王凱軍：水務行業(yè)如何實現雙碳目標？錨定新技術方得破解之道

時間： 2022-08-24 15:15

來源：中國水網

作者：王凱軍

水務行業(yè)如何實現 “碳中和”？

今年初，國內成功舉辦冬奧會，并對外稱這是第一次“零碳冬奧”。王凱軍分析，雖然冬奧會在場館方面為實現零碳付出了各種努力，但實際上，在冬奧會場館中真正做到綠色低碳東西是非常有限的，場館本身采用的可以實現零碳的技術和手段其實很少，主要還是通過外界技術手段達到零碳目的。

丁仲禮院士提出，要實現碳中和，要經歷四步減排路徑：第一步“控碳”，到2030年，二氧化碳排放總量控制在100億噸之內；第二步“減碳”，到2040年，爭取排放總量控制在85億噸之內?；就瓿山煌ê徒ㄖI域低碳化改造，工業(yè)領域全面推廣用煤/石油/天然氣＋氫＋電取代煤炭的工藝過程，推廣無碳新工藝；第三步“低碳”，到2050年，碳排放控制在60億噸。建筑和交通領域達到近無碳化，工業(yè)基本完成低碳化改造；第四步“中碳”，到2060年，碳排放總量控制在25—30億噸?；痣娍刂圃?0億噸，除交通和建筑領域外，工業(yè)領域也全面實現低碳化。

要完成這四個階段的目標，水務行業(yè)具體該如何做呢？

王凱軍介紹，當前在水務行業(yè)中，有兩個助力實現低碳目標的主流觀點：一，污水處理行業(yè)采用綠色電力，可直接“躺平”；二，與其他行業(yè)一樣，考慮工業(yè)綠色轉型，解決攻克轉型中的關鍵技術，并考慮清潔能源替代、資源循環(huán)利用等因素。第二種途徑需要行業(yè)為此做更多工作，付出更多努力。

王凱軍表示，他個人不太贊成“奧運場館模式”，也不太贊成全部采用綠色電力，自然躺平的模式。從國家角度來說，雙碳戰(zhàn)略是重大決策，還被納入了生態(tài)文明建設的整體框架，在這一框架下，雙碳戰(zhàn)略被賦予了更深刻的內涵。他認為在雙碳戰(zhàn)略下，以什么途徑實現碳中和是關鍵性的問題。在這一過程中，企業(yè)要主動面對經濟結構轉型升級的迫切需求而轉型，要順應技術進步趨勢，推動技術能效提升。還要樹立企業(yè)低碳、可持續(xù)發(fā)展的形象，迎接新的市場機遇，升級企業(yè)盈利模式，將碳交易變現為碳資產。

污水處理碳中和技術發(fā)展方向

王凱軍介紹，水務行業(yè)有兩大與雙碳戰(zhàn)略相關的熱門技術。一個是厭氧氨氧化技術，Marc Strous在《Science》發(fā)文稱，污水處理廠如果使用主流厭氧氨氧化技術，可產生44.4%的能量，實現能源自給，就完全可以成為 “碳中和”污水廠；另一大技術是好氧顆粒污泥工藝，可以減少70%的占地和30%的能耗。

這兩大技術都是污水處理領域中起到革命性作用的工藝，但是否能引領21世紀污水處理行業(yè)的發(fā)展呢？

厭氧氨氧化工藝

王凱軍表示，在主流厭氧氨氧化工藝發(fā)明之后，DEMON ? hydro-cyclones、Paques ANAMMOX ? process、ANITA?Mox/AnoxKaldnes? MBBR等工藝都開始大規(guī)模中試或生產性的試驗，但在這個過程中，產生了一些問題。

目前最有希望的DEMON ? hydro-cyclones工藝無法定量描述和控制anammox在主流脫氮中去除率。王凱軍曾參觀Dokhaven地下污水處理廠改造項目，該項目A段出水采用厭氧氨氧化顆粒污泥，在運行過程中，隨著時間，懸浮物和COD波動，厭氧氨氧化顆粒污泥出現了解體現象。王凱軍團隊曾兩次邀請該廠管理者來中國一起進行中試，但也遇到了類似問題，這是在現有技術框架下不太容易解決的問題。

在雙泥齡主流高效復合脫氮技術問世后，王凱軍等也在國家項目下進行了中試，取得了比較好的效果，并且在首創(chuàng)環(huán)保集團2萬噸/d的污水處理廠和雄安容東片區(qū)4萬噸/d的再生水廠都采用了雙泥齡主流高效復合脫氮技術。但在運營過程中，出現了兩個問題：一是MBBR的攪拌和吹掃的能耗大大地抵消了厭氧氨氧化節(jié)約的能源，二是外回流（100%）和內回流（200%）稀釋造成的低濃度，增加了厭氧氨氧化對亞硝化的控制難度。這一技術工藝仍然具有優(yōu)勢，但如果無法節(jié)能，就不符合“雙碳戰(zhàn)略”的大背景，產生一系列問題。

好氧顆粒污泥工藝

好氧顆粒污泥工藝具有許多優(yōu)勢，最突出的優(yōu)勢是可節(jié)約70%的占地面積，因為土地資源具有不可再生屬性，是可持續(xù)發(fā)展中的重要內容；好氧顆粒污泥工藝的反應器形式是序批式，不需要回流，可高效節(jié)能30%以上；此外，好氧顆粒污泥工藝出水水質良好，其出水TN可低于4mg/L，TP僅為0.3 mg/L，是非常有希望的工藝。

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