污水廠的碳平衡可通過(guò)三個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)：降低能耗;回收污水中的有機(jī)質(zhì)用于產(chǎn)能;降低CH4和N2O的直接排放量。然而，通過(guò)污水中有機(jī)質(zhì)產(chǎn)能抵扣電能消耗實(shí)現(xiàn)減碳的效果，不僅與有機(jī)質(zhì)產(chǎn)能總量有關(guān)，而且與污水廠外接用電的種類(lèi)有關(guān)(燃煤發(fā)電或天然氣發(fā)電等)。
在營(yíng)養(yǎng)鹽去除方面，降低能耗可以通過(guò)兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)：(1)營(yíng)養(yǎng)鹽回收或直接利用，避免硝化過(guò)程的能耗;(2)低能耗營(yíng)養(yǎng)鹽去除工藝應(yīng)用，比如主流程厭氧氨氧化，和將COD去除和脫氮分開(kāi)進(jìn)行的工藝。
根據(jù)諸多文獻(xiàn)報(bào)道，污水來(lái)水中的氮源大約有0.5%會(huì)以N2O的形式釋放出，由于工藝和管理水平的差異，該百分比往往在0-14%間波動(dòng)。而在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，污水處理系統(tǒng)中約有2.1-4.4%的CH4會(huì)釋放出，最高可達(dá)32.7%。所以，在工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理方面，應(yīng)最大限度地降低N2O和CH4的排放。
熱能是污水中蘊(yùn)含能量最多的部分(占85%)。從污水處理廠中回收熱能的技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是以家庭為單位的污水熱能回收卻很少受到關(guān)注。而通過(guò)水源熱泵或熱交換器的形式，從家庭污水中回收熱能非常有潛力，特別是考慮到目前家庭10%-20%的總能耗是用于水的加熱，而這個(gè)比例在未來(lái)可能增加到50%。根據(jù)目前一款已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的家用淋浴水熱交換器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，若每人每天淋浴5分鐘時(shí)間(假設(shè)淋浴流量為6升/分鐘)，利用該交換器，每年可節(jié)約100Kwh的能耗。但是為了保證后續(xù)污水處理工藝的順利進(jìn)行，瑞士蘇黎世Canton污水廠對(duì)進(jìn)入污水廠前的熱量回收有專(zhuān)門(mén)的規(guī)定，以保證進(jìn)入處理廠前污水溫度不低于10攝氏度。以家庭為單位，從污水中回收熱能是非常有效的減排方式，相當(dāng)于每年每人降低了47公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)，或95公斤的CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算)。
LarsenT.A等人還計(jì)算了三種不同污水處理工藝的碳排放情況。
(1)傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝
(2)分離COD去除和脫氮的低能耗工藝
(3)COD去除+尿液分離，無(wú)脫氮過(guò)程的工藝
用主流程Anammox工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硝化反硝化工藝，其最佳減排效果為每年每人17公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)或10公斤CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算);而用尿液直接分離工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)硝化反硝化工藝，其最大的減排效果為每年每人48-55公斤的CO2排放量(以煤炭發(fā)電核算)或30-37公斤CO2排放量(以天然氣發(fā)電核算)。
通常N2O和CH4很難實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有可能成為污水廠中溫室氣體排放的主要來(lái)源。而當(dāng)污水廠的外接用電來(lái)自于天然氣發(fā)電時(shí)，為了抵扣總體的溫室氣體排放，對(duì)N2O和CH4的排放控制顯得格外重要。而在這過(guò)程中，工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性可能比工藝的選擇更為重要。
