文章根據(jù)王凱軍老師“2014環(huán)境技術(shù)產(chǎn)業(yè)論壇”上主題發(fā)言錄音整理，未經(jīng)本人審核。（錄音整理：穆菁）
回顧過(guò)去的200年間，抽水馬桶、下水道系統(tǒng)和污水處理工藝構(gòu)成了整個(gè)污水處理歷史上的三大基石。18世紀(jì)末，抽水馬桶的發(fā)明，開辟了集中化的污水排放方式，同時(shí)也為改善人類健康做出了巨大的貢獻(xiàn)；但是隨著下水道系統(tǒng)的充分發(fā)展，流行病也隨之?dāng)U散泛濫，威脅人類生命健康。為抵御流行病的侵害，19世紀(jì)初，人類發(fā)現(xiàn)了活性污泥技術(shù)，從而正式開啟了污水處理的大門。
從歷史發(fā)展的角度來(lái)看，不同時(shí)期所針對(duì)的不同目標(biāo)驅(qū)動(dòng)著技術(shù)的不同發(fā)展方向。18世紀(jì)，控制傳染病是主要目標(biāo)；19世紀(jì)初，活性污泥法對(duì)有機(jī)物的去除和氨氮消化起到重大作用； 20世紀(jì)后半葉，氮磷營(yíng)養(yǎng)物的控制成為當(dāng)時(shí)面對(duì)的主要問(wèn)題；如今，新興污染物、資源化等一系列問(wèn)題，又勢(shì)必將引領(lǐng)一波技術(shù)改革的新潮流。
今年是活性污泥法的百年誕辰，隨著歷史的更迭，活性污泥法肩負(fù)的歷史責(zé)任越來(lái)越重，在今后的發(fā)展中它能否承擔(dān)更多的責(zé)任？又能否繼續(xù)作為技術(shù)發(fā)展的主體？我想這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
國(guó)際先進(jìn)水處理理念
1993年，荷蘭戴爾夫特理工大學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化細(xì)菌，隨后幾個(gè)主要發(fā)明專家在《Science》提出了新的污水處理工藝，即利用高負(fù)荷活性污泥或其他工藝把碳源盡可能富集，出水主要包括氨氮，氨氮采用厭氧氨氧化的工藝，而污泥在厭氧消化里頭采用厭氧氨氧化的工藝。他們還同時(shí)計(jì)算出了傳統(tǒng)厭氧消化工藝、傳統(tǒng)消化工藝、旁路的厭氧消化工藝以及主流的厭氧氨氧化工藝的能耗，比對(duì)結(jié)果顯示，采用新型污水處理思路能產(chǎn)生24%的正能量。
除此之外，荷蘭的學(xué)者也提出了基于膜技術(shù)的完全物化處理工藝；比利時(shí)學(xué)者提出了磷廢水概念。由此可見(jiàn)，從污水里回收多種資源是下一步新技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)和趨勢(shì)。
近幾年，國(guó)際上也出現(xiàn)了一批可以實(shí)現(xiàn)能源自給的先進(jìn)污水處理廠。如奧地利的Strass污水處理廠，它采用的AB工藝，將進(jìn)水碳源盡可能濃縮，通過(guò)這個(gè)工藝，70%的碳源可進(jìn)入污泥消化。同時(shí)該工藝在能耗控制、氨氮控制方面做了節(jié)能措施，能源自給率不斷提高。大家眾所周知的新加坡Newater水廠，通過(guò)新一輪革新構(gòu)思，將其污水處理廠分為了四個(gè)中心，即廢物處理中心、資源回收中心、能源供應(yīng)中心和娛樂(lè)休閑中心。
國(guó)際水處理理念變革
國(guó)際水處理理念正在發(fā)生著快速變革。舉個(gè)例子，荷蘭戴爾夫特附近一個(gè)剛剛建成的污水處理廠，排水指標(biāo)非常先進(jìn)，排放標(biāo)準(zhǔn)也很高，但它的技術(shù)相較于荷蘭幾年前開發(fā)的好氧顆粒污泥工藝技術(shù)，后者能夠以更少的占地和更低的能耗達(dá)到前者同樣的處理目標(biāo)。該廠在建設(shè)的過(guò)程中就已經(jīng)落后于快速的理念變革。
另一個(gè)例子，美國(guó)建造的清潔水廠雖取得了重大成就，但也面臨著三個(gè)巨大挑戰(zhàn)。首先，給水排水系統(tǒng)在氣候變化時(shí)的應(yīng)對(duì)能力最差；其次，美國(guó)的環(huán)境管理體系法規(guī)、市場(chǎng)規(guī)劃無(wú)法刺激水行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)轉(zhuǎn)變；最后，水行業(yè)資金缺口巨大。為此，美國(guó)清潔水機(jī)構(gòu)國(guó)家協(xié)會(huì)、美國(guó)水環(huán)境聯(lián)合會(huì)和美國(guó)水環(huán)境研究基金會(huì)聯(lián)合成立工作組向國(guó)會(huì)提出議案，呼吁推動(dòng)變革，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，修正環(huán)境法規(guī)法律，修訂環(huán)境路線圖；并對(duì)行業(yè)提出了尖銳的批評(píng)，要求污水處理廠從能源消耗型轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉磧羯a(chǎn)設(shè)施。
美國(guó)的水業(yè)改革有兩點(diǎn)需要引起注意，第一，清潔水法將修訂21世紀(jì)流域法案；第二，城市污水處理廠（POTW）要改變成面向未來(lái)的水資源設(shè)施（UOTF）。從這里我們可以看到，美國(guó)的水業(yè)拐點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。
而作為世界水務(wù)的引領(lǐng)者，新加坡NEWATER經(jīng)過(guò)上世紀(jì)末到本世紀(jì)初三個(gè)階段的籌劃，也提出新的ABC口號(hào)——Active、Beautiful、Clean。這體現(xiàn)出他們對(duì)水處理的要求有了新的提高。
中國(guó)環(huán)境的發(fā)展和挑戰(zhàn)
中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)方興未艾。隨著城鎮(zhèn)化的崛起，在過(guò)去的十年間，國(guó)家建設(shè)了3000多個(gè)污水處理廠，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，中國(guó)仍將作為世界上最大的污水處理市場(chǎng)。從即將頒布的清潔水行動(dòng)計(jì)劃，到地區(qū)政府提出水質(zhì)要求，我們可以看到，追求更高的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)已是大勢(shì)所趨。
我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，人口眾多，但土地相對(duì)狹小，改革開放30年造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)矛盾在一定程度上逐漸被激化，從而導(dǎo)致了一系列環(huán)境事件。現(xiàn)如今，我國(guó)已成為世界上第一大CO2排放國(guó)，我們正面臨著改善環(huán)境的巨大挑戰(zhàn)，拿市場(chǎng)換技術(shù)的做法在中國(guó)早已行不通。
“概念廠”符合世界發(fā)展潮流
習(xí)總書記曾發(fā)表過(guò)講話。他強(qiáng)調(diào)，要把關(guān)鍵技術(shù)掌握到自己手里，科技發(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新。中國(guó)已經(jīng)到了創(chuàng)新戰(zhàn)略發(fā)展階段，在變革的前夜，我們專家組提出建設(shè)污水處理“概念廠”，其可以滿足四個(gè)要求，即水質(zhì)可持續(xù)、能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境友好。我們認(rèn)為，這個(gè)設(shè)想順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，承擔(dān)了歷史的責(zé)任，踐行了創(chuàng)新的思維，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)污水處理跨越式發(fā)展的目標(biāo)。
一、工作進(jìn)展
今年，我們將組織兩次出國(guó)技術(shù)考察，深度調(diào)研10個(gè)以上的歐洲先進(jìn)污水處理廠，并開展兩次國(guó)際研討會(huì)，三次內(nèi)部技術(shù)沙龍，也將同步開展水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)廠址選擇的工作。針對(duì)概念設(shè)計(jì)部分，我們將分為由俞漢青教授、王洪臣教授以及我組成的三個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行獨(dú)立的、競(jìng)爭(zhēng)性的“概念廠”設(shè)計(jì)工作。年底也將舉行“概念廠”校園設(shè)計(jì)大賽。
如今，“概念廠”的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)從年初的6名專家擴(kuò)大到超過(guò)50名專家的參與，并有超過(guò)20個(gè)機(jī)構(gòu)參與到我們的工作中。我們也準(zhǔn)備邀請(qǐng)美國(guó)斯坦福大學(xué)教授、美國(guó)工程院院士Perry Mccarty以及前任水協(xié)主席Glen Daigger參與到我們的工作中出謀劃策。在七月份的技術(shù)沙龍上，上屆新加坡水獎(jiǎng)的獲得者的Mark van loosdrecht教授也將出席參加，和我們一起探討“概念廠”的技術(shù)選擇和工作進(jìn)展。
二、待解決問(wèn)題
在“概念廠”前期的工作中，我們提出了四個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。
1、針對(duì)出水水質(zhì)，我們是否要設(shè)計(jì)一種工藝可以滿足不同的需求體現(xiàn)不同的水質(zhì)？還是設(shè)計(jì)一個(gè)終極標(biāo)準(zhǔn)從而可以達(dá)到各種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)？這個(gè)是我們當(dāng)下的主要爭(zhēng)論點(diǎn)。
2、針對(duì)能源自給率，我們是在現(xiàn)有污水處理工藝上進(jìn)行完全創(chuàng)新引領(lǐng)性的技術(shù)路線？還是進(jìn)行傳統(tǒng)污水處理的主流改革？
3、從生態(tài)學(xué)的角度上講，我們能不能通過(guò)土地、清水、營(yíng)養(yǎng)物和能源，將負(fù)資產(chǎn)的污水處理廠變成正資產(chǎn)？能不能在污水處理廠的商業(yè)模式上開拓創(chuàng)新？
4、針對(duì)一些技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題，比如預(yù)濃縮采用什么技術(shù)。
以上四個(gè)問(wèn)題還需要在下一步工作中繼續(xù)深入研究和探討。我們也呼吁大家積極參與到 “概念廠”的事業(yè)中，共同探尋水處理未來(lái)的發(fā)展之路。
