為實現水務部門碳中和的重要手段，不僅將實現污水處理廠的能量平衡或能量自給，還要統籌考慮材料設備加工、污水處理能耗與物耗、污泥處理的運輸與利用等全生命周期的排放。
二是水務行業實現碳中和的技術儲備有待完善。我國污水處理與發達國家存在一定差距，尤其是農村污水處理仍存在諸多制約因素。例如，農村污水具有水量水質變化大、缺乏專業運營人員、單位能耗較高等特點，處理技術較為低端、粗放，且農村實際情況與發達國家迥異，無法移植發達國家已有技術。
三是污水處理行業面臨污水處理級別和碳排放控制的矛盾。同等條件下，污水處理級別越高，能耗就越高，相應的溫室氣體排放越高。隨著未來污水處理標準的逐漸提升，水務行業將面臨更大的節能降碳壓力。
四是水務行業的公益屬性，導致企業盈利有一定的天花板，難以覆蓋資金投入。近年來，隨著污染防治攻堅戰的開展，水務設施的投資力度加大，水務行業需要投入的資金量也在增加。然而，水務行業具有公益屬性，資金投入能力有限，較高的運營和管理成本，也將增加資金成本。
外部案例：國際水務行業碳減排政策與行動
從全球來看，污水處理行業的能耗占比約為1%-3%，且呈逐年上升趨勢，屬于能源密集型的高耗能行業。以美國為例，截至2019年底，全美16583座污水處理廠年電耗占社會總能耗的3%以上。
如今，許多國家制定了污水處理行業碳中和技術路線圖，將污水處理作為碳減排的重點領域，深入挖掘污水處理行業的碳減排潛力。如美國水環境研究基金明確提出2030年所有污水處理廠實現碳中和運行的目標，日本指出到本世紀末完全實現污水處理能源自給自足，新加坡提出從“棕色水廠”到“綠色水廠”的時間表與路線圖。可見，污水處理行業已成為發達國家減少碳排放、實現綠色低碳轉型的重要抓手。
事實上，發達國家的污水治理排放標準多數建立在法律和制度基礎之上。美國農村污水治理依據《清潔水法》，通過生活污水排放標準對農村污水處理設施進行監控。日本城市污水處理主要依據《下水道法》，農業村落排水集中處理設施和凈化槽分散處理則依據《凈化槽法》。
發達國家還探索形成了污水處理行業的低碳技術解決方案。歐洲國家重視低碳處理新工藝研發，英國倫敦市貝辛斯托克污水處理廠引入先進的熱水解和厭氧消化技術，對污泥處理設施進行了升級改造，改造后不僅能為整座污水處理廠供電，還可將50%的額外剩余電力輸出到社區。美國和日本通過高效機電裝備和高級控制對策節能降耗，同時加大污水污泥蘊含能源的開發回收力度，美國希博伊根污水處理廠制定能源零消耗計劃和相應的行動措施，在2013年基本實現了碳中和目標。
此外，發達國家還通過征收污水處理費，引導用戶調整用水行為。針對生活污水，多數發達國家的居民污水費主要依據供水量來確定;針對工業污水，考慮到不同企業的工業污水量和特點差別較大，工業污水費則根據污染量和污染濃度來確定。
北控水務：積極踐行的低碳處理模式
為社會提供一個長期穩定運行，且可廣泛應用的低碳處理模式是北控水務矢志不渝的追求。譬如，北控水務洛陽市瀍東污水處理廠成功入選2021首批城鎮污水處理低碳運行案例。北控水務的低碳處理模式，凝聚了集團技術、交付和運營團隊多年實踐經驗，將概念變為實踐，并以此為核心競爭優勢，從設計端到管理端，實現了低碳貫穿生產全流程。
“水質永續、資源循環、環境友好、能源利用、低碳運行”是行業低碳概念廠的機理。北控水務以低碳機理為先導，以技術和技術路線的優化為手段，以設備能效提升為助力，以好氧堆肥污泥全部實現資源化利用為支撐，疊加光伏能源的利用、智慧運營平臺的賦能，以一個個備受客戶、社會好評的項目，踐行城鎮生活污水處理廠低碳理念。
拋磚引玉：水務行業邁向碳中和的建議
他山之石，可以攻玉。結合我國現狀，我國水務行業實現碳達峰、碳中和，可著重從政策支持、愿景認知、全工藝減排、新技術研發、再生能源運營和多產業協同等方面入手。
一是加大水務行業實現碳中和目標的政策支持力度。加強政府資金引導作用，積極鼓勵社會資本參與，擴大有效投資，多渠道籌措水務部門轉型升級資金。探索將水務行業納入碳排放權交易市場的路徑，分析碳市場試點交易機制與履約政策對行業的影響。出臺農村生活污水治理的政策措施，因地制宜，改善和提升農村生活污水的治理水平。
二是提高從業人員對水務行業實現碳中和目標愿景的認識。加大培訓力度，統一思想，要讓從業人員意識到碳中和對經濟社會變革的深刻性，對水務行業影響的緊迫性。此外，也要認識到在碳中和目標下，水務行業作為環保產業迎來的發展新機遇，積極探索碳中和目標愿景下水務行業高質量轉型發展的新動能。
三是開展水務行業全生命周期評價，推動全流程全產業鏈碳減排。優化水務產業布局和流程結構變革，實現工藝及裝備智能化升級，達到全流程工藝的碳減排。健全產品全生命周期技術研發、評價和服務體系，建設以產品為核心的上下游生態圈，助力水務產品、水利工程性能和壽命提升。通過推廣具有高性能、輕量化、長壽命、近終型、可循環等綠色低碳水務產品，開展產品生態設計和低碳生產，為下游用戶提供綠色低碳水務服務，以產業鏈共贏降低碳排放。
四是注重水務行業低碳技術的研發和儲備。以節約能源為導向，以城市節水為抓手，大力推廣新型節水裝備和器具，加強水平衡監測與診斷，提高管網滲漏智能檢測能力，優化供水系統等。重視最優化監測和控制系統以及污水處理廠高效運行的技術，實現水務基礎設施建設的節能環保。進一步節約污水處理能耗、藥耗，加大污水污泥蘊含能源的開發回收力度，讓污水處理廠變身“能源工廠”。此外，要重視新型溫室氣體減排技術的研發與應用，尤其是非二氧化碳溫室氣體減排的技術。
五是加大水務行業參與可再生能源建設運營的力度。優化用能結構，積極參與可再生能源開發和應用，構建多元化能源利用結構體系，加速推動污水處理行業實現零排放。加快可再生能源在水務部門應用的技術創新，結合智慧水務和智慧能源管理，利用好自身的商業載體功能，加快水務行業的綠色低碳轉型，從污染防治轉變為體現生態產品價值以及對環境資源的貢獻。
六是實現水務行業的多方協同發展。依托原有污水處理設施，加快從單體治理向水資源循環利用的復合性業務轉型，通過生態補水助力水環境綜合治理，實現業務協同和生態協同。將生態補水納入水資源管理，從而實現經濟協同和資源協同。加快形成智慧水務的新業態與新模式，以技術為水務行業賦能，實現水務行業數字化智能化轉型與碳減排的協同發展。
碳達峰、碳中和宏偉目標任務的提出，是實現我國經濟高質量發展的必然要求，是實現中華民族偉大復興的題中之義，是構建人與自然生命共同體的必由之路，任重道遠，大有可為。
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作者及單位
許俊儀 北控水務集團西部大區總工程師
顧佰和 中國科學院科技戰略咨詢研究院
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