污水处理厂的“碳中和”到底是什么？

国家在“十四五”规划中提出“碳中和”概念，目前“碳中和”概念大家聚焦于高耗能，高污染等行业，但作为现在最具环保行业代表—污水处理行业，其实也是高耗能行业，处理过程中有大量温室气体排出。据资料初步估计，到2030年中国整个污水处理行业的温室气体排放量将达到2.95%，因此污水处理行业转变方向，节能降耗，在污水处理过程中实现低碳甚至是零碳排放将是各污水处理厂今后的发展方向。

污水处理过程中的碳中和—-污水净化过程和污泥处置过程

要讲清楚污水处理厂的碳中和，首先我们要讲清楚污水处理过程中怎么会有“碳中和”？其实在污水处理过程中有“碳中和”的主要有两过程：污水净化过程和污泥处置过程。

污水净化过程，众所周知，污水实际上是一种资源和能源的载体，在污水中含有大量有机污染物，这些有机污染物主要含碳、氢、氧、氮、磷等元素，这就表明有机污染物是一种含能物质，而且水中含有氮磷元素是植物生长的营养物。污水处理实质就是通过人工各种技术手段，通过消耗资源与能量来分离、降解、转化水中的有机污染物的过程。通俗讲就是一种消耗能源的碳排放过程，或者就是一种将水污染转向大气污染和转变为固废污染的过程。在现代的污水处理厂的处理手段主要是利用微生物代谢水中的有机污染物，为使微生物更好更快代谢，在处理过程中人为的增加水中的溶解氧，在此过程中微生物代谢有机污染物产生CO2和水，同时为提供曝气的动力也会产生CO2。

污泥处理过程，污泥作为污水处理过程中的产物，目前的处理方式主要是卫生填埋、海洋处理和焚烧处理。卫生填埋，主要是填埋成本太高，需要大量土地，同时污水厂脱水的污泥含水率太高（含水率80%左右），填埋土层不稳定，塌陷几率高，污染地下水和土壤。海洋处理，简单易行，但污泥未经任何处理，对海洋造成污染，对海洋生态系统造成威胁。污泥焚烧，前期投资大，后期运行费用高，最主要是在焚烧过程中大量产生有毒气体和CO2，造成碳排放。

污水处理中碳中和的技术理论基础—-反硝化除磷和厌氧氨氧化

反硝化除磷：经过研究，在污水处理过程中有一种具有兼性除磷菌，可以在厌氧条件下对水中的磷吸收，它以硝酸盐作为电子受体，在反硝化同时完成磷的吸收，将反硝化除氮脱磷合二为一。从除磷的过程中看，是将反硝化与除磷这两个不同的生物过程利用一种微生物在同一过程中完成，其中聚羟基脂肪酸酯即是反硝化碳源也是能量储存物质，这种处理技术很大程度节省了碳源。

厌氧氨氧化：在污水处理过程中，有一种微生物室厌氧氨氧化菌（红菌），它在缺氧和厌氧环境下以碳酸根为碳源，以NH4+-N为电子供体，以NO2–N为电子受体生成氮气，完成脱氮过程，为保证厌氧氨氧化顺利进行，常将短程消化与厌氧氨氧化工艺组合，形成短程厌氧氨氧化工艺。与传统工艺相比此技术节约曝气量（电能），无需投加碳源，显著减少污泥产生量。

未来污水处理技术展望–碳回收和磷回收

未来的污水处理技术方向必然是一种可持续的处理技术，能源回收循环利用，实现自给自足，正真从技术上“碳中和”。

碳回收：污水处理中碳中和，首先是要将污水处理技术中能源利用实现自给自足。其次，是在处理过程中实现资源（能源）回收，减少利用外部能源，减少CO2，等温室气体排放。在污泥处置过程中通过污泥厌氧发酵消化产生CH4，回收循环利用。

磷回收：对污水处理过程中产生的磷回收，意味着将水体富营养化防治和污水处理中磷的利用相结合。磷的回收目标产物主要是鸟粪石，但目前从污水中提取纯鸟粪石在技术上很困难，回收成本高，主要还是磷肥工业方向。

综上所述，这就是目前污水处理厂的“碳中和”技术，相信随着国家对碳中和技术的支持，在污水处理行业会有更多的技术出现，未来实现“碳中和”污水处理厂也会更多。