给水排水|城镇污水处理厂碳排放核算标准现状分析与比较

本研究梳理了我国有关城镇污水处理厂碳排放的碳排放核算标准规范，对比了核算对象、核算边界和纳入考虑的核算范围，分析存在的问题。

1.1 国家碳排放核算标准体系

国际方面，联合国气候变化委员会（IPCC）出台了《国家温室气体清单指南》（简称“IPCC指南”），从能源、工业、农业、土地利用及废弃物处置六大领域对碳排放核算进行规定。第1版“IPCC指南”于 1995年发布，1996年发布了第2版，是发展中国家广泛使用的版本。2006年IPCC指南被发达国家广泛使用，并于2019年进行了修订。“IPCC指南”2019年修订版增加了废水处理N2O核算方法及排放因子，更新了CH4排放因子；更新了污泥N2O和CH4的计算方法、并增加了排放因子。“IPCC指南”是世界各国编制国家清单的技术规范和参考标准，我国正进行2019年修订版的推广应用。

国家层面，国家发展和改革委员会于2011年出台了《省级温室气体清单编制指南（试行）》（以下简称“省级指南”），以指导各个省市进行温室气体排放核算工作。该指南主要是参照“IPCC指南”对六大领域碳排放核算方法进行规定，并根据我国国情对部分碳排放的因子进行本地化。其中与污水有关的主要是废弃物处置章节有关于生活污水、污泥焚烧和填埋方面的碳排放方法和排放因子。且规定中仅仅考虑了生活污水、污泥焚烧和填埋过程中甲烷的碳排放核算方法和排放因子。该指南出台较早，而“IPCC指南”已于2019年进行修订，目前的指南未能体现N2O的排放情况及排放因子，在使用过程中并不能很好的体现城镇污水处理厂全流程的特点。

生态环境部2018年出台了《城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算技术指南（试行）》（以下简称“协同控制指南”），目标是推进污染物和温室气体排放协同控制。该指南对城镇污水处理厂主要污染物去除协同控制温室气体核算的主要内容、程序、方法及要求进行了规定。该指南主要核算污水处理厂污染物去除量和碳排放量，其中碳排放主要将污水处理的CH4和N2O及污泥处理的CH4纳入考虑，间接排放主要考虑电耗产生的二氧化碳排放。

重点行业方面，国家发改委先后印发了包括发电、食品、烟酒等24 个行业的碳排放核算指南（简称“行业指南”）。国家标准化管理委员会于2015-2018年出台“1+12”碳排放核算标准，包括1个《工业企业温室气体排放核算和报告通则》及发电、化工、水泥、煤炭生产和纺织服装12个重点行业的《温室气体排放核算方法与报告要求》（简称“行业标准”）。“行业标准”及“行业指南”对相关行业的碳排放进行规定，且包含了燃料消耗量、电力消耗及六种温室气体的直接排放等内容。然而这一系列的标准规范并未涉及到城镇污水处理行业。

综上所述，我国现行的标准化体系中，“IPCC指南”、“省级指南”和“协同控制指南”均涉及了污水处理和污泥处理处置直接碳排放核算，但并不能很好的指导污水处理行业进行碳排放核算。针对重点行业出台的一些列标准规范又未涉及到城镇污水处理行业。因此，在国家层面，污水处理行业的碳排放核算标准缺乏统一的指导，污水处理厂碳排放及减排工作还未在国家层面开展。

1.2 城镇污水处理厂温室气体排放核算标准

我国众多科研工作者在城镇污水处理厂碳排放方面做了广泛研究，从污水处理厂全生命周期碳排放核算、低碳评价，并提出了我国污水处理厂低碳运行建议。在我国双碳背景下，水处理行业对碳排放核算关注度逐步升高。

《污水处理厂低碳运行评价技术规范》（以下简称“低碳运行规范”）于2022年6月由中国环境保护产业协会发布并于当年7月1日开始实施。该标准主要是用于进行污水处理厂低碳运行评价，针对的主要是污水处理厂运行阶段的碳排放核算。主要纳入考虑的是污水处理过程CH4和N2O及厂区电耗、药耗、物耗、能耗消耗产生的间接的二氧化碳碳排放。

《城镇水务系统碳排放核算及减排技术指南》（以下简称“水务指南”）由中国城镇供水排水协会组织编写并于2022年7月13日发布。作为城镇水务系统碳排放核算的专著，其对水务系统边界进行了规定，主要是给水与再生水系统、污水系统、雨水系统，包括化粪池、管网、厂区、污泥处理处置等。其核算方法是针对的水务系统建设、运行和拆除全生命周期的。该指南在考虑污水处理过程中CH4和N2O同时，还将污水处理过程的化石性CO2纳入考虑，同时，考虑了电耗、药耗、物耗、能耗消耗产生的间接二氧化碳排放。在相关排放案例中还提到了光伏、热泵等污水处理厂常用的减排措施，并对热泵的的减排量的列出了核算方法。

《城镇污水处理厂碳减排评估标准》（以下简称“评估标准”）是2023年12月由中国城镇供水排水协会发布的专门针对污水处理厂碳减排评估的一项标准，于2024年3月1日实施。该标准针对城镇污水处理厂建设、运行、拆除全生命周期进行碳排放核算。在运行阶段考虑了污水处理的化石性CO2、CH4和N2O；同时，还将污泥处理处置过程化石性CO2、CH4和N2O考虑进来。在减排方面将热泵、光伏、再生水回用、污泥厌氧发酵、土地肥料替代等减排计算也给出了明确的计算公式。相对来说，更具操作性和可行性，也更为全面。

可以看出，与其他重点行业“自上而下”的模式不同，污水处理行业碳排放核算标准目前是一种“自下而上”的模式，即国家层面还没出台统一的标准规范，先是行业中的团体编制发布团体标准，来进行相关工作的指导。出现这一现象，可能是因为污水处理行业本身在国民经济中的碳排放总量仅占约1%~2%，并非是关注的重点。但是，从行业角度已经引起了广泛的关注，后续可能会进行国家统一的相关的标准政策的研究和制定。

2.1 核算边界对比

现行标准对城镇污水处理厂的核算边界分为3个方面：时间边界、空间边界和对象边界。时间边界主要针对的是全生命周期的概念，即建造、运行、拆除阶段；空间边界主要针对厂区物理界限如厂区内、厂区外（包括管网、污泥处置等）；对象边界主要是针对核算的对象如直接排放、间接排放、碳减排等，直接排放考虑温室气体种类、间接排放包含的种类等。

现行涉及城镇污水的温室气体排放量核算方法的核算边界对比如表1所示。“IPCC指南”和“省级指南”偏重于地域性，主要提供了污水处理及污泥处理运行过程中直接排放温室气体的核算。“水务指南”针对水务系统，包含了污水系统、给水系统和再生水系统、雨水系统，将水务系统建设、运行和拆除全生命周期的直接、间接排放纳入考虑范围。“协同控制指南”、“低碳运行规范”和“评估标准”主要针对污水处理厂，前2项主要考察污水处理厂运行阶段且不包含污泥处置，后者考察建设、运行、拆除全生命周期且包含了污泥处置过程。可以看出，“水务指南”对于时间和空间边界包含最为广阔，“评估标准”

表1 城镇污水处理厂温室气体排放核算方法

考虑了污水处理厂全生命周期，而其他的几项主要针对污水运行阶段进行规定。

在对象边界方面，“IPCC指南”和“省级指南”主要包含了污水处理直接排放的CH4和N2O和污泥处置过程中的化石性CO2。“水务指南”考虑了污水和污泥处理处置化石性CO2、CH4和N2O以及电耗、药耗、能耗的间接排放和热泵、太阳能光伏的碳减排。“协同控制指南”主要考虑污水处理过程的CH4和N2O，以及电耗的间接排放。“低碳运行规范”考虑了污水处理的CH4和N2O直接排放和电耗、药耗、物耗的间接排放。“评估标准”考虑了直接排放化石性CO2、CH4和N2O，电耗、药耗、物耗、能耗的间接排放以及热泵、太阳能光伏、再生水回用、污泥厌氧消化、肥料利用等多途径减排。

2.2 核算因子对比

现行标准碳排放核算因子如表2和表3所示。对于直接排放因子，污水处理过程中的CH4和N2O研究较多，故“水务指南”中将排放因子进行工艺分类，“评估标准”中将排放因子进行系统研究并结合模型后提出。相对于“IPCC指南”和“省级指南”这2项标准中提出的排放因子更低，更符合我国国情。污水处理过程中化石性CO2的排放因子，仅“评估标准”中提及。对于污泥处理过程中的直接排放因子研究相对较少，但“水务指南”和“评估标准”也给出了推荐值。这些值基本是基于文献研究，并参考了“IPCC指南”，相对还较为缺乏我国相关方面的数据。

对于间接排放因子，可以看出电耗、药耗等差异均较大。关于电耗排放因子，“水务指南”和“低碳运行规范”采用《2019年年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》，“协同控制指南”和“评估标准”采用《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》。《2019年年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》主要是用于自愿减排项目相关可交易的碳排放核算，而《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》是进行碳排放计算的，故认为《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》相对更符合城镇污水进行碳排放核算的需求。另外，近期生态环境部

表2 直接碳排放因子

注： ①“协同控制指南”中污泥甲烷排放，不考虑处理处置方式，仅为厌氧处理，无法归纳入目前的统计体系，故暂不统计； ②“水务指南”中污水处理CO2按照10%化石碳考虑，并根据理论转化公式计算，故无排放因子； CH4和N2O排放因子根据AAO工艺选取； 污泥焚烧中化石源CO2的排放根据污泥碳含量进行计算，本研究中取碳含量为30%； ③“评估标准”中污泥焚烧化石源CO2的排放根据污泥含碳量计算，本研究中取30%； ④污水处理甲烷的排放根据标准给出的范围，选取最大值； ⑤N2O排放因子单位为kgN2O-N/kgTN。

表3 间接排放及减排因子

注： ①“水务指南”中提出光伏发电潜力为21.312 kWh/m3； 并未给出具体计算公式； ②“评估标准”中再生水回用的因子根据回用规模来，本研究选取最大规模，其排放因子最小，为0.3 kg/m3。 此外，本标准还考虑了土地利用肥料替代的碳减排，在后续结果中分析； ③电耗排放因子选取华中区域数值。

环境规划院碳达峰碳中和研究中心牵头编制并发布了《中国电网区域二氧化碳排放因子研究（2023）》，该报告对电网排放因子进行省级分类，相对来说是更为准确的排放因子。对于药耗的排放因子，可以看出“评估指南”中的排放因子普遍高于其他标准，其主要原因是“评估标准”中的排放因子大多数均是以活性物质的含量计，如PAC的排放因子6.19是采用Al3+含量计算的，FeCl3是以Fe3+含量计算，因此在进行碳排放计算时收集到厂区药耗数据后需进行活性物质的量的换算后再乘以排放因子。

2.4 存在问题

2.4.1 核算范围不统一

在污水处理碳排放核算时，需根据核算目标合理选择正确的核算范围，如是进行全生命周期的碳排放，则需考虑建设、运行和拆除全过程。若是仅针对运行阶段，则需考虑是否将污泥纳入考虑。现行标准中，“IPCC指南”、“水务指南”和“评估指南”均将污泥处理处置碳排放纳入考虑范围。“IPCC指南”为地域性的碳排放标准，“水务指南”和“评估指南”为全生命周期的碳排放标准，故在进行地域性或全生命周期碳排放核算时，将污泥纳入考虑。而“省级指南”也是针对地域性的，由于发布较早，在“IPCC指南”修订后未进行修订，故没有考虑污泥碳排放。“低碳运行规范”未考虑污泥处理处置碳排放，在仅仅针对污水处理厂进行运行评价时，可不考虑污泥碳排放。

2.4.2 核算因子差异大

对于排放因子，6项标准对于污水处理直接排放均进行了规定，“IPCC指南”、“省级指南”、“协同控制指南”和“低碳运行规范”相对较为统一。而“水务指南”和“评估指南”对于污水直接排放的排放因子参考国内的文献并结合工艺情况，相对是较为符合我国实际情况的，若能结合实际监测数据，结果更为可靠。间接排放的排放因子主要是“低碳运行规范”、“水务指南”和“评估指南”3个团标中体现。然而，令人意外的是这3项标准中关于排放因子的规定差异也较大，一方面是因为有些标准给出的核算因子是根据活性物质进行计算有些标准是根据物质整体进行换算，另一方面是因为不同的标准参考的不同文献来源。这就需要在计算污水处理厂碳排放时审慎的查询相关因子的来源，分析差异原因，并合理的进行因子取值。

本文梳理了现有城镇污水处理厂碳排放核算标准规范，发现国家层面还未出台城镇污水处理厂处理行业的碳排放核算标准。对比了现有团体标准的核算边界及核算因子存在的差异。

现有标准中，核算边界有的包含建设、运行、拆除阶段碳排放，有的不包含；对于运行阶段有的考虑污泥处置过程有的不考虑；此外对于核算对象中是否将化石性CO2纳入核算也需要进一步明确。若是进行行业相关碳排放核算统计工作，建议可进行建设、运行（包含污泥处置）、拆除全生命周期碳排放核算，并将污泥处置纳入核算范围；若是针对污水运营企业，可考虑仅将污水处理厂运行所需的电耗、药耗、能耗和直接排放纳入考虑，不考虑污泥处置过程产生的碳排放。对于污水及污泥处理处置过程中化石性CO2，建议暂时不纳入核算范围，一方面是因为其排放因子相对缺乏，另一方面“IPCC指南”中并未纳入核算，与国际保持统一。

核算因子是碳排放核算的关键因素。现有标准中，对于污水处理和污泥处理处置过程直接排放的CH4、N2O排放因子差异较大，可参考我国相关标准推荐值进行选取，或进行直接实测获得。间接排放因子中药剂排放因子差异较大，建议进行标准中参考资料溯源后，判断使用。电力排放因子推荐根据排放企业所在地，优先选用当地排放因子进行碳排放核算。

基于上述现状，建议后续污水处理厂碳排放方面可开展如下工作：①在团标的基础上，进一步完成行业或国家标准的编制，统一碳排放核算因子，为行业开展相关工作提供指导；②开展污水处理厂温室气体监测，获取更契合各个项目一手碳排放数据。

进行碳排放核算的目的，依然是减碳降碳，贯彻落实国家实现“双碳”目标。因此，在碳核算的基础上，更需要进行低碳技术研究、开发，促进污水处理低碳技术进步。