助力碳达峰、碳中和，国务院发展研究中心资源与环境政策研究所深入挖掘市政污水行业低碳转型的综合潜力，针对先行先试案例的经验进行了高度总结，最终凝练为《推进市政污水处理行业低碳转型，助力碳达峰、碳中和》报告，并予以发布。
E20研究院有幸参与了本次报告的编制工作，全程积极配合及支持国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长、研究员常纪文的工作，感谢常所长对E20研究院的信任，期待再度合作。
市政污水处理行业是我国的耗能大户，以2020年为例，全行业耗电约184亿度。为了助力碳达峰、碳中和，有必要总结一些先行先试企业的经验，以现实问题为导向，深入挖掘该行业全面低碳转型的综合潜力。
1我国市政污水处理行业低碳发展的探索与初步成效
近年来，一些市政污水处理厂在经济可行的条件下先行先试，探索污水能源利用、污泥热能利用、企业运营节能和光伏发电，取得了初步成效。
1.1 污水热能的利用情况
我国对于污水源热泵的探究起步较晚，在1985年才将热泵技术定为重点推广课题，通过近些年的研究与发展，国内已建成多个污水源热泵系统并投入使用。污水源热泵充分利用污水水温恒定的特点，能够从污水中高效提取热量，制冷及制热系数可达3.5～4.4，可在稳定供暖制冷的同时，降低用电量，实现污水热能的开发利用。
一些典型案例如下：
1）北控水务海港区西部污水处理厂处理规模为12万吨/天，利用污水处理后的中水作为水源热泵热源，为厂区办公楼和生产生活区域提供采暖和制冷保障。水源热泵两台，每台制热功率为436.8千瓦，制冷功率为394.9千瓦，综合性能系数为5.74。每年的制热输出量为3.27亿瓦时，制冷输出量为0.29亿瓦时。
2）首创恒基大连大开污水处理厂通过建造热泵站对污水热能加以利用，制热功率为192千瓦，制冷功率为135千瓦，每年的制热输出量为3.34亿瓦时，制冷输出量为1.75亿瓦时，全覆盖大开污水处理厂、大连恒基再生水厂、恒基环保学校的供暖需求和制冷需求。
3）天津创业环保大连春柳河污水处理厂一期项目的供暖采用水源热泵机组，冬季采暖供水温度达到50℃，回水温度达45℃；污水用量为100立方米/小时,总热负荷为298千瓦；选用制热量为413.2千瓦、制热功率为86.3千瓦的热泵，每年制热输出量为1.07亿瓦时（每年供暖期150天）。目前已投入使用，供热总建筑面积约4000平方米，满足厂区内办公及生产用房采暖要求。
4）北京排水集团积极推广水源热泵的开发与利用，在北京高碑店再生水厂、小红门再生水厂、槐房再生水厂、清河再生水厂、清河第二再生水厂、酒仙桥再生水厂、定福庄再生水厂、高安屯再生水厂、北小河再生水厂、卢沟桥再生水厂、吴家村再生水厂等11座再生水厂，均应用了水源热泵。2016～2020年，上述水厂累计供热量为530万吉焦，累计节约天然气约1.6亿立方米，年供热量为106万吉焦，年节约天然气3180万立方米，为集团内外共计160万平米项目提供供暖及制冷服务。
1.2 沼气和污泥的热能利用情况
1.2.1 污泥沼气的利用情况
污泥厌氧消化过程的碳排放量相对较低，且具备实现负碳排放的可能。污泥厌氧消化耦合沼气热电联产项目，可以实现热、电两种能源的回收利用，提高能源利用效率。目前我国污泥热电联产已应用在多个项目上，并取得了明显的碳减排效果。由于我国污水处理厂进水浓度相对较低、污泥含沙量大等原因，目前厌氧消化工艺在整个污泥处理处置市场中占比仅为15%左右。随着碳减排政策的逐步推进，污泥厌氧消化后的沼气可转化为热能，实现能源自给后可对外输出，因此此类项目将得到市场重视。
一些典型案例如下：
1）上海城投的白龙港污水处理厂采用中温厌氧消化系统，处理规模为204吨总干污泥量/天，沼气产量约为40 000立方米/天，沼气转化为热能用于厌氧消化系统热能供应，厌氧消化热能自给率达100%。多余的沼气还可用于部分污泥干化对热能的需求。
2）北控水务的北戴河新区污泥处理厂项目的日处理规模为300吨（80%含水率），处理工艺采用分级/分相厌氧消化工艺，产生的沼气经提纯后，一部分可用于预处理单元的原泥预热，另一部分可用作车用燃气。
3）北京排水集团小红门再生水厂采用污泥高级厌氧消化工艺，年产沼气1300万～1500万立方米，可替代电能3000万～3300万度。此外，北京排水集团还在北京中心城区建设了高碑店等五座污泥处理中心，通过逐步完善沼气发电耦合热电联产技术，预计2021～2022年这五座污水处理中心可实现沼气全利用目标，预计可替代污水污泥处理全过程18%～20%的电能，每年预计可减少二氧化碳排放约8万吨。
1.2.2 污泥焚烧的热能利用情况
污泥焚烧热能利用，即采用专用焚烧炉进行污泥独立焚烧，污泥在焚烧过程中产生的烟气热量在尾部烟道中通过空气预热器和省煤器分别加热燃烧所需空气以及干化所需的导热油，以达到热能利用的目的，同时污泥焚烧的余热还可进行发电。
目前污泥自持焚烧在我国已有较为成熟的应用案例：
1）常州锡联环保的夹山污泥焚烧项目，采用流化床对干基热值1700～2200卡/克的污泥进行焚烧，污泥焚烧产生的约850℃的高温烟气在尾部烟道中通过空气预热器和省煤器分别加热燃烧所需空气以及干化所需的导热油。目前已将导热油热能的额外回收列入计划，预计每小时热回收量将超过1000千瓦。
2）上海国惠辛集污泥焚烧发电厂项目，日处理含水率为80%的污泥1300吨。利用污泥焚烧余热进行发电和供汽，年发电量8640万度，除自用外，还可上网供电。项目自建成投产以来已处理污泥57万吨，相当于标准煤19万吨，减少因燃煤产生的二氧化碳排放49万吨。
1.3 企业运营的节能情况
