概念厂落地污水处理事业的探索

“我们提出超越当今国际先进水平二十年的中国污水处理概念厂理念，计划用5到6年的时间建成一座或一批示范厂。”2014年年初，来自环境保护科研领域的六位业内知名专家提出了建设中国污水处理概念厂、变污水处理事业跟跑者为领跑者的目标，在业内外引发强烈反响。

笔者所在的单位有幸作为首家完整披露这一消息的媒体，也一直在关注、关心这一工作的进展。日前，我在宜兴参加2015（第三届）中国环保技术与产业发展推进会期间获悉，经过一年多的不懈努力，污水处理概念厂“概念”将落地。“我们最终确立了概念厂的工艺技术路线，并准备在宜兴正式启动第一座概念污水厂的建设。在工艺考察与研究的过程中，明确了主流厌氧氨氧化的重要地位。”王凯军透露，北京市政府也表达了意向，正在论证阶段。

追求水质的可持续性，追求能源的最大化回收，追求资源的高效循环利用以及设施与周边的环境和谐友好，中国污水处理概念厂提出的四重目标，与当今污水处理行业先进的可持续理念高度相通，且首创性地提出了打造生态综合体的设想，被认为是对当今世界先进污水处理模式的超越，更具挑战性和意义。

一年多时间里，围绕概念厂筹备的各项研讨交流和活动层出不穷，这一工作已经成为动员、整合国内外相关科研、产业资源的系统实践，吸引了越来越多的科研机构、企业、投资者的兴趣和参与。在中国污水处理未来发展方面，开始了一次自发的路径探索，并希望能对未来事业发展的实际走向产生深远影响。

1、面向20-30年的未来，从科研到产业发展，对未来的水污染治理、水资源管理需求做出预判和准备

从污水处理概念厂提出到现在，业内外一直不乏不同意见者。“如此高大上的污水处理厂在中国能不能用得上、用得起？”很多人认为中国污水处理还有诸多现实问题没有解决。

对此，笔者以为，探索建设中国污水处理概念厂的目标就是要面向20-30年的未来，从科研到产业发展，对未来的水污染治理、水资源管理需求做出预判和准备。而这是中国污染治理向来有所短缺的部分。

由于中国环境问题的集中快速爆发，无论是水、大气还是固废、土壤，治理都属仓促应战。科研和产业，相对于环境治理的紧迫需求，准备时间严重不足。而没有技术和产业基础，在技术路线等方面缺乏基本的判断力，这往往导致匆忙之下对国外技术路线的直接照搬，当时造成投资浪费，后续留下诸多遗憾。

而当前中国污水处理事业的现状也已经显示出了仓促上马的后遗症：普遍采用的长流程、高耗能工艺造成了能耗、运行稳定性适应性问题；在污泥问题上缺乏系统性考虑，污泥处置现成各城市难题。

更重要的是，由于缺乏对水环境治理、水资源形势的预判，使得我国在污水处理基础设施建设上，面临刚刚建成就已然落后的尴尬。生产管理粗放，排放水质普遍不能满足水环境的要求，设施本身成为污泥、臭气、噪声排放源，能源资源未能有效回收。专家表示，“面临水量、水质双重危机，庞大投资建成的污染治理设施未能发挥应有的作用。污水处理接下来工作推进的着力点在哪里，在业内比较迷茫。”而概念厂筹备这一年多来，笔者多次有机会旁听相关的研讨会议和相关活动，也得以“围观”污水处理概念厂对未来判断的日渐清晰。

据介绍，当前，发达国家的污水处理已度过以黑臭河道、水体富营养化为标识的污染解决阶段，目前处于以水资源为中心的可持续发展阶段。英国等国已提出下一代的污水处理厂将成为水资源中心、能源中心和营养中心等先进理念。
从这点上看，概念厂提出诸多目标中首要包含的是要在可持续发展阶段抓紧补课，适应中国资源环境的迫切需求。对此，王洪臣教授表示，我们的领先性和挑战在于提出了综合性目标。目前在水质提升、能源回收、环境友好等某个单方面，在国际上都有实践，但是要在一个设施上实现集合四个综合目标，还未有先例。

而生态文明理念在中国治国理念中被明确，也给了专家团队又一重目标。“生态文明理念下的技术大繁荣有可能使污水处理设施从目前的生态负资产变为生态正资产。为此，我们提出以污水处理设施为基础建立生态综合体。以资源能源利用循环，污水处理可以跟现代设施农业或者都市农业相结合，可以为市民提供社区休闲的空间，还可以与生态湿地结合，具备为社会服务，为生产服务，以及为自然服务的功能。”王凯军说，在这方面，我们和发达国家处于同一起跑线，我们不做，别人也在做；我们不抢先，别人就会抢先。

2、明晰未来需求，建立更加灵活、适用的可持续标准体系与工艺路线

目标鼓舞人心，但实现路径却是有待探索的空白。其中，工艺路线的选择是业界最为关注的问题之一。“首先得研究预判二十年以后中国社会发展对污水处理的要求是什么。”王洪臣表示，我们认为有几个挑战是污水处理事业必须应对和有所作为的，包括水资源紧缺，能源短缺，资源匮乏和邻避。

这些挑战意味着污水处理厂要实现的功能是多方面的，因而也给现在的参与者们制定了多任务“hard”模式：

未来淡水资源的缺乏，要求污水处理行当必须为实现水资源的可持续循环利用提供一个基础；

而占社会1%用电量的污水处理行业存在较大的能源回收空间，可以通过自身不断降低能耗，以及开发利用污水中能源来实现；

除能源外，污水中还存在大量有机质和磷等重要资源，这恰恰是我国土地需要的。而如何让污水处理厂从人人嫌弃的设施，成为融入社区、贡献正能量的设施，是较大挑战。

这些目标对应的技术工艺纷繁复杂，如何选择？对此，王洪臣表示，工艺路线应该体现出污水处理技术未来的发展趋势，但不必追求尽善尽美。在向北京市汇报时，他们提出了立足现在，面向未来，实现不同阶段工艺的无缝切换的理念。“就是说我们做的每一步对未来需求的变化和技术的发展，都要留下足够的空间。”

笔者以为，这也将给目前的污水处理工艺设计和设施建造带来一次理念革新。此前绝大多数城市污水处理厂在建设时只顾眼下，在空间和工艺选择上，已经陆续面临提升空间有限的窘境。

哪些工艺将随着需要而得到应用？专家点名的如下技术，相信也将成为污水处理行业技术产业储备的重点。

第一，着眼于提升感官指标的膜分离技术。

第二，应对新型污染物、以臭氧为主的高级氧化技术。

第三，节能降耗技术装备。如高级曝气控制技术，最佳回流比控制技术等。

第四，厌氧氨氧化、活性颗粒污泥等低能耗新工艺。

第五，污水的能源化技术，污水水源热泵技术，碳磷资源的循环技术等。

除了在工艺路线上的系统革新，基于概念厂提出的综合目标，也需要在排放标准体系上来体现。而现行的这套官方体系显然已经被“嫌弃”。因此，对基于安全和健康的概念厂排放标准体系的研究，是概念厂团队相当重要的工作。清华大学的余刚教授则专注于这部分内容。他坦言这工作并不容易。“标准制订了以后，是不是可以很好的实施，有没有很好的指导作用，这是我们特别关心的问题。”

据介绍，概念厂的标准体系研究一方面是要紧密围绕我国水污染治理、水资源管理未来的需求和目标，同时充分考虑技术进步，借鉴国外先进经验。“概念厂排放标准今后则是两部分：基本要求指标+选择性指标。后者可以针对不同的环境和要求来进行具体选择。”

业内甚至已经有设想，将来的污水处理厂出水将有不同的用途，目前的一些污染物可能要达到极限去除的水平，比如作为工业冷却水、作为水源补充等；而如果直接用于农林灌溉，取出难度越来越大的氮磷，则被当作营养物质。在同一体系下，“一厂一标”可能成为发展趋势。

量身定制更加科学合理，但内在基本原则将是高度统一。目前，排放标准体系的三原则已经明确：

第一是可持续和环境友好的原则，

第二是技术经济合理原则，

第三，以科学基础为依据的原则。

不久前官方征求意见的城镇污水排放标准修订稿中提出对新兴污染物质控制的目标。这也印证了此前专家们的判断。“概念厂专家委员会自成立之初，就明确概念厂一定要解决这些主要新兴污染物的问题。特别是药物和个人护理品。”余刚说。

他表示，上述物质不是工业排放，而是来源于日常生活，应该通过城市污水处理系统予以解决。“我国是抗生素大量使用的国家，个人护理品数量种类也在急剧增长，还有一些雌激素，这些物质的量级已经很高。而目前的城市污水处理对其的处理率还不高，只能达到一半左右，去除率超过50%的工艺路线很少。”具有挑战性的是，我们在这部分的工作不仅还是空白，同时也并没有太多经验可以借鉴，因为即使是发达国家也仍处于制订标准和努力解决过程中。

3、以示范厂为基础建立生产型研发中心，有望对科研创新机制改革提供借鉴

目前，在宜兴建设一座满足太湖水质需求的污水处理示范厂的项目，已经“板上钉钉”。据悉，相关建设内容已初步明确：处理规模2.5万吨，以及一座规模为日处理50吨的污泥处理技术示范厂。

谈及项目建设的目的，宜兴示范厂相关负责人李彩斌表示已经比较明确：示范处理技术，带动处理技术升级和观念转变；释放前瞻性技术，同步打造一个开放的城市污水处理研发中心，构建从实验室走向实际推广应用的新模式。

笔者更感兴趣的是，以示范厂为基础建立的生产型研发中心。李彩斌说，根据我们以往水处理技术研发经验，生产型的研发是成果产出效率最高的途径之一。建设水处理技术创新支撑平台，建设生产型研发平台，可以带动整体创新链条向产业和市场方向发展。在这一体系中，政府、科研机构、企业可以在不同环节分别支持和投入，同时摸索建立科学的技术成果验证体系和评价方法。

他解释说，目前，国内污水处理厂尚未形成创新主体，新技术在生产环节进行示范验证的空间不大，新技术在生产环节的验证评价体系没有建立。“我们在概念厂建设生产型开发中心，就是要为新技术的实际推广提供实验和示范推广平台。”

据悉，初期的计划包括：新技术研发平台，一到两条一千吨的中试规模生产线，一条五千吨的生产型试验线，首期计划实验推广的技术为好氧颗粒污泥技术。“这有可能会成为全国乃至世界上第一个专门为各类水处理先进工艺实验而建的装置。”

如何形成一个富集各方资源而又富有活力的创新体系？如何通过生产型研发验证、评价、推广技术？这是宜兴示范厂想要做的事情，也是笔者认为最具挑战性和现实意义的领域。

一方面，长久以来，如何从实验室到工厂，从论文到应用，不仅是实力雄厚的官方科研面临的难题，也是企业创新面临的瓶颈。另一方面，政府企业如何各取所长，提升科研创新的效率和水平，政企产学研如何不再是一句口号，自上而下其实目前都很着急。

这些问题如果不能得到解决，类似某专项那样，数以亿计资金只换来一堆论文的教训恐怕还将上演。而与此同时，十几年间在污水处理事业发展中已经初步积蓄力量的科研、产业界，也需要更为科学合理的机制来释放其被长久约束的活力。