2021年是“十四五”的開(kāi)局之年，亦是中國開(kāi)啟“碳中和”的元年。污水處理行業(yè)被認為是耗能大戶(hù)，以實(shí)現2030年前碳達峰、2060年前碳中和目標為引領(lǐng)，我國污水處理領(lǐng)域綠色低碳轉型發(fā)展也已按下“加速鍵”，實(shí)現“雙碳”目標的技術(shù)創(chuàng )新成為行業(yè)討論的熱點(diǎn)和探索的方向。高科技環(huán)保企業(yè)碧水源作為我國水處理行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，經(jīng)過(guò)二十年的創(chuàng )新發(fā)展，已圍繞綠色低碳循環(huán)發(fā)展進(jìn)行超前布局，對新型膜技術(shù)研發(fā)攻堅克難，自主創(chuàng )新研發(fā)出低能耗曝氣MBR組器、振動(dòng)膜生物反應器等新型膜產(chǎn)品，以及低能耗MBR工藝、MBR-DF雙膜新水源工藝等水處理工藝，成功實(shí)踐著(zhù)高效節能降碳提質(zhì)的協(xié)同創(chuàng )新。

節能降耗是污水處理廠(chǎng)碳中和的重要方向之一

我國城鎮污水處理設施經(jīng)過(guò)“十一五”至“十三五”時(shí)期的高速建設，已形成規?；奶幚砟芰?。污水處理廠(chǎng)是削減水中污染物最主要的環(huán)節，但在此過(guò)程中也產(chǎn)生了大量的碳排放。據統計，我國污水處理行業(yè)的電耗約占全國總用電量的1%，而碳排放量約占全國總排放量的2%。高能耗將導致大量間接碳排放。

污水處理碳排放包括間接排放和直接排放。IPCC(聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì ))、京都議定書(shū)規定需對直接排放中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)六種溫室氣體進(jìn)行消減，以有效控制氣候變化。其中，污水處理過(guò)程中產(chǎn)生并逸散大量甲烷和氧化亞氮，是重要的直接碳排放源。間接排放主要發(fā)生在電耗和藥耗兩部分。

據中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王洪臣基于各地區代表性污水處理廠(chǎng)典型工藝運行數據分析及實(shí)時(shí)監測，經(jīng)測算得出，2015年，我國污水處理行業(yè)碳排放量為3984.7萬(wàn)t CO2當量，其中，電耗產(chǎn)生的間接碳排放量為1401.6 t CO2當量，占行業(yè)總碳排放量的35%。

中國的污水產(chǎn)量和處理規模居世界首位，并且十年間一直在不斷增長(cháng)。隨著(zhù)各地提標改造的實(shí)施，我國污水處理能耗將進(jìn)一步增大。面對巨大的能耗物耗，污水處理領(lǐng)域的碳減排工作已迫在眉睫。從國外污水處理行業(yè)發(fā)展現狀來(lái)看，“以高能耗高物耗為基礎的優(yōu)質(zhì)出水”以及由此帶來(lái)的“減排水污染物、增排溫室氣體”局面不利于我國污水處理行業(yè)的健康發(fā)展，降低電耗將是未來(lái)污水處理行業(yè)碳減排的重要方向之一。

碧水源新型膜技術(shù)成功實(shí)現“節能降碳提質(zhì)”的協(xié)同創(chuàng )新

生態(tài)環(huán)境部總工程師、水生態(tài)環(huán)境司司長(cháng)張波曾表示，再生水是城市一個(gè)巨大的穩定水源，再生水循環(huán)利用既可以減少污染源的排放，也可以減少碳的排放。膜技術(shù)正是實(shí)現污水高等級資源化，即再生水循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)。污水高等級資源化利用，同時(shí)解決了水環(huán)境污染和水資源短缺問(wèn)題，是一把鑰匙打開(kāi)了我國高質(zhì)量可持續發(fā)展瓶頸上的兩把“鎖”。

據了解，作為我國大型MBR膜生物反應器技術(shù)的開(kāi)創(chuàng )者和推廣者，碧水源近年來(lái)持續開(kāi)發(fā)新型膜材料并取得了重大突破，以低能耗曝氣MBR組器為代表的新產(chǎn)品，目前已開(kāi)發(fā)至第四代，在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，降低了制造成本和運行能耗。其中，單個(gè)膜組器裝填面積由第1代的900多m2提高到了2500多m2，裝填面積的提升，將使能耗顯著(zhù)下降。此外，通過(guò)組器水力學(xué)優(yōu)化、元件結構優(yōu)化、曝氣方式優(yōu)化、化學(xué)清洗優(yōu)化，減少了膜吹掃的耗能，使得噸水電耗從2005年第1代的0.25度電，降至0.1度電，降幅約70%。該產(chǎn)品對膜工藝的升級迭代及推動(dòng)我國污水處理行業(yè)的綠色低碳發(fā)展作出了積極貢獻。

污水處理廠(chǎng)的曝氣過(guò)程也是高耗能環(huán)節。碧水源自主創(chuàng )新研發(fā)了以振動(dòng)膜生物反應器技術(shù)、強化脫氮除磷技術(shù)為核心的低能耗MBR工藝，其最大特點(diǎn)是能耗低、脫氮效果好、膜抗污染性強，同時(shí)實(shí)現節能、降碳和提質(zhì)三重效果。

其中，碧水源振動(dòng)膜生物反應器技術(shù)依靠電機帶動(dòng)MBR組器機械振動(dòng)，即水不動(dòng)膜動(dòng)，以代替傳統高強度曝氣吹掃的膜污染控制方式，使得投資成本和電耗均明顯下降。在生化階段，采用“兩高一低”的強化脫氮除磷技術(shù)，即高污泥濃度、高回流比、低溶解氧，在不外加碳源的條件下，出水水質(zhì)可優(yōu)于地表水Ⅳ類(lèi)標準，總氮可實(shí)現不高于5 mg/L，噸水能耗可降至0.3度電，與傳統非膜深度處理工藝基本持平。與傳統曝氣MBR工藝相比，可實(shí)現碳減排25%-30%，以處理規模為10萬(wàn)噸/日的污水處理廠(chǎng)為例，一年可降低能耗365萬(wàn)度電，多消減總氮逾百?lài)崱?/p>

目前，碧水源振動(dòng)膜生物反應器技術(shù)已成功應用于北京竇店再生水廠(chǎng)，處理規模為1.5萬(wàn)噸/日，出水水質(zhì)達到北京市《城鎮污水處理廠(chǎng)水污染物排放標準》的B標準，相當于地表水Ⅳ類(lèi)水標準，可將當地的市政污水轉化為位于北京西南區域的大石河流域生態(tài)補水。未來(lái)，振動(dòng)膜生物反應器技術(shù)將替代傳統MBR膜技術(shù)成為污水高等級資源化領(lǐng)域重點(diǎn)推廣應用的方向。

振動(dòng)膜生物反應器(V-MBR)污水深度處理集成裝備

北京竇店再生水廠(chǎng)

在高品質(zhì)再生水回灌水源地或用于環(huán)境敏感地區生態(tài)補水等方面，碧水源創(chuàng )新研發(fā)出MBR-DF雙膜新水源工藝，與新加坡NEWater技術(shù)，即在傳統的污水處理廠(chǎng)后增加超濾-反滲透技術(shù)相比，系統運行壓力可降低60%~70%，能耗下降60%~65%，出水水質(zhì)達到地表Ⅲ類(lèi)水以上，已成為北京、天津等對再生水有高標準要求的地區、洱海流域等水環(huán)境敏感地區、特殊行業(yè)需求等水質(zhì)穩定達標的支撐性技術(shù)。

在我國污水處理行業(yè)減污降碳綠色協(xié)同發(fā)展的道路上，碧水源深耕膜法水處理技術(shù)的研發(fā)、應用和膜裝備制造，把節能降耗、提質(zhì)增效、能源資源回收作為核心的研發(fā)方向，貫穿污水處理全流程，且擁有眾多成功案例，為我國實(shí)現“降碳提質(zhì)”目標做出了積極貢獻。業(yè)內人士認為，依托碧水源等高科技環(huán)保企業(yè)的創(chuàng )新技術(shù)產(chǎn)品、先進(jìn)工藝，以及持續性的自主研發(fā)能力，應運而生的膜技術(shù)低碳模式，帶動(dòng)污水處理行業(yè)實(shí)現“碳中和”的路徑已經(jīng)明朗，未來(lái)將會(huì )出現更多關(guān)鍵技術(shù)的突破和可供借鑒的典型項目。

編輯：趙凡