废水处理产生的碳排放包括间接排放和直接排放。
废水处理在社会之上是一个相对较小的行业，但它是一个能源密集型行业。美国、德国、日本等国家，污水处理行业用电量约占全社会总用电量的1%。高能耗导致大量的间接碳排放。
污水处理过程之中产生和释放大量的CH4和N2O，是碳排放的重要直接来源。
总体来看，污水处理行业的碳排放量占社会总排放量的1%~2%。
碳达峰、碳之中和目标的落，也将对“十四五”前夕的水污染防治工作产生深远影响。
首先，我国很多地方存在缺水问题，污水经过处理达标之后，白白排放，这是很可惜的。如果这种再生水能够循环利用，将成为每个城市巨大而稳定的水源，在保证安全的前提之下可以利用。
一方面，这可以减少污染源的排放。另一方面，也可以减少碳排放量，因为这种水的再利用意味着在处理过程之中节省了能源和化学品的消耗。
据国际经验，通过使用高效设备和优化控制自来水厂运行过程，可将电耗降低20—50%。水厂效率提升可节约用电28-70亿度，相当于减少二氧化碳排放279-698万t/a，产生效益约22.4-56亿元。
目前，我国污水处理厂在运行过程之中，不仅存在着由于运行调节不合理、管理不当造成的能源浪费，而且各处理单元设备效率低下造成的碳排放超标。
我国污水处理厂的低碳运营需要注意两个方面：一是基于整个生存周期的低碳排放，主要关注污水处理过程中所使用的结构、产品或服务。二是终端消费的碳排放量较低，需要注意用电、药耗、运行等环节的节能减排。
1. 提高污水处理的整体能效。
首先，采用高效机电设备，直接为新设备购买高效设备，并逐步将现有设备升级为高效设备。污水处理机电设备主要包括水力输送、搅拌和曝气三大类。使用高效电机通常可以实现5-10%的效率提升。
第二，加强负荷管理，在满足工艺要求的前提之下，将负荷降到最低。同时，设备配置一定要与实际负荷相匹配，避免“一匹大马拉一辆小马车”。
主要包括下列几个方面：
1。污水提升和污泥回流装置的水力输送设备长期处于低效运行状态，需要进行改造。
2. 污泥搅拌设备的设计搅拌功率一般过大，处于过混合状态。准确地把握搅拌器与介质间的力能传递关系，可以准确地测量出实际工况所需的搅拌器尺寸，有效地避免动力的浪费。
3.优化螺旋桨与曝气系统间的位置和距离，可以使系统的能量损失最小。
4. 曝气系统的用电量约占污水处理总用电量的50—70%，是加强负荷管理的重点。 。
第三，建立需求响应机制，根据实际工况及其变化情况，动态调整设备运行状态。目前，污水行业之中已经出现了感应调速和线性调速的水力输送搅拌设备。这样的设备可以有效地优化水力输送搅拌系统的整体运行，实现节能降耗。
之内置智能控制系统的液压输送设备和搅拌器，在一定的工况条件之下，甚至可以比传统设备节省50%超过的能耗。
2. 大力循环利用能源。
污水之中含有巨大的能量，理论之上是处理污水所需能量的许多倍。污水经处理之后，大部分能量转移到污泥之中，因此污泥中的能量具有很大的开发和回收潜力。
污泥能量转化主要集中在厌氧方向。污泥厌氧能量转化包括厌氧发酵产乙醇、厌氧发酵产氢、厌氧消化产甲烷三条技术路径。 。
传统厌氧消化工艺的能量转换率为30-40%，而先进的厌氧消化工艺可以将能量转换率提高到50-60%。先进的厌氧消化技术包括高温厌氧消化、温度分级厌氧消化（TPAD）、酸气两相厌氧消化和延迟厌氧消化。 。
采用传统的厌氧消化技术，可使污水处理厂达到20—30%的能源自给率。预处理、先进厌氧消化、涡轮发动机或燃料电池、热电联产（CHP）技术的耦合使用，有望实现污水处理的30—50%的能源自给率，大大减少间接碳排放，并减少甲烷产生和逸出造成的直接排放。
3. 探索新的可持续工艺。
（1）去除有机物的工艺。
去除有机污染物为基础的可持续性污水处理新工艺，主要是厌氧处理技术，能耗低，可回收能量。
高浓度有机废水厌氧处理技术成熟，但城市污水之中有机物浓度较低，厌氧处理面临投资大、占地面积大等障碍。
可以在市场之上寻找相关的新材料、新技术，如针对性去除有机物的特殊吸附材料及相关配套工艺。
（2）脱氮的低能耗、低化学耗工艺。
低能耗、低碳源消耗的反硝化工艺主要有基于短程反硝化原理的SHARON工艺和基于厌氧氨氧化原理的ANNAMOX/DEMON工艺。与传统AAO工艺相比，SHARON工艺可节约25%的能耗和40%的碳源消耗；ANNAMOX工艺可节约60%的能耗和90%的碳源消耗。
目前，SHARON和ANNAMOX在处理高浓度氨氮废水方面已经比较成熟。ANNAMOX工艺虽然在典型的城市污水处理之中取得了一定的进展，但离实际应用还有很远的距离。
