污水處理實(shí)現(xiàn)“碳中和”技術(shù)路徑在哪里？

    自我國提出2060年全社會(huì)爭取實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)后，各行各業(yè)對“碳中和”的討論持續(xù)高漲、熱度不減。一方面，這無疑推動(dòng)了“碳中和”概念和知識(shí)的推廣宣傳，大大推動(dòng)了“碳中和”構(gòu)建的第一階段目標(biāo)進(jìn)程——明晰什么是“碳中和”，即“知其然”！另一方面，隨著對“碳中和”概念的不斷理解和清晰，對如何實(shí)現(xiàn)行業(yè)“碳中和”也打上了大大的問號(hào)。對于污水處理廠來說，盡管國外已經(jīng)存在完全實(shí)現(xiàn)“能量平衡”或“碳中和”運(yùn)行的污水處理廠實(shí)際案例，但國內(nèi)依然存在對污水處理廠能否實(shí)現(xiàn)“碳中和”的擔(dān)憂和質(zhì)疑。從技術(shù)角度講，通過能量回收直接反哺或間接補(bǔ)償污水廠的碳排量是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的主要方式，而這些擔(dān)憂和質(zhì)疑大多聚焦于“污水處理廠真的有那么多可回收能量去實(shí)現(xiàn)‘碳中和’嗎？”

正所謂“知其然更應(yīng)知其所以然”，只有厘清了污水處理廠可用的“家底”（能量）才能更有信心地朝著“碳中和”方向努力。實(shí)際上，“中-荷中心”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人郝曉地教授早在2010年就已經(jīng)對污水處理廠可用的“家底”和能否支撐“碳中和”的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的前瞻性探究，當(dāng)下對污水處理廠仍然具有非常大的指導(dǎo)意義。因此，本文基于團(tuán)隊(duì)2015年的一項(xiàng)工作，同大家分享并厘清國內(nèi)污水處理廠實(shí)現(xiàn)“碳中和”的可用能量來源以及相應(yīng)的技術(shù)思路。

提到污水中的能量，人們往往首先想到的即是污水中的有機(jī)物（COD），而回收這部分能量最簡單的方式就是對污泥實(shí)施厭氧消化，產(chǎn)生甲烷后用于熱電聯(lián)產(chǎn)，以此減少污水廠對外部能源的需求，繼而間接降低CO2的排放量。理論上講，生活污水中所含的有機(jī)物能量可達(dá)污水處理消耗能量的9~10倍，這一振奮人心的“家底”能否助力污水廠實(shí)現(xiàn)“碳中和”呢？除此之外，污水處理廠生物處理池及初沉池、二沉池等單元具有龐大的表面面積，這似乎為太陽能光伏發(fā)電創(chuàng)造了必要的場地條件。如果光伏組件能被巧妙地布置在這些處理單元上，不僅可以向樓宇屋面一樣實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電，而且還能在冬季時(shí)利用光伏板來覆蓋這些處理單元，實(shí)現(xiàn)對生物處理的保溫作用和臭氣收集。那“太陽能”會(huì)成為污水廠實(shí)現(xiàn)“碳中和”的實(shí)力擔(dān)當(dāng)么？另外，市政污水本身具有流量穩(wěn)定、水量充足、帶有余溫等特點(diǎn)。如果向污水處理廠引入水源熱泵技術(shù)進(jìn)行熱能的提取回收，潛力會(huì)有多大呢？