双碳背景下污水处理行业高质量发展行业研究报告
报告日期：2026年9月。
报告期：2025—2026年。
报告期：2025—2026年。
摘要：污水处理行业正处于历史性转折节点。截至2025年末，全国城市污水处理能力达2.34亿立方米/日，城市污水处理率攀升至98%以上，大规模基础设施建设阶段趋于饱和，行业重心从“增量建设”全面转向“存量提质”。2025年中国污水处理市场规模达4500亿元，同比增长7.49%，其中针对现有设施的精细化运营、效能提升与智能化改造板块贡献了超过60%的增量。
然而，行业高速扩张期积累的深层次矛盾正在集中显现。污水处理收费标准与成本之间存在结构性倒挂，36个重点城市平均污水处理费约1.02元/吨，而行业单位完全成本平均达1.15元/立方米，污水处理费账期平均达1年，缺口约2000亿元。与此同时，2026年3月1日《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）修改单正式实施，新增COD、氨氮、总氮、总磷四项瞬时排放限值，行业监管从“日均值”向“日均值+瞬时值”双重考核转变。
在双碳目标引领下，污水处理行业正从“末端治理”向“资源循环”、从“工程驱动”向“运营驱动”、从“经验管理”向“数据智能”加速转型。本报告系统梳理了双碳背景下污水处理行业高质量发展的政策体系、技术路径、商业模式和创新实践，深入分析了行业面临的结构性挑战与转型机遇，并对“十五五”时期的发展趋势进行了前瞻性研判。
关键词：双碳目标；污水处理；高质量发展；减污降碳；资源化利用；厂网一体化；按效付费；智慧水务
第一章 绪论
1.1 研究背景
中国污水处理行业经过二十余年的高速发展，已建成全球规模最大的城镇污水处理体系。截至2025年，全国城市污水处理能力达2.34亿立方米/日，城市污水管网长度达53.4万公里，城市污水处理率达到98.2%。城市和县城污水处理能力合计达2.3亿立方米/日，城市年污水处理量达557.3亿立方米。从设施规模来看，中国已基本完成了污水处理基础设施的规模化建设。
然而，规模扩张的完成并不意味着行业问题的解决。随着城镇化进程进入后半程、污水处理率逼近天花板，行业正面临一系列深层次的运营困境。与此同时，“双碳”目标的提出为污水处理行业赋予了全新的使命——污水处理不仅是深入打好污染防治攻坚战的重要抓手，也是推动温室气体减排的重要领域。
2026年是“十五五”开局之年，政策导向发生了显著变化：从“规模扩张”转向“提质增效”，从“末端治理”转向“资源循环”，从“政府主导”转向“市场驱动”。2026年5月，国务院正式印发《城市更新“十五五”规划》，明确“十五五”期间新建改造污水处理设施总能力达2500万立方米/日，新建改造污水管网约10万公里，全国建设改造城市地下管网约77万公里。
从全球维度看，2025年全球污水处理行业市场规模达到约4120亿美元，较2020年增长17.3%，预计到2030年将突破5600亿美元，复合年增长率维持在6.2%左右，亚太地区贡献了全球超过42%的份额。中国作为全球最大的污水处理单一市场，2025年行业总收入达到980亿美元，占全球比重约23.3%，处理能力突破2.8亿立方米/日。
1.2 研究目的与意义
本报告旨在系统分析双碳背景下中国污水处理行业高质量发展的路径与实践，涵盖政策标准体系、技术路线演进、资源化利用路径、商业模式创新、工程案例分析和发展趋势研判等方面，为行业管理者、技术研发人员和政策制定者提供全面的行业参考。
研究意义体现在三个层面：在技术层面，梳理从厌氧氨氧化到好氧颗粒污泥再到膜分离技术的演进逻辑，明确各技术路线的适用条件和优化方向；在产业层面，分析污水处理市场的规模、竞争格局和商业模式创新，为行业投资和战略布局提供依据；在政策层面，解读标准升级和双碳政策对技术路线的塑造作用，为各地污水处理设施改造和资源化利用决策提供参考。
1.3 研究方法与框架
本报告采用文献综述法、案例分析法与产业数据分析法相结合的研究方法。基于“政策驱动—技术演进—工程实践—产业生态—趋势研判”五层分析框架，系统梳理双碳背景下中国污水处理行业高质量发展的全貌。
1.4 核心概念界定
**污水处理及资源化利用**：指通过物理、化学和生物等方法处理污水，使其达到排放标准或实现水资源、能源和营养物质回收利用的综合性产业活动。
**减污降碳协同增效**：指在减少水污染物排放的同时，协同降低温室气体排放，实现环境效益与气候效益的统一。
**厂网一体化**：指将污水处理厂与排水管网作为整体系统进行统一规划、建设和运营管理，实现“源—网—厂—河”全要素协同治理。
第二章 政策体系与制度演进
2.1 双碳“1+N”政策体系对污水处理行业的战略定位
我国碳达峰碳中和“1+N”政策体系为污水处理行业的绿色低碳转型提供了顶层设计框架。在此框架下，污水处理行业被明确定位为减污降碳协同增效的关键领域。
《国家发展改革委住房城乡建设部生态环境部关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》明确提出：我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期。污水处理既是深入打好污染防治攻坚战的重要抓手，也是推动温室气体减排的重要领域。
2026年6月，国家能源局印发《能源领域节能降碳行动计划（2026—2028年）》，提出到2028年非化石能源消费比重年均提升约1个百分点，并要求推动水处理行业向低碳化、节能化转型。
“十五五”期间市政污水处理政策的核心思路已逐渐清晰：从单纯的“达标排放”全面转向“资源循环”与“减污降碳”协同增效。同时重点要求工业园区污水处理全覆盖，推动工业园区内废水、余热、固废的协同处置，从单一处理向系统循环转变。
2.2 排放标准升级：从一级A到准Ⅳ类的跃迁
排放标准的持续升级是驱动污水处理行业技术变革的核心政策力量。2026年3月1日，GB 18918—2002修改单（生态环境部2025年第24号公告）正式实施，对化学需氧量、氨氮、总氮、总磷4项指标实行“日均值+瞬时值”双轨制考核，将pH、色度、粪大肠菌群数3项指标由日均值调整为瞬时值考核，并针对出水排放去向对粪大肠菌群数实行差别化管控。
各地纷纷将出水标准从一级A提升至地表水准Ⅳ类甚至更高。江苏省出台《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018），将太湖流域污水处理厂出水标准提升至准IV类。浙江省明确只有出水达到“准IV类”标准（COD≤30mg/L）的污水处理厂才能获得补贴新政支持。台州市要求污水处理厂出水水质主要指标执行浙江省地方标准DB33/2169-2018，同时满足准IV类地表水标准。
出水标准从一级A提升至地表水准Ⅳ类，建设投资增加30%—60%，运行费用增加0.8—1.5元/m³，冬季低温脱氮和溶解性微生物产物去除成为核心技术瓶颈。这一标准升级直接推动了厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等低碳技术的工程化应用，也加速了智慧水务在工艺优化中的规模化部署。
2.3 《生态环境法典》与污水资源化利用的法制化
2026年3月12日，十四届全国人大四次会议高票表决通过《中华人民共和国生态环境法典》，自2026年8月15日正式施行。法典第七百八十九条首次以国家法典的形式，对污水资源化利用作出系统性、刚性化的法律规定：“国家鼓励、支持污水资源化利用，县级以上地方人民政府应当统筹规划、建设污水资源化利用基础设施”。
法典将再生水在市政杂用领域的优先使用确立为法定要求：“城市绿化、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工以及生态景观等用水，应当优先使用符合标准要求的再生水”。法典第七百九十三条进一步明确“国家大力推行节约用水措施，推广节约用水新技术、新工艺，发展节水型工业、农业和服务业，推进生活节水，加强生活废水循环利用”。
这一系列规定的出台，标志着我国污水资源化利用从此前的“政策倡导、试点探索”正式迈入“法典统领、法治保障”的全新时代。法典将非常规水纳入水资源统一配置的法律框架，彻底改变了再生水“可用可不用”的尴尬地位，为污水资源化利用行业提供了前所未有的制度红利和市场空间。
2.4 “十五五”规划与城市更新的政策机遇
2026年5月，国务院印发我国首部城市更新国家级专项规划《城市更新“十五五”规划》，将绿色低碳转型与基础设施韧性提升列为核心任务，明确“十五五”期间建设改造城市地下管网约77万公里，涵盖燃气、排水、供水、污水、供热五大品类，同步推进水厂工艺升级、管网漏损治理。规划提出加快城市污水收集处理设施补短板，新建改造总能力达2500万立方米/日的污水处理设施。
国务院印发的《加快农业农村现代化“十五五”规划》同步部署推进农村生活污水有效治理，标志着污水处理设施建设从城市向县乡镇及农村延伸的政策导向。
在标准体系方面，2026年1月1日《食品加工制造业水污染排放标准》（GB46817—2025）正式实施，该标准允许食品加工制造企业与污水处理厂协商间接排放，明确“排污单位与污水集中处理设施运营单位可协商约定某项水污染物排放浓度限值”，体现了从“一刀切”向“协商治理”转变的监管新思路。2026年3月颁布的《生态环境法典》系我国首部生态环境法典，统一规范污染防治、固废处置、生态修复、监测管理等全领域，明确了第三方监测机构法定责任，严管数据造假、资质挂靠。
2.5 碳排放核算标准体系的建设进展
碳达峰碳中和目标的实现需要完善的碳排放核算体系作为基础支撑。目前，我国污水处理行业碳排放核算标准体系正在加速构建。
在国家标准层面，GB/T 46725—2025《协同降碳绩效评价 城镇污水处理》已发布，为城镇污水处理厂的协同降碳绩效评价提供了国家标准依据。生活污水处理企业温室气体排放量的核算和报告相关国家标准正在制定中，规定了核算边界、核算步骤和核算方法、数据质量管理等内容。
在行业标准层面，《城镇污水处理厂碳减排评估标准》T/CUWA50055—2023由中国城镇供水排水协会发布，将污水处理和污泥处理分段核算碳排放，采用活动数据排放因子法和实测法结合的方法获得排放因子。T/CUWA040—2022《城镇污水处理和污泥处理处置工程碳排放计算标准》、T/CI003—2024《城镇污水处理厂碳排放核算技术规程》等团体标准也相继发布。地方标准方面，DB62/T 4913.1—2024《温室气体排放核算方法与报告指南 第1部分：污水处理厂》等为地方层面的碳排放核算提供了技术规范。
然而，目前直接与污水处理厂碳排放核算相关的国家标准仍以2018年发布的《城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算技术指南（试行）》为主要参考，该指南发布于“3060双碳”战略目标确立之前，对污水处理厂GHG排放源的识别较粗略。碳排放核算标准体系的完善仍是当前行业面临的迫切任务。
第三章 行业发展现状与市场格局
3.1 市场规模与增长态势
中国污水处理行业已形成万亿级市场规模。2025年中国污水处理市场规模达4500亿元，同比增长7.49%；2024年国内水务全行业市场规模突破1.3万亿元，污水处理行业作为其核心子领域，市场规模持续扩大。预计2026—2030年年均增速保持在12%以上，2030年将突破6800亿元。
从全球视角看，2025年全球污水处理行业市场规模达到约4120亿美元至4850亿美元之间（不同机构统计口径存在差异），市政污水处理占比超过65%，工业废水处理份额约为28%，农业及其他领域占比7%。中国作为全球最大的单一国别市场，2025年行业总收入达到980亿美元，占全球比重约23.3%，处理能力突破2.8亿立方米/日，覆盖城镇污水处理率提升至98.1%。
从处理能力来看，2025年全国城市和县城污水处理能力达2.3亿立方米/日。其中，城市污水日处理能力为19267万立方米/日，城市年污水处理量达557.3亿立方米，污水处理率达到97.53%。从设施规模来看，中国已基本完成了污水处理基础设施的规模化建设，行业整体从规模上量进入提质增效阶段。
3.2 运营困境与结构性矛盾
尽管行业规模持续扩大，但污水处理行业高速扩张期积累的深层次矛盾正在集中显现。
**一是收费标准与成本倒挂。** 36个重点城市平均污水处理费约1.02元/吨，而行业单位完全成本平均达1.15元/立方米。污水处理费定价机制改革滞后，收费标准长期低于处理成本，成本传导机制不畅。根据长江经济带污水处理全成本计算模型，污水收集输送系统、污水处理系统和污泥处理处置系统的成本占比分别为50%—60%、30%—40%和5%—10%。管网系统的建设与维护成本在总成本中占比最高，但在传统付费模式下，管网运维往往缺乏稳定的资金来源。
**二是财政拖欠问题严重。** 据E20研究院统计，我国污水处理费账期平均达1年，缺口约2000亿元。2025年上半年缺口额呈上升趋势，不少水务企业只收到包括保障电费、药剂费、人工费在内的“三保”费用，其他费用则长期拖欠。部分BOT项目因政府长期拖欠运维资金而濒临停运。
**三是厂网分离体制弊端凸显。** 管网建设历史欠账严重，厂网分离体制导致“清水进、污水出”，进水浓度偏低制约处理效能发挥。据分析，市政污水领域已步入提质增效深水区，现有处理厂效率提升空间收窄，行业下一阶段重心将转向厂网协同与管网系统系统性改善，但该领域投资规模庞大，全面升级需二十年左右持续投入，资金缺口成为当前核心挑战。
**四是排放标准提升推高运营成本。** 出水标准从一级A提升至地表水准Ⅳ类，建设投资增加30%—60%，运行费用增加0.8—1.5元/m³。以西安市某污水厂为例，提标改造后污水处理系统年总碳排放增加了15065.65吨，吨水碳排放增加了0.103kg，吨水处理成本增加了0.14元。提标改造在改善出水水质的同时，也带来了碳排放和运营成本的双重增加。
3.3 竞争格局与企业生态
中国污水处理行业呈现典型的二元竞争格局。地方水务企业依托属地特许经营资质占据本地市场主导地位，区域垄断属性突出；以首创环保集团为代表的行业头部企业，则凭借雄厚资本实力与成熟技术能力，通过并购整合等方式持续开展跨区域布局，不断夯实自身市场份额。伴随水环境综合治理业务需求持续释放，部分具备资本资源优势的央企也相继入局，进一步加剧市场竞争。但受水务行业民生保障的基础属性影响，加之项目普遍签订长期特许经营合同，行业整体竞争格局具备较强稳定性。
从上市企业来看，北控水务以94.57亿元污水处理收入居首，首创环保、中原环保、绿城水务等紧随其后。行业头部企业包括北控水务（00371）、首创环保（600008）、中原环保（000544）、绿城水务（601368）、菲达环保（600526）、钱江水利（600283）等。
在全球市场，污水处理行业主要由少数几家大型公司主导，包括威立雅（Veolia）、赛莱默（Xylem）、苏伊士集团（Suez）、杜邦（DuPont） 、懿华（Evoqua），这些公司合计占有超过60%的市场份额。全球前十大工业废水处理企业合计占据约43.2%的市场份额，苏伊士、威立雅、赛莱默、格兰富等国际巨头在高端膜组件、大型系统集成方面占据优势，国内企业如倍杰特、金科环境、中建环能等在细分领域加速追赶。
3.4 投资结构与成本特征
污水处理项目的投资结构呈现鲜明特征。工业污水厂总投资主要包括前期筹备费用、工程建设费用、设备采购费用、建设期其他费用、铺底流动资金五大部分，其中工程建设费用通常占项目总投资比例约52%—58%，是项目最大投资，主要包含厂区构筑物工程、污水收集管网工程、厂区配套附属工程四大类。
从全生命周期成本来看，污水收集输送系统、污水处理系统和污泥处理处置系统的成本占比分别为50%—60%、30%—40%和5%—10%。这表明管网系统的建设与维护成本在总成本中占比最高，厂网一体化的推进对于优化成本结构具有重要意义。
在运行成本方面，电力消耗是污水处理厂最主要的能耗来源，通常占运行成本的30%—50%。以杭州市建德市寿昌污水处理厂为例，2023年全年处理总氮约15吨、总磷约2吨，产生的总碳排放量为1105.51吨CO₂当量，单位水处理碳强度为0.397kgCO₂当量/吨水，电力消耗是最主要的排放源。
第四章 减污降碳协同增效的技术路径
4.1 碳排放特征与核算方法
污水处理系统是城市碳排放的重要排放源。研究表明，污水处理厂碳排放具有以下特征：间接碳排放（主要为电力消耗）占比远高于直接碳排放。以西安市某A2/O工艺污水厂为例，污水处理直接碳排放强度为0.083 kg·m⁻³，间接碳排放强度为0.412 kg·m⁻³，直接和间接碳排放分别占16.82%和83.18%。这意味电力消耗的减排是污水处理厂碳减排的首要突破口。
不同区域、不同工艺的污水处理厂碳排放强度存在较大差异。基于全国范围内污水处理厂的碳排放核算研究显示，碳排放强度范围在0.78—1.02 kg CO₂-eq/m³之间，电力消耗、次氯酸钠使用和氧化亚氮排放是主要贡献因素。西安某市政污水处理厂的碳足迹分析显示，去除单位COD的碳足迹为1.40 t CO₂e，去除单位TN和TP的碳足迹分别为6.12 t CO₂e和6.94 t CO₂e，表明氮磷去除是碳排放强度较高的环节。
对于中小规模污水处理厂，碳排放强度占比依次为：生物处理（58.7%）>污泥脱水+除臭（17.9%）>深度处理（17.3%）>预处理（6.1%）。生物处理段是碳排放的主要来源，优化生物处理工艺是降低碳排放的关键。
污水处理提标改造对碳排放有显著影响。研究表明，提标改造后污水处理系统年总碳排放增加15065.65吨，吨水碳排放增加了0.103kg，吨水处理成本增加了0.14元。其中，间接碳排放强度增加了25.8%，远高于直接碳排放9.19%的增幅。这一发现表明，提标改造必须同步考虑能耗优化，否则将在改善水质的同时显著增加碳排放。
4.2 厌氧氨氧化技术的工程化突破
厌氧氨氧化技术是当前污水处理行业最具颠覆性的低碳脱氮技术。该技术可节省70%曝气能耗与全部有机碳源，是实现污水处理碳中和目标的关键技术路径。然而，AnAOB生长缓慢，倍增时间为7—12天，对工艺控制要求较高，这也是该技术长期停留在侧流应用的主要原因。
近年来，我国在厌氧氨氧化技术主流化应用方面取得了重大突破。北京工业大学彭永臻院士团队建成全球首个主流厌氧氨氧化城市污水处理厂，成果已在全国十余项工程中应用，有效节约30%以上曝气能耗、100%外加碳源，为城市污水处理低碳转型和碳中和目标提供重要科技支撑。
在垃圾渗滤液领域，光大环境科技（中国）有限公司成功研发基于厌氧氨氧化技术的高效脱氮工艺，在浙江省宁波市宁海县垃圾焚烧发电项目中实现工程化应用。项目采用“预生化+Anammox+深度AO”的创新工艺路线，总氮去除率超过99%，出水总氮稳定控制在15mg/L以下。吨水电耗下降40%，碳源投加量减少20%，沼气产量提升20%，污泥处理处置量降低85%以上，综合处理成本下降超30%。
在国际前沿研究方面，Nature Sustainability发表的多区厌氧氨氧化（multi-zonal anammox）技术，将氮去除效率提高20%，曝气电力输入降低20%，N₂O排放减少66%，并完全消除了对补充有机碳源的需求。这一技术突破为城市污水处理厂主流厌氧氨氧化的规模化应用提供了新的技术路径。
在工程实践方面，深圳福永水质净化厂采用短程反硝化耦合厌氧氨氧化（PDA）工艺，平均出水总氮浓度稳定在每升5.0毫克以下。随着技术的不断成熟，厌氧氨氧化正从侧流应用向主流城市污水处理领域加速渗透。
4.3 好氧颗粒污泥与膜技术进展
好氧颗粒污泥技术通过同步硝化反硝化实现工艺集约化，具有占地面积小、污泥沉降性能好、耐冲击负荷能力强等优势。硫自养反硝化技术利用无机碳源降低产泥量，特别适用于低碳氮比废水的深度脱氮处理。好氧颗粒污泥-厌氧氨氧化颗粒污泥耦合工艺在赣南离子型稀土矿山尾水自养脱氮中已开展工程验证，通过限氧曝气实现高效脱氮。
在膜技术领域，膜材料国产化替代加速推进，反渗透膜脱盐率达99.8%，核心指标比肩国际顶尖水平。基于双膜（超滤、反渗透）工艺的污水资源化高品质回用技术加速推广，膜分离的碳源浓缩装备、厌氧膜生物反应器、厌氧氨氧化技术等示范应用持续推进。超滤-正渗透（UF-FO）混合系统的研究显示，UF系统实现了78.6%的COD捕获效率，集成系统将污泥产量降低50%以上，净发电量增加39.2%。
4.4 生物电化学技术创新
生物电化学技术通过降低能耗、减少碳排、能量与资源回收等为低碳水处理提供了可持续的解决方案。2026年，北京大学环境科学与工程学院杨武霖团队在《自然·通讯》发文提出电子流调控级联生物电化学低碳水处理工艺，构建了集“净化-产能-栽培”为一体的级联水处理工艺，同步实现水中碳、氮、磷全组分利用/去除、水中蕴能回收、可地表回用水生产等目标，最终实现水处理负碳排放。
此外，零能耗微生物电化学系统（MES）研究方面，具有藻-菌共生生物阴极的零能耗MES实现了碳、氮、磷的同步去除和能量回收，为污水处理厂的能源自给提供了新的技术选择。
4.5 污水源热泵与光伏发电应用
污水源热泵技术是回收污水中热能的重要途径。青岛市李村河再生水清洁能源利用项目采用“污水源热泵+热网回水加热”复合技术体系，新建6台7兆瓦热泵机组，每日引入14.4万吨再生水，整个供暖季可利用再生水2160万立方米，生产热能54.4万吉焦，替代传统燃煤和燃气锅炉供热，年减排二氧化碳超3万吨，年节约天然气1778万立方米，覆盖120万平方米供热面积。
兰州市雁儿湾污水源热泵站项目全部投运后，每年可节约燃气约1500万立方米，减少碳排放3.2万吨。
在光伏发电领域，无锡市在5座自来水厂和3座污水处理厂全面推广“光伏+水务”模式，所发电力自发自用、余电上网，每年可减排二氧化碳约2.5万吨。西安第九再生水厂光储一体化项目总装机2.33兆瓦，配3.875兆瓦/7.569兆瓦储能系统，年节约标准煤超636吨，减排二氧化碳1227吨。芜湖朱家桥水质净化厂分布式光伏总装机18.10兆瓦，年供绿电1700余万千瓦时，减排二氧化碳约1.59万吨。
余杭污水处理厂集成光伏发电、污水源热泵、生物固碳、中水回用多维减碳技术，光伏年减碳61.78吨、水源热泵年减碳373.68吨，地上植物年固碳约797.5吨，2025年中水回用率达96.7%。这一案例展示了多种减碳技术集成的综合效益。
4.6 污泥处理处置的技术路线选择
污泥处理处置全产业链市场规模已超过800亿元，维持年均约8%的复合增长率。在双碳目标下，污泥处理处置技术路线的选择直接关系到污水处理系统的整体碳排放水平。
张辰大师团队的研究表明，基于土地利用途径的厌氧消化和好氧发酵技术是污水处理系统建设和运行环节的“鼓励行为”。厌氧消化是污泥稳定化和无害化处理的重要手段，不仅能回收污泥中的生物质能，其产物经腐熟陈化后还可用于土地利用。产生的沼气可回收利用，补充系统部分甚至全部的耗能，从而实现低碳甚至负碳排放。
通过采用高含固厌氧消化工艺，进泥含固率从传统的5%提升到15%，在同等处理规模下，消化池体积可节省2/3，加热保温能耗显著降低。若污泥有机质降解率从40%提高至50%，1座规模为400 t/d的厌氧消化设施的沼气产量可增加800—1000 m³/d，相应减少CO₂排放2.7—3.4 t/d。
好氧发酵通过装备化和智能化手段实现发酵过程的精准控制，可有效降低设备运行能耗和物耗导致的间接排放，以及堆体产生的CH₄和N₂O造成的直接排放。
热解碳化技术也是近年来发展迅速的污泥处理路径。上海某污水处理厂扩建项目采用污泥热解碳化技术，设计规模为100 t/d（含水率80%），污泥干化到含水率约20%进入碳化炉，在400—600℃进行碳化处理，减量化程度高达87%。
第五章 资源化利用与循环经济模式
5.1 再生水利用的政策驱动与市场扩展
再生水利用是污水资源化利用的核心方向。2021年1月，国家发改委等十部门联合发布《关于推进污水资源化利用的指导意见》，明确提出到2025年，全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，京津冀地区达到35%以上。
在政策推动下，污水资源化利用取得显著进展。2025年我国非常规水利用量已超过250亿立方米，其中再生水利用量达到213.4亿立方米，再生水利用率提升至28%，较“十三五”末提高近9个百分点。珠江区2025年非常规水利用量达到33.3亿立方米，占全国非常规水利用总量的13%，较2020年增长3.4倍，占总用水量比例由1.0%提高到4.3%。
水利部围绕缺水地区、水环境敏感地区、水生态脆弱地区，以2025—2026年为周期组织实施全国非常规水开发利用项目，预期可新增非常规水利用能力超3亿立方米/年，推动实现我国2025年非常规水利用量超过230亿立方米目标，逐渐缓解京津冀、黄河流域、长江经济带等国家区域重大战略承载区水资源供需矛盾。
全国76个典型地区再生水利用配置试点工作已完成。“十四五”期间，各试点城市围绕建立完善再生水利用管理体系，系统构建再生水技术标准体系，出台价格、财政奖补、用水指标配置、水权交易、绿色金融、生态价值转化等激励政策，挖潜再生水补充新增用水需求。
住房城乡建设部印发的城市再生水利用典型经验做法中，焦作市编制中心城区再生水专项规划，结合城区空间结构与用水需求，明确至2035年再生水利用工作目标以及重点利用领域和设施布局，构建“分区供水、互联互通”的输配体系，合理布局再生水厂、泵站与取水点。
“十五五”期间，再生水利用率目标将从当前的28%提升至40%以上，碳排放核算体系将全面落地，人工智能在工艺优化中的规模化应用将成为重塑行业价值链的关键变量。
5.2 污水热能回收与能源工厂模式
污水处理厂从“耗能大户”向“能源工厂”转型，是全球污水处理行业碳中和的重要方向。全球已有十余座污水厂实现能源自给甚至净能源输出。
**奥地利Strass污水厂**是全球首个实现能源自给的污水处理厂。该厂处理规模3.8万m³/d，服务人口6万。其能源自给率从2000年的49%提升至2005年的108%，2020年达到130%。核心措施包括：高效曝气改造（电耗从0.35降至0.18 kWh/m³）、两级厌氧消化（中温+高温串联，VSS去除率>55%，沼气产率提升30%）、侧流Anammox（处理污泥脱水液，减少主流程氮负荷20—30%）、热电联产（沼气发电电效率38%，余热回用加热消化池）。
**荷兰Epe污水厂**从1970年建设的传统活性污泥法起步，分阶段改造，2010年引入侧流Anammox（DEMON工艺），2015年实现能源自给率120%。核心措施包括：将厨余垃圾等高COD基质引入厌氧消化（沼气产量翻倍）、2台500kW沼气发电机、高效鼓风机和水泵升级。该厂能源消耗为20 kWh/PE·年，能源产出为24 kWh/PE·年，净输出4 kWh/PE·年。
**丹麦Billund污水厂**能源自给率达150%，采用热电联产+区域供热模式，成为“能源工厂”的典范。**新加坡Tuas污水厂**规划处理规模80万m³/d，采用主流Anammox+太阳能技术，目标是建成世界最大能源自给污水厂。
这些案例的共同路径是：厌氧消化+热电联产（CHP）+高效曝气+侧流Anammox+光伏/风能补充。不同措施的碳减排贡献分别为：厌氧消化+CHP贡献30%—40%，精确曝气贡献15%—25%，侧流Anammox贡献10%—20%，光伏发电贡献5%—15%。
5.3 磷回收与营养物循环利用
污水中的磷是宝贵的不可再生资源，磷回收是实现污水资源化利用的重要方向。从污水中回收磷不仅可以缓解磷矿资源枯竭的压力，还可以减少水体富营养化风险。
在技术路线方面，鸟粪石（struvite）结晶法是目前最成熟的磷回收技术，可从污泥消化液中回收磷并制成缓释肥料。此外，从污泥焚烧灰中回收磷的技术也在研发和示范阶段。荷兰NEWs概念将未来污水处理厂描述为“营养物（Nutrient）”、“能源（Energy）”、“再生水（Water）”三厂合一的运行模式，其中营养物回收是核心组成部分。
研究显示，通过超滤-正渗透（UF-FO）混合系统可实现碳和磷的高效浓缩捕获，UF系统实现COD捕获效率78.6%，有效保留了68.3%的磷。级联生物电化学工艺同步实现水中碳、氮、磷全组分利用/去除，为营养物的高效回收提供了新路径。
5.4 碳资产管理与碳金融创新
在碳交易市场框架下，污水处理厂的碳减排量正逐步转化为可交易的碳资产。2026年5月，武汉城投集团下属武汉控股公司成功落地湖北省污水处理行业首笔碳配额回购融资业务，以14万吨二氧化碳排放配额在湖北省碳排放权交易中心成功融资290余万元。
武汉控股公司作为武汉市核心污水运营企业，污水处理能力占武汉市中心城区81.8%。公司依托一体化调度运维模式，搭建“厂网一体化”智慧调度平台，同时自主研发了“麒麟”巡检机器人、“防沉”带水清淤机器人等智能装备，有效提升了污水处理厂进水浓度，减少了污水处理工艺后续碳源投入。通过布局光伏发电、更新高效设备、推行智能调度运行等举措，实现了企业碳排放量持续下降，常年低于国家核定配额量，形成了稳定富余的碳配额资产。
这一交易的落地，标志着碳金融市场首次将碳金融模式拓展至污水处理领域，为全省污水处理行业盘活碳资产、开展绿色融资提供了可复制、可推广的实践路径，有力推动了碳市场从高耗能行业向城市公用事业、民生服务领域延伸。
在绿色金融领域，中国人民银行等七部门联合发布《关于进一步强化金融支持绿色低碳发展的指导意见》，明确支持清洁能源等符合条件的基础设施项目发行REITs，推动基建项目碳排放核算与碳配额质押融资。2025年，绿色信贷、绿色债券等市场化工具应用趋于成熟，为项目推进提供了多元化、可持续的融资保障。
第六章 厂网一体化与运营模式创新
6.1 厂网分离的制度困境与改革方向
厂网分离体制是长期以来制约污水处理效能提升的制度性障碍。在传统体制下，污水处理厂由水务企业运营，而排水管网由市政部门管理，两者之间缺乏有效的协调机制。由此导致的突出问题包括：管网错接混接严重，雨水和地下水渗入管网导致进水浓度偏低；管网维护不到位，管道破损和淤积导致污水外渗或地下水入渗；管网建设与污水处理厂建设不匹配，部分区域管网覆盖率不足导致污水处理厂“吃不饱”。
住建部明确要求将污水处理厂进水污染物浓度、污染物削减量和污泥无害化处理率等作为核心考核指标，构建以污染物削减绩效为导向的“按效付费”机制，实现“厂网一体”工程建设与运营效果的联动考核。
广西壮族自治区提出到2028年底全面推行城市生活污水处理厂“厂网一体”“按效付费”改革，初步构建系统完善、运行高效、可持续发展的城市污水厂网一体化管理体系，并按区域确定考核指标，完善按效付费考核。
6.2 按效付费机制的理论框架与实践探索
按效付费机制是污水处理行业运营模式改革的核心方向。传统付费模式逐渐暴露出与环境治理效果关联度低、财政投入产出效率低等问题，难以有效激励水务企业提升服务质量和技术创新。
在厂网一体发展背景下，基于量化计算的按效付费方法有助于提升付费的稳定性与透明度。研究表明，在环境成效较好情境下，以相对实施前基准值的改善来量化成效，将获得更高的付费额度，激励作用更明显；但在环境成效一般的情境下，考虑基准值将会增加付费约束，以实际表现量化成效，付费额度更高。
在地方实践中，淮北市推动组建市水务集团，将城区277公里市政污水管网、23座污水泵站、3座污水处理厂和5条城市河道以及城区暗涵整体委托运营，实行“源网厂河”一体化运营模式和服务质量按月考核付费机制。委托运营和按效付费将企业每月运营服务费从190万元提升至约480万元，有效激励了企业提升服务质量。
佛山市南海区2024年模拟试行污水系统运维管理按效付费机制，2025年正式发文实施，方案考核指标含基础运维（占40%）、提质增效（占60%）及其他考核（设社会效益等加分项）。中部地区某城市以“分质定价+绩效考核”为核心推进按效付费改革，形成财务费用随LPR浮动、变动成本与污染物浓度关联、年度考核结果与付费比例挂钩的技术路线，并配套合同再谈判、参数动态调整、厂网一体化考核等制度，实现了财政资金与治污效能的精准匹配。
然而，厂网一体化“按效付费”改革仍面临八大挑战，包括存量合同衔接、考核指标设计、争议协调机制等。应对策略包括依据存量合同剩余期限实行分类差异化衔接，通过补充协议实现梯度过渡考核，增设管网运维专项补贴，同步搭建常态化争议协调机制，平衡原有契约权益与按效付费改革要求。
6.3 智慧水务与数字化运营
智慧水务正从“感知层覆盖”向“控制层闭环”跃迁。AI驱动的智能曝气和精准加药实现显著节能降耗，成为污水处理厂降本增效的重要技术手段。
在平台建设方面，创业环保公司自主研发的“鸿雁”污水处理厂级智慧平台，集成物联网、数据挖掘与智能传感控制系统，实现水质预测、智能曝气、精准加药等全流程自动化管控，显著降低药耗、能耗与碳排放。粤海水务汕尾市东部水质净化厂搭建智慧污水运营平台，落地数字孪生、精确曝气、智能投药等12项智能化应用，实现曝气能耗与药剂消耗同步下降，构建少人值守的高效运行体系，整体能耗、药耗较同规模传统污水厂降低10%至15%。
重庆中心城区“厂网一体”调度平台集成37座污水处理厂、1.6万公里市政排水管网及9000余台智能感知设备，实现从“源头到龙头”的全流程数字化监管，标志着重庆中心城区污水治理迈入“厂网联动、一网统管”新阶段。
在AI应用方面，2026年7月，国内首个全流程AI托管再生水厂落地西安第三再生水厂。上海城投水务计划2026年新增10项机器人应用场景，全面加快水务领域人工智能规模化落地与产业化应用。
在数字孪生领域，江苏省已实现全域810公里市政污水管网、1097公里市政供水管网及3500余公里住宅小区雨污水管网的全域数字化，建成全覆盖的多线并进式地下管网“数字底座”。
6.4 公募REITs与资产证券化
公募REITs为污水处理行业存量资产盘活提供了重要的资本市场工具。富国首创水务封闭式基础设施证券投资基金以深圳和合肥的污水处理项目为底层资产，总规模为67.5万吨/日，成功发行。其底层资产包括合肥十五里河水质净化厂（设计规模30万吨/日）、深圳福永水质净化厂（12.5万吨/日）、深圳公明水质净化厂（10万吨/日）、深圳松岗水质净化厂（15万吨/日）。
基础设施REITs投资的核心逻辑在于底层资产现金流的可持续性，而污水处理具备强刚需、抗周期、特许经营收益可预期三大行业属性。首创环保集团已建立“公募REITs+机构间REITs”双轮驱动模式，精准响应行业“补短板”要求。
REITs的核心意义在于为水务企业打通了存量资产“投融管退”的资本循环通道，使企业能够将成熟运营的污水处理资产通过REITs实现退出，回收资金用于新项目投资和技术升级，形成良性的资本循环。
第七章 典型案例分析
7.1 全球碳中和污水厂标杆案例
**奥地利Strass污水厂**是全球污水厂能源自给的标杆。该厂位于奥地利阿尔卑斯山区，处理规模3.8万m³/d，服务人口6万。该厂通过高效曝气改造、两级厌氧消化、侧流Anammox和热电联产的综合措施，将能源自给率从2000年的49%提升至2005年的108%，2020年进一步达到130%。具体而言，高效曝气改造将电耗从0.35降至0.18 kWh/m³，两级厌氧消化（中温37℃+高温55℃串联）使VSS去除率>55%、沼气产率提升30%，侧流Anammox减少主流程氮负荷20%—30%，热电联产的沼气发电电效率达38%，余热回用加热消化池。该案例证明，通过技术集成和系统优化，污水处理厂完全可以实现从“耗能大户”到“能源工厂”的转变。
**荷兰Epe污水厂**展示了传统污水厂的渐进式改造路径。该厂原为1970年建设的传统活性污泥法，2000年后分阶段改造。2010年引入侧流Anammox（DEMON工艺），脱氮能耗降低60%；2015年实现能源自给率120%。核心措施包括基质分离（将厨余垃圾等高COD基质引入厌氧消化使沼气产量翻倍）、2台500kW沼气发电机、高效鼓风机和水泵升级。该厂能源消耗为20 kWh/PE·年，能源产出为24 kWh/PE·年，净输出4 kWh/PE·年。
7.2 中国污水资源化利用典型案例
**青岛李村河再生水清洁能源利用项目**是山东省首个再生水热源接入供热主管网的创新项目。项目总投资5679万元，新建6台7兆瓦热泵机组及附属设备设施，采用“污水源热泵+热网回水加热”模式，将再生水中的低品位热能转换为高品位热能，并入城市热力管网。整个供暖季可利用再生水2160万立方米，生产热能54.4万吉焦，覆盖120万平方米供热面积，年减排二氧化碳超3万吨，年节约天然气1778万立方米。
该项目的创新之处在于：一是创新性盘活“煤改气”后闲置的厂房与设施，规避了新增建设用地的资源消耗，累计节约投资4000万元；二是打破了再生水传统应用边界，实现其能源属性的深度挖掘与高效转化；三是构建起“低碳+节水+民生”的价值闭环，将绿色技术成果转化为民生福祉。
7.3 智慧水务与低碳运营典型案例
**汕尾市东部水质净化厂**是大型全地埋式水质净化项目，创新采用“地下治污、地上公园”模式，打造厂网一体化数智低碳污水厂。项目搭建智慧污水运营平台，落地数字孪生、精确曝气、智能投药等12项智能化应用，实现曝气能耗与药剂消耗同步下降，构建少人值守的高效运行体系。整体能耗、药耗较同规模传统污水厂降低10%至15%。同时，项目深度融入海绵城市建设理念，园林化率超85%，并结合当地海洋文化打造水文化科普园区，推动污水厂由单一治污单元升级为集治污、生态、科普、休闲于一体的城市生态综合体。
**余杭污水处理厂**集成光伏发电、污水源热泵、生物固碳、中水回用多维减碳技术。光伏年减碳61.78吨、水源热泵年减碳373.68吨、地上植物年固碳约797.5吨，2025年中水回用率达96.7%。该案例展示了多种减碳技术集成的综合效益，为污水处理厂的低碳化改造提供了可复制的技术方案。
7.4 碳金融创新案例
武汉控股公司成功落地湖北省污水处理行业首笔碳配额回购融资业务，以14万吨二氧化碳排放配额在湖北省碳排放权交易中心成功融资290余万元。该公司通过搭建“厂网一体化”智慧调度平台，自主研发“麒麟”巡检机器人、“防沉”带水清淤机器人等智能装备，有效提升了污水处理厂进水浓度，减少了污水处理工艺后续碳源投入。通过布局光伏发电、更新高效设备、推行智能调度运行等举措，实现了企业碳排放量持续下降，常年低于国家核定配额量，形成了稳定富余的碳配额资产。该案例为污水处理行业盘活碳资产、开展碳金融创新提供了可推广的实践路径。
第八章 国际经验与比较分析
8.1 主要经济体的碳中和路线图
**荷兰**提出NEWs概念，将未来污水处理厂描述为“营养物（Nutrient）”、“能源（Energy）”、“再生水（Water）”三厂合一的运行模式，将污水处理厂重新定义为资源工厂。荷兰在污水处理碳中和领域的实践以Epe污水厂为代表，通过Anammox技术、碳源分离和热电联产实现了能源自给率120%的卓越成绩。
**新加坡**国家水务局推行“NEWater”计划，制定水行业能源自给自足的三阶段目标，其远期目标为完全实现能源自给自足，甚至向外提供能量。新加坡Tuas污水厂规划处理规模80万m³/d，采用主流Anammox+太阳能技术，目标是建成世界最大能源自给污水厂。处理后的生活污水经新生水厂深度净化后，可满足新加坡未来55%的用水需求，大幅降低对马来西亚原水进口的依赖，设施每年减少碳排放超20万吨。
**美国**以“Carbon-free Water”为目标，推动污水处理行业的零碳转型。欧盟在《城市污水处理指令》（91/271/EEC，2022年最新修订）框架下，对城市污水的收集、处理和排放以及特定工业行业废水的处理和排放提出了系统要求。
8.2 排放标准的国际比较
国内外城镇污水处理厂排放标准存在显著差异。参考欧美等发达国家的排放标准实践，主要根据各地水环境容量确定地方标准，即使同一地区各污水处理厂排放标准也不一样。澳大利亚、美国、加拿大、日本等国家对COD指标不加以控制，而德国、荷兰等国家的出水COD限值则非常宽泛，可达100mg/L以上。然而，各国无一例外均对BOD指标进行严格控制（BOD₅≤25mg/L）。
我国GB18918—2002一级A标准耗氧物质排放限值均为2级（低），而我国部分省市跨越式执行地表水准Ⅳ类或准Ⅲ类高标准。这种跨越式提标虽然有助于改善水环境质量，但也带来了投资和运行成本的大幅增加，需要在环境效益与经济可行性之间寻求平衡。
8.3 国际经验的借鉴与启示
综合国际经验，可以得出以下启示：
**第一，系统思维是核心。** 荷兰NEWs概念和新加坡NEWater计划均将污水处理置于城市水循环系统的整体框架中考虑，而非孤立地看待污水处理环节。我国“厂网一体”“源网厂河”一体化的改革方向与此高度一致。
**第二，能源自给是可行目标。** 全球已有多座污水厂实现能源自给甚至净能源输出，证明这一目标在技术上是可行的。关键在于厌氧消化+CHP+高效曝气+侧流Anammox+可再生能源的技术组合。
**第三，标准制定应因地制宜。** 发达国家的经验表明，排放标准应根据水环境容量和环境承载力来确定，而非一刀切。我国正在推进的“协商排放”机制（如食品加工制造业新国标）体现了这一方向的探索。
**第四，碳金融工具不可或缺。** 碳交易、碳配额质押融资等金融工具能够为污水处理行业的碳减排提供经济激励，将环境效益转化为经济效益。
第九章 行业发展趋势与展望
9.1 “十五五”时期的发展主线
“十五五”期间，污水处理行业将进入“提质增效与低碳转型并行”的新阶段。行业底层逻辑从“新建项目驱动”全面转向“存量运营驱动”。水务及水治理板块业绩稳定，营收与归母净利润分别增长5.13%和4.32%。
根据《未来新水务发展报告—城镇污水系统碳中和路线图》，城镇污水处理是我国减碳的关键领域，2040年要实现碳中和需减排160Mt二氧化碳当量，并提出了在2040年达到行业碳中和的目标。“2040年的节点是根据对国家污水系统碳足迹核算来定的，通过电力行业的主动减排、污水厂过程优化、节能降耗、光伏发电等措施，特别是取消化粪池以后，是很有信心实现这一目标的，它是一个政策问题，而不是技术问题”。
9.2 技术发展趋势
**厌氧氨氧化主流化加速。** 随着彭永臻院士团队全球首个主流厌氧氨氧化城市污水处理厂的建成和十余项工程的应用，厌氧氨氧化技术正从侧流向主流加速渗透。预计“十五五”期间，主流厌氧氨氧化技术将在更多城市污水处理厂中得到工程化应用。
**智慧水务从感知向控制跃迁。** AI驱动的智能曝气和精准加药将从试点示范走向规模化应用，数字孪生技术将在厂网一体化调度中发挥更大作用。膜材料国产化替代加速推进，零液体排放（ZLD）技术体系日趋成熟，污水资源化利用从试点走向规模化。
**能源自给成为新建污水厂标配。** 光伏发电、污水源热泵、厌氧消化+热电联产等技术组合将成为新建和改造污水处理厂的标配，推动污水处理厂从“耗能大户”向“能源工厂”转变。
9.3 商业模式变革趋势
**厂网一体化运营全面推行。** 到2028年底，全面推行城市生活污水处理厂“厂网一体”“按效付费”改革将成为行业基本要求。这将从根本上改变污水处理行业的运营模式和付费机制。
**REITs扩容与资产证券化加速。** 公募REITs为水务企业提供了存量资产盘活的重要渠道，预计“十五五”期间将有更多水务REITs产品发行，形成“投资—建设—运营—REITs退出—再投资”的资本循环。
**碳资产成为新的收入来源。** 随着碳交易市场的不断完善和碳金融工具的创新，污水处理厂的碳减排量将逐步转化为可交易的碳资产，碳配额回购融资、碳配额质押融资等金融产品将为行业带来新的融资渠道和收入来源。
**综合能源服务模式兴起。** 污水处理厂从单一的污水处理服务向“污水处理+能源供应+资源回收”的综合服务模式转型，污水源热泵供热、再生水供应、磷回收等将成为新的收入增长点。
9.4 政策建议
**一是加快完善碳排放核算标准体系。** 建议尽快制定发布污水处理行业温室气体排放核算国家标准，统一核算边界、核算方法和排放因子，为行业碳减排提供科学依据。
**二是深化污水处理费定价机制改革。** 建议建立污水处理费动态调整机制，使收费标准能够覆盖处理成本并合理盈利。同时加强污水处理费征收和使用监管，确保专款专用。
**三是完善按效付费的制度设计。** 建议制定全国统一的按效付费技术指南，明确考核指标体系、基准值设定方法和争议协调机制，为各地推进按效付费改革提供技术支撑。
**四是加大绿色金融支持力度。** 建议扩大公募REITs在污水处理领域的适用范围，推动碳配额质押融资、转型债券等金融产品创新，为行业绿色低碳转型提供多元化融资渠道。
**五是加强专业人才培养。** 建议建立污水处理行业运营管理人才培养体系，通过厂长研修班、专业技能培训等方式，提升一线运营管理人员的专业化水平。打破厂站独立运营壁垒，推进区域污水处理厂协同运营，构建跨厂联动运维管理体系，实现岗位人才互通、管理标准共建、应急响应联动。
**六是推动国际合作与经验借鉴。** 建议加强与荷兰、新加坡、奥地利等国家在污水处理碳中和领域的技术交流与合作，引进消化吸收国际先进技术和管理经验，推动我国污水处理行业的国际化发展。
第十章 结论
在双碳目标的引领下，中国污水处理行业正经历从“规模扩张”到“提质增效”、从“末端治理”到“资源循环”、从“工程驱动”到“运营驱动”的深刻转型。
**第一，政策体系日臻完善，制度框架基本建立。** 双碳“1+N”政策体系将污水处理行业纳入减污降碳协同增效的关键领域，《生态环境法典》首次以国家法典形式确立再生水法定优先使用地位，GB 18918—2002修改单的实施标志着排放监管从“日均值”向“日均值+瞬时值”双重考核转变。政策体系从目标设定、标准规范到法治保障的完整框架已经形成。
**第二，市场规模持续扩大，但结构性矛盾亟待破解。** 2025年中国污水处理市场规模达4500亿元，预计2030年将突破6800亿元。然而，收费标准与成本倒挂、财政拖欠严重、厂网分离体制弊端等问题仍然突出，制约着行业的健康发展。
**第三，技术创新取得重大突破，低碳转型路径日益清晰。** 厌氧氨氧化技术实现主流化应用，智慧水务从感知向控制跃迁，污水源热泵和光伏发电技术加速推广，污泥处理处置技术路线不断优化。技术创新正在为行业碳中和目标的实现提供坚实支撑。
**第四，商业模式创新加速推进，行业生态正在重塑。** 厂网一体化和按效付费改革全面推行，公募REITs打通了存量资产盘活通道，碳金融创新为行业带来了新的融资渠道和收入来源。
展望“十五五”，污水处理行业将在减污降碳协同增效、资源循环利用、智慧化运营等方面实现更大突破，为建设美丽中国和实现碳达峰碳中和目标作出更大贡献。行业需要把握政策机遇，加快技术创新和模式变革，在高质量发展道路上迈出更加坚实的步伐。
**免责声明**：本报告基于公开信息和行业研究数据编制，仅供行业参考，不构成投资建议，投资有风险，风险自己承担。报告中的数据和观点可能因统计口径、数据来源不同而存在差异，使用者应结合实际情况进行独立判断。
