9月16日，在2021（第十三屆）上海水業熱點論壇現場，上海城投污水處理有限公司執行董事、總經理陳廣對“雙碳戰略下污水處理系統運行的‘上海探索’”這一話題進行了分享。

上海城投污水處理有限公司執行董事、總經理 陳廣

其中碳達峰的核算對象為范圍二中使用外購電能、熱能或蒸汽的過程。范圍一、范圍二和范圍三為碳中和的核算對象。碳足跡把范圍一到范圍四全部囊括其中。

為什么碳達峰沒有范圍四？范圍四在IPCC定義中，是由生物分解產生的CO2為生物質碳(biogenic carbon)，生物質碳最初來源是自然界的植物進行光合作用所吸收固定的大氣中的CO2，因此排放后不會導致大氣中CO2含量的凈增長。所以范圍四是碳足跡的核算范圍但不是碳達峰、碳中和的核算范圍。

全球共有233個國家，其中只有26個國家印發或實現雙碳承諾，我國于2020年9月第一次提出“30·60”的概念。

在國際碳行動伙伴組織（ICAP）2020年度全球碳市場進展報告中可以看出世界各類行業碳排放現狀能源消耗占73.2%，2020年中國各類行業碳排放現狀中顯示能源占77%，中國碳排放量約為103億噸，占全球份額增至30%，其中廢水處理的碳排放量占2%左右，約2億噸。污水處理行業碳排放總量可觀，實現污水行業碳中和是不可回避的責任。

在這種國內、國際的形勢下，上海市制定了更加嚴格的目標，出臺了《上海市城市總體規劃（2017-2035年）》、《上海市生態環境保護“十四五”規劃》、《上海市2021年節能減排和應對氣候變化重點工作安排》，以及全國碳交易市場今年也在上海上線。

陳廣介紹，上海碳達峰階段一共有五大發力方向：構建清潔低碳安全高效的能源體系、實施重點行業領域減污降碳行動、推動綠色低碳技術實現重大突破、完善綠色低碳政策和市場體系、提升生態碳匯能力。

陳廣介紹，以該污水處理廠為例進行溫室氣體核算。本次核算范圍包括范圍一CH4（污水預處理、污水生物處理）、N2O（污水預處理、污水生物處理、污泥焚燒）。范圍二電能、熱能、藥劑。由于范圍三涉及的上下游鏈條端企業多，數據較難掌握，以及范圍四是生物源碳排放，所以暫不納入本次計算。本次核算是經過精密的估算，電耗、藥耗等數據來源都是實際數據，其中排放因子是參考IPCC的推薦值和文獻研究的推薦值。具體核算公式及各指標核算公式如下：

在污水處理工藝段，參與核算的各數值如下表顯示：

通過計算得出，按照核算范圍評估，能耗類間接排放量占比最大達到80%，藥耗間接排放量占17%，CH4和N2O的直接排放僅占2%和1%。按照工藝段評估，生物處理段碳排放量占比最大，已經超過50%。其次是深水處理段和輔助設施段的碳排放量，預處理段和出水段的碳排放量占8.91%和3.62%。

污泥處理工藝段，參與核算的各數值如下表顯示：

通過計算得出，按核算范圍評估，間接碳排放量占比最大，其中電能和熱能間接碳排量為38%和27%。按工藝評估，污泥處理過程中，干化段與焚燒段的碳排量最高，達到40%和35%。

通過以上的污水處理工藝段和污泥處理工藝段的數據進行總結發現，污水處理段碳排放總量占63%，污泥處理段碳排放總量占37%，污水處理段的碳排放總量比污泥處理段高1.7倍。陳廣指出，直接排放占11%，間接排放占89%，所以間接碳減排是減碳的重點研究對象。

結合以上分析，再來看上海的實際情況。目前上海中心城區污水量約610萬m3/d，污泥全量焚燒。2021年，上海中心城區污水處理碳排放強度達峰，達到0.45 kgCO2·eq/m3。上海中心城區污水處理碳排放總量在100萬噸/年。在“十四五”階段上海中心城區還會新增設備等，推測在2025年上海中心城區污水處理碳排放總量達峰，達到120萬噸/年。減碳的重點也要放在能耗上。

陳廣強調，改變現狀的方法一定是探索，目前已經有許多的減碳技術在探索和實踐。從下圖可以看出，技術越是接近原點，則技術越成熟。關于污水處理廠減碳技術的探索有很多方面的技術，例如節能降耗技術中的智能加藥、智能曝氣、余熱利用污泥協同消化等，清潔能源替代技術中的光伏發電、水源熱泵、熱電聯產等，碳匯技術的中水回用、氮磷回收、灰渣資源化……

上海城投實踐的項目中，大部分采用的是成熟的技術，有一些技術正處于研發階段，等技術成熟，也會進行項目實踐的嘗試。

泰和污水處理廠的處理規模為40萬噸/天，技術特點是精確曝氣控制系統升級，增加氨氮優化模塊和低負荷模塊，進一步降低曝氣環節電耗。當進水高負荷時，系統將根據設定的氨氮值自動計算所需的溶解氧設定值，并驅動空氣閥和鼓風機自動調整；當進水低負荷時，系統將自動優化溶解氧設定值，防止過渡曝氣。

與初設相比，生物處理段電耗可降低15%以上，約每天節省電7000kwh。通過智能曝氣可達到年碳減排量約2013tCO2·eq/yr。

該項目中，對于智能加藥環節采用的技術有除磷加藥和尾水消毒。除磷加藥：基于專家系統控制原理，設定出水TP目標值后系統根據高沉池進水流量，TP、SS以及出水TP的實時值自動計算出PAC投加量，在保證出水TP達到目標值的前提下減少了PAC的投加量。尾水消毒：采用前饋+反饋的閉環控制邏輯，根據瞬時流量和出水余氯實時值自動調節次氯酸鈉投加量，兼顧消毒效果和余氯達標的基礎上減少了次氯酸鈉投加量。

與初設相比，藥耗降低了30%~50%，其中PAC減少了7227噸/年，次氯酸鈉減少了1840噸/年。通過智能加藥可以達到年碳減排量2293tCO2·eq/yr。

白龍港污水處理廠：水源熱泵技術+熱電聯產技術

該項目采用的水源熱泵技術體現如下特點：采用白龍港污水處理廠處理后的再生水作為熱泵系統的低品位熱源，利用熱泵技術實現為建筑供暖制冷的目的。年可回收熱量：15582 GJ。年標煤減少423.28噸。通過水源熱泵技術可以達到年碳減排量約1109tCO2·eq/yr。陳廣介紹，在該項目中，水源熱泵技術做了很多嘗試，目前方案已經制定好，最晚明年會推出。

白龍港污水處理廠熱電聯產環節的設計規模為5MW，年發電量2200萬kwh。技術特點：利用沼氣內燃熱電聯產技術，結合原有沼氣熱水鍋爐，實現發電和余熱資源的最大化利用，綜合能源利用效率達到75%。通過熱電聯產技術可達到年碳減排量約2.09萬tCO2·eq/yr。該方案已經制定好，目前處于前期推進階段。

白龍港、石洞口和竹園第二污水處理廠：光伏發電技術

在白龍港污水處理廠、石洞口污水處理廠以及竹園第二污水處理廠中，光伏發電的設計規模共計131MW，其中，白龍港廠108MW、石洞口廠8MW、竹園二廠15MW，三個廠的年發電總量為1.5億度。三個水廠的光伏發電技術特點包括：組件采用535Wp單晶單面半片組件，安裝傾角5°，通過柔性光伏支架安裝在水池上空。通過光伏技術可達到年碳減排量約CO2為10萬tCO2·eq/yr。

城投污水公司：灰渣制備水泥原料

陳廣強調，技術從來都不是從書上抄來的，是查閱了很多文獻，并結合實際情況做出的具體方案。值得一提的是，泰和污水處理廠、白龍港污水處理廠等污水廠實行的技術和方案都得到了很好的運行，并在今年3月，白龍港污水處理廠、泰和污水處理廠以及石洞口污水處理廠獲得首屆“雙百跨越”污水處理標桿污水處理廠的榮譽。

陳廣指出：“雙碳目標的實現，包括高質量發展的需求，都是考驗智力、耐力、定力的事。道阻且長、行則將至，行而不輟，未來可期！共勉。”

在“雙碳”目標下，要真正實現環保和低碳是一個很難的課題，需要行業共同的智慧。陳廣表示，目前上海城投已經做了很多嘗試和技術積累，他強調，上海城投期待與更多行業優秀企業合作和共贏。也歡迎更多有好的技術以及對其他技術有好的想法和構思的行業同仁，與上海城投聯系和合作。

編輯：李丹