水务行业如何应对碳中和带来的机遇与挑战？
慧聪水工业网 实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，水务行业作为供排水民生保障类行业，也需要加快绿色低碳改造，尽快转型构建新业态与新模式。
污水处理是水务行业的主要板块，虽然与能源、工业、建筑、交通等部门相比，污水处理行业产生的温室气体排放比重较小，但其单位产值能耗高，属于能源密集型行业，且排放的主要为甲烷、氧化亚氮等非二氧化碳温室气体，深度减排难度大。因此，我国水务行业应当以实现碳中和目标为契机，开发绿色低碳和可持续新型工艺，挖掘碳减排潜力，达到减污与降碳协同增效的目的。
我国水务行业迈向碳中和的挑战
1978年-2019年，我国城市污水处理厂的数量从36座增长到2471座，相应地，日处理能力也由64万立方米提升到1.79亿立方米，城市污水处理率从1991年的14.86%提高到2019年的96.81%。2005年-2014年，我国城镇污水处理的温室气体排放量由23.65万吨二氧化碳当量，增长到129.4万吨二氧化碳当量。尽管水务行业的温室气体排放量有限，但大部分属于非二氧化碳温室气体的甲烷和氧化亚氮，污水处理行业也被列为甲烷的第六大排放源和氧化亚氮的第三大排放源，并且甲烷和氧化亚氮的增温效应分别是二氧化碳的21倍和298倍。
水务行业如何规划实现碳中和目标，是一项非常紧迫和充满挑战的任务。
一是从业人员对水务行业实现碳中和的认识不足。传统污水处理关注废物处理，其本质是以能耗换水质。未来污水处理则是将能源与资源回收视为实现水务部门碳中和的重要手段，不仅是实现污水处理厂的能量平衡或能量自给，还要统筹考虑材料设备加工、污水处理能耗与物耗、污泥处理的运输与利用等全生命周期的排放。
二是水务行业实现碳中和的技术储备有待完善。我国污水处理与发达国家存在较大差距，尤其是农村污水处理仍存在诸多制约因素。如农村污水具有水量水质变化大、缺乏专业运营人员、单位能耗较高等特点，处理技术较为低端、粗放，且农村实际情况与发达国家迥异，无法移植发达国家已有技术。
三是污水处理行业面临污水处理级别和碳排放控制的矛盾。同等条件下，污水处理级别越高，能耗就越高，相应的温室气体排放就越高。随着未来污水处理标准的逐渐提升，水务行业将面临更大的节能降碳压力。
四是水务行业的公益属性，导致企业盈利有一定的天花板，难以覆盖资金投入。近年来，随着污染防治攻坚战的开展，水务设施的投资力度加大，水务行业需要投入的资金量也在加大。然而，水务行业属于公益属性的民生行业，资金投入能力有限，其较高的运营和管理成本，本身也会推涨资金成本。
国际水务行业碳减排政策与行动
从全球来看，污水处理行业的能耗占比约为1%-3%，且呈逐年上升的趋势，属于能源密集型的高耗能行业。截至2019年底，美国16583座污水处理厂年电耗占社会总能耗的3%以上。
污水本身蕴含有机物化学能、低品位热能等能量，从污水中提取资源与能源，全面推进污水资源化利用，有助于实现污水处理厂的碳中和运行。考虑到污水处理行业巨大的减排潜力，许多国家制定了污水处理行业碳中和技术路线图，将污水处理作为碳减排的重点领域，深入挖掘污水处理行业的碳减排潜力。如美国水环境研究基金明确提出2030年所有污水处理厂实现碳中和运行的目标，日本指出到本世纪末完全实现污水处理能源自给自足，新加坡提出从“棕色水厂”到“绿色水厂”的时间表与路线图。可见，污水处理行业已成为发达国家减少碳排放、实现绿色低碳转型的重要抓手。
发达国家的污水治理排放标准多数建立在法律和制度基础之上。美国农村污水治理依据《清洁水法》，通过生活污水排放标准对农村污水处理设施进行监控。日本城市污水处理主要依据《下水道法》，农业村落排水集中处理设施和净化槽分散处理则依据《净化槽法》。
发达国家还探索形成了污水处理行业的低碳技术解决方案。欧洲国家重视低碳处理新工艺研发，英国伦敦市贝辛斯托克污水处理厂引入先进的热水解和厌氧消化技术，对污泥处理设施进行了升级改造，改造后不仅为整座污水处理厂供电，还可将50%的额外剩余电力输出到社区。美国和日本通过高效机电装备和高级控制对策节能降耗，同时加大污水污泥蕴含能源的开发回收力度，美国希博伊根污水处理厂制定能源零消耗计划和相应的行动措施，在2013年基本实现了碳中和目标。
此外，发达国家还通过征收污水处理费，引导用户调整用水行为。与家庭供水收费类似，多数发达国家的居民污水费主要依据供水量来确定。考虑到不同企业的工业污水量和特点差别较大，工业污水费则根据污染量和污染浓度来确定。
我国水务行业迈向碳中和的建议
一是加大水务行业实现碳中和目标的政策支持力度。加强政府资金引导作用，积极鼓励社会资本参与，扩大有效投资，多渠道筹措水务部门转型升级资金。探索将水务行业纳入碳排放权交易市场的路径，分析碳市场试点交易机制与履约政策对行业的影响。出台农村生活污水治理的政策措施，因地制宜，改善和提升农村生活污水的治理水平。
二是提高从业人员对水务行业实现碳中和目标愿景的认识。加大培训力度，统一思想，提高从业人员对碳达峰和碳中和目标的认知，要意识到碳中和对经济社会变革的深刻性，对水务行业影响的紧迫性。此外，也要认识到在碳中和目标下，水务行业作为环保产业迎来的发展新机遇，积极探索碳中和目标愿景下水务行业高质量转型发展的新动能。
三是开展水务行业全生命周期评价，推动全流程全产业链碳减排。优化水务产业布局和流程结构变革，实现工艺及装备智能化升级，达到全流程工艺的碳减排。健全产品全生命周期技术研发、评价和服务体系，建设以产品为核心的上下游生态圈，助力水务产品、水利工程性能和寿命提升。通过推广具有高性能、轻量化、长寿命、近终型、可循环等绿色低碳水务产品，开展产品生态设计和低碳生产，为下游用户提供绿色低碳水务服务，以产业链共赢降低碳排放。
四是注重水务行业低碳技术的研发和储备。以节约能源为导向，以城市节水为抓手，大力推广新型节水装备和器具，加强水平衡监测与诊断，提高管网渗漏智能检测能力，优化供水系统等。重视最优化监测和控制系统以及污水处理厂高效运行的技术，实现水务基础设施建设的节能环保。进一步节约污水处理能耗、药耗，加大污水污泥蕴含能源的开发回收力度，让污水处理厂变身“能源工厂”。此外，要重视新型温室气体减排技术的研发与应用，尤其是非二氧化碳温室气体减排的技术。
五是加大水务行业参与可再生能源建设运营的力度。优化用能结构，积极参与可再生能源开发和应用，构建多元化能源利用结构体系，加速推动污水处理行业实现零排放。加快可再生能源在水务部门应用的技术创新，结合智慧水务和智慧能源管理，利用好自身的商业载体功能，加快水务行业的绿色低碳转型，从污染防治转变为体现生态产品价值以及对环境资源的贡献。
六是实现水务行业的多方协同发展。依托原有污水处理设施，加快从单体治理向水资源循环利用的复合性业务转型，通过生态补水助力水环境综合治理，实现业务协同和生态协同。将生态补水纳入水资源管理，助推企业进一步增加收入，实现经济协同和资源协同。加快形成智慧水务的新业态与新模式，以技术为水务行业赋能，实现水务行业数字化智能化转型与碳减排的协同发展。
作者单位：许俊仪，北控水务集团有限公司；顾佰和，中国科学院科技战略咨询研究院
