杨绍鹏　宁可　卢东琪

污水处理过程中产生的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体，是当前我国主要的碳排放源之一。国务院《2030年前碳达峰行动方案》已将推进污水资源化利用作为碳达峰途径之一，2022年6月，生态环境部等七部门联合印发《减污降碳协同增效实施方案》，明确提出推进水环境治理协同控制。城镇污水处理设施是重要的环境治理设施，是深入打好污染防治攻坚战的主要领域，也是实现甲烷、氧化亚氮等短生命周期温室气体管控减排的重要战场。系统推进我国城镇污水处理领域低碳转型，形成减污降碳、协同增效的发展模式，不仅是行业高质量发展的需要，也是支撑落实国家碳达峰、碳中和目标的客观要求。

一、我国城镇污水处理行业现状

（一）城镇污水排放与处理情况

近年来，随着我国经济社会的高速发展和城镇化水平的不断提高，城镇污水产生量和城市污水处理厂数量日益增多。据住房和城乡建设部统计，截至到2020年末，我国城市及县城共有污水处理厂4326座，处理能力达2.3亿立方米/日，年污水排放量达675.1亿立方米，污水年处理量达655.9亿立方米，分别较“十三五”末新增783座、增长35%、20.7%和29.2%，城市污水处理率亦从“十三五”末的91.9%增加到2020年的97.5%，我国城镇污水处理领域迎来快速发展阶段。

（二）碳排放情况

污水处理属于能耗密集型行业。根据全国城镇污水处理管理信息系统数据显示，2018年全国城镇污水处理厂共耗电192亿千瓦时，且呈现逐年上升趋势。污水处理厂在运行过程中会产生大量的温室气体，主要包括直接碳排放和间接碳排放两部分，其中直接碳排放是指污水处理过程中由有机物降解、氮转化以及污泥处理处置产生的温室气体排放，主要为污水处理厌氧区或污泥厌氧消化产生的CH4以及脱氮过程产生的N2O，间接碳排放是指污水处理设施运行过程中消耗电力或热能以及投加的各种化学品药剂在生产和运输过程中产生温室气体排放。

根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》，2014年中国废弃物处理领域温室气体排放量为1.95亿吨二氧化碳当量，其中污水处理系统排放0.91亿吨二氧化碳当量，占比为46.8%。污水处理产生的CH4和N2O是当前我国废物处理领域温室气体的重要来源，分别占CH4排放总量的41.5%和N2O排放总量的92.1%。此外，据《IPCC第四次评估报告》显示，CH4和N2O全球变暖潜势（GWP）分别是CO2的25和298倍，具有比CO2更强的温室效应。因此，控制污水处理行业碳排放，尤其是CH4和N2O等温室气体，对减少我国温室气体排放具有重要作用。

二、当前我国城镇污水处理行业低碳发展存在的问题

（一）行业缺乏温室气体基础监测数据、核算方法以及量化的减排目标

目前我国现有污水处理设施都是以“减污达标”为核心，鲜有考虑处理过程中的温室气体排放问题，且相关规划中对污水处理设定目标主要聚焦在污染物减排，对能耗和温室气体减排目标尚未予以充分考虑;同时，我国目前对于污水处理设施的温室气体监测和核算依据严重不足，现有IPCC核算方法中也缺乏适应于我国国情的核算参数，难以客观准确厘清我国污水处理系统的碳排放强度和构成，制约了污水处理系统减污降碳协同增效的落实。

（二）污水处理设施缺乏精细化用能管理

现阶段我国大部分城镇污水处理设施仅为“一厂一表”，鲜有分工段的精细化用能计量管理，在实际运行过程中不能准确识别高能耗环节或及时发现能耗异常情况，同时，缺乏科学合理的标准对城市污水处理系统能耗进行客观评价，各地对于能耗标准不一，采用的指标也不尽相同，再加上污水处理工艺与流程复杂，能耗评价不能准确反映出实际处理消耗。

（三）配套管网设施建设滞后

2020年我国城市和县城污水管网长度达102万公里，比2015年增长44%。但是，我国污水处理设施系统建设长期“重厂轻网”，污水收集管网短板较为突出，配套管网建设滞后、管网老旧破损、混接错接、客水挤占管网、溢流等问题普遍存在，导致我国一些城市出现污水处理率高但污水收集处理率相对较低的现象。据统计，2020年我国城市污水系统中的外来水比例达到54%，全国4300余座污水处理厂中，有55%进水COD低于150mg/L，70%进水COD低于250mg/L，低于污水处理设施的设计进水标准;过多水量造成泵站提升水量增加和能耗增加，进水COD浓度偏低导致药耗增加和污水处理设施效率降低，管网溢流造成水环境恶化。与此同时，混接错接、客水挤占管网等问题往往造成我国城镇污水管网多处于满管厌氧环境，从而导致更多的淤泥沉积、水力时间增加以及额外的CH4气体产生。

（四）污水处理资源化技术研发和应用不足

2020年我国城镇再生水利用量达到146亿立方米，较2006年增长14倍，但是污水资源化往往缺乏集中式大型污水处理设施与末端用户的系统规划与设计，水质要求、长距离管网建设和高成本限制了再生水的发展利用，同时也增加了污水处理系统的资源能源消耗。此外，我国污泥的资源化利用水平也远低于欧美等发达国家，加上“重水轻泥”的认识误区，使得针对污泥处理的投资严重不足。据统计，“十三五”期间我国新增污水处理及相关投资额近6000亿元，其中仅有不足300亿元投入新增或改造污泥无害化处理处置设施。

（五）污水处理设施的新能源开发潜力尚未充分利用

污水处理作为高耗能行业，光伏发电系统在污水处理厂的应用对缓解污水处理厂高耗能问题具有重要意义。目前，我国污水处理厂与光伏发电项目的结合尚处于发展阶段，且存在设计安装与运行标准不健全，经济效益和低碳效益的核算不一致，各地相关财政补贴和温室气体减排绩效奖励政策不统一等问题，制约了新能源技术在污水处理行业上的应用。

三、城镇污水处理领域低碳发展的建议

（一）健全监测核算体系

尽快开展我国城镇污水处理领域的碳排放监测、核算标准方法研究，建立污水处理设施的温室气体监测体系和核算方法，研究提出我国污水处理设施的本土化温室气体排放因子，建立适用于我国城镇污水处理领域的碳排放基础数据库，并纳入全国城镇污水处理管理信息系统。

（二）提升运营管理水平

提升污水处理设施的智能化控制水平和精细化管理水平，确保污水处理设施的高效运行;以现有企业的污水运营数据为基础，在城镇污水处理领域绿色低碳、循环发展的标准体系框架内，建立低碳运行标准，引导行业优化污水处理工艺，创新污水处理技术，升级污水处理设备。

（三）强化系统观念

污水处理行业要实现减污降碳协同发展，不能仅局限于污水处理厂区范围内的低碳减排，应综合考虑污染排放单元和污水收集输送单元等全过程的碳排放，并同步开展能源、资源的回收利用，通过低碳技术、工艺和设备的系统集成，实现从污水源头排放、管网输送到末端治理的“厂网河一体”全环节减排。

（四）加强技术支撑

开展污水处理系统资源化和能源化技术的研发和推广工作，如污泥和其他有机废物的协同处理技术、污水处理系统热能回收技术等;因地制宜，充分挖掘污水处理设施所在空间的光伏开发潜力，引入“光储直柔”等新技术新模式，建立柔性的分布式光伏系统;加强排水管网漏损控制与修复、绿色低耗的再生水处理等技术的研究与开发。

（五）完善收费政策

按照覆盖污水处理设施正常运营和污泥处置成本并合理盈利的原则，合理制定污水处理收费标准，并考虑污水排放标准提升和污泥处置等成本合理增加等因素进行动态调整，鼓励通过以招标等市场化手段确定污水处理服务费;放开再生水政府定价，由再生水供应企业和用户按照优质优价原则自主协商定价;落实环境保护、水资源节约、污水资源化利用等方面税收优惠政策;通过合同能源管理等方式提高污水处理设施的用能效率。

（六）加强资金支持

建立多元化的财政性资金投入保障机制，支持符合条件的城镇污水处理及资源化利用设施建设。国家通过中央预算内资金对城镇污水处理及污水资源化利用设施建设给予适当支持;有序推广PPP模式，引导社会资本积极参与建设运营;鼓励企业采用绿色债券、资产证券化等手段，依法依规拓宽融资渠道;鼓励金融机构在风险可控、商业可持续的前提下给予中长期信贷支持，积极推进基础设施领域不动产投资信托基金试点，探索项目收益权、特许经营权等质押融资担保。

（作者单位：国家节能中心、北京市科学技术研究院资源环境研究所）