當污水處理行業(yè)與可持續(xù)發(fā)展理念漸行漸遠時，如何進行技術上的改造升級，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行以來，經(jīng)過多年發(fā)展，住房城鄉(xiāng)建設部的數(shù)據(jù)顯示，截至2017年6月底，全國城鎮(zhèn)累計建成運行污水處理廠4063座，污水處理能力達1.78億立方米/日，與美國基本相當。

“應該說，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。水質科學專家、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)從頂層設計到具體實踐，一直存在著短視、粗放、混亂甚至劣質的問題。

中央也極力去破解這個困局。4月2日召開的中央財經(jīng)委員會第一次會議確定，“污染防治攻堅戰(zhàn)”要打好七場標志性的重大戰(zhàn)役，包括打好城市黑臭水體治理、水源地保護、農業(yè)農村污染治理等攻堅戰(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。

4月11日，污水處理設施建設和運營管理專家、中國人民大學環(huán)境學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六七十年代的工藝路線；以高能耗換取高水質；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)境保護部公布的“2009年國家重點監(jiān)控企業(yè)及污水處理廠主要污染物全年排放超標情況的通報”稱，全國共監(jiān)測了1587家國控城鎮(zhèn)污水處理廠，全年監(jiān)測全部達標的污水處理廠占監(jiān)測污水處理廠總數(shù)的53%，部分測次超標的占31%，全部超標的占16%；對城鎮(zhèn)污水處理廠監(jiān)測中，化學需氧量全年排放超標有19家，江蘇、內蒙古等�。▍^(qū)）排放超標企業(yè)較多。

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

2016年和2017年，中央環(huán)境保護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名。

從技術上分析，王洪臣說，現(xiàn)有污水處理技術路線的核心問題，是可持續(xù)發(fā)展理念的缺失，導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、清華大學環(huán)境學院教授王凱軍介紹，我國絕大部分污水處理廠取消了初沉池設計，大量采用延時曝氣等高能耗工藝，以高能耗為代價實現(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)有污水處理廠設置厭氧消化設施的數(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，電耗成本約占運行成本的60%~70%。高能耗一方面導致污水處理成本較高，使一些中小型污水處理廠運行困難，同時也進一步加劇了當前的能源危機。

此外，污水處理缺乏面向水環(huán)境多樣化需求的科學水質標準。王洪臣介紹，目前的出水水質標準采用“一刀切”方式，沒有顧及地域不同和經(jīng)濟發(fā)展不平衡等重大差異性問題，不利于生態(tài)敏感地區(qū)的水質保護以及缺水地區(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，會同有關部門堅決落實《水污染防治行動計劃》，扎實推進河長制湖長制實施，確保污染嚴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。另一手是抓擴容，開展生態(tài)系統(tǒng)的保護和修復，增強水生態(tài)系統(tǒng)的服務功能，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準》一級A標要求，出水水質已優(yōu)于A標。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，城市污水其實蘊含著巨大潛能。

據(jù)專家估計，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于一億噸標準燃油，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(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一步強化，以提高能源自給率為目標的提效改造進展迅速和污水處理過程的資源回收引起重視。日本相關機構曾測算，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、標準、規(guī)范以及行業(yè)標桿都將面臨新考驗。”王洪臣說，中國污水處理事業(yè)已經(jīng)到了一個新的轉折點，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、柯兵在內的6位環(huán)境領域專家第一次向社會進行闡述，他們將推出面向2030~2040年的城市污水處理工藝、技術與裝備，促進產(chǎn)業(yè)升級，在5年內建成中國第一座城市污水處理概念廠并投入運營，帶動中國水處理事業(yè)由跟蹤到引領的跨越式發(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、清華大學環(huán)境學院教授余剛和污水生物處理理論與技術專家、中國科學技術大學教授俞漢青。

4年后的2018年，這6位專家又意識到，與農業(yè)相關的環(huán)保問題不解決，環(huán)境永遠不會有真正的改善，“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，打造全國領先、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、體驗于一體的生態(tài)公園，污水廠、垃圾場等城市“負資產(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)文明建設的“發(fā)動機”。

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，這一概念廠還應集中展示已經(jīng)和即將工程化的全球先進技術，引領我國污水處理事業(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責人許國棟則用16個字來形容概念廠：水質永續(xù)、能量自給、資源回收、環(huán)境友好。

許國棟說，出水水質標準無疑是污水處理廠建設者的首要考慮，概念廠應包含面向水環(huán)境保護需求和面向水資源可持續(xù)循環(huán)利用的兩類標準。

其中，第一類是指根據(jù)當?shù)丨h(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展要求而需達到的出水水質標準，應在頂層設計、長遠規(guī)劃的基礎上提出；第二類是完全滿足水資源循環(huán)利用的標準，使污水從根本上實現(xiàn)再生。這類標準應考慮對包括新興污染物在內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。

“概念廠還應大幅提高污水處理廠能源自給率，在有適度外源有機廢物協(xié)同處理的情況下，做到零能耗。”許國棟說，概念廠將實現(xiàn)在目前污水處理耗能基礎上普遍節(jié)能50%以上，在具備有機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，概念廠應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，在城市長遠發(fā)展視角下選擇合理處置方式，使污泥最終達到無害化、資源化，并降低化學品的引入對污水處理廠出水、出泥帶來的環(huán)境風險。

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

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

專家們設計的、以概念廠為核心的城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體具備了四類功能，包括構建良性城鄉(xiāng)物質循環(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、園藝服務等功能為一體的生態(tài)公園，服務中小城市民生；成為一個系統(tǒng)管理的精品現(xiàn)代農業(yè)區(qū)，引導農業(yè)升級，推動農民職業(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)得到了海內外同行的熱切關注和積極評價。

“中國的概念廠項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，這項雄心勃勃的計劃如果得以實現(xiàn)，將使得中國在污水廠碳中和方面成為世界的領先者。

歐洲藝術科學院院士馬克·梵·洛斯德萊特（Mark van Loosdrecht）也表示，中國有希望成為實踐可持續(xù)污水處理的全球領導者，“當然，這是一個好消息。”

中國工程院院士、清華大學環(huán)境學院教授錢易表示，概念廠既符合中國需要又適應了世界發(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，在確定了工藝技術路線之后，首座概念廠及生態(tài)綜合體建設落戶江蘇宜興。

“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，并委托中持水務股份有限公司作為該項目建設的實施主體。”許國棟說。事實上，畢業(yè)于清華大學環(huán)境工程系的許國棟，他的另一個身份就是中持水務股份有限公司董事長。

許國棟告訴記者，去年已聘請國內外知名行業(yè)專家針對宜興概念廠項目進行了多項專題研究，并組織頂級團隊進行項目規(guī)劃設計。項目設計和規(guī)劃的總體方案去年已成型，項目前期建設手續(xù)也已完成。

在宜興概念廠的設計圖示中，污水通過管道從宜興市流入，在概念廠里得到凈化并達到排放標準后，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，形成完整的創(chuàng)新鏈條，產(chǎn)業(yè)間充分互動，有利于將宜興建設成為中國的水務“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這項事業(yè)。在產(chǎn)業(yè)技術政策、行業(yè)標準、技術準入等方面給予相應的政策支持，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，轉化合成植物體。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：中國人民大學低碳水環(huán)境技術研究中心

資料來源：中國人民大學低碳水環(huán)境技術研究中心

資料來源：中國人民大學低碳水環(huán)境技術研究中心