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    環境部 | 關于加強高耗能、高排放項目生態環境源頭防控的指導意見(征求意見稿)

    發布時間:2021-04-16點擊量:187

    一、污水廠“碳中和”轉型升級的意義


    上篇文章中討論了污水廠“碳中和”的途徑,可能大家會覺得污水處理廠的電耗才占社會總耗電量的1%,實施碳中和不具有經濟意義,或者碳中和升級必然會高投入和高成本,短期內難以實現,即使實現也不會有好收益,不能普及。

     

    我這個人有個毛病,就是一旦鉆研一個事情,就像撒開了腿跑歡了一樣,不搞通透是停不下來的。所以,最近一直思考污水廠“碳中和”的環保意義與經濟意義,了解和估算碳中和的投入與產出。

     

    翻資料了解到,我國2014年污水處理廠電耗占全國總電耗的0.26%,算上工業廢水處理和污泥處理,所占比例將超過2%。美國有16000多座污水處理廠,耗電量占全社會總耗電量的1%。而在丹麥,水和廢水的處理流程消耗了25%~40%的市政電力(怪不得丹麥搞那么好,原來都是被逼的?。?。

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    針對1%-2%這個數據,之前聽北京工業大學一個教授講課,說聽到這個數據很震驚。說實話,我聽到這個數據的想法是:這么少!完全沒有震驚到啊,看來理解的深度還不夠。不過講得是真的好,以至于我在尋思,學校的畢業生怕是水平很高,能否招攬些人才來。

     

    當然,不管數據如何,我認為“環保意義”是非常重大的。因為環保治理主要就是處理水、氣、固各種廢棄物,而人們日常的工作與生活中,廢棄物又是每天必須產生的,而要實現資源循環利用、能量循環,又必須從環保入手。所以嘛,環保的碳中和應該是社會可持續發展所必須,您說是不是?

     

    不過,環保意義咱們且待下回分解。今天咱們主要討論經濟意義。



    二、從兩個案例說起



    要討論經濟意義,得從兩個例子說起。

    第一個例子,湖南先導洋湖再生水廠


    3月份我們去湖南先導洋湖再生水廠考察,該廠是湖南省內首座“零排放”污水處理廠。工程設計貫徹了“海綿城市”、“生態園林”和“綠色市政”的理念,我們一走進去,仿佛進了一座花園,屋頂上都種滿了花草樹木,真是漂亮啊。污水廠與0.3km之外的洋湖濕地公園有效結合,處理的尾水形成濕地公園的補水,又可利用濕地公園的凈化功能,兩相結合,組成了一道市內亮麗的風景線。作為長沙人的我又暗自傲驕了一把:好,咱們長沙干啥事都不落后。這就是E20傅濤老師說的:污水廠要成為人民美好生活的一部分啊。



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    洋湖再生水廠規劃了中水回用項目、能源項目和資源回收項目。中水回用項目總投資約0.8億元,設計規模2.5萬噸/日,已投入使用,為洋湖生態新城范圍內街道清掃、綠化澆灌、建筑施工、公共建筑沖廁等提供回用水,價格為1元/噸。

     

    規劃的能源項目總投資約9000萬元,規劃供能面積約100萬平方米,制冷裝機量30MW,制熱裝機量25MW。

     

    另外,規劃的資源廠將以水廠脫水污泥和人工濕地植物秸桿廢棄物等為原料,采用合適工藝處置實現資源化綜合利用。



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    說到這里,可能要提到我的第二個毛病了:讀書時學的是會計,工作時做的是會計,算錢的事做多了,搞得我就像網紅深圳女孩一樣,對于“賺錢”如癡迷般執著。一聽說中水可以賣錢,馬上眼睛里滿是星星:“那要是你們把水都弄成中水賣出去了,不是沒成本,還能賺錢?”然后思緒也開始飄了:長沙市政用水第一級水價2.88元/噸,中水比市政供水價格低好多。這個事情太好了,既讓市民能使用到更便宜的中水,又實現了水資源的循環利用。

     

    我暗暗計算了一下,假設中水廠設施可用20年,0.8億元投資額攤到每噸水也就0.44元。

     

    能源廠的制冷裝機量30MW,制熱裝機量25MW,預計一年可供能70GWh,長沙市政供電第一級電價0.588元/kWh,相當于多少錢我算不清了。以后資源廠還可以生產和銷售其他產品,既能為環境做貢獻,又具有良好的經濟效益。越聽越覺得這是一盤好生意,掏出手機發了條信息:老板,這個搞得,賺錢!

     

    據水廠有關負責人介紹,一、二期總處理規模12萬噸/日,出水達到地表水準IV類標準,總投資約5億元,噸水投大約0.42萬元。其中一期還配套了尾水人工濕地深度處理工藝,人工濕地零能耗,并通過智慧運營管理實現全廠精細化管理,總體節約節能降耗10%以上,目前直接運營成本折合每噸水僅6毛多。好吧,噸水投和運營成本都不高。

     

    從洋湖再生水廠的實例來看,污水廠碳中和升級,可以朝污水廠、中水廠、能源廠和資源廠“四位一體”的方向發展,不僅能賺錢,還能為社會提供中水、能源和產品,成為人民美好生活的一部分,形成一種可持續發展的市政模式,經濟效益與社會效益俱佳。



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    第二個例子,我們想再介紹一下Aarhus水務管理的Marselisborg污水廠


    Marselisborg污水廠在碳中和升級中,采取了一系列優化措施,污水廠的年電耗共節省約100萬kWh (折合1GWh),從4.2GWh降至3.15GWh,減幅達四分之一,噸水電耗降至0.25kWh/m3。

     

    另一方面,污水廠通過能量回收的年產電量達4.8GWh,這就意味著除了足夠自用,還多出53%賣給國家電網,此外還有2.5GW的多余熱能直接用于地區供熱。

     

    整個項目花了他們約300萬歐元,90%的經費自籌,市政府資助10%。但Aarhus水務說,這個投資不用5年就能回本了。因為余熱和余電一年能賣32.6萬歐元,節能降耗每年能省下20.6萬歐元,排污稅又能省下8萬歐元,一年確實能省60多萬歐,確實只用5年回本,5年后都屬純賺!但其實這還不是Aarhus水務公司的自豪之處,真正讓他們驕傲的是,這個升級項目最終的受惠者是當地市民,因為水務公司運營成本降了,意味著水價也可以下調了!果然,污水界的學霸,思想境界也是不錯的。

     

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    從上面兩個案例我們可以看到,上篇文章“污水廠碳中和的途徑”也討論過,污水廠的主要碳排放就是能耗,即用電,其次是藥劑投放。所以污水廠降低碳排放首先就是降低能耗,其次是減少藥劑使用。而根據污水廠運營成本數據,污水廠的能耗成本一般占總運營成本的25%-50%(VFL工藝能耗較低,可低至15%左右),藥劑成本也比較高,兩項合計一般超過50%。

     

    另外,資源回收還可能產生其他收益。荷蘭的阿姆斯特丹西污水廠從污水中回收鳥糞石(一種含水的磷酸鹽礦物,是優良的氮磷肥料),每年產量約500噸,預計最終穩定產量為900噸。荷蘭另一座污水廠Zutphen污水廠從污水中回收藻酸鹽,目前仍是世界最大的藻酸鹽加工廠,規模為400噸/年。2020年鳥糞石炒到數萬元一噸,藻酸鹽可以用于多種工業用途,每噸售價也在萬元以上。資源回收為這些污水廠帶來了良好的收益。

     

    因此,污水廠節能減排實際上就是降本增效。降低的是能耗,節省的是運營成本;提升的是能量與資源回收,流入的是收益。碳中和轉型升級就相當于挖掘潛能,做好賺錢省錢的事,是污水廠本身的需要。

     

    不過,我們在同洋湖再生水廠的交流中了解到,公司中水廠的供水入戶還是有難度的,我們預計,自產發電上網也不是那么容易,其他資源回收利用也涉及商業模式的打通。因此,惟創的“區域環境綜合治理”,“致力于打通環境治理最后一公里”愿景,還任重而道遠啊。但相信只要能堅持努力,就一定會有所成果。


    三、不止是賺錢省錢

    其實,污水廠的轉型升級還遠不止賺錢省錢這么簡單。

    最近,我們經常聽到“內卷化”這個詞。內卷,本意是指人類社會在一個發展階段達到某種確定的形式后,會出現停滯不前或無法轉化為另一種高級模式的現象?,F在內卷更多地表達一種消耗精力的死循環,組織或個人長期停留在一種簡單層面的自我消耗和自我重復現象,沒有發展。

     

    有的國家陷入高位內卷,比如日本,有的國家處于中低位內卷,比如巴西、印度,及一些國家。而中國自改革開放以來,一直屬于社會變革非???,持續具有欣欣向榮的活力的狀態,現在也基本規避了中等收入陷阱。一個原因可以歸結為,黨和國家領導一直在提出并帶領全國人民實現更高的發展目標。

     

    我們記得,黨的十三大提出"三步走"的發展戰略:第一步,到1990年實現溫飽;第二步,到20世紀末達到小康;第三步,到21世紀中葉達到中等發達國家水平。

     

    黨的十八大又提出“在中國共產黨成立一百年時全面建成小康社會,在新中國成立一百年時建成富強民主文明和諧的社會主義現代化國家”兩個百年目標。

     

    目前來看,前兩步已經順利實現,第三步,也就是第二個百年目標,也作出了分兩個階段推進的戰略安排,即到2035年基本實現社會主義現代化,到本世紀中葉把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。


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    一個接一個的偉大目標,促進了社會的巨大變革和進步,催生了一個越來越強大的中國。如今,國家領導又提出來“碳達峰”、“碳中和”的遠景目標。隨著碳中和戰略全面展開,未來40年,中國的能源系統將發生顛覆性改變。與此同時,由于產業鏈效應,能源系統的變革,必將推動國家經濟發生全方位改變。中國能源研究會常務理事、國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心研究員李俊峰指出:“碳中和不僅僅只是能源的事,它與產業鏈等方方面面都有關系。碳中和目標將深刻影響下一步產業鏈的重構、重組和新的國際標準?!?/span>

     

    我們常覺得,國家通過一個目標,一個政策,帶來一場技術變革,促進一個社會進步,實在是一種高水平的“以點帶面”。其實企業管理也是如此。研究表明,推動人和組織發生變化最關鍵的因素,70%來自于挑戰性的目標,只有不斷樹立更高目標,才能不斷激發組織和個人潛能,避免內卷。

     

    過去,我國污水處理廠伴隨著城市化的發展,以及排放標準的不斷提升而飛速發展。而當一家污水處理廠進入穩定運營期,就變得像德魯克所說的“管理良好的工廠是乏味的,沒有任何激動人心的事情發生”一樣,每天重復著達標與排放。正如內卷概念所描述的:“停留在一種簡單層面的自我重復”。

     

    污水廠打破這種“每日重復”的狀態,不斷樹立和追求更高的目標,激發組織與個人的創新潛能,是其存在的使命。

     

    荷蘭、丹麥、新加坡等水處理的先鋒國家,已經意識到污水背后所蘊含的價值,污水重新被視作許多原材料的資源中心,這一理念已經成為新的創新驅動力。中國完全有機會從歐美的追隨者轉變為全球水技術的領導者。

     

    另外,我們在上一篇文章中談到,實現能量自給或盈余的污水廠,無不是通過一系列長期的升級改造,從工藝和設備選擇等各方面挖掘潛能,從點滴的措施中提高能量回收效率,降低能耗,很難說是哪個單項的技術突破或變革所帶來的成果。

     

    因此,可以說,持續的挖潛降耗,從現在的點滴中向碳中和靠近,是污水廠本身發展的基因,碳中和只是這個過程中的by-product。


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    說到這里,得提到我的第三個毛病了,就是自家的東西一旦認可,便越看越喜歡,越思考越覺得好。VFL(Vertical Flow Labyrinth)垂直流迷宮技術的發明人--優雷先生說:我們的長期目標是最大程度地提高效率,同時最大程度地降低運營成本和能耗,并最大限度的回收和再利用純凈水。每年我們都提高水產量的結果,減少廢水處理的能源難度。

     

    這種理念的促進下,VFL工藝的出發點是,盡一切可能遵循自然之道,創造一個極適合生物菌群生長和最大化生物處理效率的環境。能借助自然之力,就不使用機械之力,所以系統較其他傳統工藝減少了很多電動機械設備,如攪拌設備、回流泵、刮泥機等。

     

    當理解得更多,也對其創造者更由衷的佩服,從理念出發,把功能優化到極致。

     

    目前,我們也在進一步優化,例如,將VFL與水務通在線管理相結合,實現自動化、無人化管理等等。

     

    還是說回我們的主題。由此可見,作為污水處理廠,挖掘潛能,降低能耗,這不是因為碳中和才要做的事情,而是從污水處理誕生起,即是它內在的基因和使命,是污水處理廠不斷向前發展、永葆活力的前提(就像已有135年歷史的不老污水廠Blackburn Meadows一樣)。

     

    可以說,從污水處理廠的誕生起,它就一直在向碳中和一點點靠近。而隨著它越來越接近甚至超越,它也必然為我們的生活環境乃至民生福祉做出越來越大的貢獻。前面我們不是說了洋湖再生水廠和Marselisborg污水廠的故事,正因為它們的努力,才使我們環境更好了,碳排放也更少了,還有更多更便宜的生活必須品--水和能源可使用,您說是不是?

     

    好了,作為個人,我們也要不斷追求轉型升級。筆者我今年的轉型升級目標就是每周一題,一定要把碳中和研究通透。我們下周不見不散。


    最后,特別感謝湖南先導洋湖再生水廠,該廠是首批入選全國環保設施開放名單的水處理廠,在我們去考察學習時為我們做了非常細致詳盡的講解,后期又針對數據核實給我們提供了很多幫助。水廠的運營不但產生了很好的經濟效益與社會效益,還持續在環保知識科普交流方面發揮著自己的力量。


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