當(dāng)污水處理行業(yè)與可持續(xù)發(fā)展理念漸行漸遠(yuǎn)時，如何進(jìn)行技術(shù)上的改造升級，成為了它目前所面臨的挑戰(zhàn)。

自1984年我國第一座大型城市污水處理廠在天津建成并投入運(yùn)行以來，經(jīng)過多年發(fā)展，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部的數(shù)據(jù)顯示，截至2017年6月底，全國城鎮(zhèn)累計(jì)建成運(yùn)行污水處理廠4063座，污水處理能力達(dá)1.78億立方米/日，與美國基本相當(dāng)。

“應(yīng)該說，通過國家這些年的支持，水污染治理行業(yè)已成為從業(yè)人數(shù)最多、技術(shù)門類最為齊全，各類業(yè)態(tài)最為發(fā)育的環(huán)保產(chǎn)業(yè)。”科技發(fā)展與管理專家、中國21世紀(jì)議程管理中心副主任柯兵說。

然而，這一龐大產(chǎn)業(yè)的背后，也存在著困局。水質(zhì)科學(xué)專家、中國工程院院士曲久輝介紹，多年來，我國的污水處理行業(yè)從頂層設(shè)計(jì)到具體實(shí)踐，一直存在著短視、粗放、混亂甚至劣質(zhì)的問題。

中央也極力去破解這個困局。4月2日召開的中央財(cái)經(jīng)委員會第一次會議確定，“污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)”要打好七場標(biāo)志性的重大戰(zhàn)役，包括打好城市黑臭水體治理、水源地保護(hù)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理等攻堅(jiān)戰(zhàn)，確保3年時間明顯見效。其中，涉及水污染防治的戰(zhàn)役占了大頭。

在此背景下，一個以污水處理概念廠為核心的城市綜合體理念由此而生，4月17日，首個“城市污水資源概念廠及生態(tài)綜合體”將在江蘇宜興奠基。

江西省南昌市一家污水處理廠。技術(shù)人員正在查看污水處理情況。攝影/章軻

污水處理之困

我國目前的污水處理行業(yè)，雖然是“綠色家族”的重要成員，卻與可持續(xù)發(fā)展理念漸行漸遠(yuǎn)。

4月11日，污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營管理專家、中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長王洪臣對記者說，我國污水處理廠主要存在四個方面的問題，包括仍在沿襲國外上世紀(jì)六七十年代的工藝路線；以高能耗換取高水質(zhì)；資源回收幾近空白；忽視環(huán)境友好，“鄰避”（不要建在我家后院）現(xiàn)象普遍發(fā)生。

這些年，各地污水處理廠不斷冒出問題。2010年，原環(huán)境保護(hù)部公布的“2009年國家重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)及污水處理廠主要污染物全年排放超標(biāo)情況的通報(bào)”稱，全國共監(jiān)測了1587家國控城鎮(zhèn)污水處理廠，全年監(jiān)測全部達(dá)標(biāo)的污水處理廠占監(jiān)測污水處理廠總數(shù)的53%，部分測次超標(biāo)的占31%，全部超標(biāo)的占16%；對城鎮(zhèn)污水處理廠監(jiān)測中，化學(xué)需氧量全年排放超標(biāo)有19家，江蘇、內(nèi)蒙古等�。▍^(qū)）排放超標(biāo)企業(yè)較多。

2011年9月，原環(huán)境保護(hù)部公布的“2011年上半年國家重點(diǎn)監(jiān)控污水處理廠監(jiān)督性監(jiān)測結(jié)果超標(biāo)名單”中，超標(biāo)排放的國家重點(diǎn)監(jiān)控污水處理廠多達(dá)334家，約占總數(shù)的五分之一。

2016年和2017年，中央環(huán)境保護(hù)督察組對各地的反饋意見中，同樣有多個城市的污水處理廠被點(diǎn)名。

從技術(shù)上分析，王洪臣說，現(xiàn)有污水處理技術(shù)路線的核心問題，是可持續(xù)發(fā)展理念的缺失，導(dǎo)致污水處理變成了一個高能耗、高物耗的行業(yè)，并在很大程度上阻斷了能源與資源的循環(huán)利用。

水污染控制及產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略專家、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍介紹，我國絕大部分污水處理廠取消了初沉池設(shè)計(jì)，大量采用延時曝氣等高能耗工藝，以高能耗為代價(jià)實(shí)現(xiàn)污染物削減與減排，形成了“減排污染物、增排溫室氣體”的尷尬局面，“現(xiàn)有污水處理廠設(shè)置厭氧消化設(shè)施的數(shù)量不足3%，在硬件上直接否定了污水潛能的開發(fā)利用。”

在能源利用與回收方面，我國污水處理行業(yè)的具體行動也是幾近空白。王洪臣介紹，污水處理是能源密集型行業(yè)，消耗的能源主要包括電力和燃料，電耗成本約占運(yùn)行成本的60%~70%。高能耗一方面導(dǎo)致污水處理成本較高，使一些中小型污水處理廠運(yùn)行困難，同時也進(jìn)一步加劇了當(dāng)前的能源危機(jī)。

此外，污水處理缺乏面向水環(huán)境多樣化需求的科學(xué)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。王洪臣介紹，目前的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)采用“一刀切”方式，沒有顧及地域不同和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等重大差異性問題，不利于生態(tài)敏感地區(qū)的水質(zhì)保護(hù)以及缺水地區(qū)的水資源問題的根本解決。

同時，城市污水處理產(chǎn)生的大量污泥沒有安全、妥善地融入自然循環(huán)，對環(huán)境造成嚴(yán)重隱患，污泥中營養(yǎng)物也沒有得到有效利用。污水處理廠周邊公眾對污水處理過程所產(chǎn)生的惡臭和噪聲積怨頗深，已成為不容忽視的環(huán)境問題。

在今年2月召開的2018年全國環(huán)境保護(hù)工作會議上，生態(tài)環(huán)境部部長李干杰表示，未來三年要著力開展清水行動，會同有關(guān)部門堅(jiān)決落實(shí)《水污染防治行動計(jì)劃》，扎實(shí)推進(jìn)河長制湖長制實(shí)施，確保污染嚴(yán)重水體較大幅度減少，飲用水安全保障水平持續(xù)提升。

“大氣的問題解決難，水的問題要解決起來更難。”李干杰表示，下一步要“兩手發(fā)力”，一手抓污染減排，把污染物的總量減下來。另一手是抓擴(kuò)容，開展生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)，增強(qiáng)水生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，使其有更大的接納能力和凈化能力。

浙江省臨安污水處理一廠尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)要求，出水水質(zhì)已優(yōu)于A標(biāo)。攝影/章軻

從污水處理概念廠到生態(tài)綜合體

不得不提的是，城市污水其實(shí)蘊(yùn)含著巨大潛能。

據(jù)專家估計(jì)，污水所含潛在能量是處理污水能耗的10倍，全球每日產(chǎn)生的污水潛在能量約相當(dāng)于一億噸標(biāo)準(zhǔn)燃油，污水潛在能量開發(fā)可解決社會總電耗的10%。僅以高效厭氧消化等成熟技術(shù)進(jìn)行能量回收，污水處理能源自給率就可達(dá)到60%以上，有的處理廠甚至實(shí)現(xiàn)了完全能源自給。

王洪臣介紹，國際污水處理行業(yè)近年來出現(xiàn)了三個明顯趨勢，即污染物削減功能被進(jìn)一步強(qiáng)化，以提高能源自給率為目標(biāo)的提效改造進(jìn)展迅速和污水處理過程的資源回收引起重視。日本相關(guān)機(jī)構(gòu)曾測算，如將污水中的磷（每年5萬噸）加以回收，可解決本國磷礦石進(jìn)口量的20%。

“從世界范圍看，污水處理行業(yè)正處于重大變革的前夜，城市污水處理廠的功能將由單純污染物削減，轉(zhuǎn)變?yōu)榧�污染控制、能源生產(chǎn)和資源�，F(xiàn)有污水處理政策、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及行業(yè)標(biāo)桿都將面臨新考驗(yàn)。”王洪臣說，中國污水處理事業(yè)已經(jīng)到了一個新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，急需注入新活力。

“污水處理概念廠”由此而生。這一概念最早是在2014年1月，由包括曲久輝、王洪臣、王凱軍、柯兵在內(nèi)的6位環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜业谝淮蜗蛏鐣�進(jìn)行闡述，他們將推出面向2030~2040年的城市污水處理工藝、技術(shù)與裝備，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，在5年內(nèi)建成中國第一座城市污水處理概念廠并投入運(yùn)營，帶動中國水處理事業(yè)由跟蹤到引領(lǐng)的跨越式發(fā)展。

其他2位專家分別為新興污染物控制及環(huán)境安全專家、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授余剛和污水生物處理理論與技術(shù)專家、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授俞漢青。

4年后的2018年，這6位專家又意識到，與農(nóng)業(yè)相關(guān)的環(huán)保問題不解決，環(huán)境永遠(yuǎn)不會有真正的改善，“我們要做的，是讓污水處理、生態(tài)景觀與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)融合，讓城市與鄉(xiāng)村互通。”

他們?yōu)榇颂岢隽艘粋�新目標(biāo)，打造全國領(lǐng)先、具有示范意義的以城市污水處理概念廠為核心的城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體。

在這個城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體中，污水處理廠變成了一個集養(yǎng)老、休閑、健身、體驗(yàn)于一體的生態(tài)公園，污水廠、垃圾場等城市“負(fù)資產(chǎn)”變?yōu)榱伺c城市生活融為一體的“正資產(chǎn)”，成為中小城市生態(tài)文明建設(shè)的“發(fā)動機(jī)”。

六位水處理專家的合影。資料圖

6位專家提出的污水處理概念廠新在哪？“城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體”又有哪些特色？

“我想，這個概念廠應(yīng)該是綠色的、低碳的，能夠真正體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展這一普世理念。”王洪臣說，同時，這一概念廠還應(yīng)集中展示已經(jīng)和即將工程化的全球先進(jìn)技術(shù)，引領(lǐng)我國污水處理事業(yè)走向世界前列。

中國城市污水處理概念廠專家委員會秘書處負(fù)責(zé)人許國棟則用16個字來形容概念廠：水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源回收、環(huán)境友好。

許國棟說，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)無疑是污水處理廠建設(shè)者的首要考慮，概念廠應(yīng)包含面向水環(huán)境保護(hù)需求和面向水資源可持續(xù)循環(huán)利用的兩類標(biāo)準(zhǔn)。

其中，第一類是指根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展要求而需達(dá)到的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在頂層設(shè)計(jì)、長遠(yuǎn)規(guī)劃的基礎(chǔ)上提出；第二類是完全滿足水資源循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，使污水從根本上實(shí)現(xiàn)再生。這類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮對包括新興污染物在內(nèi)的有毒有害污染物的深度去除，對缺水地區(qū)的水生態(tài)安全發(fā)揮保障作用。

“概念廠還應(yīng)大幅提高污水處理廠能源自給率，在有適度外源有機(jī)廢物協(xié)同處理的情況下，做到零能耗。”許國棟說，概念廠將實(shí)現(xiàn)在目前污水處理耗能基礎(chǔ)上普遍節(jié)能50%以上，在具備有機(jī)物外源時做到能源自給。沿著概念廠的方向，有望為整個社會減少1%的能耗。

城市污水處理概念廠工藝路線圖。資料來源：中國城市污水處理概念廠專家委員會

從高能耗向低能耗

許國棟還介紹，概念廠應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在城市長遠(yuǎn)發(fā)展視角下選擇合理處置方式，使污泥最終達(dá)到無害化、資源化，并降低化學(xué)品的引入對污水處理廠出水、出泥帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

說到“環(huán)境友好”，許國棟解釋說，概念廠還應(yīng)追求感官舒適、建筑和諧、環(huán)境互通、社區(qū)友好。第一財(cái)經(jīng)記者在一幅概念廠設(shè)計(jì)圖上看到，這里不僅有污水處理，也有水景花園、土壤體驗(yàn)中心、農(nóng)田、休閑公園，甚至還有美食廣場。

許國棟表示，概念廠還將集中應(yīng)用、展示已經(jīng)和即將工程化的全球先進(jìn)污水處理技術(shù)，并成為國際水處理工程技術(shù)考察、觀摩學(xué)習(xí)的重要基地。

專家們設(shè)計(jì)的、以概念廠為核心的城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體具備了四類功能，包括構(gòu)建良性城鄉(xiāng)物質(zhì)循環(huán)，推動生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展；形成集體育健身、休閑娛樂、教育科普、園藝服務(wù)等功能為一體的生態(tài)公園，服務(wù)中小城市民生；成為一個系統(tǒng)管理的精品現(xiàn)代農(nóng)業(yè)區(qū)，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)升級，推動農(nóng)民職業(yè)化；綜合體本身可作為城鄉(xiāng)過渡、城市發(fā)展新背景或新的低密度發(fā)展區(qū)。

污水處理新概念廠鳥瞰圖。資料來源：中國城市污水處理概念廠專家委員會

4年來，6位專家的倡議已經(jīng)得到了海內(nèi)外同行的熱切關(guān)注和積極評價(jià)。

“中國的概念廠項(xiàng)目或許會給污水廠從高能耗向低能耗，甚至能量正產(chǎn)出帶來革命性的改變。”國際水協(xié)會執(zhí)行主席博格坎普（Ger Bergkamp）表示，這項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃如果得以實(shí)現(xiàn)，將使得中國在污水廠碳中和方面成為世界的領(lǐng)先者。

歐洲藝術(shù)科學(xué)院院士馬克·梵·洛斯德萊特（Mark van Loosdrecht）也表示，中國有希望成為實(shí)踐可持續(xù)污水處理的全球領(lǐng)導(dǎo)者，“當(dāng)然，這是一個好消息。”

中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授錢易表示，概念廠既符合中國需要又適應(yīng)了世界發(fā)展潮流，方向非常好，是中國目前絕對需要的。“針對要用5年的時間建設(shè)一座概念性具有一定規(guī)模城市污水處理廠的提法，我建議把一座改為一批。”

去年，在確定了工藝技術(shù)路線之后，首座概念廠及生態(tài)綜合體建設(shè)落戶江蘇宜興。

“宜興市與城市污水處理概念廠專家委員會的共同追求和高度共識，促成了首座概念廠落戶宜興，并委托中持水務(wù)股份有限公司作為該項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施主體。”許國棟說。事實(shí)上，畢業(yè)于清華大學(xué)環(huán)境工程系的許國棟，他的另一個身份就是中持水務(wù)股份有限公司董事長。

許國棟告訴記者，去年已聘請國內(nèi)外知名行業(yè)專家針對宜興概念廠項(xiàng)目進(jìn)行了多項(xiàng)專題研究，并組織頂級團(tuán)隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)和規(guī)劃的總體方案去年已成型，項(xiàng)目前期建設(shè)手續(xù)也已完成。

在宜興概念廠的設(shè)計(jì)圖示中，污水通過管道從宜興市流入，在概念廠里得到凈化并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，回歸到環(huán)繞城市的河流湖泊中。水分蒸發(fā)后通過雨水落入山坡上的蓄水庫，水庫出水再被用作自來水流進(jìn)居住區(qū)和工業(yè)區(qū)，經(jīng)過使用后又成為污水流入概念廠，以此形成完整的循環(huán)圈。生態(tài)綜合體不產(chǎn)生廢物垃圾，污水可以轉(zhuǎn)變成潔凈水、生物和礦物肥料、沼氣等資源。

許國棟對記者表示，通過概念廠及生態(tài)綜合體的建設(shè)，形成完整的創(chuàng)新鏈條，產(chǎn)業(yè)間充分互動，有利于將宜興建設(shè)成為中國的水務(wù)“創(chuàng)新引擎”。

“概念廠在未來肯定會遇到一些困難和問題，希望大家攜起手一起推進(jìn)這項(xiàng)事業(yè)。在產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)準(zhǔn)入等方面給予相應(yīng)的政策支持，同時在規(guī)范行業(yè)自我發(fā)展和競爭方面能夠創(chuàng)造一個公平的環(huán)境。”柯兵說。

浙江省臨安污水處理一廠1.8萬平方米的溫室里種植了水生美人蕉、再力花等多種植物，以吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化合成植物體。攝影/章軻

污水處理工藝能耗與產(chǎn)能對比。資料來源：中國城市污水處理概念廠專家委員會

2011-2015年全國污水處理廠單位電耗。資料來源：中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心

資料來源：中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心

資料來源：中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心