助力碳達(dá)峰、碳中和，國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所深入挖掘市政污水行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的綜合潛力，針對先行先試案例的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了高度總結(jié)，最終凝練為《推進(jìn)市政污水處理行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，助力碳達(dá)峰、碳中和》報(bào)告，并予以發(fā)布。

E20研究院有幸參與了本次報(bào)告的編制工作，全程積極配合及支持國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副所長、研究員常紀(jì)文的工作，感謝常所長對E20研究院的信任，期待再度合作。

市政污水處理行業(yè)是我國的耗能大戶，以2020年為例，全行業(yè)耗電約184億度。為了助力碳達(dá)峰、碳中和，有必要總結(jié)一些先行先試企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，以現(xiàn)實(shí)問題為導(dǎo)向，深入挖掘該行業(yè)全面低碳轉(zhuǎn)型的綜合潛力。

1 我國市政污水處理行業(yè)低碳發(fā)展的探索與初步成效

近年來，一些市政污水處理廠在經(jīng)濟(jì)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(yè)運(yùn)營節(jié)能和光伏發(fā)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(shù)定為重點(diǎn)推廣課題，通過近些年的研究與發(fā)展，國內(nèi)已建成多個污水源熱泵系統(tǒng)并投入使用。污水源熱泵充分利用污水水溫恒定的特點(diǎn)，能夠從污水中高效提取熱量，制冷及制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.4，可在穩(wěn)定供暖制冷的同時，降低用電量，實(shí)現(xiàn)污水熱能的開發(fā)利用。

一些典型案例如下：

1）北控水務(wù)海港區(qū)西部污水處理廠處理規(guī)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(qū)辦公樓和生產(chǎn)生活區(qū)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(shù)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(chuàng)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(huán)保學(xué)校的供暖需求和制冷需求。

3）天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保大連春柳河污水處理廠一期項(xiàng)目的供暖采用水源熱泵機(jī)組，冬季采暖供水溫度達(dá)到50℃，回水溫度達(dá)45℃；污水用量為100立方米/小時,總熱負(fù)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(qū)內(nèi)辦公及生產(chǎn)用房采暖要求。

4）北京排水集團(tuán)積極推廣水源熱泵的開發(fā)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(yīng)用了水源熱泵。2016～2020年，上述水廠累計(jì)供熱量為530萬吉焦，累計(jì)節(jié)約天然氣約1.6億立方米，年供熱量為106萬吉焦，年節(jié)約天然氣3180萬立方米，為集團(tuán)內(nèi)外共計(jì)160萬平米項(xiàng)目提供供暖及制冷服務(wù)。

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(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的可能。污泥厭氧消化耦合沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)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(lián)產(chǎn)已應(yīng)用在多個項(xiàng)目上，并取得了明顯的碳減排效果。由于我國污水處理廠進(jìn)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(jìn)，污泥厭氧消化后的沼氣可轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)能源自給后可對外輸出，因此此類項(xiàng)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(tǒng)，處理規(guī)模為204噸總干污泥量/天，沼氣產(chǎn)量約為40 000立方米/天，沼氣轉(zhuǎn)化為熱能用于厭氧消化系統(tǒng)熱能供應(yīng)，厭氧消化熱能自給率達(dá)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(wù)的北戴河新區(qū)污泥處理廠項(xiàng)目的日處理規(guī)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(chǎn)生的沼氣經(jīng)提純后，一部分可用于預(yù)處理單元的原泥預(yù)熱，另一部分可用作車用燃?xì)狻?/p>

3）北京排水集團(tuán)小紅門再生水廠采用污泥高級厭氧消化工藝，年產(chǎn)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(tuán)還在北京中心城區(qū)建設(shè)了高碑店等五座污泥處理中心，通過逐步完善沼氣發(fā)電耦合熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計(jì)2021～2022年這五座污水處理中心可實(shí)現(xiàn)沼氣全利用目標(biāo)，預(yù)計(jì)可替代污水污泥處理全過程18%～20%的電能，每年預(yù)計(jì)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(jìn)行污泥獨(dú)立焚燒，污泥在焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣熱量在尾部煙道中通過空氣預(yù)熱器和省煤器分別加熱燃燒所需空氣以及干化所需的導(dǎo)熱油，以達(dá)到熱能利用的目的，同時污泥焚燒的余熱還可進(jìn)行發(fā)電。

目前污泥自持焚燒在我國已有較為成熟的應(yīng)用案例：

1）常州錫聯(lián)環(huán)保的夾山污泥焚燒項(xiàng)目，采用流化床對干基熱值1700～2200卡/克的污泥進(jìn)行焚燒，污泥焚燒產(chǎn)生的約850℃的高溫?zé)煔庠谖膊繜煹乐型ㄟ^空氣預(yù)熱器和省煤器分別加熱燃燒所需空氣以及干化所需的導(dǎo)熱油。目前已將導(dǎo)熱油熱能的額外回收列入計(jì)劃，預(yù)計(jì)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(fā)電廠項(xiàng)目，日處理含水率為80%的污泥1300噸。利用污泥焚燒余熱進(jìn)行發(fā)電和供汽，年發(fā)電量8640萬度，除自用外，還可上網(wǎng)供電。項(xiàng)目自建成投產(chǎn)以來已處理污泥57萬噸，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤19萬噸，減少因燃煤產(chǎn)生的二氧化碳排放49萬噸。

1.3 企業(yè)運(yùn)營的節(jié)能情況

編輯：李丹