3.2上下游協(xié)同

污水污泥、管渠污泥都來源于排水系統(tǒng)，污泥的碳減排需要和上游排水系統(tǒng)協(xié)同考慮。以污水污泥為例，污水的水質(zhì)、污水處理工藝和處理效果決定了污泥泥質(zhì)，污泥處理處置的工藝選擇、能耗物耗和碳排放與污水系統(tǒng)密切相關(guān)。我國污泥的有機(jī)質(zhì)含量顯著低于發(fā)達(dá)國家，污泥泥質(zhì)的改善對(duì)于污泥處理處置和整個(gè)排水系統(tǒng)的碳減排均具有重要意義。污泥的提質(zhì)始于污水的提質(zhì)，污泥處理處置的碳減排應(yīng)和污水系統(tǒng)整體優(yōu)化相結(jié)合，通過科學(xué)管理和技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)協(xié)同降碳

3.2.1科學(xué)取消化糞池

化糞池可以將生活污水分格沉淀，但同時(shí)也會(huì)截留碳源，并通過厭氧過程產(chǎn)生大量CH4。根據(jù)第七次全國人口普查，我國城鎮(zhèn)人口為90199萬人，人均BOD產(chǎn)生量按50 g/(人·d)計(jì)，化糞池設(shè)置比例若為0.5，化糞池對(duì)BOD的去除率取60%[29]。根據(jù)IPCC計(jì)算公式計(jì)算得到我國城鎮(zhèn)化糞池CH4年排放當(dāng)量約為2778萬t/a(以CO2計(jì)，下同)，接近全國污水處理廠碳排總量3246萬t/a?；S池減少了進(jìn)入后續(xù)處理單元的富含有機(jī)質(zhì)的懸浮固體量，從而影響后續(xù)污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥性質(zhì)。結(jié)合雨污混接改造、分流制改造科學(xué)取消化糞池，不僅可以改善污水濃度和C/N值、降低碳排放，還有利于改善污泥泥質(zhì)，將原本在化糞池?zé)o序轉(zhuǎn)化未能利用的有機(jī)質(zhì)部分轉(zhuǎn)移到污泥中，提高污泥的資源利用價(jià)值，同時(shí)降低因CH4散逸和污泥處理產(chǎn)生的碳排放。

3.2.2提升除砂性能

我國城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水普遍存在無機(jī)懸浮固體濃度高的現(xiàn)象，尤其是在南方地區(qū)，進(jìn)水濃度低、碳源不足的問題導(dǎo)致許多污水處理廠取消了初沉池，無機(jī)顆粒去除的壓力都集中在沉砂段，沉砂池的效果將對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)行和污泥泥質(zhì)產(chǎn)生較大影響。一方面，我國污水進(jìn)水中顆粒物粒徑分布有別于發(fā)達(dá)國家。美國大部分地區(qū)污水處理廠進(jìn)水中>200 μm的砂粒占50%以上 [30,31]，對(duì)我國南方某城市7座污水處理廠的調(diào)研顯示，進(jìn)水顆粒物中粒徑>200 μm的占比<15%，沉砂池對(duì)進(jìn)水顆粒物的去除率僅為5%~13%[32]，除砂效果遠(yuǎn)低于預(yù)期。另一方面，對(duì)污水處理廠除砂單元運(yùn)行和設(shè)計(jì)的重視有待提升。通過優(yōu)化沉砂池的停留時(shí)間、曝氣量、流態(tài)等參數(shù)，可以提高無機(jī)顆粒的去除率。隨著微細(xì)顆粒分離技術(shù)的發(fā)展，探索在進(jìn)水端選擇合適的技術(shù)分離進(jìn)水中的粉砂，不僅對(duì)于提升污泥有機(jī)質(zhì)水平具有重要意義，還有利于延長污水處理系統(tǒng)的設(shè)備使用壽命、提高運(yùn)行穩(wěn)定性，具有污水污泥協(xié)同提質(zhì)、增效和減碳效益。

3.2.3優(yōu)化污水處理工藝

污水處理工藝的選擇和運(yùn)行與污泥產(chǎn)量和泥質(zhì)密切相關(guān)[33]，由于我國存在多個(gè)污水處理廠產(chǎn)生的污泥集中在獨(dú)立設(shè)施處理的情況，污水處理和污泥處理往往具有各自獨(dú)立的物理邊界和管理邊界，造成污水處理的設(shè)計(jì)、運(yùn)行常常只考慮水質(zhì)和需要處置的泥量，不關(guān)心泥質(zhì)和后續(xù)污泥處理處置。污水處理工藝的選擇和運(yùn)行不應(yīng)與污泥處理處置割裂，兩者需協(xié)同考慮。奧地利因斯布魯克市的斯特拉斯(Strass)污水處理廠以主流AB法和側(cè)流厭氧氨氧化工藝相結(jié)合的方式使剩余污泥產(chǎn)量最大化，且污水中的有機(jī)質(zhì)資源充分富集在污泥中，再通過污泥厭氧消化和熱電聯(lián)產(chǎn)，早在2005年其產(chǎn)能與耗能比值已達(dá)到108%[34]。對(duì)于現(xiàn)有污水處理廠，采用精細(xì)化智能管控，優(yōu)化曝氣和藥劑投加，避免污泥內(nèi)源代謝、過量加藥，也有利于提升污泥的有機(jī)質(zhì)含量和品質(zhì)，達(dá)到污水與污泥協(xié)同節(jié)能降耗和減碳目的。

3.3跨行業(yè)協(xié)同

實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)是全社會(huì)共同的責(zé)任，需要各行各業(yè)的通力合作。這一目標(biāo)的達(dá)成不應(yīng)局限于單一行業(yè)的努力，而是需要跨行業(yè)之間的緊密協(xié)作和支持。每個(gè)行業(yè)在追求自身減排目標(biāo)的同時(shí)，也應(yīng)積極探索和其他行業(yè)協(xié)同減碳的機(jī)會(huì)?？缃鐓f(xié)同不但為解決本行業(yè)問題提供新的解決思路，而且有助于加速整個(gè)社會(huì)向低碳轉(zhuǎn)型的步伐，對(duì)于我國全面實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有重要意義。

污泥資源利用是排水行業(yè)和其他行業(yè)協(xié)同減碳的重要切入點(diǎn)。前文提到的污泥和其他物料協(xié)同厭氧消化、建材利用等均是排水行業(yè)和其他行業(yè)協(xié)同減碳的成功實(shí)踐。近年來，我們開始以更開放和創(chuàng)新的態(tài)度探索新的資源化和協(xié)同減碳路徑，充分挖掘污泥中的優(yōu)質(zhì)資源，并形成更具競(jìng)爭(zhēng)力的跨行業(yè)產(chǎn)品，使環(huán)保行業(yè)在推動(dòng)綠色低碳發(fā)展中發(fā)揮更積極的作用。

污泥作為污水處理產(chǎn)物，是微生物殘?bào)w的聚集體，含有豐富的有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)元素、腸道菌群及其代謝產(chǎn)物。熱堿處理可以從污泥中高效溶出超過50%的氮元素，并保持高比例的有機(jī)氮形態(tài)，同時(shí)增加氨基酸、腐殖酸、植物原生激素等植物生長促進(jìn)物質(zhì)的產(chǎn)量[35]。研究表明，這種處理后的液相產(chǎn)物中的重金屬含量符合肥料標(biāo)準(zhǔn)，并能促進(jìn)作物生長，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤化肥的轉(zhuǎn)化效率[36,37]。使用該技術(shù)處理的液相產(chǎn)物進(jìn)行水稻種植時(shí)不減產(chǎn)，且無需使用農(nóng)藥，并可減少30%的化肥使用量。昭通市第二污水處理廠應(yīng)用此技術(shù)處理污泥，其產(chǎn)物已成功用于多種農(nóng)作物種植，替代部分化肥和農(nóng)藥，提升了作物品質(zhì)。處理后的泥餅可用于煙草種植、礦山修復(fù)和制備吸附性板材。每噸含水率80%的污泥經(jīng)熱堿處理后資源利用的全鏈條碳排放為負(fù)值(-326~-253 kg，以CO2計(jì))，通過污泥的跨行業(yè)資源利用，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)人類糞便資源與農(nóng)田循環(huán)的閉環(huán)。由于大幅度減少土壤化肥和農(nóng)藥殘留，這一技術(shù)從根本上削減了農(nóng)業(yè)面源污染，促進(jìn)排水行業(yè)和農(nóng)業(yè)的協(xié)同減污降碳。

04. 展 望

隨著全球?qū)夂蜃兓年P(guān)注日益增強(qiáng)，污泥處理處置領(lǐng)域的技術(shù)選擇將更加重視節(jié)能降耗和資源利用，對(duì)于污水污泥，應(yīng)優(yōu)先采用能源化和資源化途徑，如高含固、協(xié)同厭氧消化，提高產(chǎn)氣率、降低CH4散逸等排放。土地利用受限時(shí)，積極采用熱解碳化工藝，采用焚燒工藝時(shí)應(yīng)重視低品位余熱的回收利用。對(duì)于管渠污泥和河湖底泥，重點(diǎn)在于去除雜質(zhì)后無機(jī)顆粒的建材、工程利用，充分利用無機(jī)質(zhì)替代天然黏土，減少自然資源開采，并盡量減少長距離運(yùn)輸帶來的碳排放。

污泥處理處置的減碳策略將在系統(tǒng)思維的指導(dǎo)下得到進(jìn)一步深化和發(fā)展，更加注重系統(tǒng)性和協(xié)同性。未來將不僅聚焦于單一環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，還將強(qiáng)化全鏈條協(xié)同、跨行業(yè)合作，促進(jìn)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。通過綜合運(yùn)用高效節(jié)能技術(shù)、拓展污泥和其他物料的協(xié)同利用途徑、優(yōu)化上下游的協(xié)同管理、以及探索跨行業(yè)的協(xié)同減碳機(jī)會(huì)，有望在更廣泛的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更深層次的碳減排效益。

編輯： 趙凡