污水的来源

对污水处理厂来说，处理的污水来源于三个方面，包括生活污水、工业废水以及被污染的雨水。简单的讲，生活污水是人们在日常生活中产生的废水；工业废水是在工业生产过程中产生的水，对于工业废水需要关注的指标除常规污水指标外，还涵盖热污染及其他有毒有害物质指标；被污染的雨水主要指初期雨水，是在雨污分流制排水体制下产生，对污水厂水量均影响较大。

低碳节能与资源利用是碳中和背景下的新需求

魏彬老师以某一级A标准污水处理厂为例对污水处理技术进行了总体介绍，概括了物理、化学、生物处理技术①在多级水处理中的功能，落实到具体处理工艺②和工程，各级各类技术需针对不同污染物和不同污染情况，依据实际情况进行应用和改进。在碳中和背景下，不但要追求低碳，更要建立碳生态，实现富余碳源的利用，同时，也要关注N2O等温室气体产生情况，为碳中和的目标实现进行技术改进和革新。

机理研究和管理逻辑优化是满足碳中和背景下技术需求的关键

问题的解决离不开正确精准的认知。通过不同过程中关键因素的识别，探究和深化不同反应过程中的控制机理，从而实现碳源利用的目标。魏老师介绍了脱氮除磷过程中实现的共用碳源的例子：生物除磷的本质是能量的转化，碳源只是产生能量的燃料，氧化剂可以多样化，因此可以与脱氮过程共用碳源，实现低碳节能。此项工艺提出离不开对反应机理过程的准确把握，这也是技术创新的关键。同时，技术发展需要不断深化对处理过程的理解，例如传统教科书对一些水处理过程中厌氧条件的定义，已不符合实际工艺和内在机理。实现碳中和的技术升级，需要准确把握反应过程，不断深化机理认知。纵观污水处理技术的发展，其实也是对内在反应机理的一步步探究，往往对一个关键因素的改变就可以推动一种工艺的快速发展。

除了技术创新，管理创新也是极为重要的部分，污水运营管理不再是随意性的“读读书、看看报、曝曝气、排排泥”，已经到了智能控制和精准管理的阶段, 管理目标从低成本低标准转变为低成本高标准，通过管理实现技术效益的最大化，向着碳中和、资源化、智慧化的方向前进。

污水处理厂实现碳中和面临的痛点

1、总氮总磷的高标准排放与碳源的严重不足

中国的污水水质特点与排放标准存在一定程度的不协调。总氮总磷的标准很高，但是碳源很缺乏。污水中碳源总量，连实现脱氮除磷都尚显不足，再分出碳源进行厌氧消化或产生能量是不现实的。

2、排水系统中化粪池产生大量温室气体同时消耗碳源

生活污水进厂前在化粪池中停留了过长时间（10余天至1个月），导致厌氧产甲烷等反应充分进行，大量碳源消耗，并产生大量温室气体，进一步导致进场水碳源不足，致使后端处理需补加碳源，与碳中和理念矛盾。但由于政策原因及配套排水管网问题，这一矛盾并不容易解决。

工业水进末端污水处理设施前，由于工业水排放标准对COD要求较高，对TN要求较低甚至不要求，导致上游大量采用好氧曝气工艺，浪费大量能源同时把最好的碳源消除掉了，把难降解COD和TN留给了末端污水处理设施，到了末端污水厂还要再外加碳源解决TN，采用高级氧化解决难降解COD。这也是上下游不协同带来的双重浪费，也非常不利于实现污水处理行业的碳中和。

3、重金属问题带来的污泥资源化利用困惑

从生态循环角度出发，植物通过吸收土壤中的氮磷元素合成有机物进入食物链循环，通过人类消耗，最终回到污水厂，进入污泥中。一个完整的循环需要污泥中的氮磷重新回归农田、土壤，成为肥料。而实际处理过程中，大量污泥中的氮磷无法得到有效利用，只能填埋或焚烧，而不得不通过向农田中施加化肥以补充循环中损失的氮磷，也造成了双重浪费。

而导致污泥无法再利用的主因，是大量工业废水排放使污水中重金属含量增高，进而导致污泥重金属含量过高而无法进行农业利用。若可通过政策实现工业废水与生活污水的有效分离，则有望解决上述问题。

碳中和背景下的技术创新需求1. 高效脱氮除磷新工艺或新装备