很久以來，一直在思考一個話題，就是污水廠排放標準與環(huán)境友好的問題。
作為水務(wù)行業(yè)，正常的思維和技術(shù)邏輯是：排放標準越高，那么受納水體的水環(huán)境質(zhì)量越好！因此，近些年來，有了越來越高的“地方排放標準”問世，甚至直接與地面水水環(huán)境質(zhì)量標準的主要水質(zhì)指標掛鉤，如“準四類”、“準三類”，目前該趨勢，談不上愈演愈烈，但并沒有明顯的剎車跡象。
問題提出來，按目前做法，水是干凈了，但是“大氣”怎么樣？“碳中和”戰(zhàn)略下，我們這種不斷加碼排放標準的做法，是否是“環(huán)境友好”和“可持續(xù)”的？
一、不同排放標準對溫室氣體(ghg)排放量的影響
首先看圖1：污水廠排放標準對ghg排放量的影響。
顯然，隨著排放標準的提升，污水廠向大氣中排放的ghg呈逐漸提高甚至指數(shù)式上升的趨勢。
圖2，不同等級的排放標準下藻類生長勢與溫室氣體排放量關(guān)系，按照這個邏輯，排放標準高，水環(huán)境質(zhì)量的表征指標-藻類生長勢越低，而大氣承受的溫室氣體排放越高。也就是說水環(huán)境和大氣環(huán)境是“蹺蹺板”，改善了水環(huán)境則增加了碳排放，這顯然與“碳中和”理念和碳減排的戰(zhàn)略是相違的。
當然，會有人說，污水廠排放那么點ghg，不會對全社會或者在人類活動中排放的ghg占比很小，但是這里有幾組數(shù)據(jù)，說明污水行業(yè)的ghg排放占比情況：
1）下圖3是“全球甲烷行動（gwi）”統(tǒng)計的污水甲烷排放量全球前十國家，我們國家不但赫然在列，而且排名第一（估計有人不解？）
2）globally, methane from wastewater contributedan estimated512 mmtco2e of methane emissions in 2010, acing for approximately7 percent of total global methane emissions.（在全球范圍內(nèi)，2010年廢水產(chǎn)生的甲烷排放量估計為512億噸二氧化碳，約占全球甲烷排放總量的7%）。
3）around 5% (290 million tons) of totalannual ghg emissionsin theu.s.a. originate in the water sector (sattenspielandwilson,2009).（美國每年約有5%(2.9億噸)的溫室氣體排放來自水行業(yè)(sattenspiel和wilson, 2009)。
4）global anthropogenic ghg contribution waste and wastewater category –2.8%
(ipcc, 2007)（政府間氣候變化專門委員會2007年估算數(shù)據(jù)，污水和有機廢物處理領(lǐng)域ghg貢獻率2.8%）
基于以上數(shù)據(jù)，看來，我們尚不能輕視污水收集和污水處理過程ghg的排放問題，在全社會眾多行業(yè)里也算是ghg排放大戶，因此，污水行業(yè)的碳減排和碳中和從全社會ghg排放貢獻率角度，還是要重視的。
二、革新性的處理工藝一定會給我們帶來“環(huán)境友好”嗎？
一些革新性處理工藝，如主流厭氧氨氧化，側(cè)流厭氧氨氧化等工藝，是近十年以來很多研究機構(gòu)和水務(wù)公司趨之若鶩的熱點研究領(lǐng)域；同時，一些污水廠采用協(xié)同厭氧消化耦合主流厭氧氨氧化或側(cè)流厭氧氨氧化等工藝組合技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了污水廠能耗完全自給，甚至成為電能輸出廠，如奧地利strass污水廠，已經(jīng)成為國際污水廠運營能量自給的標桿。但是，最近，透過國際一些關(guān)于污水廠ghg排放的研究結(jié)果看，這些采用厭氧氨氧化的工藝并實現(xiàn)“電中和”的污水廠，探究起來，可能并沒有實現(xiàn)“碳中和”，之前被認為“環(huán)境友好”的這些污水廠，已經(jīng)受到質(zhì)疑，如果不能解決厭氧氨氧化過程n2o的排放問題，諸如strass能量自給的這類“高大上”的項目其“環(huán)境友好”性大打折扣甚至是被否定的。
支撐這個觀點的研究結(jié)論圖4所示（參加文獻2），橫坐標為不同處理工藝，1為模擬stass污水廠“主流-側(cè)流”demon工藝；2為a-b法，其中側(cè)流工藝采用demon，6為傳統(tǒng)a/o工藝且無側(cè)流消化液處理。最終的比較結(jié)果看，側(cè)流-主流都采用了厭氧氨氧化工藝，雖然實現(xiàn)了完全能耗自給，但是其ghg排放量卻是上述工藝中最高的；反而是采用了傳統(tǒng)工藝，ghg卻是最低的。
這個研究結(jié)論，似乎顛覆了我們對“碳中和”污水廠的傳統(tǒng)認知。國際“碳中和”先驅(qū)strass污水廠主流側(cè)流demon模式從溫室氣體排放角度，這種處理工藝反而是最高的。換句話說，如果不能解決n2o的問題，“電中和”可能相對容易實現(xiàn)了，未必能最終實現(xiàn)“碳中和”。
de haas博士（參考文獻2）引用schaubroek博士發(fā)表在water research上的論文（參考文獻3）并結(jié)合自己的研究結(jié)果提出，如果應(yīng)用全生命周期（lca)評價strass污水廠工藝模式，這個被稱為能量完全自給的且實現(xiàn)資源回收的“最佳實踐”案例，雖然的確帶來了一些效益；但是如果以大環(huán)境角度看，如果不能解決n2o的問題，strass模式遠不能稱之為“環(huán)境友好”，因為其處理工藝通過直接排放大量的n20而對氣候變化形成了潛在影響。
于是，基于上述幾方面的問題，是需要我們回答和思考的：
1）“碳中和”背景下，污水排放標準走向何方？標準具體指標如何制定，如何平衡水環(huán)境質(zhì)量改善與大氣質(zhì)量改善之間的關(guān)系，如何響應(yīng)“碳中和”戰(zhàn)略、“碳減排”策略？污水行業(yè)排放標準提高意味著碳增量，排放標準越高，ghg排放指數(shù)式上升，某種意義上講，不能協(xié)同好“水-氣”問題，可以說是污水處理過程無意中實現(xiàn)了污染物向大氣的部分“污染轉(zhuǎn)嫁”，水相中的部分c、n轉(zhuǎn)嫁到大氣形成溫室氣體。既要滿足水質(zhì)的達標排放，又要考慮碳中和、碳減排，這個度如何把控？
2）其次，未來準確識別和定義“能耗中和”（energy neutrality）和“碳中和”（carbon neutrality)關(guān)系，是具有現(xiàn)實意義的；兩者不能等同，否則電中和掩蓋了“碳增量”；
3、技術(shù)本身層面，未來的厭氧氨氧化如何應(yīng)用過程中最大限度解決好n2o的排放問題，要知道，n2o的co2當量是co2的298倍，是一個直接影響其未來應(yīng)用前景的問題，環(huán)境友好，綠色低碳可持續(xù)，是未來污水處理技術(shù)發(fā)展的根本方向，我們“碳中和”戰(zhàn)略下，節(jié)能環(huán)保行業(yè)是重點“減排”領(lǐng)域。目前看，似乎傳統(tǒng)n/dn模式要比anammox具有更少的n2o排放潛能，那anammox的未來前景如何？如何在未來的技術(shù)發(fā)展中解決n2o的問題，這是下一步厭氧氨氧化必須面對和考量的問題。否則，n2o會使其大打折扣。
如果不能解決好上述問題，那我們就陷入了這個技術(shù)-環(huán)境悖論。決策部門，該如何平衡上述關(guān)系呢。我們從哪里來？我們又要往何處去？
來源：水進展
