城鎮污水處理領域低碳發展的問題分析與政策建議

楊紹鵬　寧可　盧東琪

污水處理過程中產生的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體，是當前我國主要的碳排放源之一。國務院《2030年前碳達峰行動方案》已將推進污水資源化利用作為碳達峰途徑之一，2022年6月，生態環境部等七部門聯合印發《減污降碳協同增效實施方案》，明確提出推進水環境治理協同控制。城鎮污水處理設施是重要的環境治理設施，是深入打好污染防治攻堅戰的主要領域，也是實現甲烷、氧化亞氮等短生命周期溫室氣體管控減排的重要戰場。系統推進我國城鎮污水處理領域低碳轉型，形成減污降碳、協同增效的發展模式，不僅是行業高質量發展的需要，也是支撐落實國家碳達峰、碳中和目標的客觀要求。

一、我國城鎮污水處理行業現狀

（一）城鎮污水排放與處理情況

近年來，隨著我國經濟社會的高速發展和城鎮化水平的不斷提高，城鎮污水產生量和城市污水處理廠數量日益增多。據住房和城鄉建設部統計，截至到2020年末，我國城市及縣城共有污水處理廠4326座，處理能力達2.3億立方米/日，年污水排放量達675.1億立方米，污水年處理量達655.9億立方米，分別較“十三五”末新增783座、增長35%、20.7%和29.2%，城市污水處理率亦從“十三五”末的91.9%增加到2020年的97.5%，我國城鎮污水處理領域迎來快速發展階段。

（二）碳排放情況

污水處理屬于能耗密集型行業。根據全國城鎮污水處理管理信息系統數據顯示，2018年全國城鎮污水處理廠共耗電192億千瓦時，且呈現逐年上升趨勢。污水處理廠在運行過程中會產生大量的溫室氣體，主要包括直接碳排放和間接碳排放兩部分，其中直接碳排放是指污水處理過程中由有機物降解、氮轉化以及污泥處理處置產生的溫室氣體排放，主要為污水處理厭氧區或污泥厭氧消化產生的CH4以及脫氮過程產生的N2O，間接碳排放是指污水處理設施運行過程中消耗電力或熱能以及投加的各種化學品藥劑在生產和運輸過程中產生溫室氣體排放。

根據《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》，2014年中國廢棄物處理領域溫室氣體排放量為1.95億噸二氧化碳當量，其中污水處理系統排放0.91億噸二氧化碳當量，占比為46.8%。污水處理產生的CH4和N2O是當前我國廢物處理領域溫室氣體的重要來源，分別占CH4排放總量的41.5%和N2O排放總量的92.1%。此外，據《IPCC第四次評估報告》顯示，CH4和N2O全球變暖潛勢（GWP）分別是CO2的25和298倍，具有比CO2更強的溫室效應。因此，控制污水處理行業碳排放，尤其是CH4和N2O等溫室氣體，對減少我國溫室氣體排放具有重要作用。

二、當前我國城鎮污水處理行業低碳發展存在的問題

（一）行業缺乏溫室氣體基礎監測數據、核算方法以及量化的減排目標

目前我國現有污水處理設施都是以“減污達標”為核心，鮮有考慮處理過程中的溫室氣體排放問題，且相關規劃中對污水處理設定目標主要聚焦在污染物減排，對能耗和溫室氣體減排目標尚未予以充分考慮;同時，我國目前對于污水處理設施的溫室氣體監測和核算依據嚴重不足，現有IPCC核算方法中也缺乏適應于我國國情的核算參數，難以客觀準確厘清我國污水處理系統的碳排放強度和構成，制約了污水處理系統減污降碳協同增效的落實。

（二）污水處理設施缺乏精細化用能管理

現階段我國大部分城鎮污水處理設施僅為“一廠一表”，鮮有分工段的精細化用能計量管理，在實際運行過程中不能準確識別高能耗環節或及時發現能耗異常情況，同時，缺乏科學合理的標準對城市污水處理系統能耗進行客觀評價，各地對于能耗標準不一，采用的指標也不盡相同，再加上污水處理工藝與流程復雜，能耗評價不能準確反映出實際處理消耗。

（三）配套管網設施建設滯后

2020年我國城市和縣城污水管網長度達102萬公里，比2015年增長44%。但是，我國污水處理設施系統建設長期“重廠輕網”，污水收集管網短板較為突出，配套管網建設滯后、管網老舊破損、混接錯接、客水擠占管網、溢流等問題普遍存在，導致我國一些城市出現污水處理率高但污水收集處理率相對較低的現象。據統計，2020年我國城市污水系統中的外來水比例達到54%，全國4300余座污水處理廠中，有55%進水COD低于150mg/L，70%進水COD低于250mg/L，低于污水處理設施的設計進水標準;過多水量造成泵站提升水量增加和能耗增加，進水COD濃度偏低導致藥耗增加和污水處理設施效率降低，管網溢流造成水環境惡化。與此同時，混接錯接、客水擠占管網等問題往往造成我國城鎮污水管網多處于滿管厭氧環境，從而導致更多的淤泥沉積、水力時間增加以及額外的CH4氣體產生。

（四）污水處理資源化技術研發和應用不足

2020年我國城鎮再生水利用量達到146億立方米，較2006年增長14倍，但是污水資源化往往缺乏集中式大型污水處理設施與末端用戶的系統規劃與設計，水質要求、長距離管網建設和高成本限制了再生水的發展利用，同時也增加了污水處理系統的資源能源消耗。此外，我國污泥的資源化利用水平也遠低于歐美等發達國家，加上“重水輕泥”的認識誤區，使得針對污泥處理的投資嚴重不足。據統計，“十三五”期間我國新增污水處理及相關投資額近6000億元，其中僅有不足300億元投入新增或改造污泥無害化處理處置設施。

（五）污水處理設施的新能源開發潛力尚未充分利用

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，且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政策不統一等問題，制約了新能源技術在污水處理行業上的應用。

三、城鎮污水處理領域低碳發展的建議

（一）健全監測核算體系

盡快開展我國城鎮污水處理領域的碳排放監測、核算標準方法研究，建立污水處理設施的溫室氣體監測體系和核算方法，研究提出我國污水處理設施的本土化溫室氣體排放因子，建立適用于我國城鎮污水處理領域的碳排放基礎數據庫，并納入全國城鎮污水處理管理信息系統。

（二）提升運營管理水平

提升污水處理設施的智能化控制水平和精細化管理水平，確保污水處理設施的高效運行;以現有企業的污水運營數據為基礎，在城鎮污水處理領域綠色低碳、循環發展的標準體系框架內，建立低碳運行標準，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。

（三）強化系統觀念

污水處理行業要實現減污降碳協同發展，不能僅局限于污水處理廠區范圍內的低碳減排，應綜合考慮污染排放單元和污水收集輸送單元等全過程的碳排放，并同步開展能源、資源的回收利用，通過低碳技術、工藝和設備的系統集成，實現從污水源頭排放、管網輸送到末端治理的“廠網河一體”全環節減排。

（四）加強技術支撐

開展污水處理系統資源化和能源化技術的研發和推廣工作，如污泥和其他有機廢物的協同處理技術、污水處理系統熱能回收技術等;因地制宜，充分挖掘污水處理設施所在空間的光伏開發潛力，引入“光儲直柔”等新技術新模式，建立柔性的分布式光伏系統;加強排水管網漏損控制與修復、綠色低耗的再生水處理等技術的研究與開發。

（五）完善收費政策

按照覆蓋污水處理設施正常運營和污泥處置成本并合理盈利的原則，合理制定污水處理收費標準，并考慮污水排放標準提升和污泥處置等成本合理增加等因素進行動態調整，鼓勵通過以招標等市場化手段確定污水處理服務費;放開再生水政府定價，由再生水供應企業和用戶按照優質優價原則自主協商定價;落實環境保護、水資源節約、污水資源化利用等方面稅收優惠政策;通過合同能源管理等方式提高污水處理設施的用能效率。

（六）加強資金支持

建立多元化的財政性資金投入保障機制，支持符合條件的城鎮污水處理及資源化利用設施建設。國家通過中央預算內資金對城鎮污水處理及污水資源化利用設施建設給予適當支持;有序推廣PPP模式，引導社會資本積極參與建設運營;鼓勵企業采用綠色債券、資產證券化等手段，依法依規拓寬融資渠道;鼓勵金融機構在風險可控、商業可持續的前提下給予中長期信貸支持，積極推進基礎設施領域不動產投資信托基金試點，探索項目收益權、特許經營權等質押融資擔保。

（作者單位：國家節能中心、北京市科學技術研究院資源環境研究所）