北極星水處理網(wǎng)獲悉，4月27日上午，北控水務(wù)集團在京召開(kāi)“創(chuàng )新求是，突破引領(lǐng)”技術(shù)發(fā)布會(huì )，首次公開(kāi)發(fā)布BEAOA與北控速粒兩項技術(shù)產(chǎn)品。

這兩項技術(shù)都聚焦減污降碳：

BEAOA是北控水務(wù)與中國工程院彭永臻院士合作研發(fā)的高效深度脫氮除磷新型處理工藝，成為污水處理過(guò)程中的減污降碳利器，目前已在國內外率先成功開(kāi)展百?lài)嵵性嚭腿f(wàn)噸級原位改造工程應用實(shí)踐；（點(diǎn)擊了解該技術(shù)詳情：北控水務(wù)攜手彭永臻院士團隊研發(fā)！AOA技術(shù)已在萬(wàn)噸級工程成功應用）

北控速粒技術(shù)是北控水務(wù)根據中國的低碳氮比污水水質(zhì)特點(diǎn)，基于好氧顆粒污泥技術(shù)自主研發(fā)打造的新技術(shù)產(chǎn)品，具有緊湊性、低碳性和智能性的核心優(yōu)勢，主要適配2萬(wàn)噸/日處理規模以?xún)鹊奈鬯幚眄椖?，可在分散式污水、中小規模城鎮污水、工業(yè)點(diǎn)源污水和重點(diǎn)區域村鎮污水等場(chǎng)景快速應用。

不單北控水務(wù)，在以減污降碳協(xié)同增效作為重點(diǎn)戰略方向的新時(shí)期，高碳排的水處理行業(yè)自然肩扛重擔，水務(wù)企業(yè)減碳的DNA自然也都隨之而動(dòng)，并且逐漸在探索中找到了如污水熱能利用、污水處理廠(chǎng)精細化智能管控、污水處理廠(chǎng)與光伏系統結合、污水處理新技術(shù)研發(fā)、污泥的能源利用等實(shí)現低碳化的路徑?？梢哉f(shuō)，污水處理行業(yè)低碳化路徑已逐漸明晰。

路徑1 污水熱能利用

污水熱能利用，即污水源熱泵的應用。研究指出，地源熱泵與空氣源熱泵的能效比分別在3.3~3.8 和2.8~3.4，均低于污水源熱泵（3.5~4.6），這說(shuō)明污水源熱泵（Wastewater source heat pumps，WSHP）比地源熱泵和空氣源熱泵都更省電，因此污水源熱泵技術(shù)在污水處理能量回收中得到了廣泛應用。

一些地方也明確出臺政策鼓勵污水源熱泵應用。如《北京市“十四五”時(shí)期城市管理發(fā)展規劃》中指出，充分利用余熱資源。推進(jìn)東北、東南熱電中心余熱利用改造試點(diǎn)。逐步降低城市熱網(wǎng)回水溫度，提高電廠(chǎng)余熱利用效率。推進(jìn)燃氣鍋爐房煙氣、數據中心等余熱回收利用，有條件的地區采用污水源熱泵供熱替代。

多家龍頭企業(yè)對污水源熱泵供熱替代深表認同并率先實(shí)踐。

北控水務(wù)執行總裁李力曾表示，在污水處理廠(chǎng)配套水源熱泵，可在利用水資源的同時(shí)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用“水能源”，對于減碳有比較大的貢獻。

首創(chuàng )環(huán)保在山西太原城南污水處理廠(chǎng)，以處理后的污水作為冷熱源，利用水源熱泵機組進(jìn)行廠(chǎng)區建筑物的制冷和制熱。

光大水務(wù)也在污水源熱泵項目方面有所實(shí)踐。

中環(huán)水務(wù)貴陽(yáng)項目污水100%回用，經(jīng)深度處理后，20%作為高品質(zhì)回用水，80%排入河道作為生態(tài)補水；同時(shí)污水經(jīng)水泵提升至水源熱泵系統進(jìn)行冷熱量利用，可為地面綜合體提供供暖、供冷,實(shí)現清潔功能和低碳排放。

但此技術(shù)并非完美無(wú)缺，其也存在短板，專(zhuān)家指出，污水所含余溫熱能只能通過(guò)水源熱泵轉換為約60 ℃的低品位熱源，不能直接用于發(fā)電，限制了該技術(shù)的應用和推廣。

路徑2 污水節能降耗

污水節能降耗，即污水處理廠(chǎng)精細化智能管控。據不完全統計，通過(guò)精細化智能管控污水處理廠(chǎng)的電耗可降低10%或者更高（主要為曝氣管系統），藥劑投配率降低30%以上甚至更高（主要為碳源投加）。

據統計，目前在我國已建立的城鎮污水處理廠(chǎng)中，電費和加藥費用約占污水處理成本的50%以上。因此在達標排放的前提下，污水處理廠(chǎng)亟需實(shí)施優(yōu)化運行以達到節能降耗的目標。

針對此，近日，京津冀國家技術(shù)創(chuàng )新中心環(huán)境工程研究所施漢昌教授團隊提出了污水處理工程STEM模型（Sewage Treatment Engineering Model）。該模型緊密結合污水處理廠(chǎng)的實(shí)際運行特點(diǎn)，可采用污水處理廠(chǎng)常規指標數據進(jìn)行模型矯正分析。具體應用包括工藝模擬、精確曝氣、智能加藥和優(yōu)化運行專(zhuān)家系統等，可有效實(shí)現污水處理廠(chǎng)的優(yōu)化運行，達到節能降耗的目標。

再比如近日入圍“2022全球水獎（GWA 2022）”中Smart Water Project of the Year（年度智慧水務(wù)項目）的煙臺市套子灣污水處理有限公司智能化系統改造項目，該智能系統包含了在線(xiàn)預警預測、預案管理、智能加藥、設備管理、日志報表等主要功能；在水質(zhì)預警預報、預案管理的基礎上針對反硝化碳源投加進(jìn)行優(yōu)化控制投加，在保證水質(zhì)達標的基礎上實(shí)現降低碳源投加成本的降低；實(shí)現了碳源投加量同比減少10%，碳排放減少231t（CO?當量）；節省用電近100萬(wàn)kwh，間接減少碳排放1000t（CO?當量），從而達到污水廠(chǎng)節能降耗的目標。

路徑3 污水廠(chǎng)與光伏系統結合

2020年4月，國家5部委出臺文件，鼓勵污水處理企業(yè)綜合利用場(chǎng)地空間，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設光伏發(fā)電項目。

2021年11月，浙江省能源局正式印發(fā)了全國首個(gè)針對整縣推進(jìn)分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)工作的省級實(shí)施工作導則。文件明確，對現有污水廠(chǎng)和自來(lái)水廠(chǎng)的光伏安裝比例要求90%以上，成為分布式光伏開(kāi)發(fā)重點(diǎn)工作之一。

雙碳目標下，污水處理廠(chǎng)節能降耗被提上日程，專(zhuān)業(yè)人士認為，如果全國4000多座污水處理廠(chǎng)按照每個(gè)污水廠(chǎng)平均可建設5兆瓦光伏電站預估，則這些污水廠(chǎng)可建設光伏電站的規模將超20吉瓦。為了提高污水處理效率及水質(zhì)，越來(lái)越多的污水廠(chǎng)開(kāi)始探索光伏發(fā)電的模式，污水處理廠(chǎng)+光伏電站這一CP也越來(lái)越多地出現在大眾的視野里，且大有爆發(fā)之勢。（“水光CP”不斷出現：這些污水處理廠(chǎng)已披上光伏外衣）

光伏發(fā)電在白天負荷高峰時(shí)期采用“自發(fā)自用”的方式，光伏電站所有發(fā)電量直接被污水處理廠(chǎng)的用電負荷所消納，一方面減少對電網(wǎng)的電能質(zhì)量影響，減少并網(wǎng)發(fā)電向電網(wǎng)饋送電能時(shí)與電力運行公司發(fā)生的業(yè)務(wù)糾紛，另一方面可以充分利用國家對新能源分布式發(fā)電的政策補貼，降低電力成本。

許多行業(yè)龍頭也是在此方面大有作為。

如三峽集團主導的長(cháng)江大保護項目就與光伏項目多次合體：蕪湖市朱家橋污水處理廠(chǎng)分布式光伏項目一期工程已于2020年9月并網(wǎng)；蕪湖市城東污水處理廠(chǎng)分布式光伏項目于2021年9月開(kāi)始發(fā)電；蕪湖市三山區的高安污水處理廠(chǎng)于2021年11月上旬正式并網(wǎng)發(fā)電，其余規劃中的4座污水廠(chǎng)分布式光伏項目將陸續投入運營(yíng)。蕪湖市這7座污水廠(chǎng)分布式光伏項目規劃總裝機容量約2萬(wàn)千瓦，預計建成后平均每年可為電網(wǎng)提供約2300萬(wàn)千瓦時(shí)清潔電能，相較于火電每年可節約標煤0.72萬(wàn)噸，減少排放二氧化硫約0.07萬(wàn)噸，二氧化碳約1.97萬(wàn)噸。

運營(yíng)王小郢污水廠(chǎng)這個(gè)超級光伏電站的節能?chē)澊饲耙苍谕顿Y者互動(dòng)平臺表示，公司在安徽、華東、華南、華中、西北、華北等地區的污水處理項目大部分具備添加分布式光伏項目條件。

武漢控股打造了全國最大的污水處理廠(chǎng)分布式光伏發(fā)電項目——北湖污水處理廠(chǎng)分布式光伏項目。據測算，北湖光伏發(fā)電項目并網(wǎng)發(fā)電后，在25年運營(yíng)期內，每年可提供約2200萬(wàn)度的綠色清潔電能；節約發(fā)電燃煤約0.8萬(wàn)噸，相當于減少二氧化碳(CO2）排放量約2萬(wàn)噸，環(huán)保效益突出，節能減排效果顯著(zhù)。

光大水務(wù)山東淄博的污水處理項目啟動(dòng)了廠(chǎng)內光伏項目試點(diǎn)；該光伏設施已于二零二一年八月并網(wǎng)發(fā)電，預計發(fā)電量可滿(mǎn)足項目廠(chǎng)區用電的9%，為未來(lái)推廣廠(chǎng)內光伏試點(diǎn)積累良好經(jīng)驗。

而隨著(zhù)對減污降碳要求的逐步提高，污水+光伏二合一已然不是最厲害的，三合一項目也多有出現。

日前，華東勘測設計研究院EPC總承包的仙居縣污水處理二期工程榮獲2020—2021年度國家優(yōu)質(zhì)工程獎。這座新概念式的污水處理廠(chǎng)集污水處理、濕地公園、光伏發(fā)電于一體，在服務(wù)污水處理需求的同時(shí)，為居民提供了一座科普教育、休閑游覽的親水公園，為高質(zhì)量綠色發(fā)展提供生動(dòng)實(shí)踐。（污水處理+濕地公園+光伏發(fā)電三合一！這座污水處理廠(chǎng)獲國家優(yōu)質(zhì)工程獎）

近日，聊城市水務(wù)污水處理有限公司2.13MW分布式光伏發(fā)電項目開(kāi)工，該項目擬利用水源熱泵技術(shù)回收污水中的熱能和有機物能量等，實(shí)現綜合能源利用，開(kāi)創(chuàng )了全省污水處理廠(chǎng)+光伏+綜合能源應用的先河。

路徑4 污水處理新技術(shù)研發(fā)

污水處理新技術(shù)研發(fā)，即通過(guò)新技術(shù)的替代與升級，降低能耗，減少碳排放，在這點(diǎn)上，以北控水務(wù)、粵海水務(wù)、首創(chuàng )環(huán)保、碧水源、節能?chē)潪槭椎男袠I(yè)龍頭已率先發(fā)力并實(shí)現成功應用。

北控水務(wù)新發(fā)布了BEAOA和北控速粒技術(shù)，其中BEAOA已成功開(kāi)展百?lài)嵵性嚭腿f(wàn)噸級原位改造工程應用實(shí)踐。

粵海水務(wù)依托馬軍院士“重力流直接超濾凈水關(guān)鍵技術(shù)”成果，已經(jīng)開(kāi)展了模塊化裝配凈水廠(chǎng)的應用探索。

首創(chuàng )環(huán)保集團自主研發(fā)的污水生物處理數學(xué)模擬技術(shù)、CREATE好氧顆粒污泥技術(shù)可實(shí)現碳源投加量降低50%-70%以上，節約電耗 25%，運行成本降低35%，節約建筑占地50%。

碧水源最新研發(fā)的振動(dòng)MBR技術(shù)成功應用于竇店再生水廠(chǎng)，這項技術(shù)降低了污水處理過(guò)程的曝氣需求和能耗。對于日處理能力為1.5萬(wàn)方的竇店再生水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，一年能節省近40萬(wàn)元的電費，同時(shí)出水總氮低于5mg/L，一年能產(chǎn)出500多萬(wàn)方高品質(zhì)的再生水。目前，碧水源公司已在北京等多地投用或計劃投用這項技術(shù)，累計污水日處理能力50萬(wàn)方，每年能節省電費在1300萬(wàn)元左右。

近日，中國節能“AAO工藝高標準處理城鎮污水低碳集成技術(shù)”經(jīng)鑒定委員會(huì )專(zhuān)家評估，一致認定該技術(shù)達到國際先進(jìn)水平?！癆AO工藝高標準處理城鎮污水低碳集成技術(shù)”為中國節能所屬中節能?chē)澴灾餮邪l(fā)，經(jīng)第三方檢測，運用該技術(shù)后，出水主要污染物排放指標穩定達到地表水類(lèi)Ⅳ類(lèi)標準，污水處理廠(chǎng)單位噸水能耗降低8%-16%，單位噸水藥劑（除磷、碳源）耗量降低15%-50%，直接運行成本降低10%-20%，CO?的排放量降低了10%以上。同步實(shí)現了節能降耗、減污降碳協(xié)同的污水處理運營(yíng)管理效果。

路徑5 污泥的能源利用

污水處理副產(chǎn)物污泥的能源利用，即厭氧消化的沼氣利用和焚燒的熱能利用。

目前我國污泥處理處置工藝的選擇主要依據技術(shù)適用性和經(jīng)濟成本?？紤]到未來(lái)碳達峰和碳中和目標，碳排放作為污泥處理處置工藝路線(xiàn)選擇的重要指標之一，是未來(lái)的發(fā)展趨勢。

據悉，污泥厭氧消化過(guò)程的碳排放量相對較低，且具備實(shí)現負碳排放的可能。污泥厭氧消化耦合沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目，可以實(shí)現熱、電兩種能源的回收利用，提高能源利用效率。目前我國污泥熱電聯(lián)產(chǎn)已應用在多個(gè)項目上，并取得了明顯的碳減排效果。

上海白龍港污水處理廠(chǎng)采用中溫厭氧消化系統，處理規模為204噸總干污泥量/天，沼氣產(chǎn)量約為40 000立方米/天，沼氣轉化為熱能用于厭氧消化系統熱能供應，厭氧消化熱能自給率達100%。多余的沼氣還可用于部分污泥干化對熱能的需求。

北控水務(wù)的北戴河新區污泥處理廠(chǎng)項目的日處理規模為300噸(80%含水率)，處理工藝采用分級/分相厭氧消化工藝，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)提純后，一部分可用于預處理單元的原泥預熱，另一部分可用作車(chē)用燃氣。

戴曉虎曾在論文中指出：干化焚燒屬于中等碳排放水平，重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)高效低耗深度脫水技術(shù)和環(huán)境友好型脫水藥劑，降低污泥干化的能耗，減輕對后續焚燒過(guò)程結焦和飛灰的影響，以及提升工藝設計合理性和整體智能化集成水平。從未來(lái)的發(fā)展來(lái)看，厭氧消化-干化焚燒工藝有望成為污泥處理處置的重要發(fā)展方向。

結語(yǔ)

“十四五”時(shí)期，我國生態(tài)文明建設進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰略方向、推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效的關(guān)鍵時(shí)期，水處理行業(yè)低碳發(fā)展勢在必行，也希望越來(lái)越多的水處理企業(yè)能夠真正行動(dòng)起來(lái)，助力水處理行業(yè)早日實(shí)現“碳中和”。

參考資料：

1、《碳中和形勢下污水處理廠(chǎng)的減碳實(shí)現途徑》 環(huán)保我幫您

2、《專(zhuān)訪(fǎng)北控水務(wù)執行總裁李力：“減污降碳協(xié)同增效”帶來(lái)新的轉型機遇，環(huán)保企業(yè)需走輕資產(chǎn)道路》 每日經(jīng)濟新聞

3、《戴曉虎等：碳中和背景下污泥處理處置與資源化發(fā)展方向思考》給水排水