“我們提出超越當(dāng)今國際先進(jìn)水平二十年的中國污水處理概念廠理念，計劃用5到6年的時間建成一座或一批示范廠。”2014年年初，來自環(huán)境保護科研領(lǐng)域的六位業(yè)內(nèi)知名專家提出了建設(shè)中國污水處理概念廠、變污水處理事業(yè)跟跑者為領(lǐng)跑者的目標(biāo)，在業(yè)內(nèi)外引發(fā)強烈反響。
筆者所在的單位有幸作為首家完整披露這一消息的媒體，也一直在關(guān)注、關(guān)心這一工作的進(jìn)展。日前，我在宜興參加2015（第三屆）中國環(huán)保技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)會期間獲悉，經(jīng)過一年多的不懈努力，污水處理概念廠“概念”將落地?！拔覀冏罱K確立了概念廠的工藝技術(shù)路線，并準(zhǔn)備在宜興正式啟動第一座概念污水廠的建設(shè)。在工藝考察與研究的過程中，明確了主流厭氧氨氧化的重要地位。”王凱軍透露，北京市政府也表達(dá)了意向，正在論證階段。
追求水質(zhì)的可持續(xù)性，追求能源的最大化回收，追求資源的高效循環(huán)利用以及設(shè)施與周邊的環(huán)境和諧友好，中國污水處理概念廠提出的四重目標(biāo)，與當(dāng)今污水處理行業(yè)先進(jìn)的可持續(xù)理念高度相通，且首創(chuàng)性地提出了打造生態(tài)綜合體的設(shè)想，被認(rèn)為是對當(dāng)今世界先進(jìn)污水處理模式的超越，更具挑戰(zhàn)性和意義。
一年多時間里，圍繞概念廠籌備的各項研討交流和活動層出不窮，這一工作已經(jīng)成為動員、整合國內(nèi)外相關(guān)科研、產(chǎn)業(yè)資源的系統(tǒng)實踐，吸引了越來越多的科研機構(gòu)、企業(yè)、投資者的興趣和參與。在中國污水處理未來發(fā)展方面，開始了一次自發(fā)的路徑探索，并希望能對未來事業(yè)發(fā)展的實際走向產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
1、面向20-30年的未來，從科研到產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對未來的水污染治理、水資源管理需求做出預(yù)判和準(zhǔn)備
從污水處理概念廠提出到現(xiàn)在，業(yè)內(nèi)外一直不乏不同意見者?！叭绱烁叽笊系奈鬯幚韽S在中國能不能用得上、用得起？”很多人認(rèn)為中國污水處理還有諸多現(xiàn)實問題沒有解決。
對此，筆者以為，探索建設(shè)中國污水處理概念廠的目標(biāo)就是要面向20-30年的未來，從科研到產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對未來的水污染治理、水資源管理需求做出預(yù)判和準(zhǔn)備。而這是中國污染治理向來有所短缺的部分。
由于中國環(huán)境問題的集中快速爆發(fā)，無論是水、大氣還是固廢、土壤，治理都屬倉促應(yīng)戰(zhàn)?？蒲泻彤a(chǎn)業(yè)，相對于環(huán)境治理的緊迫需求，準(zhǔn)備時間嚴(yán)重不足。而沒有技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在技術(shù)路線等方面缺乏基本的判斷力，這往往導(dǎo)致匆忙之下對國外技術(shù)路線的直接照搬，當(dāng)時造成投資浪費，后續(xù)留下諸多遺憾。
而當(dāng)前中國污水處理事業(yè)的現(xiàn)狀也已經(jīng)顯示出了倉促上馬的后遺癥：普遍采用的長流程、高耗能工藝造成了能耗、運行穩(wěn)定性適應(yīng)性問題；在污泥問題上缺乏系統(tǒng)性考慮，污泥處置現(xiàn)成各城市難題。
更重要的是，由于缺乏對水環(huán)境治理、水資源形勢的預(yù)判，使得我國在污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，面臨剛剛建成就已然落后的尷尬。生產(chǎn)管理粗放，排放水質(zhì)普遍不能滿足水環(huán)境的要求，設(shè)施本身成為污泥、臭氣、噪聲排放源，能源資源未能有效回收。專家表示，“面臨水量、水質(zhì)雙重危機，龐大投資建成的污染治理設(shè)施未能發(fā)揮應(yīng)有的作用。污水處理接下來工作推進(jìn)的著力點在哪里，在業(yè)內(nèi)比較迷茫?！倍拍顝S籌備這一年多來，筆者多次有機會旁聽相關(guān)的研討會議和相關(guān)活動，也得以“圍觀”污水處理概念廠對未來判斷的日漸清晰。
據(jù)介紹，當(dāng)前，發(fā)達(dá)國家的污水處理已度過以黑臭河道、水體富營養(yǎng)化為標(biāo)識的污染解決階段，目前處于以水資源為中心的可持續(xù)發(fā)展階段。英國等國已提出下一代的污水處理廠將成為水資源中心、能源中心和營養(yǎng)中心等先進(jìn)理念。
從這點上看，概念廠提出諸多目標(biāo)中首要包含的是要在可持續(xù)發(fā)展階段抓緊補課，適應(yīng)中國資源環(huán)境的迫切需求。對此，王洪臣教授表示，我們的領(lǐng)先性和挑戰(zhàn)在于提出了綜合性目標(biāo)。目前在水質(zhì)提升、能源回收、環(huán)境友好等某個單方面，在國際上都有實踐，但是要在一個設(shè)施上實現(xiàn)集合四個綜合目標(biāo)，還未有先例。
而生態(tài)文明理念在中國治國理念中被明確，也給了專家團隊又一重目標(biāo)?！吧鷳B(tài)文明理念下的技術(shù)大繁榮有可能使污水處理設(shè)施從目前的生態(tài)負(fù)資產(chǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)正資產(chǎn)。為此，我們提出以污水處理設(shè)施為基礎(chǔ)建立生態(tài)綜合體。以資源能源利用循環(huán)，污水處理可以跟現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)或者都市農(nóng)業(yè)相結(jié)合，可以為市民提供社區(qū)休閑的空間，還可以與生態(tài)濕地結(jié)合，具備為社會服務(wù)，為生產(chǎn)服務(wù)，以及為自然服務(wù)的功能。”王凱軍說，在這方面，我們和發(fā)達(dá)國家處于同一起跑線，我們不做，別人也在做；我們不搶先，別人就會搶先。
2、明晰未來需求，建立更加靈活、適用的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)體系與工藝路線
目標(biāo)鼓舞人心，但實現(xiàn)路徑卻是有待探索的空白。其中，工藝路線的選擇是業(yè)界最為關(guān)注的問題之一。“首先得研究預(yù)判二十年以后中國社會發(fā)展對污水處理的要求是什么?！蓖鹾槌急硎?，我們認(rèn)為有幾個挑戰(zhàn)是污水處理事業(yè)必須應(yīng)對和有所作為的，包括水資源緊缺，能源短缺，資源匱乏和鄰避。
這些挑戰(zhàn)意味著污水處理廠要實現(xiàn)的功能是多方面的，因而也給現(xiàn)在的參與者們制定了多任務(wù)“hard”模式：
未來淡水資源的缺乏，要求污水處理行當(dāng)必須為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)循環(huán)利用提供一個基礎(chǔ)；
而占社會1%用電量的污水處理行業(yè)存在較大的能源回收空間，可以通過自身不斷降低能耗，以及開發(fā)利用污水中能源來實現(xiàn)；
除能源外，污水中還存在大量有機質(zhì)和磷等重要資源，這恰恰是我國土地需要的。而如何讓污水處理廠從人人嫌棄的設(shè)施，成為融入社區(qū)、貢獻(xiàn)正能量的設(shè)施，是較大挑戰(zhàn)。
這些目標(biāo)對應(yīng)的技術(shù)工藝紛繁復(fù)雜，如何選擇？對此，王洪臣表示，工藝路線應(yīng)該體現(xiàn)出污水處理技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，但不必追求盡善盡美。在向北京市匯報時，他們提出了立足現(xiàn)在，面向未來，實現(xiàn)不同階段工藝的無縫切換的理念?！熬褪钦f我們做的每一步對未來需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，都要留下足夠的空間?！?/span>
筆者以為，這也將給目前的污水處理工藝設(shè)計和設(shè)施建造帶來一次理念革新。此前絕大多數(shù)城市污水處理廠在建設(shè)時只顧眼下，在空間和工藝選擇上，已經(jīng)陸續(xù)面臨提升空間有限的窘境。
哪些工藝將隨著需要而得到應(yīng)用？專家點名的如下技術(shù)，相信也將成為污水處理行業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)儲備的重點。
第一，著眼于提升感官指標(biāo)的膜分離技術(shù)。
第二，應(yīng)對新型污染物、以臭氧為主的高級氧化技術(shù)。
第三，節(jié)能降耗技術(shù)裝備。如高級曝氣控制技術(shù)，最佳回流比控制技術(shù)等。
第四，厭氧氨氧化、活性顆粒污泥等低能耗新工藝。
第五，污水的能源化技術(shù)，污水水源熱泵技術(shù)，碳磷資源的循環(huán)技術(shù)等。
除了在工藝路線上的系統(tǒng)革新，基于概念廠提出的綜合目標(biāo)，也需要在排放標(biāo)準(zhǔn)體系上來體現(xiàn)。而現(xiàn)行的這套官方體系顯然已經(jīng)被“嫌棄”。因此，對基于安全和健康的概念廠排放標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，是概念廠團隊相當(dāng)重要的工作。清華大學(xué)的余剛教授則專注于這部分內(nèi)容。他坦言這工作并不容易?！皹?biāo)準(zhǔn)制訂了以后，是不是可以很好的實施，有沒有很好的指導(dǎo)作用，這是我們特別關(guān)心的問題。”
據(jù)介紹，概念廠的標(biāo)準(zhǔn)體系研究一方面是要緊密圍繞我國水污染治理、水資源管理未來的需求和目標(biāo)，同時充分考慮技術(shù)進(jìn)步，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗?！案拍顝S排放標(biāo)準(zhǔn)今后則是兩部分：基本要求指標(biāo)+選擇性指標(biāo)。后者可以針對不同的環(huán)境和要求來進(jìn)行具體選擇?！?/span>
業(yè)內(nèi)甚至已經(jīng)有設(shè)想，將來的污水處理廠出水將有不同的用途，目前的一些污染物可能要達(dá)到極限去除的水平，比如作為工業(yè)冷卻水、作為水源補充等；而如果直接用于農(nóng)林灌溉，取出難度越來越大的氮磷，則被當(dāng)作營養(yǎng)物質(zhì)。在同一體系下，“一廠一標(biāo)”可能成為發(fā)展趨勢。
量身定制更加科學(xué)合理，但內(nèi)在基本原則將是高度統(tǒng)一。目前，排放標(biāo)準(zhǔn)體系的三原則已經(jīng)明確：
第一是可持續(xù)和環(huán)境友好的原則，
第二是技術(shù)經(jīng)濟合理原則，
第三，以科學(xué)基礎(chǔ)為依據(jù)的原則。
不久前官方征求意見的城鎮(zhèn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)修訂稿中提出對新興污染物質(zhì)控制的目標(biāo)。這也印證了此前專家們的判斷。“概念廠專家委員會自成立之初，就明確概念廠一定要解決這些主要新興污染物的問題。特別是藥物和個人護理品。”余剛說。
他表示，上述物質(zhì)不是工業(yè)排放，而是來源于日常生活，應(yīng)該通過城市污水處理系統(tǒng)予以解決。“我國是抗生素大量使用的國家，個人護理品數(shù)量種類也在急劇增長，還有一些雌激素，這些物質(zhì)的量級已經(jīng)很高。而目前的城市污水處理對其的處理率還不高，只能達(dá)到一半左右，去除率超過50%的工藝路線很少?！本哂刑魬?zhàn)性的是，我們在這部分的工作不僅還是空白，同時也并沒有太多經(jīng)驗可以借鑒，因為即使是發(fā)達(dá)國家也仍處于制訂標(biāo)準(zhǔn)和努力解決過程中。
3、以示范廠為基礎(chǔ)建立生產(chǎn)型研發(fā)中心，有望對科研創(chuàng)新機制改革提供借鑒
目前，在宜興建設(shè)一座滿足太湖水質(zhì)需求的污水處理示范廠的項目，已經(jīng)“板上釘釘”。據(jù)悉，相關(guān)建設(shè)內(nèi)容已初步明確：處理規(guī)模2.5萬噸，以及一座規(guī)模為日處理50噸的污泥處理技術(shù)示范廠。
談及項目建設(shè)的目的，宜興示范廠相關(guān)負(fù)責(zé)人李彩斌表示已經(jīng)比較明確：示范處理技術(shù)，帶動處理技術(shù)升級和觀念轉(zhuǎn)變；釋放前瞻性技術(shù)，同步打造一個開放的城市污水處理研發(fā)中心，構(gòu)建從實驗室走向?qū)嶋H推廣應(yīng)用的新模式。
筆者更感興趣的是，以示范廠為基礎(chǔ)建立的生產(chǎn)型研發(fā)中心。李彩斌說，根據(jù)我們以往水處理技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗，生產(chǎn)型的研發(fā)是成果產(chǎn)出效率最高的途徑之一。建設(shè)水處理技術(shù)創(chuàng)新支撐平臺，建設(shè)生產(chǎn)型研發(fā)平臺，可以帶動整體創(chuàng)新鏈條向產(chǎn)業(yè)和市場方向發(fā)展。在這一體系中，政府、科研機構(gòu)、企業(yè)可以在不同環(huán)節(jié)分別支持和投入，同時摸索建立科學(xué)的技術(shù)成果驗證體系和評價方法。
他解釋說，目前，國內(nèi)污水處理廠尚未形成創(chuàng)新主體，新技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行示范驗證的空間不大，新技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的驗證評價體系沒有建立。“我們在概念廠建設(shè)生產(chǎn)型開發(fā)中心，就是要為新技術(shù)的實際推廣提供實驗和示范推廣平臺?！?/span>
據(jù)悉，初期的計劃包括：新技術(shù)研發(fā)平臺，一到兩條一千噸的中試規(guī)模生產(chǎn)線，一條五千噸的生產(chǎn)型試驗線，首期計劃實驗推廣的技術(shù)為好氧顆粒污泥技術(shù)?！斑@有可能會成為全國乃至世界上第一個專門為各類水處理先進(jìn)工藝實驗而建的裝置?！?/span>
如何形成一個富集各方資源而又富有活力的創(chuàng)新體系？如何通過生產(chǎn)型研發(fā)驗證、評價、推廣技術(shù)？這是宜興示范廠想要做的事情，也是筆者認(rèn)為最具挑戰(zhàn)性和現(xiàn)實意義的領(lǐng)域。
一方面，長久以來，如何從實驗室到工廠，從論文到應(yīng)用，不僅是實力雄厚的官方科研面臨的難題，也是企業(yè)創(chuàng)新面臨的瓶頸。另一方面，政府企業(yè)如何各取所長，提升科研創(chuàng)新的效率和水平，政企產(chǎn)學(xué)研如何不再是一句口號，自上而下其實目前都很著急。
這些問題如果不能得到解決，類似某專項那樣，數(shù)以億計資金只換來一堆論文的教訓(xùn)恐怕還將上演。而與此同時，十幾年間在污水處理事業(yè)發(fā)展中已經(jīng)初步積蓄力量的科研、產(chǎn)業(yè)界，也需要更為科學(xué)合理的機制來釋放其被長久約束的活力。
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