編者按：由中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)（中國(guó)水協(xié)）組織編寫的《城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)碳核算與減排路徑技術(shù)指南》已于10月中旬由中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行。該《指南》由北京建筑大學(xué)主編，聯(lián)合首創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)、北京排水集團(tuán)、中建環(huán)能科技股份有限公司、中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司和哈爾濱工業(yè)大學(xué)共同參編。2022年10月國(guó)際水協(xié)會(huì)刊the Source曾報(bào)道《指南》出版的消息。最近一期the Source（2022年12月）又詳細(xì)刊載了《指南》主要技術(shù)內(nèi)容。我們將內(nèi)容整理為中文，以供國(guó)內(nèi)同行參考。

圖1  《城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)碳核算與減排路徑技術(shù)指南》

作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)支撐著居民日常生活與經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展，在城市可持續(xù)發(fā)展與社會(huì)福利中承擔(dān)著關(guān)鍵角色。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)城鎮(zhèn)水務(wù)基礎(chǔ)建設(shè)逐步發(fā)展完善。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，在十三五期間，中國(guó)城鎮(zhèn)區(qū)域供水率已達(dá)99.0%，污水處理率達(dá)97.5%，處理能力約1.9億m3/d。然而，中國(guó)城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)同時(shí)也被刻上了高能耗與高溫室氣體排放的標(biāo)簽，面臨著諸多挑戰(zhàn)。

減排之路

2022年7月，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布了《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》（下稱《方案》）�！斗桨浮纷鳛�“1+N”政策格局的重要組成部分，全力支持實(shí)現(xiàn)中國(guó)的“雙碳”目標(biāo)。《方案》提出，2030年前城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放將達(dá)到峰值�！斗桨浮诽貏e提出發(fā)展多種節(jié)能技術(shù)，在關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)確定發(fā)展目標(biāo)。作為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)建設(shè)不可或缺的重要組成，水務(wù)系統(tǒng)亦被納入行動(dòng)方案之中。同時(shí)，這也是中國(guó)第一次針對(duì)水務(wù)行業(yè)碳減排的官方宣告。

世界其它諸國(guó)也已陸續(xù)開始部署水務(wù)行業(yè)碳減排行動(dòng)，部分國(guó)家已開展相關(guān)工作10年以上。2020年11月，英國(guó)水務(wù)公司率先宣布了計(jì)劃，將在2030年前為用戶構(gòu)建起“零碳”排放供水與排水系統(tǒng)，這是世界上首個(gè)水務(wù)行業(yè)的承諾。丹麥、新西蘭及澳大利亞部分州也已訂立目標(biāo)，其水務(wù)行業(yè)將實(shí)現(xiàn)碳中和與氣候中和。此外，不限于上述地區(qū)數(shù)十家供水及污水公司也加入了立志實(shí)現(xiàn)碳中和的“奔零”行動(dòng)之中。

反觀中國(guó)，我們可以從這些雄心勃勃的碳中和路線圖和國(guó)際社會(huì)那里學(xué)到什么？首先必須意識(shí)到，水務(wù)行業(yè)碳減排行動(dòng)中碳核算實(shí)踐所起到的關(guān)鍵作用。換句話說(shuō)，這些發(fā)布水務(wù)行業(yè)碳中和藍(lán)圖的國(guó)家或企業(yè)同時(shí)也是碳核算方面的先驅(qū)。在英國(guó)，英國(guó)水務(wù)監(jiān)管機(jī)構(gòu)Ofwat自2007年起便要求其水務(wù)企業(yè)量化并報(bào)告碳排放情況。然而，由于缺乏可靠的核算方法，中國(guó)水務(wù)行業(yè)在碳排放方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。

碳核算指南

鑒于此，2021年中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)（中國(guó)水協(xié)）深謀遠(yuǎn)慮，建議編制中國(guó)本土統(tǒng)一碳核算指南，從而統(tǒng)一水務(wù)系統(tǒng)碳核算方法。編制組由北京建筑大學(xué)郝曉地教授（Water Research區(qū)域主編/Editor）主持，同時(shí)匯集了多位來(lái)自科研與企業(yè)的各領(lǐng)域?qū)＜摇３蓡T單位包括北京首創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)，北京排水集團(tuán)，中建環(huán)能科技有限公司，中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院，以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)。

為了在碳減排實(shí)踐中，使指南與碳核算實(shí)際功能相聯(lián)系，其中還囊括并總結(jié)了水務(wù)系統(tǒng)可行的碳減排策略與路徑。經(jīng)過(guò)多輪審查與修訂，中國(guó)水協(xié)發(fā)布并出版了最終版本，書名為《城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)碳核算與減排路徑技術(shù)指南》（下稱《指南》）�！吨改稀饭灿�(jì)10個(gè)篇章，包括總則、城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)及其碳排放、碳排放核算原則與程序、規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、資產(chǎn)重置與拆除、城鎮(zhèn)水務(wù)系統(tǒng)碳減排路徑、數(shù)據(jù)獲取與管理、結(jié)果分析與報(bào)告及其附錄。這是中國(guó)第一部專門針對(duì)水務(wù)行業(yè)碳核算方法的所出版工具書，旨在提供統(tǒng)一的碳排放量化與報(bào)告方法。

編制組意識(shí)到與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的重要性，并接受國(guó)際核算方法的先進(jìn)性。因此，《指南》中核算邊界、原則、與框架遵循已有的溫室氣體核算體系，如，《溫室氣體核算體系》、《溫室氣體——第一部：企業(yè)層面上溫室氣體排放和去除量化報(bào)告指南》（ISO 14064-1:2018）等，體現(xiàn)了科學(xué)共識(shí)。特別是該方法參考了IPCC指南，以及英國(guó)水業(yè)公司與新西蘭的碳排放核算方法等其它核算工具書。同時(shí)，《指南》也遵循了IPCC精度分級(jí)結(jié)構(gòu)。但并非完全照搬，而是針對(duì)中國(guó)現(xiàn)實(shí)情況整理了適宜的活動(dòng)、公式與排放因子。

《指南》的亮點(diǎn)之一是其碳核算方法涵蓋了水務(wù)行業(yè)的全部生命周期，包括（圖2）：

1、取水設(shè)施、給水處理廠、海水淡化廠、輸配水設(shè)施與長(zhǎng)距離輸水；

2、污水管渠設(shè)施（包括化糞池）、污水處理與污泥處理；

3、再生水處理與輸配；

4、雨水管渠設(shè)施與雨水控制設(shè)施。

圖2  《指南》中水務(wù)系統(tǒng)/單元核算邊界

Ofwat在一份關(guān)于英國(guó)水業(yè)2030碳中和路線圖的報(bào)告中指出，水務(wù)公司不僅需要解決水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行碳排放，還需要解決嵌入式排放問(wèn)題�！吨改稀分袑�(duì)于建設(shè)與拆除階段碳排放也提供了核算方法。根據(jù)“十四五”國(guó)家城市基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)劃，給水與污水系統(tǒng)規(guī)模將隨城市化發(fā)展而持續(xù)增長(zhǎng)。因此，需要將全生命周期概念嵌入核算方法之中，并在決策階段便考慮到綠色低碳的發(fā)展模式。此外，為了幫助企業(yè)量化嵌入式排放，《指南》還根據(jù)水務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)模或投資，提供了速查圖表。

《指南》也關(guān)注到來(lái)自下水管道，尤其是化糞池中的溫室氣體排放。雖然新版《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014-2021）中要求已建有污水收集與處理設(shè)施的城市在分流制污水管網(wǎng)中禁用化糞池，但中國(guó)目前仍有數(shù)億座化糞池仍在使用中。據(jù)研究，化糞池中CH4的年總排放量估計(jì)約2 000~4 000萬(wàn)t CO2/a。因此，在污水系統(tǒng)碳減排中，化糞池不應(yīng)被忽視，需要為其與下水道建立核算方法。

在污水系統(tǒng)全部碳排放活動(dòng)中，污水收集與處理單元產(chǎn)生的直接溫室氣體排放占有較大比例，尤其是污水生物處理過(guò)程中產(chǎn)生的CH4與N2O。由于其產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜、影響因素較多，因此，難以對(duì)其準(zhǔn)確量化。因此，IPCC提供了3種層級(jí)的方法；其中，第2級(jí)與第3級(jí)方法建議應(yīng)用特定國(guó)家排放因子，以提高精度。

然而，根據(jù)《國(guó)家溫室氣體排放清單報(bào)告》，大多數(shù)國(guó)家仍然使用第1級(jí)方法并應(yīng)用IPCC默認(rèn)排放因子。只有丹麥和日本等少數(shù)國(guó)家，在污水處理碳核算中應(yīng)用了適合本國(guó)的排放因子。這些國(guó)家同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)碳中和公認(rèn)的先鋒。因此，編制組檢索與查閱了數(shù)十篇有關(guān)監(jiān)測(cè)中國(guó)境內(nèi)CH4與N2O排放文獻(xiàn)，用以估算相應(yīng)排放因子，并更新了IPCC指南（2019修訂版）中關(guān)于CH4與N2O排放因子數(shù)據(jù)，使其涵蓋最新發(fā)表的文獻(xiàn)。此外，《指南》也提供了不同處理工藝的CH4與N2O排放因子。

主要更新

現(xiàn)在普遍采用的污水處理中CH4與N2O排放因子是分別根據(jù)綜述文獻(xiàn)中14條與30條數(shù)據(jù)獲得（2019修訂版IPCC指南）。通過(guò)再次檢索原始文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在計(jì)算N2O排放因子中存在一些數(shù)據(jù)引用與單位轉(zhuǎn)換的小錯(cuò)誤。此外，其所參考的文獻(xiàn)均發(fā)表于2019年之前。而近年來(lái)有大量相關(guān)科學(xué)著作發(fā)表。因此，《指南》綜述并更新了文獻(xiàn)范圍，計(jì)算了新的綜合排放因子，并分別為不同處理工藝計(jì)算了排放因子。

表1  污水處理CH4與N2O排放因子

圖3  不同活性污泥生物處理工藝N2O排放因子

《指南》另一處亮點(diǎn)是將非生物/化石碳排放納入核算。2019修訂版IPCC指南中對(duì)污水處理中潛在非生物源CO2排放進(jìn)行了討論，但由于尚缺乏共識(shí)因而并未提供評(píng)估方法�！吨改稀穼�(duì)此進(jìn)行了一次“有益嘗試”，根據(jù)進(jìn)水中化石碳比例來(lái)估計(jì)化石源CO2總量。值得注意的是，該方法需要未來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)，需要未來(lái)更多文獻(xiàn)資料與國(guó)際共識(shí)。

水務(wù)系統(tǒng)碳減排與碳中和

水務(wù)系統(tǒng)碳核算的根本目的是引導(dǎo)碳減排。自英國(guó)水務(wù)公司每年報(bào)告溫室氣體排放后，他們已通過(guò)運(yùn)行優(yōu)化與使用再生能源成功減少了將近50%的碳排放。碳核算為碳減排提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。為了有助于市政企業(yè)積極發(fā)現(xiàn)溫室氣體減排機(jī)會(huì)，《指南》通過(guò)綜述水務(wù)系統(tǒng)中已有應(yīng)用技術(shù)措施，匯總并分析了一系列減排措施。這些措施可分為5類：源頭控制、過(guò)程優(yōu)化、工藝升級(jí)、低碳能源與植物增匯。并從技術(shù)細(xì)節(jié)、減碳潛力、資產(chǎn)凈值以及不確定性等方面對(duì)各類技術(shù)進(jìn)行了分析，以此希望引導(dǎo)市政企業(yè)選擇各自適宜措施，制定碳減排計(jì)劃藍(lán)圖。

相較于其它的高碳排行業(yè)，水務(wù)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)碳中和方面有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)槲鬯�中含有相�?dāng)?shù)哪茉磁c資源。理論上，污水處理廠可回收的能源總量應(yīng)足以支持其運(yùn)行。澳大利亞與丹麥部分污水處理廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了能源中和，甚至最大可產(chǎn)生80%的能源盈余，并向公共電網(wǎng)輸出。這些優(yōu)秀的成功案例鼓舞著我們繼續(xù)追求水務(wù)系統(tǒng)碳中和。事實(shí)上，中國(guó)水務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)行了數(shù)年的節(jié)能與能源回收舉措�，F(xiàn)在，我們應(yīng)該更加全面、系統(tǒng)、科學(xué)地思考�！吨改稀肥侵袊�(guó)水務(wù)系統(tǒng)碳管理與碳減排的基石，它將成為水務(wù)系統(tǒng)獲取碳排放數(shù)據(jù)的基本工具，可以指導(dǎo)水務(wù)行業(yè)自身、乃至全生命周期的碳減排實(shí)踐。

有限的太陽(yáng)能發(fā)展?jié)摿?/strong>