浙江省污水处理行业减污降碳协同技术指南(试行)2024年2月

百科   2024-10-31 08:20   山东  



浙江省污水处理行业减污降碳协同技术指南(试行)
浙江省生态环境低碳发展中心
浙江省环境科学学会
2024年2
前    言 





为贯彻落实《减污降碳协同增效实施方案》《中共浙江省委浙江省人民政府关于深入打好污染防治攻坚战的实施意见》《浙江省减污降碳协同创新区建设实施方案》等文件要求,将减污降碳协同增效作为促进经济社会发展全面绿色转型的总抓手,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,结合浙江省污水处理行业实际情况,制定本指南。

本指南以当前技术发展和应用状况为依据,分析了污水处理行业主流工艺的污染物及温室气体产排情况,归纳了污水及污泥处理过程减污降碳协同环节与可行技术,提出了减污降碳协同评价指标体系,总结了污水处理行业减污降碳技术发展方向和面临挑战,可为污水处理行业开展减污降碳协同工作提供参考和借鉴。
本指南由浙江省生态环境低碳发展中心统一组织制定。
本指南起草单位:浙江大学长三角智慧绿洲创新中心、浙江省生态环境科学设计研究院、浙江工业大学、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、嘉善县水务控股集团有限公司等。
浙江省污水处理行业减污降碳协同技术指南





1 适用范围 

本指南适用于了解污水处理过程污染物和温室气体排放量情况,污水处理行业减污降碳协同改造或新建工艺的选择,提供不同技术相应的特点、参数、效果及适用范围作为参考,同时可作为建设项目设计及环境影响评价等工作的技术依据。
2  规范性引用文件 
本指南引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本指南。凡是未注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有修改单)适用于本指南。

2.1 低碳相关政策 

浙政发〔2021〕36 号  浙江省人民政府关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的实施意见

国发〔2021〕33 号  “十四五”节能减排综合工作方案

国务院公报〔2021〕31 号  中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见国务院公报〔2021〕32 号  中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见浙环函〔2022〕308 号  浙江省减污降碳协同创新区建设实施方案

浙财资环〔2022〕37 号  浙江省财政厅关于支持碳达峰碳中和工作的实施意见环综合〔2022〕42 号  减污降碳协同增效实施方案

国发〔2021〕23 号  2030 年前碳达峰行动方案
发改环资〔2023〕1714 号  关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见
2.2  污染物排放标准



GB 8978  污水综合排放标准

GB 18918城镇污水处理厂污染物排放标准

GB 3838地表水环境质量标准

GB 3097  海水水质标准

GB3095环境空气质量标准

GB12348大气污染物综合排放标准

GB/T 31962污水排入城镇下水道水质标准

DB 33/2169城镇污水处理厂主要水污染物排放标准

DB 33/973农村生活污水集中处理设施水污染物排放要求



2.3 污水处理厂(站)技术规范



T/CAEPI 49污水处理厂低碳运行评价技术规范

GB 50014  室外排水设计标准 

GB/T 41018  水回用导则 再生水分级

GB/T 23484城镇污水处理厂污泥处置 分类

DB61/T1571城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范

HJ/T55大气污染物无组织排放检测技术导则

HJ-BAT-002城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南

HJ 2038城镇污水处理厂运行监督管理技术规范

HJ 576厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范

HJ 577序批式活性污泥法污水处理工程技术规范 

HJ 578  氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范

HJ 579膜分离法污水处理工程技术规范

HJ 2006污水混凝与絮凝处理工程技术规范

HJ 2010膜生物法污水处理工程技术规范

CJJ 60城镇污水处理厂运行、维护及其安全技术规程



2.4 其他标准 



GB/T4754  国民经济行业分类



3 术语和定义



下列术语和定义适用于本指南。



3.1 污水处理行业
在国民经济分类标准中,污水处理行业属于污水处理及其再生利用业,具体内容指对污水污泥的处理及净化后再利用的活动。

3.2 污水处理厂
对进入污水收集系统的污水进行净化处理的环保基础设施。
3.3 一级处理
在格栅、沉砂等预处理基础上,通过沉淀等去除污水中悬浮物的过程,包括投加混凝剂或生物污泥以提高处理效果的强化一级处理。

3.4 二级处理
在一级物化处理的基础上,采用生物法等方法进一步去除污水中胶体和溶解性有机物的过程,包括增加除磷脱氮功能的强化生化处理。

3.5 深度处理
在二级生化处理的基础上,用化学处理和物理化学等处理方法进一步除去污水中的氮、磷和难以生物降解的有机物、病原体等的处理过程。

3.6 活性污泥
由人工培养的微生物及其吸附的有机物质组成的生物絮体,是生物净化污水的主体。
3.7 活性污泥法
以污水中有机污染物作为培养基,在有氧条件下对微生物群体进行连续培养,形成活性污泥,利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化、沉淀等作用,去除污水中的有机污染物质,使污水得到净化的一种污水处理方法。

3.8 污泥龄
曝气池中活性污泥的总量与每日排放的污泥量之比,即污泥在曝气池中的平均停留时间。
3.9 水力停留时间
污水在反应器内的平均停留时间。
3.10 污泥负荷
单位质量的活性污泥在单位时间内所去除的污染物的量。
3.11 容积负荷
每立方米池容积每日负担的有机物量,一般指单位时间内处理设备负担的BOD5。 
3.12 污水处理厂污泥
污水处理厂在污水净化处理过程中产生的含水率不同的半固态或固态物质,不包括栅渣、浮渣和沉沙池沙砾。

3.13 污泥处理
对污泥进行减量化、稳定化、无害化的加工过程,一般包括浓缩、调质、脱水、消化、干化等。
3.14 污泥处置
对污泥的最终消纳,一般包括填埋、土地利用、建材利用和焚烧等。
3.15 膜污染
指料液中某些组分在膜表面或模孔中沉积导致膜性能下降的过程。
3.16 再生水
污水经适当处理后,达到一定的水质指标,满足某种使用要求,可以进行安全、有益使用的水。
3.17 污水再生处理
以生产再生水为目的,对污水或达到排放标准GB 8978 或 GB 18918 的污水厂出水,进行净化处理的过程。
3.18 生命周期
产品系统中前后衔接的一系列阶段,包括从自然界或从自然资源中获取原材料,直至最终处置的过程。
3.19 生命周期评价
对一个产品系统生命周期中的输入、输出及其潜在环境影响的汇编与评价。
3.20  生命周期影响评价
生命周期评价中解释和评价产品系统在产品整个生命周期中的潜在环境影响的大小和重要性的阶段。

3.21 温室气体
大气中吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气态成分,包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)等。

3.22 二氧化碳当量
比较温室气体和二氧化碳的辐射强度的单位。
3.23 碳足迹
企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、产品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合,表示为二氧化碳当量。
3.24 碳排放量
在生产运行阶段煤炭、石油、天然气等化石燃料(包括自产和外购)燃烧活动和工业生产过程等活动,以及因使用外购的电力和热力等所导致的二氧化碳排放量,表示为二氧化碳当量。



注:包括建设项目正常和非正常工况,以及有组织和无组织的二氧化碳排放量,计量单位为“吨/年”。



3.25 化石燃料燃烧排放
化石燃料在氧化燃烧过程中产生的二氧化碳排放。
3.26 购入使用电力排放
购入使用电力所对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放。
3.27 购入使用热力排放
购入使用热力(蒸汽、热水)所对应的热力生产环节产生的二氧化碳排放。
3.28 输出电力、热力产生的排放
输出的电力、热力(蒸汽、热水)所对应的电力、热力生产环节产生的二氧化碳排放。
3.29 工业生产过程排放
原材料在生产过程中发生的除燃料燃烧之外的物理或化学变化产生的温室气体排放。
3.30 废水厌氧处理过程排放
生产过程中产生的工业废水在厌氧处理过程中产生的温室气体排放。
3.31 污水处理直接碳排放
污水处理过程中,产生的氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)排放的当量总和。
3.32 污水处理间接碳排放
污水处理过程中消耗的外购电力、热力、化学药剂以及运输等产生的碳排放当量总和。
3.33 全球变暖潜势
将单位质量的某种温室气体在给定时间段内辐射强迫的影响与等量二氧化碳辐射强度影响相关的系数。
3.34 低碳技术
以资源的高效利用为基础,以减少或消除碳排放为基本特征的技术。
3.35 减污
减少污染物的产生及排放量。
3.36 降碳
降低碳排放量。
3.37 减污降碳协同增效
基于环境污染物和二氧化碳排放同根同源的特征,遵循降碳减污内在规律,突出源头治理、系统治理、综合治理等措施的应用,采取目标协同、区域协同、领域协同、任务协同、政策协同、监管协同等手段,通过减污和降碳两个领域工作的深度耦合和同频共振,实现提质增效。
4 生产工艺及污染物与温室气体产排情况 
4.1 污水处理厂主流处理工艺 
据不完全统计,2021 年全国县级以上累计建成并运行污水处理厂 4592 座,污水处理能力逾 2.4 亿 m3/d (2021 年城乡建设统计年鉴》),有统计数据的污水处理工艺约有 30 种。国内六大主流污水处理工艺包括氧化沟工艺(20.0%)、AAO 工艺(16.3%)、传统活性污泥工艺(11.9%)、SBR 工艺8.2%)、A/O 工艺(3.8%)和 MBR 工艺(2.0%)。
4.2 污染物和温室气体排放现状与影响因素
污染物排放量与处理工艺关系密切。例如,深度处理出水比二级生物处理出水污染物浓度低,膜生物处理工艺比普通活性污泥工艺污染物去除率更高。污水处理工艺的运行管理水平也会对出水污染物浓度造成较大影响。为满足日益严格的排放标准,污水处理工艺流程增加,碳源、絮凝剂等药剂投入和曝气能耗增大,基于环境污染物和碳排放高度同根同源的特征,在现有的技术路径下,污染物排放降低的同时一般会导致温室气体排放日益增加。

据不完全统计,全国污水处理行业碳排放量占全社会碳排放总量的1%-3%,氧化亚氮、甲烷等非二氧化碳温室气体占全社会非二氧化碳温室气体排放的 4%-6%。污水处理厂每处理 1 m3污水会产生约 0.4-1.0 kgCO2eq,且排放强度与处理工艺、规模等因素相关。污水处理厂碳排放由三个方面组成:a) 处理过程直接碳排放,主要包括 N2和 CH4(占 20%-30%);b) 因能源生产所产生的间接碳排放(占 65%-70%);c) 化学品生产、运输等产生的其他间接碳排放(占 5%-15%)。其中,能源消耗所产生的碳排放占比较高,对碳排放总量的影响较大,一般来说,能耗强度越高,碳排放强度越高。在整个污水厂流程中,生物处理单元的能源需求最大(约占 50%),其次是一级处理单元(约占 25%)、污泥处理单元(约占 10%),最后是消毒单元(约占 5%)。MBR 和 AAO 因在生物处理单元中的曝气、回流和膜清洗需求等造成的能源消耗量大,导致碳排放量高。因此,调整上游能源结构、采用可再生能源、提高能源利用效率等措施是实现污水处理厂低碳发展的重要途径。
5 减污降碳协同环节 
污水处理行业减污降碳协同环节包括源头降碳、污水处理过程减污降碳协同、污泥处理过程减污降碳协同和碳捕获,环节及措施见表1



表 1  污水处理行业减污降碳协同环节与主要措施

减污降碳协同环节 

主要技术措施 

源头降碳 

泵送与曝气等设备更新与优化 

新能源利用技术 

污水处理过程减污降碳协同 

吸附-生物降解技术 

短程硝化反硝化技术 

厌氧氨氧化技术 

好氧颗粒污泥技术 

硫自养反硝化技术 

侧流活性污泥水解发酵生物除磷技术 

厌氧膜生物处理技术 

藻膜生物反应器 

基于膜处理的再生水回用技术 

污水热能回收技术 

中水回用技术 

工艺全流程低碳优化 

生产废水与生活污水协同处理 

污泥处理过程减污降碳协同 

污泥厌氧(共)消化技术 

污泥焚烧技术 

污泥碳化技术 

污泥磷回收技术 

碳捕获 

微生物电化学技术 

光生物处理技术 



6 减污降碳协同技术 

6.1 源头降碳技术 
6.1.1水泵与电动机
a)推荐使用变频泵和变频电动机或大小泵配合,以适应不断变化的流量,并对水厂的设计泵送系统进行功耗分析,优化变频泵使用方案。

b)注重泵维护,使泵的性能保持在最佳水平,例如连续压力测量、定期清洁、维护清管、短期高速泵送等。

c)鼓励安装传感和控制设备,使用数据驱动的污水泵送智能控制方案。
6.1.2 曝气设备



a)推荐升级扩散器和控制系统,提升曝气能源使用效率。

b)注重包括风机、管道、扩散器和在线传感器等在内的曝气系统的维护和保养。

c)持续优化扩散器结垢和空气分配方案等。

6.1.3其他设备及配件

其他设备及配件的降碳措施包括除渣除砂设备效率评估与改造、混合搅拌设备效率评估与改造、污泥脱水设备效率评估与改造等,并对设备定期维护和检修,保证各设备的正常稳定运行。上述措施可在一定程度上减少因设备性能落后或布置不当所造成的电力和药剂消耗,减少约 15%的碳排放。

6.1.4可再生能源利用



鼓励太阳能较丰富地区的污水厂利用光伏发电,在构筑物上方布设光伏组件,所发电能采用“自发自用、余电上网”模式;光伏板对处理单元的遮挡,能够有效抑制池内水体藻类生长,保障污水处理效率及水质。与常规活性污泥工艺相比,该技术可同步减少用电量20%以上。



6.2 污水处理过程减污降碳协同技术 

6.2.1 一级处理

a)吸附-生物降解(A-B)工艺



该技术可去除50%-70%的 TSS、25%-40%的 BOD 和 20%-35%的 COD,推荐用于厌氧氨氧化和厌氧消化反应的前端,适合部分工业废水的处理,尤其 pH 值波动较大废水。与常规一级处理相比,该技术可分别减少总基建费用 20%-25%、能耗 10%-20%、曝气池容积 30%-40%、曝气量 20%-30%。
6.2.2 二级处理



a)短程硝化反硝化技术



该技术反硝化速率快,TN 去除率可达 90%,推荐用于为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐,适合用于高浓度氨废水、污泥消化池上清液处理。与常规活性污泥工艺相比,该技术可分别减少反应器容积 30%、曝气量 25%、有机碳源 40%以上。



b)厌氧氨氧化技术



该技术氮去除负荷高,TN 去除率可达 90%以上,推荐用于高浓度氨氮废水处理,其中,短程硝化耦合厌氧氨氧化技术在侧流脱氮中已成熟可用,短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术是实现主流城市污水部分厌氧氨氧化的新途径。与常规活性污泥工艺相比,该技术无需投加外碳源,可分别减少曝气量 60%、污泥产量 75%



c)好氧颗粒污泥技术



该技术具有同步脱氮除磷能力,CODBODSS 去除率均达 90%以上,TN 去除率可达 80%以上。推荐用于高浓度有机废水、高含盐度废水处理。与常规活性污泥工艺相比,该技术可分别减少能耗 50%、占地面积 75%、运行成本 50%以上。



d)硫自养反硝化技术

该技术氮去除率可达90%以上,推荐用于高盐废水处理与污水处理厂深度脱氮工艺段,适合用于低碳氮比废水和工业废水处理。与常规活性污泥工艺相比,该技术无需投加外碳源,污泥产量少。

e)侧流活性污泥水解发酵生物除磷技术(S2EBPR



该技术主流磷去除率可达90%以上,出水 TP 浓度可低于 0.2-0.3 mg/L,适合用于各种不同类型污水处理厂。与常规除磷工艺相比,该技术可实现侧流磷回收 60%以上,利用内碳源的同时减少污泥产量 10%-30%、药剂使用量 40%以上。



f)厌氧膜生物处理技术(AnMBR



该技术COD 去除性能优,中温下 COD 去除率可达 90%,推荐用于高浓度有机废水处理,AnMBR 耦合厌氧氨氧化工艺可实现有机物去除-能源回收与集约型脱氮过程的分离,提高厌氧氨氧化脱氮效率。与常规活性污泥工艺相比,该技术可实现甲烷产率 0.2 m3CH4/kg COD、碳源回收率 80%以上。

6.2.3 深度处理

 

a)藻膜生物反应器(A-MBR) 



该技术TN、TP 去除率达 90%以上,推荐用于深度处理,去除剩余氮磷,回收有机物。与传统的藻类培养系统(如高速藻池和光生物反应器)相比,该技术提高了氮、磷的去除率和生物质产量,可同步实现污染物去除与生物质转化,CO2捕获率达 80%以上。

b)基于膜处理的再生水回用技术



该技术通过MBR、双膜法等来生产符合再生回用标准的再生水,其中 MBR+RO/NF 技术的污染物去除率可达 95%以上,具有高效去除病菌和无机离子的能力,推荐用于深度处理工段以生产再生水。该技术可同步实现再生水回收率50%-75%,最高可达 90%
6.2.4 污水资源能源回收
 a)污水热能回收技术
该技术运行时不燃烧、不排放,自动化程度高,可降低系统整体电力、天然气需求,推荐用于各类型污水处理厂,但要有配备的基础设施与城市能源系统相集成。该技术可在减污过程实现降碳40%以上。
b)中水回用技术
该技术通过适当的物化、生化、深度及消毒处理,使出水达到相应回用标准,作为冲厕、道理清扫、消防、城市绿化等杂用水和景观用水使用,高品质出水也可用于工业利用、地下水回灌等,根据不同用途有不同水质要求和对应处理工艺,推荐用于各类型污水处理厂。该技术既可以减少污废水排放量、缓解城镇下水道的超负荷现象,又可有效节约利用淡水资源。
6.2.5 工艺全流程低碳优化
该技术通过智能控制手段精准优化运行参数,实现出水稳定达标与物耗能耗削减,典型措施包括控制精准曝气、优化药剂投加、控制泥水回流等。该技术土建成本低,适用场景广,可实施性强,智能控制系统具有自适应、自组织、自学习和自协调能力,但对管理人员与系统配置要求较高,推荐用于各类型污水处理厂。与常规活性污泥工艺相比,该技术可分别减少能耗和物耗20%以上。
6.2.6 生产废水与生活污水协同处理
啤酒、白酒、淀粉等不含有毒有害物质,且有机质含量高的工业生产废水,简单预处理后作为优质碳源与生活污水协同处理,高效利用生产废水的同时大幅减少污水处理厂外购碳源,降低酒企处理废水所消耗的电能、有机物料等,推荐用于不含有毒有害物质、高有机含量的工业企业与碳源不足的污水处理厂。首先主要适用行业为《国民经济行业分类》(GB/T47542017)中的农副食品加工业(C13)、食品制造业以及酒(C14)、饮料和精制茶制造业(C15),且污水厂处理能力需满足要求,遵循风险防范、不危及排水设施、总量不增加、公平竞争、自愿协商、稳定运行和出水达标原则,其次要经过环保部门、水务部门、主管部门的认可,开展环境影响评价补充,变更排污许可,最后要加强企业和污水处理厂的监测监管。
6.3 污泥处理过程减污降碳协同技术 
6.3.1 污泥处理技术和碳排放情况
污泥处理处置旨在通过污泥浓缩(调理)、消化、脱水、干化和后续处置等达到污泥减量化、稳定化、无害化和资源化的目标。其中,减量化指降低污泥含水率,减少污泥重量和体积;稳定化指去除污泥中有机质,防止二次污染;无害化指通过处理去除致病菌;资源化指回收利用污泥中有价值的物质和资源。



 

图 1  污泥处理处置流程图



污泥处理过程的直接和间接碳排放主要包括处理过程甲烷和二氧化碳直接排放、电力使用产生的间接碳排放、加热保持消化温度产生的碳排放、浓缩和干化中化学品的使用产生的碳排放等,其中污泥处理产生的甲烷在收集、加工后被利用(如发电、产热)可以抵扣部分的碳排放。另外,污泥厌氧消化可能是污水处理厂甲烷无组织排放的主要来源(占70%以上),主要从消化污泥、消化池、污泥缓冲罐和气体处理系统的泄漏中产生,其他重要来源包括污泥储存池和污水处理厌氧单元。



 

图 2  污泥处理过程碳排与碳汇



6.3.2 污泥资源能源回收
 a)污泥厌氧消化技术
该技术挥发性固体降解率达40%-50%,甲烷产率达 0.30-0.45 L/g VSadd,推荐用于各类型污水处理厂。该技术回收的甲烷可用于提供热或电,也可升级后纳入天然气管道,或是加工为更高价值的产品。
b)污泥厌氧共消化技术
该技术将食物垃圾、隔油池垃圾等共基质引入污泥厌氧消化过程,提高固体降解率与沼气产量,促进循环经济、协同处理,降低碳足迹,推荐用于各类型污水处理厂的污泥厌氧消化单元。
c)污泥焚烧技术
该技术具有污泥快速无菌化减量化能力,可将污泥含水率降至10%以下,推荐用于含水率较低的污泥处置。该技术资源化综合利用率高,产生的热量能满足自身需要,焚烧后产物可作为建筑材料等。
d)污泥碳化技术
该技术可有效分离和消除污泥中所含污染物,达到污泥减量化、无害化、资源化的目的,将污泥含水率降至5%,有机质、氮含量分别降低 30%90%,推荐用于有机物含量较高的污泥处置。该技术能源消耗少,污泥碳化物炭含量高,发热量大,稳定性好,可用于燃料替代、土壤改良、污水处理和建材利用等。
e)污泥磷回收技术
磷是一种不可再生资源,在污水处理厂中主要对鸟粪石(磷酸铵镁)、磷酸钙、磷酸镁、磷酸铝、磷酸铁、蓝铁矿等产品进行回收。其中,鸟粪石与蓝铁矿可直接以肥料的形式出售,其他磷酸盐化合物主要用作磷矿替代物供下游化工/化肥厂生产化肥。
1)污泥消化液或脱水上清液中回收磷



该技术高效环保,能源需求较低,碳排放较少,但回收率也较低,一般只能回收磷负荷的10%-30%,推荐用于有污泥消化的污水处理厂,是当前全球磷回收广泛应用的手段之一。

2)生污泥或消化熟污泥中回收磷

该技术对能源和化学品需求较高,碳排放较大,磷回收率较高,可达80%,适合用于各类型污水处理厂。

3)污泥焚烧灰中回收磷

该技术能源需求较低,碳排放较少,磷回收率高,可达90%,且产物纯度高,推荐用于有污泥焚烧炉的污水处理厂,是极具前景的磷回收方式。



6.4 碳捕获技术 

6.4.1 微生物电化学技术(MET)
 a)微生物电化学系统(MES
该技术主要产物为甲烷和乙酸。与厌氧消化结合,可将沼气中CO2含量降至 10%以下。推荐与厌氧消化结合、提高沼气纯度,适合用于污水处理单元提标升级。该技术可实现污染物去除和生产清洁能源。
b)微生物电发酵技术(MF
该技术主要产物为氢气、乙醇、挥发性脂肪酸、丙二醇等。电发酵是受电化学影响的自发发酵过程,能量消耗较低,推荐与厌氧消化结合,有效捕获CO2并生物合成为高价值产品,实现能量自给。
c)微生物电解碳捕获技术(MECC
该技术主要产物为碳酸盐或碳酸氢盐,可用来碱度补充、污泥沉降性能改善等,有机物去除率达60%以上,推荐用于高盐度废水处理及捕获周围工厂排放的 CO2,可与工厂协同减排,适用于生活污水及工业污水。该技术在工业废水中的碳捕获率可达 90%以上,净能量输出可达 50 kJ/mol CO以上,阴极 H2回收率可达 90%以上。

6.4.2 光生物处理技术

该技术利用光能自养型微生物固定CO2,固碳效率高,绿色环保,氮、磷去除率达 90%以上, COD 去除率达 80%以上,推荐与厌氧消化或沼气升级结合,用于碳捕获和沼气升级。与常规活性污泥工艺相比,该技术可显著减少污水处理厂的能源消耗,增强营养物的回收,用于沼气升级时 CO和 H2的去除率及沼气中 CH4含量可达 90%以上。

7 经济技术指标 

7.1 环境经济效益 

污水处理是水污染防治的必要手段之一,减污降碳协同技术能够有效降低出水污染物浓度,减小污水排放对自然水生态的影响。同时,智能调控、技术升级、资源能源回收、碳捕获等手段减少了能源与化学品使用量、污泥产量及直接碳排放量等,大幅降低污水处理过程碳足迹。

减污降碳技术通过减少运行能耗和药剂使用降低污水处理厂运行成本,资源能源回收技术能够促进循环经济发展,具有明显的经济效益优势。此外,生产废水与生活污水协同处理不仅可以大幅减少污水处理厂外购碳源的数量,也降低了企业的废水处理成本,实现环境-经济效益双赢。
7.2 减污降碳协同指标评价体系 



表 2  减污降碳协同指标体系

减污降碳协同环节

指标

现状

目标

源头降碳

降碳

吨水能耗

0.4-0.6KWh/m3

降低 20%以上

污水处理过程减污降碳协同

减污

COD 去除率

85% 

90%以上

BOD5去除率

90% 

95%以上

TN 去除率

70% 

80%以上

氨氮去除率

80% 

85%以上

TP 去除率

60% 

80%以上

污泥产率

0.9-2.4 t DS/万 m³ 

减小 20%以上

降碳

碳源投加量

据进水情况而定

降低 40%以上

再生水回收率

10%-20% 

40%以上

吨水能耗

0.4-0.6 KWh/m3

降低 30%以上

碳排放强度

0.4-1.0 kgCO2/m3

降低 30%以上

污泥处理过程减污降碳协同

减污

含水率

40-60% 

30%以下

降碳

磷回收率

10-30% 

60%以上

能量回收率

满足自身需要

碳排放强度

0.4-1.0 kgCO2/m3

降低 40%以上

碳捕获

减污

COD 去除率

80% 

85%以上

TN 去除率

70% 

80%以上

TP 去除率

60% 

80%以上

降碳

碳捕获率

50%以上

碳排放强度

0.4-1.0 kgCO2/m3

降低 30%以上



8 技术展望

污水处理厂运营阶段的碳减排潜力最大,对现有设备、工艺与管理的改进不仅是提高出水水质的重要举措,也是实现污水处理厂碳中和的必要途径。现有污水处理减污降碳协同技术可实现低碳脱氮除磷,降低能耗与化学品投加量,但技术稳定性仍需提高;深度处理与再生技术的发展实现污染物深度去除与水资源回收,缓解水资源紧张,其中膜反应器性能仍需提升;资源化技术的发展实现热能回收、中水回用、同步污泥处置与营养物资源化,需进一步注重关键技术装备研发和工程推广应用;碳捕获技术的发展实现工艺强化、资源能源回收和碳捕获,需进一步突破技术瓶颈,优化系统设计和运营模式。
未来污水处理厂的设计应纳入可持续和低碳理念,关注管理优化和技术选择,推进污水处理厂智能化运维,并实施更详细的技术经济、生命周期和社会经济分析,更好地支持污水处理厂减污降碳转型升级。


小编研究方向:

(1)环境和双碳领域中的统计分析、建模与机器学习(AI);

(2)污水处理领域的工艺与微生物

欢迎就政府科技项目、科研课题、科技奖励、论文专利、成果转化、工程项目等进行合作。

赵伟华个人主页:https://hjxy.qut.edu.cn/info/1074/3436.htm  (点击“阅读原文”)

小编赵博士微信交流:



污水处理工作室
小编联系方式18854213860
 最新文章