2021年是中国开启“碳中和”的元年，中国真正迈入低碳发展时代。各行各业积极探索低碳化的发展路径，水务行业自然也不会缺席。联合国数据显示，全球污水处理等水处理行业碳排放量大约占全球碳排放量2%左右。水务行业的减污降碳对碳达峰和碳中和有着重要的作用，是不可忽视的碳减排领域。
 
　　2020年12月12日，习近平主席在气候雄心峰会上承诺到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”。
 
　　2021年3月15日成为中国碳达峰、碳中和的分水岭，习近平总书记主持召开的中央财经委员会第九次会议强调：“要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。”
 
　　2021年是“十四五”的开局之年，同时也是中国开启“碳中和”的元年，中国真正迈入低碳发展时代。
 
　　各行各业积极探索低碳化的发展路径，水务行业自然也不会缺席。联合国数据显示，全球污水处理等水处理行业碳排放量大约占全球碳排放量2%左右。水务行业的减污降碳对碳达峰和碳中和有着重要的作用，是不可忽视的碳减排领域。
 
　　水务低碳化的战役已经打响未来低碳范畴可能高于环保
 
　　国家动作层面，一系列的实际动作将推动双碳战略落下石锤。
 
　　首先，顶层设计部署上，国家和各省市相继出台了关于绿色低碳循环发展经济体系的文件，统筹推进高质量发展和高水平保护，确保实现碳达峰、碳中和目标，推动我国绿色发展迈上新台阶。
 
　　其次，市场化角度，生态环境部要求加快全国碳市场建设，推进绿色低碳发展。有了市场交易，自然会提高行业积极性。据了解，7月16日开市以来，全国碳市场排放配额累计成交量达到702万吨，累计成交额是3.55亿元。全国碳市场运行平稳，交易价格从首日开盘价的每吨48元上升到8月17日收盘价每吨51.76元。
 
　　第三，监管角度，生态环境部下一步将把碳达峰、碳中和落实情况纳入中央生态环境保护督察。这也将倒逼水务企业进行低碳方面的相关改造。
 
　　低碳化背景下，也正值“双百跨越”(即从2021建党百年向2049建国百年迈进)的关键节点，2020年7月，E20携手16家水务企业共同发起成立“双百跨越”污水处理联盟。联盟践行“双百跨越”行动计划，为污水处理树立典型形象，开展了“双百跨越”污水厂比选活动。
 
　　其中，在低碳化方面比选出3个细分榜单，8座污水厂入围，上榜5座。城市污水厂正由节能降耗向绿色低碳循环、系统融合的方向转型，但目前行业低碳化才刚刚起步。入围的64座污水厂中单吨电耗达到0.12kWh/吨，最高单吨电耗0.69kWh/吨，而地下污水厂和地上污水厂的单位运营电耗差距较大，其中，地下污水厂平均电耗0.73kWh/吨。(剔除可再生能源利用及污泥处置发电耗电等外部电耗，剔除地下污水厂提升排放、通风等高电耗因素影响)此外，工艺选择及南北差异均对能耗影响明显。
 
　　中国人民大学环境学院副院长王洪臣表示曾表示，污水处理行业尽管经济总量、投资规模和从业人员只有经济全行业的千分之一，但碳排放量却占全社会总排放量的1%-2%，是一个名副其实的高碳行业。E20研究院院长傅涛博士指出，未来在低碳和环保之间会存在博弈。碳交易形式有两种，一种是可以买卖的碳配额，一种是可以通过低碳产品实现。环保的可能不低碳，低碳的未必环保，未来在低碳和环保之间会存在博弈，低碳的维度会越来越高，未来低碳范畴可能高于环保。
 
　　一波大型水务企业抢占“碳”先机
 
　　当前，污水处理行业已经迎来了新的挑战，从节能降耗角度审视污水处理过程的高能耗，从物质循环角度审视污水处理的高“碳足迹”，因此，具有耦合资源和能源回收理念的新路线和新工艺不断涌现。目前世界范围内，对“污水”的认知已经从“废物处理”对象转向“资源及能源回收”的载体，基于资源回收、能源开发与利用和碳平衡理念的未来污水处理厂已经开始实践。
 
　　在中国“30·60”战略目标之下，我国的污水处理行业亦将大刀阔斧地践行低碳发展路径，以高质量发展转型升级，以高质量发展打造竞争新优势，以高质量发展赢得未来。
 
　　比如，在近期“双百跨越”污水处理联盟举办的污水处理行业工艺技术产品化专题研讨沙龙暨首期“双百跨越”污水处理建设技术产品预评审会上，北控水务介绍了已投入生产运营的生化系统智能控制技术(BE-EMR)、按需曝气工艺包(BE-CMR)、高级氧化工艺包(BE-Fenton)三款硬核科技产品。
 
　　BE-EMR借助工艺智能机器人“北控小蓝”，可以实现生化系统运行的无人值守和闭环控制，通过对水、泥、气、药等各个关键工艺参数的智能控制，达到行业运行专家的控制水平，大幅度节省运行的电耗和药耗，降低电耗10-20%，降低药耗20-90%，同时提升处理水质，提高系统抗冲击能力，溶解氧控制精度达到±0.1mg/L，达到行业先进水平。
 
　　BE-CMR以其特有的反应池、设备构造和智能控制系统，实现反硝化除磷、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、内源呼吸抑制等先进控制结果；可以实现在碳氮比(BOD5/TN)低于1.7的情况下，出水TN达到8mg/L以下，生物除磷去除率达到95%以上，在正常碳氮比条件下出水TN达到5mg/L以下。
 
　　BE-Fenton可以实现低成本对难降解COD的去除，出水COD达到20mg/L以下，在COD净去除量30-40mg/L时，直接运行成本低至0.36元/吨，比传统芬顿法成本低50%以上，比臭氧催化氧化成本低60%以上，并具有占地小，投资少的优点。
 
　　而首创环保则成功利用黑科技—生物模拟技术，守护水厂全周期。生物模拟技术是采用ASM白箱模型实现水厂数字化，是解决传统污水处理厂效率问题最有效的手段，其可以解决污水处理厂全生命周期的技术需求，包括优化初步设计、工艺自控方案设计、运营优化以及问题诊断等。
 
　　从2017年4月起，首创环保就与荷兰ASM DESIGN技术公司展开合作，以长治A2/O污水处理厂为案例展开生物建模研发。经一年多研发与实践，成功将荷兰业已成熟的“模型协议”移植到我国污水处理厂，实现该水厂碳源投加量降低70%以上，运行成本降低1800万元/年。
 
　　此外，首创环保根据国情进一步优化数学模拟建模方法、规范数据收集/清洗、搭建数据库，以匹配中国水质和运营特征，且储备我国参数数据库。经长达4年之久研发与实践，首创环保不仅在公司内部完成了对A2/O、CAST、氧化沟、MBR等工艺数个污水处理厂模型构建和运行优化工作，而且成功实现该技术的市场化推广。到目前为止，已完成厦门环科公司下属前埔污水处理厂(20 万m³/d)运行优化建模项目，后期还将继续为厦门水务其它4个污水处理厂提供运行优化建模服务和智慧运行平台技术支持。其他在上海、安徽等地的外部合作也在洽谈之中。
 
　　碧水源在MBR技术、MBR-DF双膜新水源技术的基础上，又研发了新成果振动膜生物反应器技术——V-MBR。据介绍，这一技术最大的特点是能耗低、膜抗污染性强，其出水总氮较传统曝气MBR技术降低30%，即降低3-5mg/L，组器运行能耗较传统MBR组器降低70%，按照1000万吨/天的处理规模计算，每年可使MBR组器运行能耗节省2—3亿元。既提升了出水水质又降低了运行成本，已入选《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》，是目前最具竞争力的膜法水处理技术之一。
 
　　碧水源目前还正在研发面向未来的可实现资源循环、能源回收、环境友好的低碳污水资源全回收厂，该回收厂运用纳米级高精度膜分离等自主知识产权技术，高效回收污水中的资源和能源，将污水处理厂升级为兼具保护环境、增加水资源、生产能源和磷肥回收等多功能的新型城市综合体。
 
　　中持股份打造的睢县第三污水处理厂是全国首座按照概念厂“水质永续、能量自给、资源回收、环境友好”四个追求建造的污水处理概念厂，项目建立了有机质处理中心，能量自给程度可以满足厂区能耗的40——60%，实现物质良性循环和资源化，践行了“污水厂是能源工厂”的治理理念。此外，中持股份的宁海县城北污泥处理处置工程作为宁海县的一座绿色生态基础设施，按照集中处理，协同消化的原则，实现了有机废弃物的资源化利用，大大提高污泥处理的效率，改善城市水环境和生态环境的同时，也是贯彻节能减排政策，发展低碳经济和循环经济的重要举措。
 
　　北京排水集团在全国污水处理行业发布了《北京排水集团碳中和规划》(2021年-2050年)和《北京排水集团碳中和实施方案》，计划到2025年，碳排放量和碳排放强度较2020年下降20%以上，高安屯再生水厂率先实现碳中和。
 
　　在运营管理创新方面，北京排水集团将通过实施优化“厂网一体化”运营调度、精细化运营管理、设备效能提升、智慧化管理模式，提升管理水平和效能,减少碳排放；在科技创新方面，将积极探索行业低碳新技术，推动集团自主创新低碳技术——厌氧氨氧化和好氧颗粒污泥技术转化应用，在企业内部搭建沼气热电联产、分布式光伏发电、水源热泵等绿色低碳技术应用平台，培育集团绿色产业,实现低碳绿色生产；在生态服务创新方面，将大力推动再生水回用和污泥资源化利用，扶植循环经济新业态，实现生态固碳。
 
　　低碳已经成为企业发展的一大重要抓手。不仅是上述提到的企业，事实上很多环保企业也在“摩拳擦掌”，进军低碳化赛道。
 
　　水务行业低碳化，路在何方?
 
　　未来，水务行业的低碳化之路该怎么走?方向在哪儿？这是行业非常关注的问题。
 
　　针对这些问题，行业内也展开了深入的讨论和探索，E20环境平台也曾主办多场主题沙龙，来具体探讨和交流。
 
　　清华大学环境学院教授，博士生导师王凯军在上述沙龙中曾表示，低碳本质是国家安全与能源可持续发展问题；可持续发展和低碳发展是国际共识，国家政策明确，但到目前为止各行各业解读和执行情况不统一，有些领域还在喊口号阶段，应该将碳达峰碳中和切实纳入到国家生态文明框架，切实从和谐共生、良性循环、全面发展、可持续繁荣等方面落实。
 
　　中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣教授表示，低碳化应落脚在精细化运行、高效设备选型、新技术驱动上。5万吨/天、10万吨/天、15万吨/天等中小处理规模具有行业普遍性，但是低碳数据没有大规模污水处理厂好，建议将大规模污水厂低碳指标凝练出来用于指导中小规模污水处理厂进行低碳对标。
 
　　光大水务执行董事兼总裁安雪松认为，水务行业的碳中和应当以能源回收为主要导向，提升全过程的绿色比例。首先，要改变行业内在规划、设计、建设、运营与改造时的技术出发点，增加碳足迹追踪的评估和技术方案优化内容；其次，要调整研发方向，将适当比例的研发资金投入到“减污降碳”协同的技术领域，如节能、降耗、减排与再生利用等领域；再者，要让水务行业主动加入到碳管理体系中去。
 
　　云南水务总经理于龙指出，生态环境保护与生态文明修复并重，需以碳循环为基础实现“碳达峰，碳中和”，未来将实现污泥和有机固废产生、污泥处理和有机固废协同处置、还碳于土到人类生活的闭环。
 
　　北控水务执行董事、执行总裁李力表示，污水处理不仅涵盖水务还包括水环境，所以污水处理行业不仅要低碳，还要向负碳去努力。未来污水处理行业市场化有更好预期，加之碳交易的活跃，这些都将推动污水处理行业的高质量转型。环保行业发展从解决污染物问题，到解决营养物问题，现在已经有了生态指标，温室气体减排将不是政府强制要求的，而是行业会主动参与其中，形成跨介质处理和跨行业处理，使多种基础处理设施融合，形成产业渗透，我们停留在环保和工业之间的最后一公里，产业渗透是未来拉动行业服务范式的升级方向。
 
　　碧水源总经理戴日成建议开展污水处理小系统的碳中和研究，推进污水处理领域非依赖碳源型深度脱氮、智能加药、污水污泥资源化等低碳技术创新和工程应用，从源头实现节能减排。同时，他呼吁环保行业加强规划和政策支持，尽快出台可低碳发展的指导政策、低碳标准和技术规范，促进高新技术企业在实现碳中和、碳达峰目标中发挥带动作用。
 
　　博汇特董事长潘建通认为，要在污水处理行业实现碳中和，总体来说有三条路径，即“提质增效+节能降耗+能量资源回收”。短期内提质增效仍将是行业主旋律，需要提升工艺、更新设备来提升能源使用效率，减少现有碳排放，实现消耗最小化。有条件和有刚性需求的污水厂将面临工艺技术升级，再深入一步，污水资源化、能量回收和有效组分回收是“碳中和”的深层次需求。
 
　　在国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长、研究员常纪文与E20研究团队的署名文章《推进市政污水处理行业低碳转型，助力碳达峰、碳中和》中，提到了对于我国市政污水处理行业开展低碳发展转型的总体建议：第一，要摸清市政污水处理厂的底数和低碳发展潜力，制定低碳转型目标和阶段性任务；第二，健全市政污水处理行业与绿色、循环标准体系相衔接的低碳发展标准体系；第三，基于市政污水处理企业的减排贡献、能源转化效果建立污水处理价格调整及运营补贴机制；第四，允许市政污水处理行业灵活利用节能指标、能源利用指标、发电指标和碳汇建设指标，提升其经济效益；第五，设立市政污水处理行业低碳发展国家科技专项，全面推动新工艺和新技术的发展；第六，建立市政污水处理行业绿色、低碳、循环发展的综合考核机制。
 
　　E20研究院院长傅涛博士表示，以前我们衡量价值的标尺是经济因素，之后是环保，习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”将经济和环保进行了统一，而低碳的提出，让我们有了第三把标尺。中国践行的是生态文明下的低碳战略，而不是欧美碳核算规则下的按部就班，中国会有自己的碳核算办法。建议每个领域都可以制定自己的低碳发展导则和指南，尽可能降低行业碳排，积极参与国际碳排放规则制定。在生态文明逻辑下，E20研究院提出了“30·60”战略的“低碳二十字方针”(节能优先、效率为本、完整周期、系统治理、两山发力)。
 
　　如果从全周期和全价值链条核算来看，污水处理行业产生的综合价值会远远比处理污染物产生的价值要高，污水处理费用不止现在的水平，而是可能比现在高很多。“我已经隐隐感到环境产业新的春天要来到了，优质的环保资产将再次成为资本市场的宠儿。”傅涛表示，污水和垃圾处理的价值延伸都将是经济核算的资源，尽量把污水和垃圾中的资源和能源重新导入到低碳的循环中去。