王凯军：水务行业如何实现双碳目标？锚定新技术方得破解之道

时间： 2022-08-24 15:15

来源：中国水网

作者：王凯军

水务行业如何实现 “碳中和”？

今年初，国内成功举办冬奥会，并对外称这是第一次“零碳冬奥”。王凯军分析，虽然冬奥会在场馆方面为实现零碳付出了各种努力，但实际上，在冬奥会场馆中真正做到绿色低碳东西是非常有限的，场馆本身采用的可以实现零碳的技术和手段其实很少，主要还是通过外界技术手段达到零碳目的。

丁仲礼院士提出，要实现碳中和，要经历四步减排路径：第一步“控碳”，到2030年，二氧化碳排放总量控制在100亿吨之内；第二步“减碳”，到2040年，争取排放总量控制在85亿吨之内。基本完成交通和建筑领域低碳化改造，工业领域全面推广用煤/石油/天然气＋氢＋电取代煤炭的工艺过程，推广无碳新工艺；第三步“低碳”，到2050年，碳排放控制在60亿吨。建筑和交通领域达到近无碳化，工业基本完成低碳化改造；第四步“中碳”，到2060年，碳排放总量控制在25—30亿吨。火电控制在10亿吨，除交通和建筑领域外，工业领域也全面实现低碳化。

要完成这四个阶段的目标，水务行业具体该如何做呢？

王凯军介绍，当前在水务行业中，有两个助力实现低碳目标的主流观点：一，污水处理行业采用绿色电力，可直接“躺平”；二，与其他行业一样，考虑工业绿色转型，解决攻克转型中的关键技术，并考虑清洁能源替代、资源循环利用等因素。第二种途径需要行业为此做更多工作，付出更多努力。

王凯军表示，他个人不太赞成“奥运场馆模式”，也不太赞成全部采用绿色电力，自然躺平的模式。从国家角度来说，双碳战略是重大决策，还被纳入了生态文明建设的整体框架，在这一框架下，双碳战略被赋予了更深刻的内涵。他认为在双碳战略下，以什么途径实现碳中和是关键性的问题。在这一过程中，企业要主动面对经济结构转型升级的迫切需求而转型，要顺应技术进步趋势，推动技术能效提升。还要树立企业低碳、可持续发展的形象，迎接新的市场机遇，升级企业盈利模式，将碳交易变现为碳资产。

污水处理碳中和技术发展方向

王凯军介绍，水务行业有两大与双碳战略相关的热门技术。一个是厌氧氨氧化技术，Marc Strous在《Science》发文称，污水处理厂如果使用主流厌氧氨氧化技术，可产生44.4%的能量，实现能源自给，就完全可以成为 “碳中和”污水厂；另一大技术是好氧颗粒污泥工艺，可以减少70%的占地和30%的能耗。

这两大技术都是污水处理领域中起到革命性作用的工艺，但是否能引领21世纪污水处理行业的发展呢？

厌氧氨氧化工艺

王凯军表示，在主流厌氧氨氧化工艺发明之后，DEMON ® hydro-cyclones、Paques ANAMMOX ® process、ANITA™Mox/AnoxKaldnes™ MBBR等工艺都开始大规模中试或生产性的试验，但在这个过程中，产生了一些问题。

目前最有希望的DEMON ® hydro-cyclones工艺无法定量描述和控制anammox在主流脱氮中去除率。王凯军曾参观Dokhaven地下污水处理厂改造项目，该项目A段出水采用厌氧氨氧化颗粒污泥，在运行过程中，随着时间，悬浮物和COD波动，厌氧氨氧化颗粒污泥出现了解体现象。王凯军团队曾两次邀请该厂管理者来中国一起进行中试，但也遇到了类似问题，这是在现有技术框架下不太容易解决的问题。

在双泥龄主流高效复合脱氮技术问世后，王凯军等也在国家项目下进行了中试，取得了比较好的效果，并且在首创环保集团2万吨/d的污水处理厂和雄安容东片区4万吨/d的再生水厂都采用了双泥龄主流高效复合脱氮技术。但在运营过程中，出现了两个问题：一是MBBR的搅拌和吹扫的能耗大大地抵消了厌氧氨氧化节约的能源，二是外回流（100%）和内回流（200%）稀释造成的低浓度，增加了厌氧氨氧化对亚硝化的控制难度。这一技术工艺仍然具有优势，但如果无法节能，就不符合“双碳战略”的大背景，产生一系列问题。

好氧颗粒污泥工艺

好氧颗粒污泥工艺具有许多优势，最突出的优势是可节约70%的占地面积，因为土地资源具有不可再生属性，是可持续发展中的重要内容；好氧颗粒污泥工艺的反应器形式是序批式，不需要回流，可高效节能30%以上；此外，好氧颗粒污泥工艺出水水质良好，其出水TN可低于4mg/L，TP仅为0.3 mg/L，是非常有希望的工艺。

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