污水处理是一项重要的公共事业，也是一个高耗能、高排放的行业。随着我国提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标，污水处理行业面临着绿色低碳发展的挑战和机遇。本文从污水处理行业的碳排放现状和影响因素入手，分析了低碳环保技术在污水处理厂的应用与推广的必要性和可行性，探讨了低碳环保技术在污水处理厂的应用与推广的主要途径和措施，包括优化工艺回收有机物能量、改造升级曝气系统、提高再生水回用率、实施污泥资源化利用等，以期为污水处理行业的绿色低碳发展提供参考和借鉴。

一、引言                                                         

污水处理是指将生活污水、工业废水等含有各种有害物质的水经过物理、化学、生物等方法处理，使其达到一定的水质标准，以便回用或排放的过程。污水处理是保护水资源、改善水环境、促进生态文明建设的重要措施，也是实现可持续发展的必要条件。

然而，污水处理也是一个高耗能、高排放的行业。据统计，我国2014年污水处理厂处理单位体积污水的电耗在0.15～0.28kW·h/m³左右，其中曝气鼓风机电耗所占比例为56.2%。美国有16000多座污水处理厂，耗电量占全社会总耗电量的1%。在丹麦，水和废水的处理流程消耗了25%～40%的市政电力。此外，污水处理需要消耗大量燃料和药剂，间接排放大量温室气体，处理过程本身也会直接排放温室气体。联合国数据显示，全球污水处理等水处理行业碳排放量大约占全球碳排放量2%左右。美国2017年能源消耗量中约2% 用于饮用水和污水处理系统，产生约4100万吨温室气体。

随着我国提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标，污水处理行业面临着绿色低碳发展的挑战和机遇。一方面，污水处理行业作为重要的公共事业，仍然需要提高污水处理率和水质标准，满足人民群众对美好生活的向往，同时也要承担减少碳排放的责任，为应对气候变化和保护生态环境做出贡献。另一方面，污水处理行业作为一个政策驱动的行业，也有机会借助绿色低碳发展的契机，推动技术创新和产业升级，提高能源效率和资源利用率，降低运行成本和环境风险，提升企业核心竞争力和社会效益。

因此，探讨低碳环保技术在污水处理厂的应用与推广，对于污水处理行业的绿色低碳发展具有重要的理论意义和实践价值。

二、低碳环保技术在污水处理厂的应用与推广的必要性和可行性    

2.1 必要性

低碳环保技术是指在生产、消费、服务等各个环节，采用节能减排、循环利用、清洁替代等手段，降低碳排放强度，减少对环境的负面影响，提高资源利用效率，实现经济、社会和环境的协调发展的技术。低碳环保技术在污水处理厂的应用与推广，主要有以下几方面的必要性：

• 适应国家战略和政策导向。我国已经将碳达峰、碳中和作为国家战略，制定了相应的目标和措施，要求各行各业积极参与低碳转型，推动绿色发展。污水处理行业作为一个重要的公共事业和高耗能、高排放的行业，有责任和义务响应国家号召，加快低碳环保技术的应用与推广，为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。

• 促进污水处理行业的技术创新和产业升级。低碳环保技术的应用与推广，可以激发污水处理行业的创新活力，推动传统的污水处理模式向资源化、能源化、智能化的方向转变，提高污水处理的技术水平和管理水平，增强污水处理行业的核心竞争力和发展潜力。

• 提高污水处理行业的能源效率和资源利用率。低碳环保技术的应用与推广，可以有效降低污水处理的能耗和物耗，减少对外部能源和资源的依赖，实现能源和资源的自给自足，提高污水处理的经济效益和环境效益。

• 减少污水处理行业的碳排放和环境风险。低碳环保技术的应用与推广，可以有效减少污水处理过程中的直接和间接碳排放，降低温室气体的排放强度，缓解气候变化的压力，同时也可以减少污水处理过程中的其他污染物的排放，降低对水环境和生态环境的负面影响，提高污水处理的社会效益和生态效益。

2.2 可行性

低碳环保技术在污水处理厂的可行性是指在现有的技术、经济、社会和政策等条件下，能否有效地实施低碳环保技术，实现污水处理厂的能源节约、资源回收、碳排放减少和环境质量改善等目标。低碳环保技术在污水处理厂的可行性主要体现在以下几个方面：

• 从技术的角度看，低碳环保技术在污水处理厂的可行性是指低碳环保技术是否具有成熟的技术基础、可靠的运行效果、优化的工艺设计、合理的设备选型、便捷的操作控制等特点，能够适应不同的污水水质、水量、处理标准和场地条件等，满足污水处理厂的技术需求和技术水平。低碳环保技术在污水处理厂的技术可行性已经得到了国内外的广泛验证和应用，如厌氧消化、沼气利用、高效曝气、生物除磷、膜生物反应器、污泥热解、污泥热水解、污泥热气化、污泥焚烧、污泥制肥、污泥制砖等技术，都已经在不同规模和类型的污水处理厂中展示了良好的技术性能和环境效益。

• 从经济的角度看，低碳环保技术在污水处理厂的可行性是指低碳环保技术是否具有较高的经济效益和投资回收能力，能够降低污水处理厂的运行成本、提高污水处理厂的收入来源、增加污水处理厂的资产价值、减少污水处理厂的环境风险等，满足污水处理厂的经济需求和经济水平。低碳环保技术在污水处理厂的经济可行性已经得到了国内外的广泛认可和推广，如厌氧消化、沼气利用、高效曝气、生物除磷、膜生物反应器、污泥热解、污泥热水解、污泥热气化、污泥焚烧、污泥制肥、污泥制砖等技术，都已经在不同规模和类型的污水处理厂中实现了能源节约、资源回收、污泥减量、排放降低等经济效益。

• 从社会的角度看，低碳环保技术在污水处理厂的可行性是指低碳环保技术是否具有较高的社会效益和社会认可度，能够提高污水处理厂的社会形象、增强污水处理厂的社会责任、促进污水处理厂的社会参与、改善污水处理厂的社会环境等，满足污水处理厂的社会需求和社会水平。低碳环保技术在污水处理厂的社会可行性已经得到了国内外的广泛支持和鼓励，如厌氧消化、沼气利用、高效曝气、生物除磷、膜生物反应器、污泥热解、污泥热水解、污泥热气化、污泥焚烧、污泥制肥、污泥制砖等技术，都已经在不同规模和类型的污水处理厂中展现了良好的社会形象和社会责任，提高了污水处理厂的社会地位和社会影响。

• 从政策的角度看，低碳环保技术在污水处理厂的可行性是指低碳环保技术是否符合国家和地方的相关法律法规、规划目标、政策导向、激励措施等，能够得到政府的支持和扶持、社会的监督和评价、行业的规范和推广等，满足污水处理厂的政策需求和政策水平。低碳环保技术在污水处理厂的政策可行性已经得到了国内外的广泛关注和倡导，如厌氧消化、沼气利用、高效曝气、生物除磷、膜生物反应器、污泥热解、污泥热水解、污泥热气化、污泥焚烧、污泥制肥、污泥制砖等技术，都已经在不同国家和地区出台了相应的法律法规、规划目标、政策导向、激励措施等，为低碳环保技术的应用和推广提供了有力的政策保障。

低碳环保技术在污水处理厂的可行性是在技术、经济、社会和政策等方面进行的综合评估和判断，是一种多维度、多层次、多因素的系统性问题，需要根据不同的污水处理厂的具体情况进行具体分析和论证，以实现低碳环保技术在污水处理厂的有效应用和广泛推广。

三、低碳环保技术在污水处理厂的现有技术    

低碳环保技术在污水处理厂的现有技术是指已经在国内外广泛应用或处于试验阶段的技术，主要包括以下几类：

• 厌氧消化和沼气利用技术。厌氧消化是指在无氧条件下，通过微生物的作用，将污泥中的有机物分解为沼气和无机物的过程。沼气是一种可燃性气体，主要成分是甲烷，可以用于发电、供热、燃料等用途。厌氧消化和沼气利用技术可以实现污泥的减量化、稳定化和资源化，同时减少温室气体的排放，提高污水处理厂的能源自给率和经济效益。目前，厌氧消化技术已经在国内外许多污水处理厂中应用，如奥地利斯特拉斯污水处理厂、美国希博伊根污水处理厂、河南商丘睢县第三污水处理厂等。

• 高效曝气和生物除磷技术。高效曝气是指通过改进曝气设备和控制系统，提高曝气过程中的氧气传递效率，降低曝气过程中的能耗和噪音的技术。生物除磷是指通过利用微生物的代谢活动，将污水中的磷转化为细胞内的聚磷酸盐，从而实现磷的去除的技术。高效曝气和生物除磷技术可以实现污水处理过程中的节能降耗和污染物的高效去除，同时减少化学药剂的使用，提高污水处理厂的运行效率和环境效益。目前，高效曝气和生物除磷技术已经在国内外许多污水处理厂中应用，如美国华盛顿特区蓝普顿污水处理厂、北京大兴污水处理厂、上海浦东污水处理厂等 。

• 膜生物反应器技术。膜生物反应器是指将膜分离技术与生物处理技术相结合，将膜组件置于生物反应器中或与生物反应器相连，通过膜的截留作用，实现污水中的悬浮物、胶体和微生物的分离，从而提高出水水质的技术。膜生物反应器技术可以实现污水处理过程中的占地节省、污泥减量、水质提升和水回用等目的，同时减少二次污染的风险，提高污水处理厂的水资源利用率和社会效益 。目前，膜生物反应器技术已经在国内外许多污水处理厂中应用，如新加坡长江水厂、日本千叶市污水处理厂、广东惠州污水处理厂等 。

• 污泥热解、热水解、热气化和焚烧技术。污泥热解是指在无氧或缺氧条件下，通过加热将污泥中的有机物分解为气体、液体和固体的过程。污泥热水解是指在高温高压的水环境中，通过加热将污泥中的有机物水解为低分子有机物的过程。污泥热气化是指在缺氧或富氧条件下，通过加热将污泥中的有机物转化为一氧化碳、氢气和甲烷等可燃性气体的过程。污泥焚烧是指在充分氧化的条件下，通过加热将污泥中的有机物完全燃烧为二氧化碳和水的过程。这些技术都可以实现污泥的高效减量化、无害化和资源化，同时产生可利用的能源和无机物，提高污水处理厂的资源回收率和综合效益 。目前，这些技术已经在国内外许多污水处理厂中应用，如德国汉堡污水处理厂、北京小红门污泥处理中心、上海高碑店污泥处理中心等 。

• 污泥制肥、制砖等技术。污泥制肥是指将污泥经过脱水、稳定、消毒等处理后，与其他有机物或无机物混合，制成具有一定肥效的有机肥料或复合肥料的技术。污泥制砖是指将污泥经过脱水、干燥、粉碎等处理后，与其他粘土或矿物质混合，经过成型、烧结等工艺，制成具有一定强度和稳定性的砖块的技术。这些技术都可以实现污泥的有效利用和价值增值，同时减少对土地和环境的占用和影响，提高污水处理厂的经济收入和社会效益 。目前，这些技术已经在国内外许多污水处理厂中应用，如美国芝加哥污水处理厂、日本东京污水处理厂、江苏南京污水处理厂等 。

四、低碳环保技术在污水处理厂的未来发展方向        

低碳环保技术在污水处理厂的未来发展方向是指在当前的技术、经济、社会和政策等条件下，根据污水处理厂的实际需求和发展目标，选择或创新适合的低碳环保技术，实现污水处理厂的能源优化、资源循环、碳排放降低和环境质量提升等目的。低碳环保技术在污水处理厂的未来发展方向主要体现在以下几个方面：

• 从源头减少污水的产生和污染物的含量。源头减少是实现低碳环保的最有效和最经济的途径，可以降低污水处理厂的处理量和处理强度，从而降低能耗和物耗，减少碳排放。源头减少的措施包括推广节水措施，如改善用水设备、提高用水效率、实施水回用等;推广减污措施，如规范工业废水的预处理、控制生活污水的有害物质排放、提高雨水的截留和渗滤等。

• 从工艺优化提高污水处理的效率和效果。工艺优化是实现低碳环保的核心和关键，可以提高污水处理的出水水质和污泥质量，从而降低后续的处理和处置的难度和成本，减少能耗和物耗，减少碳排放。工艺优化的措施包括采用高效的曝气和生物除磷技术，降低曝气和投药的能耗和物耗;采用膜生物反应器技术，提高出水水质和水回用率;采用厌氧消化和沼气利用技术，实现污泥的减量化、稳定化和资源化;采用污泥热解、热水解、热气化和焚烧技术，实现污泥的高效减量化、无害化和资源化等。

• 从综合利用实现污水处理的资源化和能源化。综合利用是实现低碳环保的重要途径，可以实现污水处理的附加值和社会效益，从而增加污水处理厂的收入和竞争力，减少对外部资源和能源的依赖，减少碳排放。综合利用的措施包括利用出水进行农业灌溉、工业用水、城市绿化、生态修复等;利用沼气进行发电、供热、燃料等;利用污泥制肥、制砖、制陶等;利用污泥灰渣制水泥、制陶瓷、制建材等 。