, 劉永3, 毛國柱2, 鄧乂寰4, 張功良2,5, 陽平堅1
, LIU Yong3 , MAO Guo-zhu2 , DENG Yi-huan4 , ZHANG Gong-liang2,5 , YANG Ping-jian1 市政污水處理排放的溫室氣體約占全社會排放總量的1%~2%[1], 主要包含處理過程中的CH4和N2O直接逸散, 以及電耗和藥耗產生的間接排放.污水源頭減量和處理工藝優(yōu)化可以減少直接排放, 而實施節(jié)能技術或使用清潔能源則是減少間接排放的重要途徑.相較于其他行業(yè), 污水本身蘊含許多潛在的能源和資源（圖 1）, 將其進行回收利用能夠減少間接排放, 甚至抵消無法完全消除的直接排放.因此, 污水處理是極具碳減排甚至碳中和潛力的行業(yè)[2].
 |
改自WEF[3]圖 1 污水處理中的能源資源流動及回收潛力Fig. 1 Energy and resource flow and recovery potential in wastewater treatment |
在全球氣候治理背景下, 世界各國積極探索污水處理行業(yè)溫室氣體減排可持續(xù)模式.國際社會提出綜合水務管理理念, 即“全水”（OneWater）管理[4].在此管理框架下, 與水務行業(yè)關聯(lián)的“環(huán)境-能源-經(jīng)濟-社會”系統(tǒng)追求整體可持續(xù)性, 兼顧實現(xiàn)能源節(jié)約、溫室氣體減排、資源回收、水資源彈性和社會經(jīng)濟發(fā)展等多重目標. 2015年, 我國頒布《水污染防治行動計劃》[5], 開啟水環(huán)境保護新時代.這一計劃旨在改善整體水生態(tài)環(huán)境質量, 而不再是簡單地水質控制, 將污染控制范圍從污水處理廠延伸到上游污水管網(wǎng)及下游河流和濕地.進一步, 國內學者提出城市污水資源概念廠的建設模式[6], 探索將污水處理廠從污染物去除場所變成能源、水和肥料生產工廠及城市生態(tài)組成部分（圖 2）.
 |
改自文獻[6]圖 2 中國城市污水資源概念廠目標Fig. 2 Objectives of concept wastewater treatment plants in China |
近來, 世界各國陸續(xù)發(fā)布水務行業(yè)溫室氣體減排、碳中和目標及路徑.例如, 英國水務公司率先發(fā)布了《2030年凈零排放路線圖》[7], 以支持該行業(yè)的轉型；澳大利亞部分州市制定《水務碳減排計劃書》, 期望在2035年前實現(xiàn)行業(yè)凈零排放；歐盟頒布《零污染行動計劃》[8], 提出2050年實現(xiàn)碳中和目標. 2023年12月29日, 國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見》[9], 要求協(xié)同推進污水處理全過程污染物削減與溫室氣體減排.然而, 當前中國污水處理行業(yè)尚存在能耗和溫室氣體排放底數(shù)不清、對噸水處理能耗及溫室氣體排放強度未做要求、污水資源能源回收缺乏標準及污水處理廠實際運行中能源回收率不高等問題, 這將不利于實現(xiàn)我國污水處理行業(yè)溫室氣體減排目標.
迄今, 中國污水處理行業(yè)溫室氣體減排研究與實踐主要圍繞溫室氣體排放與減排潛力核算[10 ~ 12]和工藝與技術優(yōu)化[13, 14]等方面, 針對本行業(yè)溫室氣體減排的系統(tǒng)思路和策略較為缺乏.因此, 本文通過數(shù)據(jù)對比揭示全國污水處理能耗及溫室氣體排放關鍵指標的變化, 分析行業(yè)減排形勢.重點識別了中國污水處理行業(yè)溫室氣體減排面臨的挑戰(zhàn), 并提出針對性的對策, 以期為“雙碳”目標下污水處理行業(yè)節(jié)能減排政策制定及具體實踐提供參考.
1 我國污水處理行業(yè)能源消費及溫室氣體排放1.1 能源消費1.1.1 污水處理能源投入污水處理能耗主要分布于污水收集、泵送、預處理、生化處理、深度處理和污泥處置等環(huán)節(jié)[圖 3（a）].其中, 污水收集、泵送和預處理的能源密集度較低, 能耗受輸送距離、系統(tǒng)設計和操作設備的影響.生化處理是污水處理廠耗能最多的環(huán)節(jié), 其能耗強度因采用技術的不同而異.我國污水處理廠常用的生化處理技術包括：傳統(tǒng)的活性污泥工藝（CAS）、序批式反應器工藝（SBR）、厭氧-好氧工藝（AO）、厭氧-缺氧-好氧工藝（A2O）、氧化溝工藝（OD）和膜生物反應器工藝（MBR）等.其中, A2O和OD處理工藝能耗強度較低[15], 在我國應用范圍最廣[16].深度處理和污泥處置是對營養(yǎng)物質的深度去除, 均屬于能源高度密集環(huán)節(jié)[17, 18].如圖 3（b）所示, 以我國A2O工藝污水處理廠為例[14], 生化處理耗電最多, 占比48.4%；深度處理的耗電量次之, 占比20.7%；預處理和污泥處置的耗電量較低, 占比分別為16.4%和14.5%.
 |
圖 3 污水處理廠能源投入構成及典型A2O工藝污水處理廠各環(huán)節(jié)電耗占比Fig. 3 Composition of energy input in wastewater treatment plants and the proportion of electricity consumption in each link of wastewater treatment with A2O process |
1.1.2 我國污水處理能耗變化
污水處理廠的用能以電力為主, 圖 4（a）顯示了我國城鎮(zhèn)污水處理廠電耗變化. 2009~2019年, 我國城鎮(zhèn)污水處理廠年用電量由76.61億kW·h增長至200.55億kW·h, 增幅161.78%；電耗強度由0.25 kW·h·m-3增長至0.31 kW·h·m-3.
 |
（b）中紅色虛線對應中國污水處理的電耗強度, 為0.31 kW·h·m-3圖 4 2009~2019年中國污水處理用電量及各國污水處理電耗強度對比Fig. 4 Electricity consumption of wastewater treatment in China from 2009 to 2019 and comparison of wastewater treatment electricity consumption intensity in different countries |
各國污水處理電耗強度對比顯示[圖 4（b）][19], 丹麥的污水處理電耗強度最高, 為1.35 kW·h·m-3；其他歐美發(fā)達國家噸水處理的耗電量為0.27~0.77 kW·h.我國大多數(shù)污水廠中污泥處理僅停留在簡單脫水環(huán)節(jié), 耗電量未包含厭氧消化和污泥焚燒等處理環(huán)節(jié)[17].因此, 我國污水處理廠電耗強度低于大多數(shù)國家.
1.2 溫室氣體排放1.2.1 溫室氣體來源污水處理排放的溫室氣體可分為直接排放和間接排放.直接排放包括現(xiàn)場污水和污泥處理產生的CO2、CH4和N2O.其中, CO2直接排放主要來自人類排泄物和食物垃圾中的生物源有機物, 并非巖石圈中的碳轉移至大氣圈, 因而不被計算[20]. CH4和N2O直接排放的貢獻較大, 約占總排放的50%~60%[21, 22]. CH4主要產生于污水管道、一沉池、生物處理系統(tǒng)、二沉池、濃縮器和污泥脫水等區(qū)域的厭氧反應過程[23].污水生物脫氮中N2O主要產生于硝化過程中羥胺（NH2OH）氧化、亞硝酰（NOH）化學降解和氨氧化菌（AOB）反硝化, 以及反硝化過程中N2O還原酶（NOS）被抑制和碳源不足等導致的反應不完全[24 ~ 26].間接排放主要包括污水廠運行期間用電及所添加的化學品生產、運輸和場外污泥處理所導致的碳排放.
1.2.2 排放總量及強度根據(jù)Huang等[22]的研究, 2009~2019年我國城鎮(zhèn)污水處理廠的溫室氣體排放量持續(xù)增長（以CO2-eq計）, 由19.86 Mt增長至58.30 Mt[圖 5（a）], 增長了近1.94倍.這主要是由于我國快速的城市化發(fā)展帶來城鎮(zhèn)污水處理量的大規(guī)模增長, 處理量由306.71億m3增長至632.64億m3.
 |
（a）中內環(huán)是2009年數(shù)據(jù), 外環(huán)是2019年數(shù)據(jù)圖 5 2009~2019年中國污水處理廠溫室氣體排放總量及排放強度Fig. 5 Total volume and intensity of GHG emissions from wastewater treatment plants in China from 2009 to 2019 |
從排放貢獻來看, 污水收集處理、污泥處置及用電為污水處理溫室氣體排放的主要來源, 2019年三者的貢獻率達到93%.對比來看, 2009~2019年污水處理廠污泥處置的溫室氣體排放貢獻率增長明顯, 由34%增長至47%, 而其他來源的貢獻率均有所下降.由于數(shù)據(jù)可得性, 化學品添加導致的溫室氣體排放只顯示2014年之后的核算結果, 其貢獻率較小, 低于3%.
圖 5（b）顯示了歷年全國污水處理溫室氣體排放強度變化, 處理每噸污水的溫室氣體排放量和人均溫室氣體排放量（以CO2-eq計）均呈連續(xù)增長趨勢, 分別由0.65 kg·m-3和14.88 kg·人-1增長至0.92 kg·m-3和41.35 kg·人-1, 增幅分別為41.54%和177.89%.這一趨勢與其他研究存在差異[27, 28], 主要是由于Huang等[22]核算了污水處理廠全范圍的溫室氣體排放, 即包括運輸、污泥處置與化學品使用產生的溫室氣體, 這部分溫室氣體排放量增速是污水處理量增速的3.13倍, 而且占比逐漸增大.可見, 我國污水處理廠全范圍的溫室氣體排放量及排放強度不斷增大, 亟需推進行業(yè)碳減排.
2 污水處理行業(yè)溫室氣體減排面臨問題2.1 標準方面推進污水處理行業(yè)減污降碳和實現(xiàn)“碳中和”目標進程中, 首要問題是相關政策和標準較為滯后.我國污水處理行業(yè)溫室氣體核算標準及排放要求缺乏.一方面, 當前污水行業(yè)溫室氣體排放因子主要依據(jù)IPCC參考值及案例研究結果[29], 其科學性和地域適用性不足；活動水平數(shù)據(jù)大多僅考慮進出水污染物濃度, 缺乏對污水處理不同子單元的排放核算.因此, 不同研究對我國污水處理行業(yè)溫室氣體排放的核算結果差異較大[28, 30].這導致我國污水處理溫室氣體排放量底數(shù)不清, 在制定減排政策及目標時可能缺乏依據(jù).另一方面, 我國污水處理主要以污染物排放達標為主, 有關水質、工程和產品的標準逐步完善；對能耗強度及碳排放強度未做強制要求, 物質資源與能源回收利用的標準還明顯欠缺, 磷酸鹽和蛋白質等回收標準處于空白狀態(tài)[31].
2.2 技術方面相較于發(fā)達國家, 當前我國污水處理廠仍存在工藝路線落后、處理能耗和藥耗過高、能源與資源回收率低等難題, “能源自給”技術儲備不足.如表 1所示, “能源自給”污水處理廠集中在美國、德國和奧地利等發(fā)達國家, 主要采用厭氧消化-熱電聯(lián)產技術從污水中回收能源.反觀我國, 先進的睢縣第三污水處理廠和宜興城市污水資源概念廠“能源自給率”均低于60%.北京東壩污水處理廠通過節(jié)能降耗、厭氧消化、引入外源有機物和污水源熱泵回收等關鍵措施, 使“能源自給率”達到84.7%.可見, 未來我國污水廠在提升污水資源能源回收利用率方面還有很大空間.
 |
表 1 污水處理廠“能源自給”典型案例Table 1 Representative cases of "self-sufficient energy" in wastewater treatment plants |
然而, 我國市政污水普遍存在碳源濃度較低的情況, 并不能照搬國外大多污水處理廠采用的有機物厭氧消化結合熱電聯(lián)產方案就能實現(xiàn)能源自給[43], 還需要結合其他能源和資源回收利用技術.此外, 我國農村地區(qū)污水的水量水質變化大, 處理技術低端、粗放和單位污水處理能耗高[44], 且由于實際情況的差異無法直接移植發(fā)達國家的已有技術.因此, 我國亟需加強適宜本土的污水能源資源回收利用技術研發(fā)及工程應用, 加快實現(xiàn)能源自給.
2.3 減污降碳協(xié)同方面我國大多數(shù)污水處理廠的設計和運營未考慮可持續(xù)發(fā)展需求, 實際工程中初級沉淀池被省略, 而廣泛采用延遲曝氣和額外的生物過濾工藝, 以滿足嚴格的國家一級A排放標準.如圖 6（a）所示, 2009~2019年中國執(zhí)行一級A及以上出水標準的污水廠占比逐年增長[22], 由16.35%增長至87.68%.相應地, 污水出水水質逐年提升[圖 6（b）]. 2019年全國市政污水出水中主要污染物ρ（COD）和ρ（NH4+-N）平均值分別為19.54 mg·L-1和1.09 mg·L-1, 低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》特別限定值[45]和《地表水環(huán)境質量標準》Ⅳ類水限值[46].
 |
圖 6 2009~2019年中國執(zhí)行不同出水標準的污水處理廠占比及出水中污染物濃度Fig. 6 Proportion of wastewater treatment plants in China implementing different effluent standards and the concentration of pollutants in effluents from 2009 to 2019 |
《城鎮(zhèn)水務統(tǒng)計年鑒（2020）》最新數(shù)據(jù)顯示, 我國執(zhí)行一級A排放標準的城鎮(zhèn)污水處理廠的平均電耗強度為0.40 kW·h·m-3, 約為執(zhí)行一級B及以下標準污水處理廠的1.5倍. Su等[47]預測, 若我國市政出水污染物排放標準提高至特別限定值時, 到2030年電力消耗和運營成本較2015年將分別增長86.59%和70.44%, 電力消耗造成的溫室氣體排放將增加72.21%, 約占市政污水溫室氣體排放總量的29.16%.因此, 因地制宜且寬嚴相濟地制定地方排放標準[48], 推進污水處理行業(yè)減污降碳協(xié)同, 是未來重點工作之一.
2.4 設施配套及精細管理方面基礎設施配套及運維管理不足是我國污水處理行業(yè)的固有難題, 造成污水處理廠設施運行性能和污水處理效率與發(fā)達國家存在較大差距.當前的突出問題包括：配套管網(wǎng)建設滯后、老舊管網(wǎng)滲漏嚴重、雨污管道混接、下水道和污泥處置設施不發(fā)達等.以上問題在我國縣級和鎮(zhèn)級污水處理中更為突出[49].一方面, 管網(wǎng)建設不完備導致污水廠進水量增大, 設施超負荷運行, 處理效率低且增加能耗.一項針對我國467座城鎮(zhèn)污水處理廠的研究表明[50], 水力負荷率（HLR）超過80%的污水處理廠占比63.17%, 其中HLR超過120%的占比23.98%, 甚至有5座污水處理廠HLR超過150%.根據(jù)國家規(guī)定（60%≤HLR≤120%）, 僅59.75%的污水處理廠符合運行規(guī)范.另一方面, 雨污混流和管網(wǎng)滲漏導致進水碳源濃度較低.以進水COD為例, 我國467座污水處理廠的設計ρ（COD）平均值為372.23 mg·L-1, 而實際進水ρ（COD）平均值為262.29 mg·L-1[51], 這不僅可能導致冗余處理, 造成能耗及溫室氣體排放增多, 而且實現(xiàn)能源自給的難度增大.
此外, 我國超過90%的污水處理廠采用生物處理工藝, 反應過程具有非線性、時變性、滯后性和不確定性特點, 這對過程建模、參數(shù)優(yōu)化、耦合控制和智慧管理造成了困難[52].事實上, 我國絕大多數(shù)污水處理廠的智能化和精細化控制程度較低[53], 尤其是污水處理廠中曝氣和加藥的精細化調控存在不足, 導致對生化處理環(huán)節(jié)CH4和N2O的生成和釋放缺乏有效控制.
3 污水處理行業(yè)溫室氣體減排對策3.1 行業(yè)減排總體思路推進我國污水處理行業(yè)溫室氣體減排, 既要避免運動式的“碳沖鋒”, 也要避免行業(yè)從業(yè)者對溫室氣體減排的“事不關己”.中央和地方政府應盡快完成污水處理行業(yè)溫室氣體減排頂層設計, 制定路線圖和施工圖.第一, 在我國不同地區(qū)開展污水處理CH4和N2O排放因子實測工作及不同工藝段的碳排放清單研究, 制定城鎮(zhèn)污水處理碳排放統(tǒng)計核算和監(jiān)測計量相關標準；第二, 摸清城鎮(zhèn)污水處理廠能耗及溫室氣體排放底數(shù), 核算減排潛力, 圍繞行業(yè)“雙碳”目標分解階段性減排任務, 從節(jié)能、減排、降耗、發(fā)電、供熱及制冷等方面細化任務項；第三, 制定城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)的能耗強度、溫室氣體排放強度及能源資源回收率等相關標準, 推進污水處理行業(yè)減污降碳協(xié)同；第四, 面向污水處理行業(yè)設立國家科技專項, 加強新工藝和新技術研發(fā), 同時在全國建設100座能源資源高效循環(huán)利用的污水處理綠色低碳標桿廠, 用于新技術工藝的工程驗證和應用推廣；第五, 探索稅收優(yōu)惠和低利率融資等政策和金融工具, 鼓勵企業(yè)參與污水處理廠的低碳改造和運營；第六, 基于污水處理企業(yè)的減排貢獻和能源回收效率構建污水處理價格調整及運營補貼機制；第七, 允許污水處理企業(yè)靈活利用節(jié)能指標、能源利用指標、發(fā)電指標和碳匯建設指標, 提升其經(jīng)濟效益[54]；第八, 構建“政府-科研機構-市場-社會組織”多方聯(lián)動的污水處理溫室氣體減排機制[55]；第九, 建立污水處理行業(yè)綠色、低碳和可持續(xù)發(fā)展的綜合考核機制.
3.2 行業(yè)減排技術路徑本文系統(tǒng)梳理污水處理領域具有節(jié)能減排潛力的各項技術措施（圖 7）, 分為減少溫室氣體排放、增強能源資源回收和自然解決方案補充這3類, 以下針對關鍵技術展開分析.
 |
圖 7 中國污水處理行業(yè)碳減排技術體系Fig. 7 Carbon mitigation technology system for China's wastewater treatment industry |
3.2.1 溫室氣體減排
（1）減少直接排放 污水處理廠不是獨立存在的市政環(huán)境設施, 應突破污水廠地理邊界, 將節(jié)能減排措施向上下游延伸.加強污水管網(wǎng)的排查檢修和清淤管護, 優(yōu)化污水管網(wǎng)斷面和坡度以降低死區(qū)厭氧環(huán)境形成, 從而減少污水收集管道中的CH4產生.此外, 曝氣量和溶解氧（DO）濃度是影響污水處理中CH4和N2O排放的重要因素[56, 57].增加曝氣會使污水中溶解的CH4被吹脫釋放, 而曝氣增加DO溶解度又會抑制產甲烷菌產生CH4, 因而需精準控制DO濃度平衡使得產甲烷抑制作用占主導地位.對于N2O, DO濃度增加會抑制AOB反硝化產生N2O, 控制曝氣池中ρ（DO）≥2 mg·L-1是減少N2O的有效策略[58].然而, 曝氣池過多的DO會隨內回流進入缺氧池（如A2O工藝）[25], 從而抑制反硝化并導致N2O積累釋放.補充碳源也是促進常規(guī)反硝化完全以減少N2O的可行措施.鑒于污水生化處理過程的復雜性, 采用智慧系統(tǒng), 通過反饋控制和智能模型精細化調控生化池曝氣平衡、內回流比和可生化性強碳源添加等, 是減少CH4和N2O直接排放的有效策略[59].
（2）減少間接排放 間接排放主要來源于污水處理廠運行期間的用電及加藥.其中, 生化處理階段的曝氣耗能約占處理總能耗的50%~75%[60, 61].一方面, 可以采取設備能效提升策略, 例如使用變頻驅動器泵送污水并對泵送數(shù)據(jù)進行優(yōu)化, 以及采用高效節(jié)能的電機、風機和照明器具等.另一方面, 加快新型低耗生物處理技術的工程驗證及應用.厭氧膜生物反應器（AnMBR）被視為有可能實現(xiàn)污水處理能源凈產出的技術, 相較于好氧處理極大地降低了曝氣運行能耗[62].然而, 該技術的商業(yè)化應用還需解決CH4溶解和回收、穩(wěn)定性提升和膜污染與清潔等技術瓶頸[63].相較于傳統(tǒng)活性污泥, 好氧顆粒污泥（AGS）已成為具有競爭力的生物脫氮方案.AGS同時提供了厭氧、缺氧和好氧環(huán)境, 不僅占地面積小、化學藥劑投入和能耗少, 而且能達到更高的生物處理效率和出水質量[64].例如, 日處理量達80 000 m3的北京排水集團吳家村再生水廠, 通過實施AGS工藝節(jié)省藥劑60%, 節(jié)省能耗20%, 節(jié)省用地20%.此外, 相較于傳統(tǒng)脫氮工藝, 厭氧氨氧化技術可以節(jié)約曝氣量80%, 減少100%有機碳源消耗, 減少80%剩余污泥產生[65].當前, 該技術主要用于側流處理, 將其變?yōu)橹髁鞴に嚾悦媾R挑戰(zhàn)[23].對于氨氮濃度較低的城市生活污水處理, 存在亞硝酸鹽底物難以穩(wěn)定生成及厭氧氨氧化菌富集困難等瓶頸.而且, 由于需要NO2-積累, 厭氧氨氧化技術相較于傳統(tǒng)硝化-反硝化處理工藝更容易釋放N2O.短程硝化和半程反硝化是穩(wěn)定生成亞硝酸鹽并控制N2O排放的有效手段, 其中后者更具優(yōu)勢.間歇曝氣和保持低污泥齡是實現(xiàn)上述工藝的常用手段[65].
3.2.2 能源資源回收（1）化學能回收利用 我國大多污水處理廠以活性污泥為基礎, 剩余污泥中蘊含著豐富的有機質和養(yǎng)分, 對其進行回收能夠抵消污水處理廠的能耗和碳排放.表 2對比了我國常用的污泥處理處置技術的碳排放、技術優(yōu)勢和不足.對比而言, “厭氧消化+土地利用”和“干化焚燒”是更具潛力的污泥管理方案.
|
表 2 污泥中能源資源回收技術優(yōu)缺點對比Table 2 Comparison of advantages and disadvantages of energy and resource recovery technology in sludge |
厭氧消化是污泥能源回收最節(jié)能的技術, 消化污泥還可作為肥料, 減少化肥施用.有研究表明, 截至2019年, 理論上中國消化了多達268萬t廢棄活性污泥（80%含水率）, 估計產生1.32×108 m3 CH4和147萬t肥料[67].鑒于我國市政污泥有機質含量（30%~50%）低于發(fā)達國家（60%~70%）[68], 可通過強化污泥預處理和有機廢物共消化來提高資源和能源回收效率.在南非的一項模型研究發(fā)現(xiàn), 熱解預處理結合厭氧消化的集中污泥管理技術, 將進水中37%的COD轉化為甲烷, 生物固體中的N和P分別為41%和65%[69].干化焚燒是我國應用最廣的污泥處理技術, 尤其在土地資源緊缺的城市地區(qū)被廣泛采用[67].經(jīng)濃縮和干燥, 含水率低于50%的污泥即可進行自持焚燒[70], 其理論熱值可達到12~20 MJ·kg-1, 高于褐煤的燃燒熱值[71].污泥焚燒產生的熱能可用于發(fā)電、污泥干燥和市政供暖/制冷系統(tǒng), 同時可回收灰燼中的磷、重金屬和其他礦物質[72].針對污泥燃燒可能產生有毒氣體的問題, 需通過控制焚燒溫度、攪拌混合程度、氣體停留時間及過�？諝饴蕘韺崿F(xiàn)達標排放[73].未來, 上述兩種技術路徑將是我國污泥能源資源回收的重點方向, 不同地區(qū)在技術選擇上也要綜合考量當?shù)氐慕?jīng)濟條件、技術水平、環(huán)境政策、土地資源、能源需求和污泥特性等多重因素[74].
（2）熱能回收利用 通過厭氧消化生產CH4, 結合熱電聯(lián)產來回收污水化學能的技術已得到廣泛應用.然而, 我國市政污水有機物濃度低, 污水中熱能較化學能實際可利用量更大[75].出水與自然水溫溫差達到3~5℃時[76], 在我國現(xiàn)有的活性污泥污水處理廠基礎上, 不需要其他設施投資即可采用污水源熱泵進行熱能回收[21].目前, 全世界已有超過500座污水處理廠安裝了污水源熱泵設施, 中國北方的一些全尺寸的污水處理廠也安裝了污水源熱泵設施.例如, 北京東壩污水處理廠, 配備2臺448kW的污水源熱泵后, 能源自給率由21.6%提升至84.7%[37].我國北方寒冷地區(qū)冬夏季污水出水溫度分別為10~16℃和22~25℃, 遠高于接收水體的溫度, 適宜推廣污水源熱泵技術[77].回收的低品位熱能可用于污水處理廠污泥干燥, 以及加熱污水以增強生化處理效率和農業(yè)園藝溫室, 也可供給周邊3~5 km范圍內市政供暖和制冷系統(tǒng)[78].污水熱能回收技術推廣尚存在一些挑戰(zhàn), 熱源和用戶間的冷熱供應距離限制是一個關鍵障礙, 遠超技術限制.政府補貼或溫室氣體減排稅收減免將是促進污水熱能回收的重要推動力.
此外, 建設光伏污水廠將太陽能轉化為電能供污水廠運行使用, 也是污水處理碳減排的可行措施.由于污水廠的特點, 在光伏安裝中需解決污水廠水池跨度大、地下管道多和障礙物多等技術難題[79].
3.2.3 自然處理方案采用自然系統(tǒng)處理污水, 是工程處理的可行替代或后續(xù)工藝, 不僅能夠降低處理能耗, 而且實現(xiàn)了資源回收.自然處理系統(tǒng)包括人工濕地、潟湖和生物濾池等, 其中的微生物或植物通過同化大氣和污水中的養(yǎng)分生產的生物質, 可進一步加工為生物燃料、肥料和商業(yè)化學品或飼料[80, 81], 促進了污水處理行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟.未來, 基于自然的處理方案可能作為我國污水處理的一種可能性方案, 為協(xié)同減污降碳提供一種新的技術思路及有效的技術補充.對于實際的工程實施, 需重點關注三方面問題.首先, 根據(jù)我國的地域差異, 氣候相對溫暖的南方地區(qū)可優(yōu)先考慮人工濕地, 而北方地區(qū)應優(yōu)先考慮性能相對穩(wěn)定的脫氮生物濾池[21].其次, 我國鄉(xiāng)村地區(qū)生活污水的主要成分是農業(yè)生產或植物生長所必需的營養(yǎng)物質, 更適宜推廣基于自然的污水處理系統(tǒng)[82].在用地資源緊張的城市, 建議將自然處理系統(tǒng)建設在市郊, 多采用垂直流及復合流人工濕地以減小用地面積[83].最后, 應圍繞自然處理系統(tǒng)的低耗高效運行、填料開發(fā)和生物群落優(yōu)化開展技術創(chuàng)新[84, 85].
4 結論（1）2009~2019年, 我國污水處理行業(yè)用電量、溫室氣體排放總量及排放強度均呈持續(xù)增長趨勢；污泥處置環(huán)節(jié)的排放貢獻率最高, 而且增長最快.未來, 隨著進一步的城市化和鄉(xiāng)村生活水平的提升, 污水處理量將會持續(xù)增長, 亟需采取技術與管理手段控制行業(yè)碳排放.
（2）我國污水處理行業(yè)溫室氣體減排面臨4方面問題：①相關標準缺失, 尤其是污水處理能耗強度及碳排放強度, 以及污水能源資源回收標準存在空白；②市政污水進水碳源濃度較低, 實現(xiàn)污水處理廠能源自給及碳中和的技術儲備不足；③多數(shù)污水廠執(zhí)行的出水標準過嚴, 導致能耗畸高, 與減污降碳協(xié)同增效的要求不相適應；④管網(wǎng)和污泥處理設施不完善, 智能化和精細化控制程度較低.
（3）針對我國污水處理碳減排形勢及面臨問題, 本文提出行業(yè)減排的總體思路和技術路徑. ①完善相關標準, 摸清碳排底數(shù)和減排潛力, 結合新技術研發(fā)和管理機制創(chuàng)新推進行業(yè)綠色、低碳和可持續(xù)發(fā)展；②完善管網(wǎng)設施和智能管理以減少污水廠直接碳排放, AGS及厭氧氨氧化技術在減少間接排放方面極具潛力；③污水資源和能源回收是實現(xiàn)碳減排及碳中和的關鍵, 需重點關注污泥“厭氧消化+土地利用”和“干化焚燒”技術、污水源熱泵技術、風光可再生能源開發(fā)技術及不同技術的組合應用；④圍繞污水自然處理系統(tǒng)的低耗高效運行開展技術創(chuàng)新, 在我國農村和城市郊區(qū)探索自然處理系統(tǒng)的應用.
| [1] | 王洪臣. 我國城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)碳減排路徑及潛力[J]. 給水排水, 2017, 43(3): 1-3, 73. DOI:10.3969/j.issn.1002-8471.2017.03.001 |
| [2] | Yang X Z, Wei J Y, Ye G J, et al. The correlations among wastewater internal energy, energy consumption and energy recovery/production potentials in wastewater treatment plant: an assessment of the energy balance[J]. Science of the Total Environment, 2020, 714. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.136655 |
| [3] | WEF. Renew water project: resource recovery to fuel and grow a circular economy[R]. Water Environment Federation, 2019. |
| [4] | Jacobs. One water[EB/OL]. https://www.jacobs.com/solutions/water/one-water, 2021-11-18. |
| [5] | 中華人民共和國國務院. 水污染防治行動計劃[EB/OL]. http://cn.chinagate.cn/environment/2015-04/16/content_35338504.htm, 2015-04-16. |
| [6] | Qu J H, Wang H C, Wang K J, et al. Municipal wastewater treatment in China: development history and future perspectives[J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2019, 13(6): 88. |
| [7] | Shemmans D, Haigh M. Net zero 2030 routemap[R]. London: Water UK, 2020. |
| [8] | Daily China. EU launches zero pollution action plan[EB/OL]. http://www.chinadaily.com.cn/a/202105/13/WS609c7d9da31024ad0babd8f9.html, 2021-05-13. |
| [9] | 國家發(fā)展改革委, 住房城鄉(xiāng)建設部, 生態(tài)環(huán)境部. 國家發(fā)展改革委住房城鄉(xiāng)建設部生態(tài)環(huán)境部關于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見[EB/OL]. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202312/content_6923468.htm, 2023-12-12. |
| [10] | 宋寧寧. 污水處理廠溫室氣體綜合監(jiān)測方法的建立與應用[D]. 上海: 華東理工大學, 2023. Song N N. Establishment and application of comprehensive monitoring method for greenhouse gases in wastewater treatment plants[D]. Shanghai: East China University of Science and Technology, 2023. |
| [11] | 許可, 周紅明, 張德躍, 等. 城市生活污水處理行業(yè)溫室氣體排放結構及發(fā)展趨勢[J]. 中國給水排水, 2023, 39(14): 27-31. Xu K, Zhou H M, Zhang D Y, et al. Structure and development trend of greenhouse gas emissions in urban domestic sewage treatment industry[J]. China Water & Wastewater, 2023, 39(14): 27-31. |
| [12] | 翟明洋, 周長波, 李晟昊, 等. 污水處理行業(yè)溫室氣體核算模型開發(fā)及減排潛力分析[J]. 中國環(huán)境管理, 2022, 14(6): 57-64. Zhai M Y, Zhou C B, Li S H, et al. Development of greenhouse gas accounting model and emission reduction potential analysis in wastewater treatment industry[J]. Chinese Journal of Environmental Management, 2022, 14(6): 57-64. |
| [13] | 馬博雅, 孫立坤, 楊春維. 碳中和背景下我國污水處理技術思考[J]. 應用化工, 2022, 51(10): 2997-3000. Ma B Y, Sun L K, Yang C W. The feasible wastewater treatment technology in China under the background of carbon neutrality[J]. Applied Chemical Industry, 2022, 51(10): 2997-3000. DOI:10.3969/j.issn.1671-3206.2022.10.039 |
| [14] | 孟紅旗, 李紅霞, 趙愛平, 等. 市政污水廠典型A2O工藝低碳運行的系統(tǒng)性評估[J]. 環(huán)境科學, 2023, 44(2): 1174-1180. Meng H Q, Li H X, Zhao A P, et al. Systematic evaluation of low-carbon operation of typical A2O processes in municipal sewage plant[J]. Environmental Science, 2023, 44(2): 1174-1180. |
| [15] | 朱黔沫, 陳浩, 葉建鋒. 城市排水系統(tǒng)的碳排放特征與減排策略綜述[J]. 凈水技術, 2024, 43(3): 47-60. Zhu Q M, Chen H, Ye J F. Overview of characteristics of carbon emission and strategies of emission reduction for urban drainage system[J]. Water Purification Technology, 2024, 43(3): 47-60. |
| [16] | 全國能源信息平臺. 2020年中國污水處理行業(yè)發(fā)展簡報[EB/OL]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1689912989969070483&wfr=spider&for=pc, 2021-01-26. |
| [17] | 宋新新, 劉杰, 林甲, 等. 碳中和時代下我國能量自給型污水處理廠發(fā)展方向及工程實踐[J]. 環(huán)境科學學報, 2022, 42(4): 53-63. Song X X, Liu J, Lin J, et al. The development direction and practice of energy self-sufficiency sewage treatment plants in China under carbon neutral era[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2022, 42(4): 53-63. |
| [18] | 李哲坤, 張立秋, 杜子文, 等. 城市污泥不同處理處置工藝路線碳排放比較[J]. 環(huán)境科學, 2023, 44(2): 1181-1190. Li Z K, Zhang L Q, Du Z W, et al. Comparison of carbon emissions in different treatment and disposal process routes of municipal sludge[J]. Environmental Science, 2023, 44(2): 1181-1190. |
| [19] | Walker N L, Williams A P, Styles D. Pitfalls in international benchmarking of energy intensity across wastewater treatment utilities[J]. Journal of Environmental Management, 2021, 300. DOI:10.1016/j.jenvman.2021.113613 |
| [20] | IPCC. Climate change 2022-impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of working group Ⅱ to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[R]. New York: Cambridge University Press, 2023. 1-51. |
| [21] | Du W J, Lu J Y, Hu Y R, et al. Spatiotemporal pattern of greenhouse gas emissions in China's wastewater sector and pathways towards carbon neutrality[J]. Nature Water, 2023, 1(2): 166-175. DOI:10.1038/s44221-022-00021-0 |
| [22] | Huang Y J, Meng F L, Liu S M, et al. China's enhanced urban wastewater treatment increases greenhouse gas emissions and regional inequality[J]. Water Research, 2023, 230. DOI:10.1016/j.watres.2022.119536 |
| [23] | Li L Q, Wang X H, Miao J Y, et al. Carbon neutrality of wastewater treatment - A systematic concept beyond the plant boundary[J]. Environmental Science and Ecotechnology, 2022, 11. DOI:10.1016/j.ese.2022.100180 |
| [24] | Duan H R, Zhao Y F, Koch K, et al. Recovery of nitrous oxide from wastewater treatment: current status and perspectives[J]. ACS ES & T Water, 2021, 1(2): 240-250. |
| [25] | 郝曉地, 楊振理, 于文波, 等. 污水處理過程N2O排放: 過程機制與控制策略[J]. 環(huán)境科學, 2023, 44(2): 1163-1173. Hao X D, Yang Z L, Yu W B, et al. N2O emission from the processes of wastewater treatment: mechanisms and control strategies[J]. Environmental Science, 2023, 44(2): 1163-1173. |
| [26] | Seshan S, Poinapen J, Zandvoort M H, et al. Limitations of a biokinetic model to predict the seasonal variations of nitrous oxide emissions from a full-scale wastewater treatment plant[J]. Science of the Total Environment, 2024, 917. DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.170370 |
| [27] | Yang M J, Peng M, Wu D, et al. Greenhouse gas emissions from wastewater treatment plants in China: historical emissions and future mitigation potentials[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2023, 190. DOI:10.1016/j.resconrec.2022.106794 |
| [28] | Wang D, Ye W L, Wu G X, et al. Greenhouse gas emissions from municipal wastewater treatment facilities in China from 2006 to 2019[J]. Scientific Data, 2022, 9(1). DOI:10.1038/S41597-022-01439-7 |
| [29] | 賈鵬, 王美, 辛路. 城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)碳排放研究綜述[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保, 2023(7): 9-12. DOI:10.3969/j.issn.1673-2251.2023.07.004 |
| [30] | Zhao X, Jin X K, Guo W, et al. China's urban methane emissions from municipal wastewater treatment plant[J]. Earth's Future, 2019, 7(4): 480-490. DOI:10.1029/2018EF001113 |
| [31] | 鄭興燦, 夏瓊瓊, 尚巍, 等. T/CUWA 70052—2023《城鎮(zhèn)污水資源與能源回收利用技術規(guī)程》編制思路與要點解讀[J]. 環(huán)境工程, 2023, 41(9): 174-180. Zheng X C, Xia Q Q, Shang W, et al. Considerations and key points of technical specification for resource and energy recovery from municipal wastewater (T/CUWA 70052—2023)[J]. Environmental Engineering, 2023, 41(9): 174-180. |
| [32] | Nowak O, Enderle P, Varbanov P. Ways to optimize the energy balance of municipal wastewater systems: lessons learned from Austrian applications[J]. Journal of Cleaner Production, 2015, 88: 125-131. DOI:10.1016/j.jclepro.2014.08.068 |
| [33] | 郝曉地, 程慧芹, 胡沅勝. 碳中和運行的國際先驅奧地利Strass污水廠案例剖析[J]. 中國給水排水, 2014, 30(22): 1-5. Hao X D, Cheng H Q, Hu Y S. International pioneer of carbon-neutral operation of wastewater treatment: a case study at Strass in Austria[J]. China Water & Wastewater, 2014, 30(22): 1-5. |
| [34] | Thomsen M, Romeo D, Caro D, et al. Environmental-economic analysis of integrated organic waste and wastewater management systems: a case study from Aarhus City (Denmark)[J]. Sustainability, 2018, 10(10). DOI:10.3390/su10103742 |
| [35] | 郝曉地, 魏靜, 曹亞莉. 美國碳中和運行成功案例——Sheboygan污水處理廠[J]. 中國給水排水, 2014, 30(24): 1-6. Hao X D, Wei J, Cao Y L. A successful case of carbon-neutral operation in America: sheboygan WWTP[J]. China Water & Wastewater, 2014, 30(24): 1-6. |
| [36] | 郝曉地, 任冰倩, 曹亞莉. 德國可持續(xù)污水處理工程典范——Steinhof廠[J]. 中國給水排水, 2014, 30(22): 6-11. Hao X D, Ren B Q, Cao Y L. An engineering model of sustainable wastewater treatment: Steinhof WWTP at Braunschweig in Germany[J]. China Water & Wastewater, 2014, 30(22): 6-11. |
| [37] | 郝曉地, 張健. 污水處理的未來: 回歸原生態(tài)文明[J]. 中國給水排水, 2015, 31(20): 1-7. Hao X D, Zhang J. Future of wastewater treatment: returning to originally ecological civilization[J]. China Water & Wastewater, 2015, 31(20): 1-7. |
| [38] | Jenicek P, Kutil J, Benes O, et al. Energy self-sufficient sewage wastewater treatment plants: is optimized anaerobic sludge digestion the key?[J]. Water Science and Technology, 2013, 68(8): 1739-1744. DOI:10.2166/wst.2013.423 |
| [39] | Gu Y F, Li Y, Li X Y, et al. The feasibility and challenges of energy self-sufficient wastewater treatment plants[J]. Applied Energy, 2017, 204: 1463-1475. DOI:10.1016/j.apenergy.2017.02.069 |
| [40] | Shen Y W, Linville J L, Urgun-Demirtas M, et al. An overview of biogas production and utilization at full-scale wastewater treatment plants (WWTPs) in the United States: challenges and opportunities towards energy-neutral WWTPs[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 50: 346-362. DOI:10.1016/j.rser.2015.04.129 |
| [41] | 唐嬌嬌, 謝軍祥, 陳重軍, 等. 城鎮(zhèn)污水處理廠碳中和技術及案例[J]. 化工進展, 2022, 41(5): 2662-2671. Tang J J, Xie J X, Chen C J, et al. Carbon neutral technologies and case studies in urban sewage treatment plants[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2022, 41(5): 2662-2671. |
| [42] | Ren Z J, Pagilla K. Pathways to water sector decarbonization, carbon capture and utilization[M]. London: IWA Publishing, 2022. |
| [43] | 郝曉地, 李季, 張益寧, 等. 污水處理行業(yè)實現(xiàn)碳中和的路徑及其適用條件分析[J]. 環(huán)境工程學報, 2022, 16(12): 3857-3863. Hao X D, Li J, Zhang Y N, et al. Analysis on the path and applciable conditions of carbon neutrality in wastewater treatment industry[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2022, 16(12): 3857-3863. |
| [44] | 曹睿, 封莉, 杜子文, 等. 農村生活污水傳統(tǒng)處理與源分離處理碳排放比較[J]. 環(huán)境科學, 2024, 45(8): 4648-4655. Cao R, Feng L, Du Z W, et al. Comparison of carbon emissions from traditional treatment and source separation treatment of rural domestic sewage[J]. Environmental Science, 2024, 45(8): 4648-4655. |
| [45] | GB 18918-2002, 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準[S]. |
| [46] | GB 3838-2002, 地表水環(huán)境質量標準[S]. |
| [47] | Su H S, Yi H, Gu W Y, et al. Cost of raising discharge standards: a plant-by-plant assessment from wastewater sector in China[J]. Journal of Environmental Management, 2022, 308. DOI:10.1016/j.jenvman.2022.114642 |
| [48] | 鄧乂寰, 吳坤, 陽平堅, 等. 我國城鎮(zhèn)污水處理廠發(fā)展歷程及技術建議[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2021, 52(4): 1-5. Deng Y H, Wu K, Yang P J, et al. Development history and technical suggestions of urban sewage treatment plants in China[J]. Industrial Water & Wastewater, 2021, 52(4): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.1009-2455.2021.04.001 |
| [49] | 李洋, 康凱. 市政污水處理中存在的問題及解決對策[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保, 2022(6): 95-98. DOI:10.3969/j.issn.1673-2251.2022.06.026 |
| [50] | Zhang J B, Shao Y T, Wang H C, et al. Current operation state of wastewater treatment plants in urban China[J]. Environmental Research, 2021, 195. DOI:10.1016/j.envres.2021.110843 |
| [51] | Zhang J B, Wang H C, Shao Y T, et al. Analysis on common problems of the wastewater treatment industry in urban China[J]. Chemosphere, 2022, 291. DOI:10.1016/j.chemosphere.2021.132875 |
| [52] | 王松, 劉振. 智慧污水處理廠的內涵與思路[J]. 中國給水排水, 2021, 37(12): 14-18. Wang S, Liu Z. Connotation and way of smart sewage treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2021, 37(12): 14-18. |
| [53] | 蔣彬, 劉中亞, 陳垚, 等. 碳中和視角下污水處理現(xiàn)狀與展望[J]. 工業(yè)水處理, 2022, 42(6): 51-58. Jiang B, Liu Z Y, Chen Y, et al. Current situation and prospect of wastewater treatment under the perspective of carbon neutralization[J]. Industrial Water Treatment, 2022, 42(6): 51-58. |
| [54] | 常紀文, 井媛媛, 耿瑜, 等. 推進市政污水處理行業(yè)低碳轉型, 助力碳達峰、碳中和[J]. 中國環(huán)保產業(yè), 2021(6): 9-17. Chang J W, Jing Y Y, Geng Y, et al. Promote the low-carbon transformation of municipal sewage treatment industry and facilitate the realization of emission peak and carbon neutrality[J]. China Environmental Protection Industry, 2021(6): 9-17. DOI:10.3969/j.issn.1006-5377.2021.06.002 |
| [55] | 王涵, 馬軍, 陳民, 等. 減污降碳協(xié)同多元共治體系需求及構建探析[J]. 環(huán)境科學研究, 2022, 35(4): 936-944. Wang H, Ma J, Chen M, et al. Analysis of needs and construction of coordinated multi-governance system for pollution reduction and carbon reduction[J]. Research of Environmental Sciences, 2022, 35(4): 936-944. |
| [56] | 李惠娟, 彭黨聰, 劉文博, 等. 不同污水處理工藝非二氧化碳溫室氣體的釋放[J]. 環(huán)境科學, 2017, 38(4): 1640-1646. Li H J, Peng D C, Liu W B, et al. Non-CO2 greenhouse gas release from different biological wastewater treatment processes[J]. Environmental Science, 2017, 38(4): 1640-1646. |
| [57] | Chen X M, Mielczarek A T, Habicht K, et al. Assessment of full-scale N2O emission characteristics and testing of control concepts in an activated sludge wastewater treatment plant with alternating aerobic and anoxic phases[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53(21): 12485-12494. |
| [58] | 張小寒, 孟慶杰, 徐雪, 等. "雙碳"背景下污水處理廠提標改造所面臨的困境及出路[J]. 給水排水, 2023, 59(S1): 194-200. |
| [59] | Duan H R, Zhao Y F, Koch K, et al. Insights into nitrous oxide mitigation strategies in wastewater treatment and challenges for wider implementation[J]. Environmental Science & Technology, 2021, 55(11): 7208-7224. |
| [60] | Longo S, d'Antoni B M, Bongards M, et al. Monitoring and diagnosis of energy consumption in wastewater treatment plants. A state of the art and proposals for improvement[J]. Applied Energy, 2016, 179: 1251-1268. DOI:10.1016/j.apenergy.2016.07.043 |
| [61] | Gude V G. Energy and water autarky of wastewater treatment and power generation systems[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 45: 52-68. DOI:10.1016/j.rser.2015.01.055 |
| [62] | An Z J, Zhu J J, Zhang M, et al. Anaerobic membrane bioreactor for the treatment of high-strength waste/wastewater: a critical review and update[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 470. DOI:10.1016/j.cej.2023.144322 |
| [63] | Song X Y, Luo W H, Hai F I, et al. Resource recovery from wastewater by anaerobic membrane bioreactors: opportunities and challenges[J]. Bioresource Technology, 2018, 270: 669-677. DOI:10.1016/j.biortech.2018.09.001 |
| [64] | Han X S, Jin Y, Yu J G. Rapid formation of aerobic granular sludge by bioaugmentation technology: a review[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 437. DOI:10.1016/j.cej.2022.134971 |
| [65] | 宋新新, 林甲, 劉杰, 等. 面向未來的污水處理廠關鍵技術研發(fā)與工程實踐專欄序言[J]. 環(huán)境科學學報, 2022, 42(4): 1-6. Song X X, Lin J, Liu J, et al. The R&D and practice of key technologies for sewage treatment plants facing the future[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2022, 42(4): 1-6. |
| [66] | Zhao Y X, Yang Z F, Niu J J, et al. Systematical analysis of sludge treatment and disposal technologies for carbon footprint reduction[J]. Journal of Environmental Sciences, 2023, 128: 224-249. DOI:10.1016/j.jes.2022.07.038 |
| [67] | Wei L L, Zhu F Y, Li Q Y, et al. Development, current state and future trends of sludge management in China: based on exploratory data and CO2-equivaient emissions analysis[J]. Environment International, 2020, 144. DOI:10.1016/j.envint.2020.106093 |
| [68] | Twagirayezu E, Fan L Z, Liu X M, et al. Comparative life cycle assessment of sewage sludge treatment in Wuhan, China: sustainability evaluation and potential implications[J]. Science of the Total Environment, 2024, 913. DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.169686 |
| [69] | Flores-Alsina X, Ramin E, Ikumi D, et al. Assessment of sludge management strategies in wastewater treatment systems using a plant-wide approach[J]. Water Research, 2021, 190. DOI:10.1016/j.watres.2020.116714 |
| [70] | Abuşoğlu A, Özahi E, İhsan Kutlar A, et al. Life cycle assessment (LCA) of digested sewage sludge incineration for heat and power production[J]. Journal of Cleaner Production, 2017, 142: 1684-1692. DOI:10.1016/j.jclepro.2016.11.121 |
| [71] | Samolada M C, Zabaniotou A A. Comparative assessment of municipal sewage sludge incineration, gasification and pyrolysis for a sustainable sludge-to-energy management in Greece[J]. Waste Management, 2014, 34(2): 411-420. DOI:10.1016/j.wasman.2013.11.003 |
| [72] | Hao X D, Chen Q, van Loosdrecht M C M, et al. Sustainable disposal of excess sludge: incineration without anaerobic digestion[J]. Water Research, 2020, 170. DOI:10.1016/j.watres.2019.115298 |
| [73] | Zhou H, Meng A H, Long Y Q, et al. A review of dioxin-related substances during municipal solid waste incineration[J]. Waste Management, 2015, 36: 106-118. |
| [74] | Singh S, Mohan R R, Rathi S, et al. Technology options for faecal sludge management in developing countries: benefits and revenue from reuse[J]. Environmental Technology & Innovation, 2017, 7: 203-218. |
| [75] | 王京凡, 楊慶, 劉秀紅, 等. 污水處理廠碳中和運行技術研究進展[J]. 凈水技術, 2023, 42(3): 28-38, 188. Wang J F, Yang Q, Liu X H, et al. Research progress on operation of carbon neutral technology in WWTP[J]. Water Purification Technology, 2023, 42(3): 28-38, 188. |
| [76] | Hao X D, Li J, van Loosdrecht M C M, et al. Energy recovery from wastewater: heat over organics[J]. Water Research, 2019, 161: 74-77. |
| [77] | Su C, Madani H, Liu H, et al. Seawater heat pumps in China, a spatial analysis[J]. Energy Conversion and Management, 2020, 203. DOI:10.1016/j.enconman.2019.112240 |
| [78] | 郝曉地, 葉嘉洲, 李季, 等. 污水熱能利用現(xiàn)狀與潛在用途[J]. 中國給水排水, 2019, 35(18): 15-22. Hao X D, Ye J Z, Li J, et al. Status and potential applications of thermal energy from wastewater[J]. China Water & Wastewater, 2019, 35(18): 15-22. |
| [79] | Tong Y D, Liao X W, He Y Y, et al. Mitigating greenhouse gas emissions from municipal wastewater treatment in China[J]. Environmental Science and Ecotechnology, 2024, 20. DOI:10.1016/j.ese.2023.100341 |
| [80] | Khan M I, Shin J H, Kim J D. The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products[J]. Microbial Cell Factories, 2018, 17(1). DOI:10.1186/s12934-018-0879-x |
| [81] | Silkina A, Ginnever N E, Fernandes F, et al. Large-scale waste bio-remediation using microalgae cultivation as a platform[J]. Energies, 2019, 12(14). DOI:10.3390/en12142772 |
| [82] | 楊長明, 張翔, 郝彥璋, 等. 人工濕地污水生態(tài)處理技術研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與展望[J]. 工業(yè)水處理, 2021, 41(9): 18-25. Yang C M, Zhang X, Hao Y Z, et al. Research status, challenges and prospects of constructed wetland technology for wastewater ecological treatment[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(9): 18-25. |
| [83] | 趙亞芳, 白華清, 孫政. 人工濕地在污水處理中的應用案例及常見問題探討[J]. 凈水技術, 2022, 41(5): 53-61. Zhao Y F, Bai H Q, Sun Z. Application case and common problem discussion of constructed wetland in sewage treatment[J]. Water Purification Technology, 2022, 41(5): 53-61. |
| [84] | 董聿森, 王濤. 農村生活污水近自然人工濕地深度處理系統(tǒng)構建模式[J]. 安徽農業(yè)科學, 2021, 49(23): 106-109. Dong Y S, Wang T. Construction model of deep treatment system of rural domestic sewage near-natural constructed wetlands[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2021, 49(23): 106-109. |
| [85] | 陳鑫童, 郝慶菊, 熊艷芳, 等. 鐵礦石和生物炭添加對潛流人工濕地污水處理效果和溫室氣體排放及微生物群落的影響[J]. 環(huán)境科學, 2022, 43(3): 1492-1499. Chen X T, Hao Q J, Xiong Y F, et al. Effects of hematite and biochar addition on wastewater treatment efficiency, greenhouse gas emission, and microbial community in subsurface flow constructed wetland[J]. Environmental Science, 2022, 43(3): 1492-1499. |
