水務行業如何應對碳中和帶來的機遇與挑戰?

   日期:2021-05-25     來源:中國環境報    作者:許俊儀 顧佰和    瀏覽:964    

實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,水務行業作為供排水民生保障類行業,也需要加快綠色低碳改造,盡快轉型構建新業態與新模式。


污水處理是水務行業的主要板塊,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,深度減排難度大。因此,我國水務行業應當以實現碳中和目標為契機,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。


我國水務行業邁向碳中和的挑戰


1978年-2019年,我國城市污水處理廠的數量從36座增長到2471座,相應地,日處理能力也由64萬立方米提升到1.79億立方米,城市污水處理率從1991年的14.86%提高到2019年的96.81%。2005年-2014年,我國城鎮污水處理的溫室氣體排放量由23.65萬噸二氧化碳當量,增長到129.4萬噸二氧化碳當量。盡管水務行業的溫室氣體排放量有限,但大部分屬于非二氧化碳溫室氣體的甲烷和氧化亞氮,污水處理行業也被列為甲烷的第六大排放源和氧化亞氮的第三大排放源,并且甲烷和氧化亞氮的增溫效應分別是二氧化碳的21倍和298倍。


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。


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。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,不僅是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較大差距,尤其是農村污水處理仍存在諸多制約因素。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就越高。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加大。然而,水務行業屬于公益屬性的民生行業,資金投入能力有限,其較高的運營和管理成本,本身也會推漲資金成本。


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%,且呈逐年上升的趨勢,屬于能源密集型的高耗能行業。截至2019年底,美國16583座污水處理廠年電耗占社會總能耗的3%以上。


污水本身蘊含有機物化學能、低品位熱能等能量,從污水中提取資源與能源,全面推進污水資源化利用,有助于實現污水處理廠的碳中和運行??紤]到污水處理行業巨大的減排潛力,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??梢?,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。


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。與家庭供水收費類似,多數發達國家的居民污水費主要依據供水量來確定??紤]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。


我國水務行業邁向碳中和的建議


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,提高從業人員對碳達峰和碳中和目標的認知,要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,助推企業進一步增加收入,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。

 
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