在行業(yè)面臨諸多不確定性的情況下，“雙碳”成為一項重要的 “確定性”。業(yè)界能夠越來(lái)越深刻感知到，城鎮水務(wù)的碳達峰，碳中和實(shí)施路徑，是城鎮水務(wù)未來(lái)發(fā)展的核心戰略，也是行業(yè)發(fā)展的分水嶺和推動(dòng)力。

　　未來(lái)新水務(wù)高度重視此方向，在首批未來(lái)新水務(wù)確立的四項課題中，將城鎮水務(wù)碳排放路徑規劃作為重要研究方向。日前召開(kāi)的“未來(lái)新水務(wù)專(zhuān)家組第三次會(huì )議”，重點(diǎn)研討了該課題。專(zhuān)家組認為，“雙碳”引發(fā)的行業(yè)變革與重構，或將牽引起水務(wù)行業(yè)面臨的工藝優(yōu)化、氧化亞氮、管網(wǎng)、余熱回收、化糞池去留等諸多重要議題，開(kāi)啟更多新的工作界面。而這些議題，在碳減排的要求之外，實(shí)際上也是水務(wù)行業(yè)補齊短板、全面提升的必由之路。

　　能耗控制與運營(yíng)優(yōu)化

　　未來(lái)新水務(wù)專(zhuān)家組專(zhuān)家、北京建筑大學(xué)教授郝曉地指出，城鎮給水處理廠(chǎng)和污水處理廠(chǎng)運行階段，碳排放活動(dòng)主要包括給水處理廠(chǎng)取水、處理和輸配水產(chǎn)生的電耗和藥耗（包括運輸），以及污水處理過(guò)程直接產(chǎn)生的非二氣體排放（CH4與N2O）、電耗藥耗（包括運輸）、污泥外運等。其中，電耗與直接非二氣體排放是當前影響最為顯著(zhù)的部分。

　　基于統計年鑒與行業(yè)數據，郝曉地團隊核算了水務(wù)行業(yè)存量碳排放，并綜合考慮用水總量、城鎮人口、用水定額、管網(wǎng)漏損率、再生水利用率、排放標準提升等指標，預測了不同情景下行業(yè)30/60碳排放量。最后，通過(guò)措施減碳能力與投資成本評估，指出能耗、藥耗與N2O控制是水務(wù)行業(yè)踐行低碳運行首要措施，而實(shí)現碳中和目標污水處理則需要考慮出水余溫熱能利用。

　　“電力+化石燃料”減排或將成為未來(lái)六七年內水務(wù)企業(yè)碳減排的主要抓手。根據新水務(wù)創(chuàng )新經(jīng)理唐曉雪的計算，典型水務(wù)公司按照國家要求、以“2060碳中和”為目標的碳減排（不計電力因子變化時(shí)），電耗減排量將占到59%以上；而以“2030碳達峰”為目標，自身節能降耗及化石燃料清潔能源替代，將成為水務(wù)企業(yè)完成政治任務(wù)的主要手段。

　　企業(yè)碳減路徑圖-階段研究成果

　　“自身工藝的優(yōu)化，包括曝氣節能、泵組優(yōu)化等，能夠較快上手；清潔能源發(fā)展的影響，對于行業(yè)來(lái)說(shuō)更多是被動(dòng)的，如果整個(gè)區域供電都是清潔能源，那水廠(chǎng)就可以‘躺平’，無(wú)壓力實(shí)現碳達峰?！蔽磥?lái)新水務(wù)專(zhuān)家組專(zhuān)家、國際水協(xié)會(huì )(IWA) 戰略和發(fā)展總監李濤表示。

　　在能耗控制之外，也有專(zhuān)家提議，結合水源熱泵手段，對污水處理廠(chǎng)出水余熱進(jìn)行能源挖潛，可打開(kāi)負碳空間?！袄?，北京市400多萬(wàn)噸/日的污水處理規模，通過(guò)5℃熱交換，可以解決全市冬季15%供熱、夏季10%制冷需要。這一潛在清潔能源可以幫政府排憂(yōu)解難?！焙聲缘乇硎?。

　　管網(wǎng)碳排放與核算邊界的界定

　　管網(wǎng)是污水處理設施的重要外延，也是行業(yè)碳核算中不可避免的一部分。盡管“水務(wù)行業(yè)碳排只占總量1%”的觀(guān)點(diǎn)聲量較大，但如將管網(wǎng)納入考慮范疇，這一數據將發(fā)生顯著(zhù)變化。另一方面，隨著(zhù)“全球甲烷承諾”倡議以及中國《甲烷排放控制行動(dòng)方案》的發(fā)布，中國甲烷控排進(jìn)入“新時(shí)代”，污水管網(wǎng)涉及的甲烷排放問(wèn)題已開(kāi)始引起重視。

　　未來(lái)新水務(wù)專(zhuān)家組專(zhuān)家、中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王洪臣提到：“美國一份統計報告顯示，污水排水系統產(chǎn)生的CH4，占到全社會(huì )CH4排放量的5.4%。這還是在美國城市沒(méi)有化糞池、管網(wǎng)流速0.9m/s的情況下產(chǎn)生的。美國僅有居住在鄉村的七八千萬(wàn)人口使用化糞池，從而產(chǎn)生650萬(wàn)噸的CH4?！睂鴥惹闆r與之對照，可以發(fā)現潛在排放量要大得多：我國污水管網(wǎng)平均流速是0.2-0.3m/s，污水在管網(wǎng)中滯留時(shí)間更長(cháng)；且城市中還有500萬(wàn)座化糞池，中國城市人口是美國鄉村人口的十倍，簡(jiǎn)單計算可以發(fā)現，僅化糞池一項，產(chǎn)生的CH4排放量就是千萬(wàn)噸級別，在全社會(huì )CH4排放量中所占比例不容小覷。

　　“此前，在氣候變化的大框架下，水務(wù)行業(yè)碳排放的重要性被大大低估了。而未來(lái)十年，CH4是碳排放關(guān)注的重點(diǎn)，水務(wù)行業(yè)潛力巨大?！蓖鹾槌急硎?。

　　郝曉地對此表示認同：“雖然當前大多碳排放核算結果尚未包含管網(wǎng)，但此前團隊嘗試進(jìn)行模型計算，得出化糞池以及排水管網(wǎng)系統產(chǎn)生的CH4量，與污水處理廠(chǎng)系統的整體碳排已相差無(wú)幾，處于同一數量級（約2000萬(wàn)噸CO2當量/年）?！睂Υ?，他認為逐步推動(dòng)取消化糞池是有效控制管網(wǎng)系統CH4排放的手段。

　　在計算之外，郝曉地指出，也需要關(guān)注管網(wǎng)CH4逸散的問(wèn)題及相關(guān)邊界的確定?！白罱覀冊跈z測污水處理廠(chǎng)碳排放實(shí)踐中發(fā)現，格柵間、沉砂池CH4排放量非常之大。換而言之，污水處理廠(chǎng)進(jìn)水口實(shí)際上成為排水管網(wǎng)產(chǎn)生CH4的主要出口。這將帶來(lái)一個(gè)新的認識問(wèn)題——這部分CH4如何界定？是算給排水管網(wǎng)，還是污水處理廠(chǎng)？”他認為，這一新問(wèn)題界定對污水處理廠(chǎng)十分重要，否則將會(huì )加大污水處理廠(chǎng)碳排放。這就需要政府能高屋建瓴地加以界定。

　　非二氣體氧化亞氮的管控

　　“宏觀(guān)上看，CH4排放占人為碳排放量的15%，而N2O（氧化亞氮）則高達40%。雖然當前減排重點(diǎn)是CH4，但對于N2O切不可掉以輕心?！焙聲缘刂赋?。此外，在11月15日中美兩國發(fā)表的“關(guān)于加強合作應對氣候危機的陽(yáng)光之鄉聲明”中明確提出，兩國計劃就各自管理N2O排放的措施將開(kāi)展合作。對于N2O減排的研究與措施已箭在弦上。

　　行業(yè)碳排放存量核算階段研究結果

　　Royal Haskoning DHV公司發(fā)表的《Let‘s start with reducing nitrous oxide emissions today》白皮書(shū)指出，污水處理廠(chǎng)中N2O來(lái)源已被廣泛研究了至少20年。最新研究認為，低溶解氧(DO)、高氨氮峰值、亞硝酸鹽積累和不足曝氣會(huì )觸發(fā)硝化過(guò)程中產(chǎn)生N2O。在反硝化過(guò)程中，碳源不足會(huì )導致反硝化止于N2O。在鹿特丹一座污水處理廠(chǎng)進(jìn)行為期一年的在線(xiàn)監測中，已有類(lèi)似現象發(fā)現。

　　唐曉雪、王文愷等北控研究團隊，量化評估了進(jìn)水濃度提升對水務(wù)企業(yè)碳排放的影響，結果顯示在常規情景下隨著(zhù)電力因子的不斷降低，非二氣體對水廠(chǎng)碳排放影響逐步提升至2045年超過(guò)電力能耗帶來(lái)的碳排放，而當發(fā)生高濃度情景時(shí)（即由于化糞池的取消及管網(wǎng)控制導致進(jìn)水COD到2030年上升至250 mg/L；2060年上升至400mg/L），非二氣體影響將被進(jìn)一步強化，到2035年超過(guò)電力能耗帶來(lái)的碳排放，成為水務(wù)企業(yè)最重要的碳排放源。

不同情景下企業(yè)碳排放核心影響因素遷移變化

　　對此，郝曉地認為，控制N2O無(wú)需太大投資，關(guān)鍵在于運營(yíng)控制思路的轉變?！耙环矫?，硝化過(guò)程的溶解氧需要控制在1.5 mg/L以上（一般教科書(shū)上是2.0mg/L），降低曝氣量就會(huì )帶來(lái)N2O的風(fēng)險。另一方面，碳源要充分給足。雖然外加碳源會(huì )帶來(lái)CO2排放問(wèn)題，但N2O全球變暖潛能值是CO2的273倍，這個(gè)賬應該能夠算得過(guò)來(lái)。簡(jiǎn)而言之，按教科書(shū)要求控制曝氣水平、實(shí)時(shí)投加碳源促進(jìn)完全反硝化，一般來(lái)說(shuō)可以有效抑制N2O產(chǎn)生風(fēng)險?！?/span>

　　此外，專(zhuān)家組也對水務(wù)行業(yè)“雙碳”將引發(fā)的行業(yè)變革與產(chǎn)業(yè)重構展開(kāi)討論，認為水務(wù)行業(yè)減碳貢獻遠超1%，在供給側結構性改革的浪潮推動(dòng)下，水務(wù)行業(yè)具有較大的減碳潛力與負碳空間，將在未來(lái)中國深度降碳的歷史進(jìn)程中，作為最典型的減污降碳協(xié)同增效行業(yè)之一，不但實(shí)現水務(wù)行業(yè)補齊短板、全面提升，同時(shí)實(shí)現對其他行業(yè)的賦能，為國家碳中和目標實(shí)現貢獻行業(yè)價(jià)值。