王丽花：上海城镇污水处理厂减污降碳技术探索与思考

王丽花首先从政策角度解读了污水处理减污降碳技术发展的背景和现状。她指出，2023年12月，国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部发布《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》。

意见提出，到2025年，污水处理行业减污降碳协同增效取得积极进展，能效水平和降碳能力持续提升。地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，建成100座能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂。

这一《实施意见》为今后的污水处理工作部署了四方面重点任务，覆盖污水处理减污降碳过程：

一是强化源头节水增效。减少生产生活新水取用量，减少污水排放量，推动再生水利用，提升污水收集效能，加快补齐污水收集短板，优化污水收集处理设施布局，减少污水输送距离。

二是加强污水处理节能降碳。鼓励污水厂使用高效节能设备，实施节能改造；推广建设智慧水务管理系统，开展全过程智能调控与优化；应用污水处理低碳技术，减少CH4、NOx等非二气体排放；加大可再生能源应用，如光伏+、水源热泵等，推动再生水利用。

三是推进污泥处理节能降碳。开展污泥低碳处理工艺；加强污泥沼气回收利用，推广沼气热电联产；积极回收污泥中氮磷等营养物质；推广污泥土地利用；推动污泥焚烧灰渣建材化和资源化利用。

四是完善支持政策。强化标准引导；加大科技支撑，开展污水处理绿色低碳关键技术攻关，推动数字技术与污水处理工艺融合发展，完善激励政策；建设能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂。

王丽花将视线从国家政策拉回到上海，介绍了上海中心城区污水处理的现状。她说，至2023年12月底，上海市已建运行的城镇污水处理厂共43座，总设计规模1022.5万立方米/日。全部执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A及以上排放标准。

为完善污水系统治理体系，上海将延续石洞口、竹园、白龙港、杭州湾沿岸、嘉定及黄浦江上游、崇明三岛六大区域分片处理格局，规划约50座城镇污水处理厂、10座污泥处理厂，污水设施服务人口3000万人，规划日均污水量1150万立方米/日，日均污泥量2250吨千基/日，至2035年，全面实现城乡污水管网全覆盖、点源污染全收集全处理、面源污染综合治理、水泥气同治，构建符合超大型城市特点和发展规律的标准领先、功能完善、安全可靠、环境友好、智慧高效的污水治理体系。

上海城投污水处理有限公司目前运营17个污水处理项目，设计污水处理能力637.05万立方米/日， 占上海市污水处理能力约64%；运营12个污泥处理项目，设计污泥处理能力1208.65吨干基/日，全量处理，资源化利用率达100%。

王丽花指出，目前国内外对行业直接碳排放的核算主要采用排放因子法，即碳排放量等于活动水平乘以排放因子。上海城投污水下属各厂开展碳排放核算采用的排放因子取值为IPCC/标准推荐值+实测法。

核算范围包含直接排放、间接排放和其他间接排放。其中，直接排放为归属或受控于核算主体自身活动导致的直接温室气体排放；间接排放为核算主体由于购买电力、蒸汽、热/冷源导致的间接温室气体排放；其他间接排放为生产过程中使用都药剂、自来水等导致的间接排放。

从全国来看，据重庆大学与中国建筑节能协会联合编著的《2022中国城镇污水处理碳排放研究报告》数据显示，2020年全国城镇污水处理全过程碳排放量3416.0万tCO2-eq，污水碳排放强度3.11tCO2-eq/万t。

其中，直接排放为1522.1万tCO2-eq （CH4排放665.3万tCO2-eq，N2O排放为856.8万tCO2-eq），占比45%；间接排放为1893.9万t，占比55%。污水处理排放为2462.4万tCO2-eq，污泥处理处置排放为953.6万tCO2-eq，大约比例为7:3。

按照处理过程、设备能耗和运输划分，污水处理三部分各占比为33.5%、63.3%和3.2%；污泥处理处置三部分各占比为73.1%、26.0%和0.9%。

从中可看出，未来重点为节能、工艺优化，降低直接排放。

王丽花通过对光伏发电、水源热泵、沼气热电联产、污泥焚烧灰渣资源化利用几种减碳技术，以及智能曝气、智能加药、温室气体实测和减碳强度评估等减碳方式的实践工作分析，阐明减碳技术的具体碳核算方法。

1、光伏发电

根据实践结果验证推算，光伏可利用面积约为全厂面积的40%，上海地区光伏发电年均时间958小时。

上海市碳普惠减排项目方法学分布式光伏发电(SHCERO1010012024I)减碳量=发电量*电力排放因子(0.42 kg CO2/kWh)。

2、水源热泵

水源热泵是指提取污水厂出水和污泥干化冷却水中的热能，将污泥低温真空干化系统热水进一步加热至80~90℃，与原有天然气锅炉共同为污泥干化系统供热，天然气消耗量下降66%。

碳核算方法学：当前上海市和国家还未发布该技术的碳普惠方法学减碳量=天然气消耗量*天然气排放因子(0.002165 tCO2/m3)－热泵电能消耗量*电力排故因子

这里，天然气消耗量为水源热泵制热量按理论折算到天然气钢炉供热应消耗的天然气消耗量。

3、沼气热电联产

该技术是利用沼气内燃热电联产技术，结合原有沼气热水锅炉，实现发电和余热资源的最大化利用，综合能源利用效率达到75%。

碳核算方法学：当前上海市和国家还未发布该技术的碳普惠方法学减碳量=发电量*电力排放因子(0.42 kg CO2/kWh)

4、污泥焚烧灰渣资源化利用

用污泥焚烧灰渣制备混凝土掺合料，作为替代水泥的原料之一。当前污水公司属于一般固废的焚烧灰渣已实现100%资源化利用。

碳核算方法学：当前上海市和国家还未发布该技术的碳普惠方法学减碳量=灰渣利用量*水泥碳排放因子(0.735 t CO2/t)

5、智能曝气

基于DO自动调节曝气量，结合氨氮优化控制，即以生物池出水氨氮为控制目标值，根据出水氨氮变化趋势自动计算出DO值，进而自动调节曝气量；增加了低负荷优化控制程序，在进水负荷低的情况下进一步降低DO值，进而减少曝气量。

效果：生物池曝气环节节约用电约10%。

碳核算方法学：上海市碳普惠减排项目方法学分布式光伏发电(SHCER01010012024I)减碳量=减少电量*电力排放因子

6、智能加药

基于专家系统控制原理，设定出水TP目标值后系统根据高沉池进水流量，TP，SS以及出水TP的实时值自动计算出PAC投加量，在保证出水TP达到目标值的前提下减少了PAC的投加量。

碳核算方法学：当前上海市和国家还未发布该技术的碳普惠方法学减碳量=减少药剂消耗量*药剂排放因子

7、温室气体实测

8、减碳强度评估

接下来，王丽花分别从高耗能设备更新改造、污水低碳工艺优化、污泥低碳工艺优化三方面，阐述了她对未来减碳技术的思考。

1、高耗能设备更新改造

开展高耗能设备更新改造，可以极大降低能耗的碳排量。

污水污泥处理各设备单元能耗情况大致为，生物处理单元>动力提升单元>污泥处理单元>除臭单元>深度处理单元>预处理单元；鼓风机为能耗占比最大的设备，其次为动力提升泵。

通过研究各单元的耗能情况，寻找最具性价比的设备优化对象。

2、污水低碳工艺优化

开展污水低碳工艺优化，从全流程维度，降低直接碳排量。

通过对厂内源头控制，强化污水预处理除砂除渣技术革新替换，实现源头减量和提高污泥的有机质。

进一步实施污水管网排查，减少渗漏、混接，提升污水厂进水浓度，降低处理污水量，是减碳的重要措施。强化现有生物反应池曝气系统的运行管理，加强曝气头的清晰、破损曝气管道和失效曝气头的更换，采用精确曝气、试验低DO运行等是减碳的重要措施。探索控甲烷、减少氧化亚氮的排放的工艺措施和技术。

3、污泥低碳工艺优化

开展污泥低碳工艺优化，深入挖掘能源自给率。

开发污泥预处理技术和绿色高效的高干度脱水设备，利用机械能脱水水分，减少干化机的初期投资和运行费用是未来污泥焚烧降碳和降本的最有效措施。

污泥含固率45—55%，达到自持燃烧后可以发电，根据25%的发电效率，焚烧发电的能源中和贡献率预估可达到20%，碳中和贡献率10%。

通过预处理+污泥与厨余垃圾的协同厌氧消化，提高沼气产率，进一步提高能源自给率和碳中和率。

以下是国外两个污泥能源回收与资源化利用方面的典型应用案例，可作为国内污泥项目提供借鉴：

最后，王丽花对减污降碳技术做了总结与展望。她指出，今后的减污降碳工作要做到实测先行，想获取准确的碳排量，就必须摸清家底，这样有利于后续减碳技术的评估与核算；对现有污水工艺进行优化，提高进水浓度，智慧赋能，精细化运行管理，降低生物反应池能耗；应用光伏、风能等绿色能源替代；适时更换污水厂重点用能设备，如鼓风机、曝气器、回流污泥泵；开发低成本、低能耗、高干度的脱水设备或技改措施；厌氧消化和污泥焚烧是污水厂减碳的主要途径之一，因此要强化污泥热能的回收利用效率，提高内部可再生能源产量；加大MABR、AGS、AOA等绿色低碳技术的应用。低碳技术引领产业新方式，勇于践行，凝聚力量，向低碳未来更近一步。