來源：財(cái)新《新世紀(jì)》 2014年第6期
中國已成全球最大的污水處置國家，但工藝和理念落后。六位水專家決心建一座污水概念廠，革弊圖新
新加坡的超市賣一種牌子叫作“NEWater”（新生水）的瓶裝水。在該國政府舉辦的各類會(huì)議活動(dòng)中，也總能見到它。甚至，當(dāng)?shù)?ldquo;新生水展覽館”成了全球游客的一個(gè)“景區(qū)”。
“新生水”的前身是生產(chǎn)和生活污水——每天從工廠流出的廢水和居民樓流進(jìn)陰溝的水。2002年，借助發(fā)源于太空研究的膜技術(shù)，新加坡將污水變成了可再利用的水源，也使這個(gè)故意拼錯(cuò)的單詞——“NEWater”永遠(yuǎn)載入史冊(cè)。
2014年1月下旬，在飄著各種化學(xué)藥劑味道的污水實(shí)驗(yàn)室里，中國人民大學(xué)教授、環(huán)境學(xué)院副院長王洪臣向財(cái)新記者講述了這樁舊事。
講述舊事的目的，是他與另外五位中國水專家一道，計(jì)劃用五年時(shí)間在中國建一座面向2030年至2040年的污水概念廠，此消息隨后于2月14日正式向全國發(fā)布。“NEWater”，是他們的參考范本之一。
六位水專家之所以要做這件事，起因于對(duì)中國污水處理現(xiàn)狀的嚴(yán)重不滿。至2013年，中國已經(jīng)建成并運(yùn)行了3500余座污水處理廠，日處理污水1.4億立方米上下。中國已成為全球污水處置量最大的國家，但中國絕非污水處理強(qiáng)國。
業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，中國污水處理領(lǐng)域至少存在四大問題：一是近年污水廠建設(shè)大躍進(jìn)，但管網(wǎng)配套滯后，致使大量處理廠產(chǎn)能閑置；二是污水“體外循環(huán)”現(xiàn)象較多見，因資金和管理問題，污水廠對(duì)部分污水不處理；三是中國污水量大，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下處置即便達(dá)標(biāo)，也常造成較嚴(yán)重的水體污染；四是污水中的污染物最終未得到根本性的處理，隨著80%以上的未處置污泥重新回到自然環(huán)境。
六位專家的污水概念廠能在多大程度上解決上述問題。參與的專家認(rèn)為，管網(wǎng)和污水“體外循環(huán)”是社會(huì)問題，但概念廠將在污水處理標(biāo)準(zhǔn)和污泥問題上進(jìn)行徹底變革。現(xiàn)有的水處理工藝，完全可以將污水處理成類似新加坡的“NEWater”，讓污水重新成為資源。
“污水廠在人們印象里就是‘臟與臭’的代名詞，可我們想讓大家看到，通過努力，污水處理廠也可以變得‘高端大氣上檔次’。”王洪臣說。
六位專家的概念廠尚未有實(shí)質(zhì)操作，他們準(zhǔn)備用五年時(shí)間建廠。廠子會(huì)用他們的理念和技術(shù)，未來可能會(huì)與地方政府及企業(yè)合作讓廠子落地。
革弊圖新并非易事。六位專家的設(shè)想最終能否落地尚未可知，未來更會(huì)有資金、技術(shù)選擇、理想與現(xiàn)實(shí)碰撞等一系列難題等著他們。
但顯然，六位專家的理念與方向是對(duì)的，中國污水業(yè)需要這種探索。
為中國污水蹚路
2月14日，六位專家組成的中國污水處理概念廠專家委員會(huì)（下稱專家委員會(huì)）接受多家媒體聯(lián)合采訪，向社會(huì)闡釋他們的概念廠。
財(cái)新記者了解到，六位專家中，中國工程院院士、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員曲久輝，其研究領(lǐng)域涵蓋水環(huán)境和水質(zhì)，是國際知名專家。王洪臣與清華大學(xué)教授、環(huán)境學(xué)院副院長王凱軍，都曾在污水處理行業(yè)的一線長期工作過，有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授余剛，專注于研究污水處理中的一些新問題，是新興污染物控制領(lǐng)域?qū)＜�。中�?1世紀(jì)議程管理中心副主任柯兵，熟悉行業(yè)政策與環(huán)境科技項(xiàng)目管理。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授俞漢青，擅長領(lǐng)域是水污染控制的理論研究，專注于污水處理的新原理、新方法。
建一座具有超前理念的污水處理廠，是六位專家盤桓了多年的念頭。
“由于當(dāng)初缺乏頂層設(shè)計(jì)與科學(xué)規(guī)劃，我們現(xiàn)有的污水處理廠，總滯后于實(shí)際的發(fā)展要求，處于被動(dòng)應(yīng)付的局面。”江蘇（宜興）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長許國棟說。該研究院此次擔(dān)當(dāng)了專家委員會(huì)秘書處的工作。
上世紀(jì)90年代是中國污水處理廠的大發(fā)展時(shí)期。但當(dāng)時(shí)，國家還沒有獨(dú)立針對(duì)城鎮(zhèn)污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，只有一部《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》可作建廠依據(jù)。到了2002年，國家環(huán)保部門才出臺(tái)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002），首次對(duì)污水處理廠的出水做了不同級(jí)別的規(guī)定。
此后數(shù)年，環(huán)保部門兩次頒布文件，要求全國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠將出水水質(zhì)提高到GB18918-2002 里的“一級(jí)A”或“一級(jí)B”標(biāo)準(zhǔn)，但業(yè)界響應(yīng)并不積極。
直到2007年，江蘇太湖爆發(fā)藍(lán)藻事件，才真正觸動(dòng)了地方政府與污水處理行業(yè)的神經(jīng)。于是，一場污水處理廠的“提標(biāo)改造”運(yùn)動(dòng)在全國范圍內(nèi)展開。
時(shí)至今日，“提標(biāo)改造”還處于進(jìn)行時(shí)狀態(tài)。據(jù)測(cè)算，“十二五”期間，全國污水處理廠的提標(biāo)改造總成本將高達(dá)137億元。
由于環(huán)境容量有限，未來國家進(jìn)一步提高污水處理廠的出水水質(zhì)已成為大勢(shì)所趨。王洪臣在2012年發(fā)表的一篇論文里也指出，基于國際經(jīng)驗(yàn)，即使是國標(biāo)中最嚴(yán)格的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，也已不能滿足中國當(dāng)前水環(huán)境質(zhì)量改善的需求，尤其是太湖、巢湖和滇池等敏感水域。
在專家委員會(huì)的設(shè)想里，污水概念廠的出水水質(zhì)要至少能夠滿足未來20年至30年中國對(duì)水環(huán)境的要求，“不能走污水處理廠剛建成沒幾年就又要花錢改造的老路。”
王洪臣等專家指出，如今的中國城鎮(zhèn)污水成分已經(jīng)變得越來越復(fù)雜，出現(xiàn)了越來越多的新型污染物。其中有些是內(nèi)分泌干擾物，有些是藥物及人工護(hù)理品類。這些污染物濃度雖然為納克級(jí)，屬于微量或痕量，但對(duì)人體健康影響巨大。而無論是國家標(biāo)準(zhǔn)還是現(xiàn)有的污水深度處理技術(shù)，強(qiáng)調(diào)的還是對(duì)化學(xué)需氧量（COD）、氮（N）、磷（P）等傳統(tǒng)指標(biāo)的控制，對(duì)新的污染物關(guān)注幾乎沒有或者很少。
處理達(dá)標(biāo)的污水帶著這些新興污染物再次排入自然河道湖泊，就會(huì)產(chǎn)生一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，專家委員會(huì)表示，污水概念廠將會(huì)對(duì)這些新問題交出自己的解決方案。
王洪臣強(qiáng)調(diào)，中國水資源總量有2.7萬億立方米，但可利用水資源量僅約8000億立方米，目前用水量已超過6000億立方米，缺水問題日益突出。雖然有跨流域調(diào)水及海水淡化等多種選擇，但只有將城鎮(zhèn)污水進(jìn)行深度或超深度處理，徹底恢復(fù)其使用功能，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，才能從根本上解決中國的缺水問題。
污水也是能源
2013年，美國清潔水機(jī)構(gòu)國家協(xié)會(huì)、水環(huán)境研究基金會(huì)和水環(huán)境聯(lián)盟三大機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布了《未來的污水處理設(shè)施—行動(dòng)藍(lán)圖》的文件，重新定義了污水處理廠的含義。
文件指出，傳統(tǒng)的污水處理廠僅是去除污水里的污染物，使其達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)后排入水體。而未來的污水處理廠，要做到污水再生利用、碳氮磷等營養(yǎng)物及有用資源的回收利用、污水中的廢熱和潛在能源的回用、利用污水廠場地開發(fā)風(fēng)能、太陽能等可再生能源，以最低經(jīng)濟(jì)投入取得最大環(huán)境效益。這一新定義的重點(diǎn)，即是對(duì)水、能源與營養(yǎng)的回收利用。
如今，已經(jīng)有越來越多的美國污水廠已經(jīng)將自己的名稱改為“水資源回收設(shè)施”或“清潔水機(jī)構(gòu)”。日本研究從污泥焚燒灰中回收磷，已在岐阜市污水處理廠建設(shè)了焚燒灰磷回收示范設(shè)施。
盡管具體方案尚未確定，但專家委員會(huì)提出，概念廠將爭取在目前污水處理耗能基礎(chǔ)上普遍節(jié)能50%以上，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。
專家委員會(huì)解釋說，在美國，如果要規(guī)劃建設(shè)一家污水處理廠，除了有一年里的最大與最小進(jìn)水量這兩個(gè)指標(biāo)，還會(huì)有每日最大與最小進(jìn)水量等更細(xì)的數(shù)據(jù)。這就意味著，在一天之中，污水處理廠會(huì)根據(jù)實(shí)際來水量來調(diào)整它的運(yùn)行，從而最大程度節(jié)省用藥量與能耗。而中國的污水處理廠，一天里無論進(jìn)水量大小，都只按照一種模式運(yùn)行。
粗放的運(yùn)行方式，帶來的是電能與用藥量的浪費(fèi)。僅以用電為例，美國污水處理平均用電量為每立方米0.28千瓦時(shí)，中國為0.26千瓦時(shí)，略低于美國。然而，中國污水處理廠進(jìn)水污染物的平均濃度僅為美國的60%，處理深度相差較大，污泥絕大部分沒有處理處置，因此中國污水廠去除單位污染物的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國，效率很低。
而污水處理本身就是高耗能行業(yè)。美國的城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)年總電耗超過200億千瓦時(shí)，達(dá)到全社會(huì)總電耗的3%，占城市總電耗的15%以上。2011年，中國污水處理廠的總電耗也已達(dá)到100億千瓦時(shí)。因此，對(duì)于“有追求”污水概念廠來說，降低能耗是主要目標(biāo)之一。
污水處理也是碳排放源，包括直接和間接排放。直接排放是污水處理過程中有機(jī)物厭氧分解直接向大氣排放的甲烷和氮素生物轉(zhuǎn)化過程中向大氣排放的一氧化二氮。間接排放是指污水處理電耗以及所耗化學(xué)品在生產(chǎn)過程中的碳排放。在節(jié)能的同時(shí)，減少碳排放也是概念廠的應(yīng)有之義。
除了節(jié)能，污水還能“產(chǎn)生”能量。據(jù)國外計(jì)算，污水潛能是處理污水耗能的10倍。全球每天產(chǎn)生的污水中潛能約相當(dāng)于1億噸標(biāo)準(zhǔn)燃油，污水潛能開發(fā)可解決社會(huì)總電耗的10%。
根據(jù)歐洲的做法，僅采取提效改造措施和高效厭氧消化回收能量等傳統(tǒng)技術(shù)，城鎮(zhèn)污水處理的能源自給率就能達(dá)到60%以上。
眼下，國內(nèi)污水處理廠一個(gè)飽受詬病的問題是污泥問題。2010年，全國處理污水量344億立方米，產(chǎn)生污泥約2000萬噸。隨著城鎮(zhèn)化水平的提高，污水處理量持續(xù)增加，“十二五”污泥將突破3000萬噸。
然而，全國目前只對(duì)不到10%的污泥進(jìn)行了衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒或建材利用等方面的處理處置，其余大部分未進(jìn)行規(guī)范化的處理處置就被隨意丟棄或堆放。污泥含病原體、重金屬和持久性有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，如果未經(jīng)有效處理處置，很容易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全與公眾健康。
在未來的污水概念廠，顯然不允許再出現(xiàn)污泥的問題。王洪臣說，盡管技術(shù)路線尚未確定，但歐美國家的主流做法，是將經(jīng)過處理后的污泥用作土地利用，其中又以農(nóng)用最多。
美國的污水處理廠年產(chǎn)710萬噸污泥（干重），其中有60%經(jīng)厭氧消化或好氧發(fā)酵處理成生物固體用做農(nóng)田肥料，另有17%填埋，20%焚燒，3%用于礦山恢復(fù)覆蓋。
摩登污水
在實(shí)現(xiàn)了提高水質(zhì)、節(jié)能，能源與資源的回收利用之后的污水概念廠將會(huì)是什么樣子？
目前，專家委員會(huì)還處于頭腦風(fēng)暴階段，所以未來概念廠建在哪兒，多大規(guī)模，建幾個(gè)，都還沒有定。不過，王洪臣強(qiáng)調(diào)，概念廠將具有一定規(guī)模才會(huì)有實(shí)際意義。
或許，國際上已有的樣本可以提供啟示：日本的污水處理廠本身就是一座美麗的公園，并且與人們居住的社區(qū)結(jié)合在一起。周末，孩子們可以在公園里的球場打網(wǎng)球，球場地面之下，就是污水處理廠的水池。
得知業(yè)界同行發(fā)起建設(shè)污水概念廠一事，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授施漢昌認(rèn)為是很好的想法。“它可能集成當(dāng)今世界上最先進(jìn)的材料、設(shè)備與技術(shù)，使中國的污水處理水平得到質(zhì)的提升。”
不過，施漢昌也指出，美國與新加坡在建設(shè)他們面向未來的污水廠時(shí)，技術(shù)路線都已經(jīng)很明確，就是采用膜工藝。而如今，國際上雖然涌現(xiàn)了很多新材料新工藝，但尚未出現(xiàn)一種能夠一統(tǒng)天下、具有顛覆性的新技術(shù)。
他認(rèn)為，究竟選擇何種技術(shù)路線來建設(shè)符合中國污水特點(diǎn)的概念廠，是需要專家們好好考慮的問題。
許國棟透露說，污水概念廠的倡議剛剛發(fā)出，就已有好些人前來詢問，表現(xiàn)出極大興趣。這里面既有水務(wù)企業(yè)，也有地方政府。“雖然引入社會(huì)資本治理污水已是常事，但像我們這樣，由專家教授發(fā)起建設(shè)，再招投資方的做法恐怕還是頭一回。”
中國與美國同是污水處理大國，但二者處于不同發(fā)展階段：美國早已完成城鎮(zhèn)化進(jìn)程，中國的人口基數(shù)是前者5倍，并還將有數(shù)億農(nóng)村人口進(jìn)入城市生活。在可預(yù)見的將來，中國的污水量將持續(xù)增加，污水處理廠的建設(shè)也將持續(xù)高速發(fā)展。
有專家預(yù)測(cè)，中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理設(shè)施將是今后的建設(shè)重點(diǎn)，保守估計(jì)，至少還需新建2萬座小型污水處理設(shè)施。
新加坡的“NEWater”取得成功后，膜技術(shù)就迅速席卷了全世界的水處理行業(yè)。在當(dāng)前中國污水處理發(fā)展的這個(gè)歷史當(dāng)口，專家委員會(huì)希望，建設(shè)一座或一批理念超前的污水處理廠，未來能起到類似“NEWater”的作用，引領(lǐng)中國整個(gè)行業(yè)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
