大型地下式污水处理厂的中国身影

​闲言少叙，请看下表，这是笔者查询到的目前全球大型地下式污水处理厂的一些分布情况，由于全球有大概6万多座污水处理厂，互联网的信息也不可能完全全面、正确，不全之处敬请斧正。

	污水处理厂	国家	规模（万吨/日）	生物处理工艺
1	Henriksdal	瑞典	86.4	MBR
2	槐房	中国	60	MBR
3	晋阳	中国	32（48）	AAO、MBR
4	温州中心片	中国	40	——
5	Viikinmäki	芬兰	27	活性污泥法
6	马赛Geolide	法国	24	活性污泥法
7	深圳布吉	中国	20	活性污泥法
8	通州碧水	中国	18	活性污泥法
9	Bekkelaget	挪威	16	活性污泥法
10	昆明第十	中国	15	MBR

        从表中可以不难看出，在全球大型地下式污水处理厂的清单上，中国处理厂的数量占绝对高的比例。在其他国家的地下式污水处理厂中，北欧国家一直有这方面的传统，但我们可以看到瑞典、挪威、芬兰的污水处理厂实际上是洞穴式的污水处理厂，洞穴式的污水处理厂可以抵御北欧严寒的季节对污水处理工艺的影响。

瑞典Henriksdal 污水处理厂由于特殊的地质结构，扩容只能在现有占地的基础上实施。为此，斯德哥尔摩选择了占地紧凑的MBR技术作为升级改造的技术。

　　芬兰赫尔辛基的Viikinmäki污水处理厂建于上世纪90年代，由于可用空间非常有限，该厂在升级改造时不得已选择了占地紧凑的生物滤池。

芬兰Viikinmäki污水处理厂洞穴剖面

芬兰Viikinmäki污水处理厂

　　挪威奥斯陆是欧洲经济发展最为快速的城市，到2030年将会增加30万人口的污水处理量，Bekkelaget污水处理厂的处理能力已经达到满负荷，未来由于人口增长对Bekkelaget污水处理厂进一步扩容升级是一个巨大的挑战。

挪威Bekkelaget污水处理厂

　　从以上北欧三个典型大都市的地下式污水处理厂的升级改造来看，地下式污水处理厂的升级改造技术选择非常有限，传统紧凑型占地技术的代价必然是能耗的上升，无论是MBR还是BAF。再回到中国，当前我们的地下式污水处理厂的数量与规模已经远远超过了其他任何一个国家，这种大型地下式污水处理厂的发展所带来的风险令人深思。也许有人会说在设计阶段规避各种风险，这也许是有益的，但并不是万无一失。如今，面对气候变化及各种诸多复杂的因素，美国环保局近年提出了水和废水设施弹性(Resilence)的概念，如果一个饮用水厂或污水处理厂没有或很少一定的弹性适应外界的变化，必然是令人忧虑的。

　　另外一个现象是中国大型地下式污水处理厂似乎绝大多数采用了MBR技术，且不说能耗及可持续的发展，大型地下式MBR污水处理厂如何应对峰值流量即是一个严峻的挑战，除非膜组件设计的有足够的冗余空间，晋阳污水处理厂选择传统工艺与MBR并行看起来是一个明智的选择。

　　当然，对于地下式污水处理厂笔者也并不是一概否定，对于小型规模的污水处理厂在用地确实紧凑的情况下，同时又能提供一个良好的外部环境美化效益也许是一个合适的选择。韩国的光州污水处理厂是一座2万吨规模的地下式污水处理厂，这座污水处理厂位于一个风景优美的地区，树木成荫，为了不破坏当地的自然风景，同时又能给周边居民提供一个运动、娱乐的场所，这座污水处理厂建在了地下。

韩国光州污水处理厂外观

韩国光州污水处理厂解剖

　　对于地下式污水处理厂的建设理论，韩国学者做过一些研究，下表是以为韩国学者对地下式污水处理厂与传统地上式污水处理厂的对比。

　　可以看出，地下式污水处理厂的造价是传统污水处理厂的2.8倍，但传统污水处理厂所需地价是地下式污水处理厂的3倍，在这种情况下经济上优势是明显的。另外，从管网造价、水回用来看，分散式的小型地下式污水处理厂似乎更有优势。从这些比较情况来看，地下式污水处理厂似乎朝着小型、分散式的方向更有经济和社会价值。

　　还是回到中国，毫无疑问，中国已经成为大型地下式污水处理厂的国际领军者，如何评价这一历史时期的现象，笔者不敢妄言，还是让岁月来检验一切吧。来源： 污水处理观察

 

讨论观点——关于地下式污水厂的发展（续）

2015-08-14 

最近半年以来，地下式污水厂在国内掀起了一阵阵热潮，甚至是在县级市也开始建设地下式污水厂了。与此同时，地下式污水厂的发展也引起了行业不同领域的极大关注，各种媒体也是在火热播放各种不同来源的有关地下式污水厂的各种观点和工程应用进展。但是，我们也看到，对地下式污水厂，行业里还是涌现出不同的声音。其实，对于新事物的涌现和发展，行业出现不同的声音，反而是好事！有助于不同立场的人士进行自我反思。

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主流媒体方面，主要是对一些相关的会议新闻以及发言专家观点的报导，如有专家表示“我国地下污水处理厂建设势在必行！”

以中国水网为例，近期大量的关于地下式污水厂的信息，也被水网广泛关注和转发，具体参考：

1. http://www.h2o-china.com/news/228352.html：地下污水处理厂头角峥嵘 国家标准缺失仍待破局；

2. http://www.h2o-china.com/news/228367.html：MBR技术是否是地下污水处理厂的最好选择？

3. http://www.h2o-china.com/news/227787.html：王凯军：地下污水处理厂的价值分析

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其实，笔者注意到，关于地下式污水厂在中国的发展，国内专家存在完全不同的观点和立场，尤其是设计院、运营单位大部分持有谨慎态度；而来自理论界的个别专家则直接给出肯定的结论，甚至认为地下式污水厂是中国发展到一定程度的必然选择。与地下式污水厂有关设备集成供货商也是比较看好未来地下污水厂的发展。

 

需要补充说明的是，就地下式污水厂本身而言，持有谨慎态度的专家们，并不是否定地下式污水厂的本身。他们认为，地下污水厂存在的投资高昂、运行成本翻倍、安全隐患风险大等缺欠恰恰是地下式污水厂的致命缺欠，在中国不具有大规模拓展的前景，为目前雨后春笋般的地下式污水厂的发展态势感到担忧。

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【水进展·水圈】微信群是基于公众微信平台"水进展(iwawater)"建立的微信群，目前拥有全国各大市政设计院总工/副总工、国内著名高校的教授/副教授、部分水务运营企业的专家为主形成的技术交流圈，群成员目前110人，其中拥有教授/副教授30余人，总工/副总工40余人，群成员40余人拥有博士学位】，水进展最近举行了几次内部讨论，形成了一些观点，摘录同行观点如下：

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1. 国家城市给水排水技术研究中心/中国市政工程华北设计研究院—郑兴灿总工

下一代的城市污水处理厂不应该以地下式的污水处理厂为主导，这是一种错误的导向，地下式污水处理厂有其存在与发展的合理性，但不可能是应有的、顺势而为的发展机遇，也不一定都是迫不得已的选择，而是源自成因复杂的非科学、非理性的决策。

从工程投资、运行成本、能耗物耗、安全保障、运行维护等方面综合考虑，地下式污水处理厂是把简单问题复杂化、技术决策政治化利益化的选择，多数情况下不一定是科学合理的抉择，但从政治、社会和人居环境的角度考虑，在某些特殊的地域、特殊的人文与社会环境条件下，或者出于特殊的商业利益考虑，有其存在的空间，但决策应该慎之又慎，全面权衡与论证。

关于地下式污水厂的规模及数量的发展，郑兴灿总工程师认为，地下式污水厂应该适当发展：“逐步发展到50座左右尚属正常，超过50座就要加倍小心警惕，超过100座就是麻烦的麻烦了，尤其MBR类。”

2. 上海市政工程设计研究总院— 高陆令副总工：

地下污水处理厂只是污水处理厂的一种建设形式，主要适用于用地紧张，对环境要求较高，地上污水厂选址困难，污水转输困难（路由困难，下游污水处理厂能力制约）的中心城区，实际上是在多种边界条件制约前提下的一种选择。随着地价的不断攀升，地下污水厂集约化模块化的设计理念会得到越来越多的应用。地下污水厂会越来越多，但要形成一种趋势尚有较多的制约因素。全国有近四千座污水厂，地下污水厂尚不能算是潮流。但确实需要认真总结后，在适当时候推出设计规范规程，以规范指导地下污水处理厂设计，使起走上正确发展道路。

3. 北京首创股份有限公司-刘智晓博士

地下式污水厂只是特定条件下的可选方案，不具有普适性。从生态环境可持续发展角度来看，地下式污水厂相对而言，存在高投资高运行能耗，且安全性存在风险。对于污水厂建设模式的选择，应该进行全生命周期的综合比较和评估，尤其是要考虑几十年的翻倍的运行成本。其次，不能仅仅认为地下式污水厂可通过建设地面公园或者湿地就认为其具有生态意义，实际上，根据国外资料，地下式污水厂全生命周期内所排放的温室气体（GHG）都远远高于同等规模地表活性污泥法污水厂的排放量，因此，评估一种污水处理工艺的可持续性，不能仅仅从狭隘的围观小环境来看，更应该从大环境的可持续性着眼。

4. 华南理工大学 汪晓军教授

与公众相关的建设，不考虑成本，将会耗用将来的发展空间。对于一线或部分二线城市，土地紧缺地区，地下污水处理厂可以作为一种选择。三线或四线城市，根本就不应该加入这个地下污水厂的俱乐部！

广州的京溪污水处理厂，差不多是最早的国内建在地下的大型污水处理厂，应用了MBR技术，但那真是那个地方少地，又想做成亚运前的标志性工程，广州还算有钱，若个个城市推广，就是败家子行为!

5.上海市政设计研究总院 彭弘副总工

评价一个事物还是要客观公正，我也同意地下污水厂弊大于利。关键是采用地下的形式节省下来的用地与多化的投资和运行费用比是否值得，一般来说在二三线城市是不值得的。

6. 北京市政工程设计研究院 程树辉副总工

关于地下厂的优劣其实大家都很清楚，作为一个方向是值得关注的，也不必过分拍砖，遇到具体项目具体分析，作为设计单位，能做的就是把事实给业主说清楚，是否可以接受地下厂带来的一系列问题，如果可以，就说明有更大的利益驱使，比如周边地块升值带来的拉动，这已经不是一个技术问题了。

如果仅仅从一个工程角度考虑，无论如何也不应该把一个有各种风险的污水厂放下去的，不过，借助这个趋势，尽快完善相应法律规范，技术革新未尝不是好事。附带说一句，北京以外我们还没做过全地下，一般都被我们说服了。

7. 加拿大斯坦泰克—李建国博士

地下式污水厂除了安全问题之外，从水力学角度分析，在地势平坦的都市建地下水厂，一般需污水提升泵站和处理水排放泵站，这与节能减排的理念有冲突。类似地下污水处理厂之类的设施，应有毎小时换气次数12次的机械通风装置，并设置危险有害气体自动检测报警装置。在夜间无人的情况下，可按每小时换气次数6次来运行。

8. 上海市政设计研究总院五院 熊建英副总工

用设计地下污水厂的思路方法来设计地面污水厂，综合效益应该会比地下厂好。做过地面污水厂的工程师，若主持设计并参与调试、运行地下污水厂，对地下厂的利与弊会有更深刻体会。

 

9. 水进展某匿名人士：

地下式污水厂不适合中国国情。理由如下：

1. 一是工程造价高，吨水投资在4000元以上；

2. 二是施工难度大，尤其是在地质条件不好的地区更是如此；

3. 三是运行费用高，是同规模的地上汚水厂的一倍左右，容易使地方政府背上沉重的经济包袱；

4. 四是对运行管理要求高于普通污水厂；

5. 五是地面上的土地实际上也无法用于其他用途；

6. 六是要重点考虑防洪因素和加大抗震等级；

7. 七是运行中的有毒有害气体难以完全处理，容易造成人身伤害事故；

8. 八是设备维护难度加大、设备更新期限缩短；

9. 九是选择建设地点更加困难；

10. 十是一旦发生战争，大型地下污水厂极易受到攻击。

目前制约我国污水处理的主要因素是现有污水处理厂很多沒有满负荷运行，还有相当一部分在闲置没有发挥作用；更令人担忧的是污泥越来越多，目前又缺乏有效的处理手段，长此以往，污水厂将变成污泥厂。所以，让已有的新建污水厂发挥作用，改造工艺落后的老旧污水厂、减少並根治污泥带来的二次污染才是当务之急！而不是一阵风的修什么地下污水厂！

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特别说明：以上观点只是专家个人观点，并不代表专家所在所在单位观点。来源：水进展
 

 

地下污水处理厂建设需要技术创新和系统评估

2015-08-04 

 

地下污水处理厂目前的重点应用区域主要有3个：一是提标扩建需求迫切、位于主城区、土地资源紧张的较大规模污水处理厂，改扩建时可考虑地下方案；二是严寒地区，地上污水处理厂要解决冬季厚重积雪、浓雾以及结冰等问题；三是经济发达地区，对城市生态环境和居民生活质量要求较高的宜居城市。

●如何把一个稳定的资源即处理后的城市污水，转化成对河流生态修复、恢复自然净化能力有用的水，这是不少城市污水处理厂应该发挥的重要作用。

——中国水环境集团董事长侯峰

●对于地下污水处理厂来说，目前大家质疑的消防、防洪、提标改造空间小等问题，在很多地上污水处理厂同样存在；而投资和运行成本的问题，则要算“总账”，要看其带来的土地释放、管道节约及生态价值。

——清华大学环境学院副院长王凯军

●无论是地下还是地上污水处理厂，政府在采购环境基础设施服务时，要判断自己具不具备购买这样服务的能力。虽然地下污水处理厂会带来包括土地节省等效益，但从常规购买服务来看，水价肯定要增加。

——北京碧水源科技股份有限公司总经理戴日成

 

清华大学环境学院副院长王凯军曾经统计了最近几年已经运行和在建的地下污水处理厂。“已经有30多个，如果连万吨级都算在内的话，可能会超过50座以上。虽然地下污水处理厂在4000多座污水处理厂里，仍然是少数，但要看其发展速度，我个人认为地下污水处理厂是不容忽视的行业发展趋势。”

投资运行成本高、运营管理难度大，发达国家也不过全国一两个，地下污水处理设施是不是一次污水处理上的中国式“土豪”？到底该不该建？围绕地下污水处理厂，近期在业内引发热议。

 

无奈却必然的选择？

对一些城市而言，是水环境治理的迫切需求和土地紧缺、“邻避”效应等共同作用下的必然选择

要不要建地下污水处理厂？对于国内一些城市而言，这恐怕并非一个选项，而是由水环境治理的迫切需求和土地紧缺、“邻避”效应等共同作用下的一个必然选择。

“地下污水处理厂主要的指导思想是在流域治理中提出来的。”在日前举行的第一届清华大学工程博士高峰论坛上，中国水环境集团董事长侯峰介绍说，如何把一个稳定的资源即处理后的城市污水，转化成对河流生态修复、恢复自然净化能力有用的水，这是不少城市污水处理厂应该发挥的重要作用。

他表示，当前城市河流多现劣Ⅴ类的原因是多方面的，其中一个非常重要的因素是河流净流量下降，自然净化能力降低。

一方面，直排污水是河流黑臭重要原因，城市污水的实际收集处理率还应得到提升；另一方面，城市河道需要大量净水的补充。而就近建设地下设施适应了上述需求。“无需复杂管网就可以就近补充河道，还可为城市园林绿化景观就近提供水源。当然，这对水质有更高要求。”侯峰说。

难道地上污水处理厂就不能实现上述需求吗？“当然可以，但对不少城市而言，地上建厂已几乎不可能。”侯峰表示，因为不少河流往往穿城而过，两边可开发、可选择的建设用地已经少之又少，按照传统模式建设会面对巨大挑战。

土地紧缺和环境影响，已成为制约城市污水处理设施建设的先决因素。业内人士做过估算，一个5万吨的污水处理厂周边需要有100米~300米的隔离带，随着污水处理厂的增加，隔离带范围更大。在高度开发的城市中心地带，这样的地块已很难找到。“由于隔离带限制周边土地的开发和利用，一个占地50亩的污水处理厂，可能会影响周边近1000亩地的开发。”王凯军表示。

而即使找到了地块，周边居民无一例外将投反对票。近年来，污水处理设施的新改扩建已经成为新的“邻避”项目。北京、上海、广州、南京、武汉等城市，都有不少因此而推迟甚至取消工程建设的案例。

一位曾在地方发改委工作的业内专家对此深有感触：项目批了以后，就是执行不下去。而据了解，北京市在新一轮“治水”三年行动计划中，就将不少项目设计为地下式。

 

以技术创新应对挑战？

地下污水处理厂给行业创新和技术突破带来动力和空间，不是简单的将其安到地下，而一定要融入新的技术和创新

针对业内外对地下污水处理厂的质疑，王凯军承认目前其在技术和管理上确实存在较大的挑战。但他同时指出，不要过度夸大，因为目前大家质疑的消防、防洪、提标改造空间小等问题，在很多地上污水处理厂同样存在；而投资和运行成本的问题，则要算“总账”，要看其带来的土地释放、管道节约及生态价值。

 

在技术方面，王凯军更愿意用积极的角度去看待污水处理厂正在发展成为城市资源管理的重要一环，本身将从简单的污染治理转变为多重生态价值的贡献者。而围绕地下污水处理厂的实践和探索，将带来行业创新、取得相关技术突破的动力和空间。“这对此前在污水处理方面一直跟着西方跑的中国而言，可能是一个超车的机会。”王凯军对记者说。

因为提标改造空间受限而被作为反面案例的荷兰地下污水处理厂，王凯军其实不久前又去参观了一次，这家企业不断用技术解决问题，已经成为技术突破的前沿。

他介绍说，这家污水处理厂建成于上世纪80年代，在90年代面临第一次氮磷指标提高的需求时，用化学除磷解决了问题。目前，欧盟将实行新的排放标准，根据污水处理厂的大小和排放负荷确定标准的不同。为应对标准的提升，污水处理厂现在做厌氧氨氧化处理技术的实验，并请设计公司同步设计。

据王凯军透露，如果实验成功，不但能顺利达标，还有望实现污水处理厂的能量自给。他在论坛上展示了一种正在北京昌平进行中试的技术。他的团队正在跟企业合作，从德国引进了一种纳米絮凝剂，使沉降大大提速，只需要3分钟。“这项技术一旦用到地下污水处理厂，也是一个革新。”

对此，清华大学教授左剑恶表示，地下污水处理厂很可能是未来新的发展方向之一。但地下污水处理厂不是简单的把地上污水处理厂安到地下，而是要融入新的技术和创新。“特别是总结吸收国际经验，也许将来中国会引领世界污水处理的潮流。”

 

 

 

怎么选？要好好算账

要做全生命周期系统评估，要与城市发展规划相适应，研究与地下相匹配的工艺技术

一边是地上方案地块选择少、影响周边开发、社会影响评价难通过，一边是解决“邻避”效应、通过地上水体和景观提升土地价值，对大中城市而言，无论地上还是地下，选择前要做的是个算术题。

在云南昆明，有一个新建污水处理设施就在高架桥边，不远处就是居民区。由于采用地下方案，估计节省土地投资超过10亿元，加上管道投资的节省，已经超过了地下污水处理设施的建设投资。对于很多城市而言，土地是最容易算的一笔账。

“我认为地下污水处理厂一定是大中型城市相关设施未来的发展方向。”侯峰去韩国和欧洲考察过。“为什么韩国很多地下污水处理厂，欧洲很少？结论就是土地资源稀缺。而中国很多城市和韩国面临的状况接近，土地价值大是市场的需求。”

地下污水处理厂的优点和缺点同样鲜明。如何取舍？涉及到具体的选择，桑德国际有限公司执行董事兼行政总裁张景志认为要用全生命周期系统评估。

他们在贵州贵阳建设的5万吨青山再生水厂，主要指标达到地表水Ⅲ类水质，出水直接进入河流，作为补充用水。“这座地下污水处理厂在系统和全生命周期的角度看，具有极好的经济和社会效益。”

不过，对地方政府来说，最好算的还是土地成本。北控水务执行董事、常务副总裁李力的团队曾经为河南一座城市做污水处理项目，也宣传过地下设施的优点。“结果当地政府一算账，觉得不合算。因为当地的地块价值并不如一线城市，不能覆盖建设成本，在地方政府的考虑里财务平衡很关键。”

张景志对地下污水处理厂态度谨慎。桑德目前也只做了两个类似项目，一个为全地下，另一个为半地下。“地下污水处理厂一定要因地制宜，适度发展。”他强调，目前的重点应用区域主要有3个。

一是提标扩建需求迫切、位于主城区、土地资源紧张的较大规模污水处理厂，改扩建时可考虑地下的方案；二是严寒地区，地上污水处理厂要解决冬季厚重积雪、浓雾以及结冰等问题；三是经济发达地区，对城市生态环境和居民生活质量要求较高的宜居城市。

张景志指出，如果选择地下的设计，首先要与城市发展规划相适应，做好市政环保设施建设规划。其次，行业要研究与地下污水处理厂相匹配的工艺技术、建设运营标准，特别是短流程工艺。

 

政府和企业都要做好准备

地下污水处理厂是风险较大的项目，特别是要体现正资产的效果，这取决于政府和企业的互动

在李力看来，地下污水处理厂建成后要实现多重目标，其一是要成为城市的正资产。正资产主要指在地下污水处理厂的地上部分，形成的城市公用服务设施，比如城市绿岛、休闲公园等。“师法自然，为社区贡献意义。”

其二是要成为新水源地。一般的地下污水处理厂都是用于河流、公园，甚至地下水的补水以及城市再生回用水，出水标准高，至少一级A，或者准Ⅳ类甚至Ⅲ类水。

其三是要实现环境友好，解决噪声、异味及景观污染等问题。使污水处理的“邻避”效应，转变成社区对设施的接纳和体验。

而对于传统水务企业而言，这些目标意味着多重挑战。对此，侯峰认为，在面对地下污水处理厂的选择时，政府要综合评估是否真正想明白、说清楚；企业则要自我评估，是不是具备这样的技术和管理能力，包括综合开发的能力。

北京碧水源科技股份有限公司总经理戴日成也认为无论是地下还是地上污水处理厂，都是政府采购的环境基础设施服务。因此，政府首先要判断，自己具不具备购买这样服务的能力。“虽然地下污水处理厂会带来包括土地节省等效益，但从常规购买服务来看，水价肯定要增加。”

候峰则直言不讳地表示：地下污水处理厂在很大程度上是风险较大的项目，特别是正资产的效果能不能体现不完全取决于企业，而取决于政府和企业的互动。“地面设施如何做成正资产，污水处理如何与经营业务结合，如何招商，现在的问题还比较多，对环保企业来说是个挑战。”

从国内外实践来看，地下污水处理厂的地面部分可做公园、停车场甚至是商业开发综合体等，通过开发经营性项目，获得收入来补助政府付费。业内人士表示，整个功能设置要与周边环境相结合，与政府总体的规划结合，不能“想怎么做就怎么做。”

（ 本文转载于中国环境报、中国水网 、水进展 、water8848）

 

 

中国污水处理厂走势

​记者近日获悉,6位环境领域知名专家发起设立中国污水处理概念厂专家委员会。设想用5年左右时间,建设一座具备一定规模的城市污水处理厂。

专家认为，以高能耗为代价实现的污染物削减与减排,形成了“减排污染物、增排温室气体”的尴尬局面。近两年,发达国家污水处理厂提效改造已经成为与提标改造必须同步进行的过程,而“提效改造”在我国业内却还是个“生词”。中国城市污水处理事业将迎来以可持续发展为核心的全新时期,在相当长一段时期内,中国仍将是世界上最大的污水处理市场。

中国污水处理概念厂不能简单地局限于通常意义上的重点工程、示范工程,更应该将其看作是中国污水处理事业在当前机遇和挑战下面向未来的一次系统探索。作为现代城市重要的基础设施,污水处理厂不应只是技术专家和工程师考虑的事情。应该组织政府官员、公众、工程师、建筑师、规划师讨论、参观、模拟,为未来城市污水处理厂探寻和构建有整体共识的范式。

城市污水处理厂从实现污染物削减的基本功能将转变为城市的能源工厂、水源工厂、肥料工厂,进而再发展为与社区全方位融合、互利共生的城市基础设施。

经过30多年特别是近10多年来的高速发展,中国城市污水处理取得了巨大成就。回望过去,辉煌毋庸置疑,但一路走来,中国污水处理事业也不乏遗憾和隐患。从顶层设计到具体实践中可持续发展理念的缺位,导致行业的短视、粗放、混乱,甚至劣质,与经济、社会对污水处理可持续发展的需求相比,已经呈现了多种不适应,未来挑战依然严峻。

从世界范围看,污水处理正处于重大变革的前夜,城市污水处理厂将由单纯污染物削减,转变为资源、能源工厂,相关政策、标准、技术、实践等正在广泛而深刻地变革。而这些,正是中国污水处理未来发展必须重视的新方向。

当量变的积累脚步放缓,寻求质变的努力开始了。中国污水处理事业急需在立足国情和自身需要的基础上,进行一次面向未来的系统探索,以期寻找到再出发的方向。为此,我们提出“建设面向未来的中国污水处理概念厂”这一命题,希望以此融通各方智慧和共识、启迪创新和创造,引领中国污水处理事业的升级发展。

 

污水处理功能变化明显

污染物削减功能被进一步强化,低碳处理和能源开发,资源回收引起重视。在污水处理厂新功能需求下,相关污水处理技术也将面临新变革。

回顾百年来发展历程,污水处理对改善人居环境,推动人类文明进步做出了巨大贡献。今年迎来“百年诞辰”的活性污泥法,长期、有效地遏制了水污染物排放,至今仍是污水处理系统的“中流砥柱”; 上世纪60年代,美国提出了具有超前思维的“21世纪水厂”概念,即将污水处理标准提升至饮用水标准,对行业发展产生深远影响。沿此思路,在本世纪初,新加坡开发了“NEWater”工艺,通过传统生物处理加双膜法,实现了污水到饮用水的深度回用,带动本国水业跨跃式发展,使其一跃成为世界性水务“新概念”中心,污水处理厂的内涵也得到了进一步扩展。

当今世界,随着环境污染、气候变化、能源危机以及资源枯竭等多重重大问题日益凸显,近几年,国际污水处理行业出现了以下3个明显趋势:

污染物削减功能被进一步强化。

一方面,随着经济社会发展,污染强度不断增大,污染物种类日趋复杂;另一方面,随着公众环境意识增强,水环境质量要求不断提高。为此,一些发达国家的污水处理厂正在由生物脱氮除磷(BNR)向强化脱氮除磷(ENR)方向发展,有些甚至达到了技术极限(LOT)水平。同时,一些深度处理,乃至超深度处理(高级氧化、反渗透技术等)技术也被应用,以达到对环境内分泌干扰物、药物和个人护理品等新兴污染物的去除,满足更加健康安全的水环境质量需求。

低碳处理和能源开发。

气候变化问题和能源危机要求城市污水处理实现低碳化,在处理过程中实现节能降耗,提高能源自给率。

城市污水处理是高能耗行业,美国城市污水处理电耗占全社会总电耗的3%以上;同时,城市污水中潜在能量巨大,有待开发。据估计,污水所含潜在能量是处理污水能耗的10倍,全球每日产生的污水潜在能量约相当于1亿吨标准燃油,污水潜在能量开发可解决社会总电耗的10%。而基于欧洲经验,在提标改造的基础上,以高效厌氧消化等成熟技术进行能量回收,污水处理能源自给率就可达到60%以上,有的污水处理厂甚至实现了完全能源自给。

污水处理过程的资源回收引起重视。

城市污水处理将成为资源循环利用的重要载体。除水资源循环利用外,污水处理过程还可实现有机质及磷等资源的循环利用。特别是磷,全球磷资源行将枯竭,中国储量也只能有效供给20~50年。因此,构建磷素的持续循环体系应引起重视,而城市污水处理将是实现磷循环的重要途径。日本相关机构曾经测算,如将污水中的磷(每年5万吨)加以回收,可解决本国磷矿石进口量的20%。

在污水处理厂新功能需求下,相关污水处理技术也将面临新变革。目前主要有:污水深度和超深度处理技术,包括营养物深度去除技术、新兴污染物去除技术和高品质再生水超深度集成处理技术;低碳污水处理技术,包括节能降耗运行优化与高效控制技术以及节能降耗新设备的应用;污水处理能源开发技术,包括污水能源与污泥能源开发技术;污水处理资源回收技术,具体包括PHA生物塑料回收技术和磷回收技术。

发展与问题

基本建设完成不等于发展停滞

超常规发展的中国污水处理事业,面临着亟待解决以往问题和适应未来发展的迫切需求,将迎来以可持续发展为核心的全新时期

1984年,中国第一座大型城市污水处理厂在天津建成并投入运行。此后的30年来,中国城市污水处理事业快速发展,取得了巨大成就。截至2013年,我国已经建成并投入运行了3500多座县级以上污水处理厂,日总处理能力达到1.4亿m3,已与美国基本相当,为遏制水污染加剧的态势发挥了关键作用。

然而,每个行业都难以跨越历史,污水处理行业取得巨大成就的同时也同样隐存着短视、粗放乃至劣质。面向未来,我们必须进行反思。

首先,污水处理行业作为“绿色家族”的天生一员,却与可持续发展理念渐行渐远。

我国绝大部分污水处理厂取消了初沉池设计,大量采用了延时曝气等高能耗工艺。以高能耗为代价实现的污染物削减与减排,形成了“减排污染物、增排温室气体”的尴尬局面。我国现有污水处理厂设置厌氧消化设施的数量不足3%,在硬件上直接否定了污水潜能的开发利用。

更应引起注意的是:新设施的建设几乎都还在以厌氧消化管理复杂、我国污泥有机质含量低等不成立的说法为理由,在可研阶段就直接剔除厌氧消化工艺。近两年,发达国家污水处理厂提效改造已经成为与提标改造必须同步进行的过程,而“提效改造”在我国业内却还是个“生词”。

在资源回收方向,我国污水处理行业的具体行动更是几近空白。如前所述,欧美发达国家已针对各自国情,就再生水回用、污水生物质能回用、氮磷回收等领域展开各有侧重的研究,围绕污水处理技术的可持续发展,我国目前还缺乏足够重视、深入思考和讨论。

其次,在城市污水处理发展过程中,缺乏满足社会、环境可持续发展的水质标准。

中国幅员辽阔,自然环境与经济发展背景千差万别。但当前的污水排放标准对自然环境差异性、技术可达性、经济可行性不够重视,对污水处理发展方向指向不明。采用简单“一刀切”的方法处理地域不同和经济发展不平衡等重大差异性问题,不利于生态敏感地区的水质保护以及缺水地区的水资源问题的根本解决,在环境保护的天平上失去了应有的分量。

再者,在实践中,缺乏对人与自然和谐共处的思考与追求。

主要表现在以下方面:一是污水处理厂产生的污泥与自然环境不和谐。城市污水处理产生的大量污泥没有安全、妥善地融入自然循环,对环境造成严重隐患,污泥中营养物也没有得到有效利用。二是污水处理厂与周边社会环境不和谐。伴随城镇化,很多污水处理厂已被围入城市社区,周边公众对污水处理过程所产生的恶臭和噪声等积怨颇深、投诉甚多,已经成为当前国内不容忽视的环境问题。

我们认为,随着水污染控制工作的不断深入和城镇化进程推进,我国城镇污水处理设施建设还将持续高速发展,并有可能在未来10年内完成城镇污水处理设施的基本建设任务。但是,基本建设完成并不意味着发展停滞。

如前所述,已经建成的污水处理设施距离社会可持续发展要求还有较大差距,提升改造将是一个比建设更加长久也更加关键的任务。同时,中国新型城镇化的大幕业已拉开,逾1亿农村人口将进入城市生活。中央城镇化工作会议已将能源利用效率、环境质量等作为新时期城镇化内涵。这些预示着,中国城市污水处理事业将迎来以可持续发展为核心的全新时期,在相当长一段时期内,中国仍将是世界上最大的污水处理市场。 来源：中然环保