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推進市政污水處理行業低碳轉型，助力碳達峰、碳中和

來源：人氣：2759發表時間：2021-07-01

摘要

市政污水處理行業在探索能源節約、產熱制冷、光伏發電方面取得初步成效，低碳發展的綜合潛力大。為了推進行業低碳轉型，需摸清全國市政污水處理行業低碳發展的底數和潛力，制定轉型目標、階段任務和考核機制，建立健全低碳標準體系，基于碳減排貢獻和能源轉化效果建立污水處理價格調整和運營補貼機制，設立行業低碳發展國家科技專項。為利用污水能源，需從規劃層面促進區域聯動。為利用沼氣和污泥熱能，需重視廠網系統化治理，提高進水有機物濃度，支持污泥的跨區域及與其他有機質的協同處置，將污泥處置成本納入污水處理價格。為促進運營節能，需制定低碳標準和達標促進措施，合理確定排水標準和污泥處置標準，防止難降解有機物進入市政污水。為發展光伏發電，需補足標準并制定績效獎勵政策。

關鍵詞：市政污水；污泥；節能；降耗；低碳

第一作者簡介：常紀文（1971—），男，湖北監利人，博士，研究員，主要從事環境政策和法學研究。

市政污水處理行業是我國的耗能大戶，以2020年為例，全行業耗電約184億度。為了助力碳達峰、碳中和，有必要總結一些先行先試企業的經驗，以現實問題為導向，深入挖掘該行業全面低碳轉型的綜合潛力。

1 我國市政污水處理行業低碳發展的探索與初步成效

近年來，一些市政污水處理廠在經濟可行的條件下先行先試，探索污水能源利用、污泥熱能利用、企業運營節能和光伏發電，取得了初步成效。

1.1 污水熱能的利用情況

我國對于污水源熱泵的探究起步較晚，在1985年才將熱泵技術定為重點推廣課題，通過近些年的研究與發展，國內已建成多個污水源熱泵系統并投入使用。污水源熱泵充分利用污水水溫恒定的特點，能夠從污水中高效提取熱量，制冷及制熱系數可達3.5～4.4，可在穩定供暖制冷的同時，降低用電量，實現污水熱能的開發利用。一些典型案例如下：1）北控水務海港區西部污水處理廠處理規模為12萬噸/天，利用污水處理后的中水作為水源熱泵熱源，為廠區辦公樓和生產生活區域提供采暖和制冷保障。水源熱泵兩臺，每臺制熱功率為436.8千瓦，制冷功率為394.9千瓦，綜合性能系數為5.74。每年的制熱輸出量為3.27億瓦時，制冷輸出量為0.29億瓦時。2）首創恒基大連大開污水處理廠通過建造熱泵站對污水熱能加以利用，制熱功率為192千瓦，制冷功率為135千瓦，每年的制熱輸出量為3.34億瓦時，制冷輸出量為1.75億瓦時，全覆蓋大開污水處理廠、大連恒基再生水廠、恒基環保學校的供暖需求和制冷需求。3）天津創業環保大連春柳河污水處理廠一期項目的供暖采用水源熱泵機組，冬季采暖供水溫度達到50℃，回水溫度達45℃；污水用量為100立方米/小時,總熱負荷為298千瓦；選用制熱量為413.2千瓦、制熱功率為86.3千瓦的熱泵，每年制熱輸出量為1.07億瓦時（每年供暖期150天）。目前已投入使用，供熱總建筑面積約4000平方米，滿足廠區內辦公及生產用房采暖要求。4）北京排水集團積極推廣水源熱泵的開發與利用，在北京高碑店再生水廠、小紅門再生水廠、槐房再生水廠、清河再生水廠、清河第二再生水廠、酒仙橋再生水廠、定福莊再生水廠、高安屯再生水廠、北小河再生水廠、盧溝橋再生水廠、吳家村再生水廠等11座再生水廠，均應用了水源熱泵。2016～2020年，上述水廠累計供熱量為530萬吉焦，累計節約天然氣約1.6億立方米，年供熱量為106萬吉焦，年節約天然氣3180萬立方米，為集團內外共計160萬平米項目提供供暖及制冷服務。

1.2 沼氣和污泥的熱能利用情況

1.2.1 污泥沼氣的利用情況

污泥厭氧消化過程的碳排放量相對較低，且具備實現負碳排放的可能。污泥厭氧消化耦合沼氣熱電聯產項目，可以實現熱、電兩種能源的回收利用，提高能源利用效率。目前我國污泥熱電聯產已應用在多個項目上，并取得了明顯的碳減排效果。由于我國污水處理廠進水濃度相對較低、污泥含沙量大等原因，目前厭氧消化工藝在整個污泥處理處置市場中占比僅為15%左右。隨著碳減排政策的逐步推進，污泥厭氧消化后的沼氣可轉化為熱能，實現能源自給后可對外輸出，因此此類項目將得到市場重視。一些典型案例如下：1）上海城投的白龍港污水處理廠采用中溫厭氧消化系統，處理規模為204噸總干污泥量/天，沼氣產量約為40 000立方米/天，沼氣轉化為熱能用于厭氧消化系統熱能供應，厭氧消化熱能自給率達100%。多余的沼氣還可用于部分污泥干化對熱能的需求。2）北控水務的北戴河新區污泥處理廠項目的日處理規模為300噸（80%含水率），處理工藝采用分級/分相厭氧消化工藝，產生的沼氣經提純后，一部分可用于預處理單元的原泥預熱，另一部分可用作車用燃氣。3）北京排水集團小紅門再生水廠采用污泥高級厭氧消化工藝，年產沼氣1300萬～1500萬立方米，可替代電能3000萬～3300萬度。此外，北京排水集團還在北京中心城區建設了高碑店等五座污泥處理中心，通過逐步完善沼氣發電耦合熱電聯產技術，預計2021～2022年這五座污水處理中心可實現沼氣全利用目標，預計可替代污水污泥處理全過程18%～20%的電能，每年預計可減少二氧化碳排放約8萬噸。

1.2.2 污泥焚燒的熱能利用情況

污泥焚燒熱能利用，即采用專用焚燒爐進行污泥獨立焚燒，污泥在焚燒過程中產生的煙氣熱量在尾部煙道中通過空氣預熱器和省煤器分別加熱燃燒所需空氣以及干化所需的導熱油，以達到熱能利用的目的，同時污泥焚燒的余熱還可進行發電。目前污泥自持焚燒在我國已有較為成熟的應用案例：1）常州錫聯環保的夾山污泥焚燒項目，采用流化床對干基熱值1700～2200卡/克的污泥進行焚燒，污泥焚燒產生的約850℃的高溫煙氣在尾部煙道中通過空氣預熱器和省煤器分別加熱燃燒所需空氣以及干化所需的導熱油。目前已將導熱油熱能的額外回收列入計劃，預計每小時熱回收量將超過1000千瓦。2）上海國惠辛集污泥焚燒發電廠項目，日處理含水率為80%的污泥1300噸。利用污泥焚燒余熱進行發電和供汽，年發電量8640萬度，除自用外，還可上網供電。項目自建成投產以來已處理污泥57萬噸，相當于標準煤19萬噸，減少因燃煤產生的二氧化碳排放49萬噸。

1.3 企業運營的節能情況

污水處理企業的運營節能一般通過精細化智能管控和新技術的應用來實現。

1.3.1 污水處理廠運營精細化智能管控的節能情況

精細化智能管控，即通過采用先進的管理思維和技術手段，提供一套應用于污水處理廠的集智能化控制、物聯網接入采集、一體化中央監控、移動化管控平臺、大數據分析和科學化決策于一體的自動化、智能化、智慧化污水處理廠整體解決方案，在實現污水處理廠少人或無人化生產運營管理的同時，達到節能降耗的目的，特別是實現對電耗和藥耗的控制。

精細化智能管控目前在我國處于發展階段，大部分企業正通過“試點帶動局部”再到“全面布局”的方式在集團內部開展精細化智能管控的推廣，目前已初見成效，典型案例如下：1）北京排水集團重點對鼓風曝氣系統及藥劑投加系統展開精準控制，曝氣能耗降低了10％，藥劑投配率降低了30%～50%。通過精準控制系統的運行，全集團每年可降低電力消耗1500萬～2000萬度，減排二氧化碳9000～12 000噸。2）北控水務構建了基于大數據的水廠信息數據中心，建設了水廠生產運營系統，建立了集約化的管控體系，建立了分析決策支持系統，建立了規范的業務流程，建設了運營移動互聯APP應用系統，建成了基于云計算、大數據的智慧水務系統。通過智慧水務的運行，2020年北控水務原材料費用下降5339萬元，原材料噸水成本下降25.8%，年節約碳源15 000噸，年節約除磷劑20 000噸，并大幅減少了二氧化排放量和剩余污泥量。3）首創股份聚焦于重點能耗設備的運行效率管控，通過多項舉措的落地和能力建設的深入，實現電耗、藥耗的精細化管控和合理節約。合肥十五里河污水處理廠通過能效管控平臺的輔助，噸水電耗同比降幅達10%以上。長治污水處理廠通過生物建模技術的輔助，最終實現碳源藥耗降低50%以上。成都陡溝河污水處理廠通過應用智能曝氣控制系統，曝氣系統的節能率達12.5%，全年可節約用電約15萬度。臨沂青龍河凈水廠通過實施智能藥劑投加系統，噸水碳源投加量降幅達13%，噸水除磷劑投加量降幅達27%。4）上海城投的白龍港污水處理廠在精細化智能管控方面也做了相應布局，在污水生物處理中實施精確曝氣措施，在保證出水達標的前提下，按需提供微生物所需的溶解氧，避免曝氣能耗的浪費；在污水除磷處理中，通過智能計算和調控，實現按需調整加藥率并精準加藥，在滿足出水達標的前提下，避免了藥劑的過量投入。5）中環水務的貴陽六廣門再生水廠處理量為12萬噸/天，工藝智能優化系統采用?：嘸捅棧紛遠刂圃?，系統可實現精確曝氣、精確加藥、精確回流、進水異常處置等，實現生化處理系統運行效果的優化控制，節省設備的用電量。

1.3.2 污水處理廠新技術應用后的節能情況

1.3.2.1 好氧顆粒污泥技術

該技術屬于最具發展潛力、可替代傳統技術的戰略性前沿生物處理技術之一。與全球范圍廣泛使用的傳統絮狀活性污泥法相比，好氧顆粒污泥技術的微生物富集量是傳統技術的2～3倍，其生化反應效率高，出水水質好，占地面積比傳統工藝節省20%以上，藥耗、能耗都有明顯的降低。國內龍頭企業已通過自主研發攻克了該技術的工程應用瓶頸，突破了國外的技術封鎖。北京排水集團2019年建成并運行國內首個好氧顆粒污泥方莊城市污水示范項目（1800立方米/天），正在建設國內最大規模吳家村好氧顆粒污泥城市污水處理項目二期（80 000立方米/天），預計項目建成后因降低耗電量可較傳統活性污泥技術減少碳排放882噸/年，其中2021年7月將實現一期（20 000立方米/天）調試運行（見表1）。首創股份河南省南陽淅川縣馬鐙污水處理廠應用自主研發的CREATE好氧顆粒污泥技術進行提標擴容，深入挖掘處理潛力，原位擴容3倍以上，降低能耗、藥耗20%以上，降低人工成本30%，同時出水水質更穩定。

1.3.2.2 同步硝化反硝化技術

北控水務徐州睢寧污水處理廠日處理城市污水4萬噸，生化處理采用A2O工藝，長期進水碳氮比偏低（COD/TN為4：1），為確保出水總氮穩定達標，日常運行中需補充大量碳源，大大增加了污水處理成本。自2018年起，污水處理廠逐步嘗試采用同步硝化反硝化工藝，經過運行驗證，優化后的系統運行穩定：出水COD、氨氮等保持原有處理效果；總氮得到明顯控制，出水總氮穩定下降1.5～3.5毫克/升；碳源添加量下降15毫克/升；日處理能力提高2000～4000噸。

1.3.2.3 厭氧氨氧化技術

該技術是當今世界上最先進的污水生物脫氮技術，其利用亞硝態氮與氨氮反應直接生成氮氣，與傳統污水處理工藝相比，可節省占地、投資和運行費20%以上，節約能耗30%以上，節約藥劑90%以上，全過程碳排放減少50%以上，為未來實現城市污水處理廠能源自給和能源供給提供支撐。北京排水集團自主研發了系統性厭氧氨氧化技術體系，已在北京五個污泥處理中心建成世界最大規模的厭氧氨氧化污泥消化液脫氮工程，總處理規模15 900立方米/天，每年因降低耗電量可減少碳排放1.05萬噸（見表2）。

1.3.2.4 其他探索性工藝

具體包括：1）免滅菌合成聚羥基脂肪酸酯技術。免滅菌合成聚羥基脂肪酸酯（PHAs，俗稱可降解生物塑料）技術，即利用污泥消化液制備可降解生物塑料。北京排水集團已建成污泥合成PHAs中試系統（250升/天），利用1噸污泥（80%含水率）可生產8千克PHAs，開辟了市政污泥資源化利用新途徑，從而替代石油基塑料。2）厭氧序批式消化工藝。此工藝可深挖污泥生物質能回收潛力，提高可再生能源產率，北京排水集團已在研究開發厭氧序批式消化工藝（ASBR）、微電壓驅動高速厭氧消化工藝等，預計將提升產氣率10%～15%，節省厭氧消化池池容50%以上，通過微電壓強化可提升產甲烷速率50%以上，停留時間可縮短25%以上。3）超磁分離+低碳雙泥齡復合脫氮工藝。首創股份東壩污水處理廠是首創股份打造的國內首個應用“3R WATER未來污水處理技術”的污水處理廠，涵蓋資源轉化、能源回收、低碳和諧三要素，核心工藝采用超磁分離+低碳雙泥齡復合脫氮工藝，有效提高了污水處理廠的能源自給率，實現了高品質碳源、高純磷資源及污水熱能的回收和再利用。

1.4 廠內太陽能面板鋪設與發電情況

污水處理作為高耗能行業，光伏發電系統在污水處理廠的應用對緩解污水處理廠高耗能問題具有重要意義。目前，我國污水處理廠與光伏發電項目的結合尚處于發展階段，部分企業已在探索利用污水處理廠的初沉池、曝氣池、膜池、清水池等構筑物上方空間安裝光伏發電設備，以實現削峰填谷、清潔發電。一些典型案例如下：1）截至“十三五”末，北京排水集團已在小紅門、清河、酒仙橋三座再生水廠運行分布式光伏發電項目，總裝機容量達到18.7兆瓦，年均發電量2400萬度，可降低二氧化碳排放約1.45萬噸。“十四五”期間，北京排水集團將進一步擴大再生水廠及管網泵站分布式光伏發電設施建設，預計新建總裝機容量17兆瓦，年發電量達1800萬度，每年可降低二氧化碳排放約1.1萬噸。2）中環水務已在多個污水處理廠運行分布式光伏發電項目，并對降低二氧化碳的排放做出了明顯貢獻。蚌埠第二污水處理廠的光伏發電量占水廠總用電量的10%。肥城市康龍污水處理廠二期，處理規模為4萬噸/天，光伏發電量占水廠總用電量的15%。淇縣城南污水處理廠，處理規模為3萬噸/天，光伏發電量占水廠總用電量的29%。淇縣城南新建污水處理廠，處理規模為3萬噸/天，光伏發電量占水廠總用電量的7%。淇縣城北污水處理廠，處理規模為3萬噸/天，光伏發電量占水廠總用電量的28%。3）金風環保的陽谷國環水廠項目裝機容量峰值為1336.28千瓦，光伏首年峰值小時數為1340.46小時，25年年均發電量為133.7萬度；項目廠區年用電量約800萬度，通過遠程能源監管平臺對用電行為的監察，降低用電量5%。截至目前，水廠的綠電使用率已達16.2%，節能達15.8%。4）創業環保春柳河污水處理廠利用生物池及車間房屋頂設置光伏發電系統，設計光伏系統的總面積為4130平方米，光伏系統總裝機容量峰值為1.177兆瓦，年發電量約為66萬度。目前，光伏發電項系統已投入使用，日均發電量2923度，約占日總用電量的16%。5）首創集團對污水處理廠的分布式光伏發電項目亦有所布局。合肥市的十五里河污水處理廠、小倉房污水處理廠和陶沖污水處理廠廠內建設了分布式光伏發電項目，利用污水處理廠建筑物的頂面和廠區空地面積鋪設太陽能光伏板，項目總投資3840萬元，總裝機容量約9.7兆瓦，其中小倉房污水處理廠約3.9兆瓦、陶沖污水處理廠約2.1兆瓦、十五里河污水處理廠約3.7兆瓦。6）北控水務目前已有超過42家污水處理廠采用光伏發電，總裝機容量超過32.19兆瓦。以江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發電項目為例，江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發電項目位于宜興市，覆蓋宜興市城市污水處理廠、宜興市新建污水處理廠、宜興市官林污水處理廠、宜興市南漕污水處理廠、宜興市徐舍污水處理廠、宜興市西渚污水處理廠、宜興市張渚污水處理廠和宜興市和橋污水處理廠8個污水處理廠，利用廠區內污水池、沉淀池、絮凝池上方空間，辦公樓屋面，新建廠區道路光伏通廊和光伏車棚建設光伏電站，總安裝容量約8.1兆瓦，采用0.4千伏電壓等級并網、“自發自用，余電上網”模式，于2017年年底完成并網。7）上海城投的白龍港污水處理廠計劃在生反處理池上方加裝光伏板，實施光伏發電，設計光伏裝機容量峰值為108兆瓦，設計年均發電量約為1億度，預計年均25%的總用電量可實現綠色能源替代。

2 我國市政污水處理行業低碳發展的潛力與現實問題

2.1 污水熱能利用的前景與現實問題

發達國家已普遍將污水源熱泵用于一定范圍內居民的供熱及制冷。例如，芬蘭圖爾庫市的Kakolanmäki市政污水處理廠于2009年投產，通過建造熱泵站，每年的制熱輸出量為2000萬度，制冷輸出量為200萬度，滿足圖爾庫市14%的供暖需求和100%的制冷需求，每年可為該市減少8萬噸的碳排放；荷蘭烏特勒支市市政污水處理廠計劃于2021年投入運行的25兆焦的新型水源熱泵系統，出水溫度可達到75℃～83℃，每年可從出水中交換約40萬吉焦的熱量，占烏特勒支市總供熱量的10%～15%，可持續供應當地1萬戶居民冬季取暖供熱需求，每年可減少1萬～2萬噸的碳排放。

我國已建成多處污水源熱泵系統，部分項目制冷及制熱的綜合性能系數超過了5.5，在國際上處于比較優秀的水平。未來，污水源熱泵的應用將成為市政污水處理行業的低碳發展主流，且除滿足自身的能源需求外，還可與廠外實現供熱系統聯動，擴大輸出范圍，節能潛力大。但我國目前污水的熱能利用存在如下現實問題需要解決：1）污水所含熱能屬于低品位能源，難以直接用于發電，目前只能用于廠區或周邊3～5千米范圍內的供熱、制冷。2）供熱和制冷企業對污水入戶的接受程度有限，加上地方政府大多未制定污水熱能的廠外輸出利用規劃，污水的區域性供冷和供熱難以推動。3）現有的市政污水處理廠特別是老舊市政污水處理廠，難以承受低碳改造的建設成本和低碳運行的運營成本。

2.2 沼氣和污泥熱能利用的前景與現實問題

發達國家的沼氣熱能技術特別是污泥厭氧消化沼氣熱電聯產系統的研發起步較早，如奧地利Strass市政污水處理廠的污泥厭氧消化熱電聯產效率達40%左右，沼氣發電量約為2.3度/立方米，沼氣產量為5800立方米/天，沼氣的甲烷含量為62%，電能產生量為8490度/天，市政污水處理廠的能源自給率可達108%；芬蘭Viikinmaki市政污水處理廠污泥厭氧消化每年產生沼氣1340萬噸，產電量2.5341億度，為水廠提供64%的電力和100%的熱能，實現了熱能的自給自足。在污泥熱能利用方面，發達國家普遍采用干化焚燒工藝，有的也將污泥制作為燃料棒（熱值約為3000卡/克以上），或與廚余垃圾、餐廚垃圾協同處理，實現熱能利用最大化。荷蘭和德國的污泥焚燒比例在2015年便超過40%，日本目前超過60%的污泥采用焚燒技術進行處置。

我國市政污水處理廠的沼氣利用技術，如“厭氧消化+沼氣利用”的污泥沼氣利用技術，目前已有較為成熟的應用，如上海白龍港污水處理廠等項目厭氧消化能源自給率已達100%；北京排水集團位于北京的五座污泥處理中心沼氣熱電聯產設施未來預計可替代污水污泥處理全過程18%～20%的電能。在污泥熱能利用方面，目前我國已實現自持焚燒，部分項目甚至能利用余熱發電。除自用外，多余電量可上網。按照污泥快速減量化的要求，污泥干化焚燒將成為主流的污泥處置路線，現已有一些地區要求優先采用該技術路線。應用新技術可全面提高我國市政污水處理廠的沼氣產量及沼氣向熱能的轉化效率，提高污泥的焚燒或者發電率，促進市政污水處理行業污水、污泥處理的能源自給，因此前景非?：?。但目前我國市政污水處理廠沼氣和污泥的熱能利用遇到如下現實問題需要解決：1）市政污水處理廠進水的有機物濃度和污泥有機質含量相對較低，污泥厭氧消化碳源不足，會在一定程度上影響熱電聯產的單位產電量。2）我國污泥的熱值總體相對較低，限制了污泥燃料棒的生產和應用。3）污泥熱能利用成本相對較高，國家和地方目前尚未制定相應的價格和收費支持機制。4）部分市政污水中混有含重金屬的工業廢水，污泥焚燒工藝一般會添加熔融工序，容易造成二次污染。5）目前污泥的跨行政區域運輸和處置監管嚴格，開展區域集中的焚燒發電有難度。

2.3 企業運營節能的前景與現實問題

精細化智能管控系統的研發能降低能耗和藥耗，促進出水的安全穩定達標，因此應用空間很大。宜興概念污水處理廠預計于2021年中期全部建成投運，其設計集水質永續、能量自給、資源循環、環境友好于一體，采取污水精細化管控模式。在節能方面，可在目前耗能基礎上減少50%以上，實現能源自給；在資源循環方面，利用污泥與有機廢棄物結合發電、制沼氣，可實現污泥的無害化和資源化；在環境友好方面，出水、出料、出氣都達到對生態環境的無害要求。如結合實際應用精細化智能管控系統，我國精細化智能管控的發展前景將十分廣闊。

新技術的研發對城市市政污水處理廠實現節能降耗、碳減排甚至能源自給與外供提供了支撐。我國在好氧顆粒污泥技術、同步硝化反硝化技術、生物脫氮技術、厭氧氨氧化技術等領域或環節目前已走在世界前沿，將來也會得到進一步的發展。

目前，我國市政污水處理行業在運營節能方面遇到一些現實問題需要解決。在精細化智能管控系統的建設方面：1）市政污水處理企業粗放式管理未得到改善，卻過分追求硬件投入。2）缺乏市政污水處理企業運營能耗管理的評價標準，節能降耗成果的行業水平難以衡量。截至2019年年底，我國縣級及以上城市區域（不含建制鎮）已建設市政污水處理廠4140座，年污水處理量達5 258 594萬立方米。因為工藝不一，各企業運營中每噸污水的電耗差距較大，總體介于0.12～0.69度，行業均值在0.35度左右，需建立相應的能耗管理與評價標準，促進全行業減少能耗。3）缺乏對市政污水處理行業低碳的達標規劃和對于市政污水處理企業的考核機制。在新技術研發方面：1）低碳新工藝和新技術在工程應用階段不可避免地會影響出水水質的穩定性，一些企業不愿意嘗試。2）目前仍有一些先進技術如從污水中回收利用不可再生資源磷，在我國未得到重視。2016年歐盟出臺的新版《化肥管理條例》把市政污水處理企業回收的鳥糞石等磷酸鹽產物納入化肥生產的原料，并針對此類磷肥制定了標準規范，德國規定污水和污泥中磷的回收量要在2020年前達到磷礦石進口總量的50%，而我國的相關工作仍處于探索階段。

2.4 廠內太陽能面板鋪設的前景與現實問題

發達國家的市政污水處理行業目前僅在部分項目上安裝應用了太陽能光伏系統。美國Hill Canyon市政污水處理廠建設了500千瓦的熱電聯產機和584千瓦直流電（500千瓦交流電）的太陽能光伏系統，可為廠內提供65%的電量；美國Moorpark再生水廠每天處理約8330噸污水，2012年該水廠光伏系統投入使用后每年產電230萬度，節省水廠80%的電網購電�？傮w來看，發達國家市政污水處理行業應用太陽能光伏系統處于發展階段。

截至2019年年底，我國城鎮市政污水處理廠的電耗均值約為每噸0.35度，按此計算，我國城鎮市政污水處理廠全年耗電約為184億度。若按照光伏發電10%的能源替代率計算，每年可產生18.4億度電，因此我國低碳發展的效益巨大。目前我國太陽能面板與污水處理廠相結合的技術應用仍然處于探索中，存在設計、安裝與運行標準不健全；經濟效益和低碳效益的核算不一致；各地相關財政補貼和溫室氣體減排績效獎勵等政策不統一等問題，需要盡快得到解決。此外，由于行業內尚未建立完善的低碳標準體系，一些企業在系統改造和低碳設備建設方面的動力明顯不足。

3 我國市政污水處理行業開展低碳發展轉型的建議

3.1 我國市政污水處理行業開展低碳發展轉型的總體建議

（1）摸清市政污水處理廠的底數和低碳發展潛力，制定低碳轉型目標和階段性任務。首先，全面摸清全國城鎮市政污水處理企業污水能源利用、污泥熱能利用、企業運營節能、光伏發電的底數，核算各環節和全環節低碳發展的潛力。然后，在高質量發展和2030年碳達峰、2060年碳中和的背景下，制定我國市政污水處理行業2030年低碳發展轉型的目標，并針對該目標，設立2023年、2025年、2027年、2030年四個階段的轉型目標，針對每個階段規定節能、減排、降耗、發電、供熱、制冷方面的具體任務。

（2）健全市政污水處理行業與綠色、循環標準體系相銜接的低碳發展標準體系。目前，針對市政污水處理廠的考核指標一般包括綠色與循環類標準。綠色類標準包括出水污染物排放標準、污泥排放標準和大氣污染物排放標準，循環類標準包括水資源的循環利用標準等，鑒于目前的一些污水處理工藝符合綠色、循環標準但未必低碳，建議國家發展改革委、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門針對市政污水處理行業統籌建立綠色、低碳、循環的標準體系，使市政污水處理企業的運行在成本核算的前提下，既綠色、循環也低碳。在低碳發展指標方面，要設立污水能源利用、污泥熱能利用、企業運營節能、光伏發電、企業碳匯建設五類指標。這意味著新的標準體系發布后，市政污水處理行業須進行系統的工藝改造和技術升級。對于三類指標都達標的市政污水處理廠，在市政污水處理行業低碳發展轉型過渡期才能享受獎勵、補貼和優惠。

（3）基于市政污水處理企業的減排貢獻、能源轉化效果建立污水處理價格調整及運營補貼機制。老舊市政污水處理廠進行全面的低碳轉型難度大，建設和運營成本高，建議國家發展改革委、財政部、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門針對新建市政污水處理廠和老舊市政污水處理廠出臺分類支持的獎勵補貼政策。已建市政污水處理企業的低碳轉型需進行工藝的改造、技術的革新和設備的升級，為了減少投資成本和運行成本，防范技術風險，建議國家和地方抓住行業低碳改造的“牛鼻子”，制定污水處理收費、發電并網等方面的價格和收費支持政策，調動企業的積極性。立足各地綠色、低碳、循環發展的目標，對區域發展水平、行業高效發展、市政污水處理企業的成本與收益、政府補助限度、排污者的支付能力定期開展調研，評估市政污水處理企業對成本的壓力反應，為市政污水處理行業科學調整污水處理價格和實現可持續發展提供支撐。市政污水處理企業在溫室氣體減排、能源轉化方面達到2023年、2025年、2027年、2030年的階段性轉型目標的，建議在現有污水處理補貼的基礎上按照污水處理的種類、總量和實際效果予以進一步的補貼或者獎勵，并給予環境保護稅和企業增值稅方面的優惠，增強企業低碳運行的可持續能力。對于老舊市政污水處理廠的低碳改造和低碳運行，可以給予更高標準的補貼或者獎勵。

（4）允許市政污水處理行業靈活利用節能指標、能源利用指標、發電指標和碳匯建設指標，提升其經濟效益。建議國家將城鎮和企業市政污水處理廠的溫室氣體減排納入區域碳達峰和碳中和的減排指標體系，對于開展污水能源利用、污泥熱能利用、運營節能、光伏發電、碳匯建設的市政污水處理企業，分別折抵該企業的碳排放指標、用熱指標、用電指標。對于對外供熱或者制冷以及發電上網的，可以獲得碳排放交易指標并在本省級行政區域交易。

（5）設立市政污水處理行業低碳發展國家科技專項，通過試點示范樹立標桿企業，全面推動新工藝和新技術的發展。建議科技部廣泛征求市政污水處理行業的意見，設立市政污水處理行業低碳發展國家科技專項，下設綜合研究課題和污水能源利用、污泥熱能利用、企業運營節能、光伏發電、碳匯建設等專題研究課題，建設關鍵技術示范工程，推動智能管控系統的應用和升級，促進厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、同步硝化反硝化等綠色、低碳新工藝和新材料的推廣利用，促進碳捕獲、磷回收等新技術的探索、開發和應用，增強市政污水處理行業的可持續運營能力。建議修改《水污染防治法》，規定企業在低碳發展改造和試運行期間，允許出水水質出現合理的波動；建議明確市政污水處理企業的磷回收法律義務和回收比例，明確回收后的磷的資源化利用方式和目標。

（6）建立市政污水處理行業綠色、低碳、循環發展的綜合考核機制。建議國家發展改革委、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門針對2023年、2025年、2027年、2030年的階段性轉型目標，制定全國市政污水處理行業綠色、低碳、循環發展的轉型規劃和相應的評估考核機制。將轉型情況納入對各級地方政府和有關部門的考核內容，并納入生態環境保護督察事項，對于限期未完成轉型任務的行政區域，督促其整改并停止審批其新增建設項目的環境影響評價文件。

3.2 加強我國市政污水處理行業熱能利用的建議

在市政污水處理企業污水的熱能利用方面，對于需要開展區域供熱或制冷的區域，建議縣級以上城市的人民政府從區域能源利用統籌規劃的維度，統籌制定供熱與制冷規劃，在市政污水處理廠周邊3～5公里范圍內劃定污水輸能區域，配套建設健全管網等設施，推動市政污水處理企業熱能與廠外供熱系統的聯動。建議國家發展改革委和國家稅務總局等有關部門制定有利于推廣污水輸能的價格和稅收機制，提升供熱和制冷企業對污水輸能的接受度，并減輕終端用戶取暖和制冷的經濟負擔。

在市政污水處理企業沼氣和污泥的熱能利用方面，建議如下：

（1）重視廠網系統化治理并提高進水有機物的濃度。建議國家發展改革委、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門制定城市污水管網的污水收集率目標考核文件，通過提升城市污水管網的污水收集率來提高市政污水處理廠進水的有機物濃度，這樣既可減少外部碳源帶來的化學藥劑消耗，也可解決污泥厭氧消化和熱電聯產過程中因碳源不足影響沼氣產生量和發電量的問題。對于城市市政污水處理廠進水碳源不足的，建議適當引進易降解有機質含量高的特定類型工業污水。不宜統一要求將污泥制成燃料棒。

（2）支持污泥與其他有機質的協同處置，提高原料的有機質含量。建議國家發展改革委、財政部、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門制定優惠政策或者補貼機制，促進市政污水處理企業或者與市政污水處理廠簽訂污泥處置協議的污泥處理企業開展有機質的協同處置。目前我國污泥的有機質含量較低，介于30%～60%；餐廚垃圾有機質含量較高，在80%左右；畜禽糞污中有機質含量介于30%～75%，其中雞糞有機質含量可達70.76%。多種有機質協同處置可提高原料的有機質含量，提高產氣量，提高經濟效益。

（3）鼓勵生活污水和工業廢水分開收集處置，促進市政污泥焚燒的熱能利用。建議國家發展改革委、財政部、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門通過財政獎勵、稅收優惠等方式引導各城市分開收集和處理生活污水和工業廢水，鼓勵集中處理工業廢水，防止市政污泥中出現工業重金屬，促進市政污泥的焚燒處置和熱能利用。

（4）促進污泥集中處置和收費機制的落地實施。在集中處置方面，對于開展跨區域運輸和集中焚燒處置污泥的，審批后簡化每次運輸的監管程序。在收費機制方面，國家目前雖已出臺相關文件規范污水處理費的征收和使用，強調將污泥的處置成本納入污水處理費用，并由污水排放者即居民承擔，但迄今為止，只有少數地方的污水處理費包含污泥處置費用，大部分地方的污泥無害化處置費用仍為政府財政補貼或者支付。建議國家發展改革委和財政部等有關部門按照《關于創新和完善促進綠色發展價格機制的意見》的要求，加大引導和檢查的力度，督促地方依照文件的規定，將污泥的處置成本全部納入污水處理價格之中。

3.3 提升我國市政污水處理行業運營節能效果的建議

（1）制定市政污水處理廠低碳運營的標準規范和達標促進措施。市政污水處理企業的低碳運行，主要是通過智能系統的優化管控和新技術的采納，確保污水處理設施在高效、經濟運行時，降低能耗、物耗和藥耗，減少碳排放。建議國家發展改革委、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門立足于能源的全面節約和二氧化碳的全面減排，以現有企業的污水運營標準為基?�，灾o姓鬯硇幸德躺?、低碳、循環發展的綜合標準體系框架內，從物耗、藥耗標準之外建立能耗方面的低碳運行標準規范，推薦示范企業的精細化智能管控系統和污水處理、污泥處理、熱能利用、沼氣生產、沼氣發電等新技術，引導行業優化污水處理工藝，創新污水處理技術，升級污水處理設備。對于落后的運行工藝和設備，要限期達標；對于運行中節約能源和溫室氣體減排成效突出的示范項目，建議國家發展改革委、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門聯合制定以減排效果為導向的獎勵或者補貼政策，引導市政污水處理行業對運行節能和減排的重視。

（2）綜合平衡出水濃度和能耗的關系，合理確定出水的污染物排放標準和污泥處置標準。市政污水處理廠既要追求污染防治效益，也要追求節能和溫室氣體減排效益。市政污水處理廠的出水標準與能源消耗呈正相關關系，確立合理的排放標準將實現經濟效益和環境效益的雙贏。

（3）開展工業廢水的可生化性指標管理，控制難降解有機物進入市政污水系統。工業廢水的混入會干擾市政污水處理廠的穩定運營，進水中如難降解有機物含量超標，不僅會影響易降解有機物的發酵和沼氣的利用，還可能會導致出水不合格，建議嚴格工業廢水排入生活污水系統的條件和審批程序，在《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015）中增加廢水可生化性指標，控制難降解有機物進入市政污水系統。建議修改《水污染防治法》，針對市政污水規定難降解有機物的含量標準，并明確排放者超標的法律責任。

3.4 推廣我國市政污水處理行業太陽能面板鋪設發電的建議

建議住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門出臺市政污水處理廠光伏發電設施設計、安裝與運行的標準，建議國家發展改革委、財政部、住房和城鄉建設部、生態環境部等有關部門制定溫室氣體減排績效評價和獎勵標準，在確保安全生產的前提下，引導已建市政污水處理企業利用廠區地面剩余空間和辦公樓、停車棚、初沉池、曝氣池等建筑物或者構筑物的上方空間，安裝光伏發電設備，實現清潔發電、削峰填谷。對于新建市政污水處理廠，需全面按照市政污水處理廠綠色、低碳、循環建設和運營的標準體系，開展立體的太陽能光伏面板鋪設及相關的儲能設施與并網設施建設。