建設面向未來的中國污水處理概念廠

來源：環保産業研究        作者：曲久輝 王凱軍 王洪臣 餘剛 柯兵 俞漢青
原标題為《曲久輝等6位專家聯合撰文：如何十年内達到世界領先，實現中國水務跨越發展》

中國水網編者按：中國污水處理事業已經到了一個新的轉捩點，亟需繼往開來，注入新活力。曲久輝、王凱軍、王洪臣、餘剛、柯兵、俞漢青6位業内知名專家，從能源節約、環境友好等視角提出：“用5年左右時間，建設一座（批）面向2030年、具備一定規模的城市污水處理廠。它應該是綠色的，是低碳的，能夠真正體現出可持續發展這一普世理念。”這一具有颠覆性的理論課題的提出，無疑是振奮人心的、啟發思考的，并最終将成為凝聚行業共識的、推動中國污水處理變革的一股重要力量。

經過30多年特别是近10多年來的高速發展，中國城市污水處理取得了巨大成就。總結過去，輝煌毋庸置疑，但中國污水處理事業是沿着西方走過、目前正在深刻反思的軌迹一路走來。現有技術路線的核心問題是可持續發展理念的缺失，導緻污水處理迅速成為一個高能耗、高物耗行業，并在很大程度上阻斷了能源與資源的循環利用，與人類社會可持續發展的大方向不一緻。

從世界範圍看，污水處理行業正處于重大變革的前夜，城市污水處理廠的功能将由單純污染物削減，轉變為集污染控制、能源生産和資源現有污水處理政策、技術、标準、規範以及行業标杆都将面臨新考驗，中國污水處理事業将面臨新挑戰。

當量的積累腳步放緩，尋求質變的努力開始了。中國污水處理事業急需在立足國情和自身需要的基礎上，進行一次面向未來的系統探索，以期尋找到再出發的方向。為此，我們提出“建設面向未來的中國污水處理概念廠”這一命題，期望以此融通各方智慧和共識、啟迪業界創新和創造，引領中國污水處理事業的升級發展。

一、西方國家污水處理發展趨勢

回顧百年來發展曆程，污水處理對改善人居環境，推動人類文明進步作出了巨大貢獻。今年迎來“百年誕辰”的活性污泥法，長期、有效地遏制了水污染物排放，至今仍是污水處理系統的“中流砥柱”。上世紀60年代，美國提出了具有超前思維的“21世紀水廠”概念，将污水處理标準提升至飲用水标準，對行業發展産生深遠影響。沿此思路，在本世紀初，新加坡提出了“NEWater”概念，通過傳統生物處理加雙膜法，實現了污水到飲用水的深度再生，帶動了本國水業跨躍式發展，使其一躍成為世界性水務“理念”中心。

随着環境污染、氣候變化、能源危機以及資源枯竭等人類面臨的重大問題日益突顯，近幾年國際污水處理行業出現了以下三個明顯趨勢：

污染物削減功能被進一步強化。一方面，随着經濟社會發展，污染強度不斷增大，污染物種類日趨複雜；另一方面，随着公衆環境意識增強，水環境質量要求不斷提高。為應對這一局面，城市污水處理不斷提标改造成為必然趨勢。發達國家在強化傳統有機污染物去除的同時，生物脫氮除磷（BNR）總體上在朝着強化脫氮除磷（ENR）方向發展，有些地區甚至達到了技術極限（LOT）水平。為應對内分泌幹擾物（EDCs）、藥物和個人護理品（PPCPs）等新興污染物，臭氧氧化和光催化氧化等高級氧化技術也已在污水處理領域得以規模化應用。

以提高能源自給率為目标的提效改造進展迅速。應對氣候變化和能源危機要求城市污水處理必須節能降耗，并開發能源提高能源自給率，實現低碳污水處理。城市污水處理是高能耗行業，美國城市污水處理電耗占全社會總電耗的3%以上；然而，城市污水中又蘊含着巨大潛能。據估計，污水所含潛在能量是處理污水能耗的10倍，全球每日産生的污水潛在能量約相當于一億噸标準燃油，污水潛在能量開發可解決社會總電耗的10%。基于歐洲經驗，在提效改造的基礎上，僅以高效厭氧消化等成熟技術進行能量回收，污水處理能源自給率就可達到60%以上，有的處理廠甚至實現了完全能源自給。

污水處理過程的資源回收引起重視。城市污水處理将成為資源循環利用的重要載體。除水資源循環利用外，污水處理過程還可實現有機質及磷等資源的循環利用。特别是磷，全球磷資源行将枯竭，中國儲量也隻能有效供給20~50年。因此，構建磷素的持續循環體系引起重視，而城市污水處理将是實現磷循環的重要途徑。日本相關機構曾經測算，如将污水中的磷（每年5萬噸）加以回收，可解決本國磷礦石進口量的20%。

二、中國污水處理事業的發展與問題

1984年，中國第一座大型污水處理廠在天津建成并投入運行。此後，經過三十年的發展，中國污水處理事業快速發展，取得了巨大成就。截至2013年，全國建成并投入運行了3500多座縣級以上污水處理廠，日總處理能力達到1.4億m3，已與美國基本相當，為遏制水污染加劇的态勢發揮了關鍵作用。然而，每個行業都難以跨越曆史，污水處理行業高速取得的巨大成就之下也同樣隐存着短視、粗放乃至劣質。面向未來，我們必須進行反思。

首先，污水處理行業作為“綠色家