自我國提出2060年全社會(huì )爭取實(shí)現“碳中和”目標后，各行各業(yè)對“碳中和”的討論持續高漲、熱度不減。一方面，這無(wú)疑推動(dòng)了“碳中和”概念和知識的推廣宣傳，大大推動(dòng)了“碳中和”構建的第一階段目標進(jìn)程——明晰什么是“碳中和”，即“知其然”！另一方面，隨著(zhù)對“碳中和”概念的不斷理解和清晰，對如何實(shí)現行業(yè)“碳中和”也打上了大大的問(wèn)號。對于污水處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，盡管?chē)庖呀?jīng)存在完全實(shí)現“能量平衡”或“碳中和”運行的污水處理廠(chǎng)實(shí)際案例，但國內依然存在對污水處理廠(chǎng)能否實(shí)現“碳中和”的擔憂(yōu)和質(zhì)疑。從技術(shù)角度講，通過(guò)能量回收直接反哺或間接補償污水廠(chǎng)的碳排量是實(shí)現“碳中和”的主要方式，而這些擔憂(yōu)和質(zhì)疑大多聚焦于“污水處理廠(chǎng)真的有那么多可回收能量去實(shí)現‘碳中和’嗎？”

正所謂“知其然更應知其所以然”，只有厘清了污水處理廠(chǎng)可用的“家底”（能量）才能更有信心地朝著(zhù)“碳中和”方向努力。實(shí)際上，“中-荷中心”團隊負責人郝曉地教授早在2010年就已經(jīng)對污水處理廠(chǎng)可用的“家底”和能否支撐“碳中和”的實(shí)現進(jìn)行了較為詳細的前瞻性探究，當下對污水處理廠(chǎng)仍然具有非常大的指導意義。因此，本文基于團隊2015年的一項工作，同大家分享并厘清國內污水處理廠(chǎng)實(shí)現“碳中和”的可用能量來(lái)源以及相應的技術(shù)思路。

提到污水中的能量，人們往往首先想到的即是污水中的有機物（COD），而回收這部分能量最簡(jiǎn)單的方式就是對污泥實(shí)施厭氧消化，產(chǎn)生甲烷后用于熱電聯(lián)產(chǎn)，以此減少污水廠(chǎng)對外部能源的需求，繼而間接降低CO2的排放量。理論上講，生活污水中所含的有機物能量可達污水處理消耗能量的9~10倍，這一振奮人心的“家底”能否助力污水廠(chǎng)實(shí)現“碳中和”呢？除此之外，污水處理廠(chǎng)生物處理池及初沉池、二沉池等單元具有龐大的表面面積，這似乎為太陽(yáng)能光伏發(fā)電創(chuàng )造了必要的場(chǎng)地條件。如果光伏組件能被巧妙地布置在這些處理單元上，不僅可以向樓宇屋面一樣實(shí)現太陽(yáng)能發(fā)電，而且還能在冬季時(shí)利用光伏板來(lái)覆蓋這些處理單元，實(shí)現對生物處理的保溫作用和臭氣收集。那“太陽(yáng)能”會(huì )成為污水廠(chǎng)實(shí)現“碳中和”的實(shí)力擔當么？另外，市政污水本身具有流量穩定、水量充足、帶有余溫等特點(diǎn)。如果向污水處理廠(chǎng)引入水源熱泵技術(shù)進(jìn)行熱能的提取回收，潛力會(huì )有多大呢？