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給水排水 |王凱軍:在生態(tài)文明框架下推動(dòng)污水處理行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

進(jìn)入“十四五”,,我國(guó)面臨全面建成小康社會(huì),、實(shí)現(xiàn)第一個(gè)百年奮斗目標(biāo)之后,,開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程向第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍的第一個(gè)五年,。對(duì)污水處理行業(yè)而言,,一方面承擔(dān)著繼續(xù)改善城鎮(zhèn)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重任,,另一方面需要應(yīng)對(duì)提升人民群眾對(duì)生態(tài)人居環(huán)境滿意度的重大挑戰(zhàn),。在生態(tài)文明建設(shè)的歷史新時(shí)期,,無(wú)論針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的提質(zhì)增效,、還是做優(yōu)增量建設(shè),,污水處理行業(yè)需要走出高質(zhì)量發(fā)展的升級(jí)轉(zhuǎn)型道路。

導(dǎo)讀

進(jìn)入“十四五”,,我國(guó)面臨全面建成小康社會(huì),、實(shí)現(xiàn)第一個(gè)百年奮斗目標(biāo)之后,開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的新征程,?;仡欁陨戆l(fā)展歷史與規(guī)律,,污水處理行業(yè)需要深刻解讀及踐行生態(tài)文明理念,一方面承擔(dān)繼續(xù)改善城鎮(zhèn)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重任,,另一方面需要應(yīng)對(duì)提升人民群眾對(duì)生態(tài)人居環(huán)境滿意度的重大挑戰(zhàn),。針對(duì)行業(yè)發(fā)展需求及快速城鎮(zhèn)化所產(chǎn)生的特殊國(guó)情,近年來(lái)水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出概念廠,、地下廠等特色實(shí)踐,。隨著“3060”雙碳目標(biāo)全面納入生態(tài)文明建設(shè),無(wú)論針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的提質(zhì)增效,、還是做優(yōu)增量建設(shè),,污水處理行業(yè)需要高質(zhì)量發(fā)展,助力我國(guó)城市更新和雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),。


王凱軍 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授,,主要從事城市污水處理及資源化等研究。


進(jìn)入“十四五”,,我國(guó)面臨全面建成小康社會(huì),、實(shí)現(xiàn)第一個(gè)百年奮斗目標(biāo)之后,開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程向第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍的第一個(gè)五年,。對(duì)污水處理行業(yè)而言,,一方面承擔(dān)著繼續(xù)改善城鎮(zhèn)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重任,另一方面需要應(yīng)對(duì)提升人民群眾對(duì)生態(tài)人居環(huán)境滿意度的重大挑戰(zhàn),。在生態(tài)文明建設(shè)的歷史新時(shí)期,,無(wú)論針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的提質(zhì)增效、還是做優(yōu)增量建設(shè),,污水處理行業(yè)需要走出高質(zhì)量發(fā)展的升級(jí)轉(zhuǎn)型道路,。


01

回顧污水處理行業(yè)誕生和升級(jí)轉(zhuǎn)型發(fā)展階段

(1)污水處理行業(yè)于工業(yè)化發(fā)展時(shí)代誕生

18世紀(jì)60年代第一次工業(yè)革命標(biāo)志著人類進(jìn)入工業(yè)文明時(shí)代,工業(yè)化階段人口向城市轉(zhuǎn)移,,小規(guī)模,、低負(fù)荷的生活污染向大規(guī)模、高負(fù)荷的生活與工業(yè)復(fù)合污染轉(zhuǎn)變,,農(nóng)耕時(shí)代的自然循環(huán)被打破,,人類工程干預(yù)后的新平衡尚未建立,污染物產(chǎn)生量遠(yuǎn)超環(huán)境容量,,引發(fā)水體黑臭,、疾病滋生等一系列嚴(yán)重后果。直至百年前的1914年,,活性污泥工藝在工業(yè)文明的發(fā)起地英國(guó)誕生,,標(biāo)志著現(xiàn)代污水處理行業(yè)興起。隨著工業(yè)化后期工具的進(jìn)步使得更大尺度和全球范圍的環(huán)境問題進(jìn)入人們的視野,,河湖海洋水華,、赤潮等水體富營(yíng)養(yǎng)化問題的出現(xiàn),,污水處理技術(shù)從解決黑臭向控制氮磷污染發(fā)展,并最終發(fā)展到控制產(chǎn)生潛在健康風(fēng)險(xiǎn)的各類微污染物,。


目前活性污泥技術(shù)經(jīng)歷多輪變革,演變出一系列功能,、構(gòu)型各具特征的污水處理工藝,,包括AAO工藝、氧化溝工藝,、AB工藝等,,并逐步構(gòu)建起龐大規(guī)模的管網(wǎng)收集、集中傳輸和集中式處理的城市污水處理模式,。伴隨城鎮(zhèn)化率提升及大型城市出現(xiàn),,污水處理廠已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。


(2)污水處理的轉(zhuǎn)型發(fā)展

1987年,,布倫蘭特夫人為首的世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)發(fā)表《我們共同的未來(lái)》,,正式提出“既能滿足當(dāng)代人的需要,又不對(duì)后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害”的可持續(xù)發(fā)展理念,。1992年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》力求把溫室氣體的大氣濃度穩(wěn)定在某一水平,,從而防止人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生“負(fù)面影響”。污水處理行業(yè)在削減污染物的同時(shí),,開始注重減少對(duì)不可再生資源的消耗,,如能源、土地,、礦物類藥劑,、建筑材料等,并用經(jīng)濟(jì)的方式回收廢水中的資源,,如再生水,、營(yíng)養(yǎng)元素、能源(沼氣,、熱能)等,。進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展階段,污水處理行業(yè)進(jìn)一步向物質(zhì)循環(huán),、能源回收和再生水回用的方向升級(jí)轉(zhuǎn)型,。


西方發(fā)達(dá)國(guó)家在率先提出可持續(xù)發(fā)展概念的同時(shí),也成功引領(lǐng)了這一輪污水處理行業(yè)的發(fā)展,。2003年,,全球第一座NeWater再生水廠在新加坡建成,污水再生回用達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn),。2005年,,奧地利Strass污水處理廠在全球首次實(shí)現(xiàn)能量自給自足,,僅依靠回收污水中化學(xué)能即可滿足污水處理的能量消耗。2016年,,瑞士立法強(qiáng)制從污水(污泥),、動(dòng)物糞尿等污染物中回收不可再生的磷資源。此外,,厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮,、好氧顆粒污泥、熱水解高級(jí)厭氧消化等一系列綠色低碳污水處理技術(shù)逐步得到推廣應(yīng)用,。荷蘭污水處理界提出要將污水處理廠轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)循環(huán),、能源回收和再生水回用三位一體的可持續(xù)污水處理設(shè)施(資源廠、能量廠,、再生水廠),,從而構(gòu)建可持續(xù)社會(huì)的長(zhǎng)期愿景。


(3)我國(guó)城市污水處理行業(yè)的發(fā)展歷程

我國(guó)污水處理行業(yè)起步晚,,但發(fā)展快,,經(jīng)歷了一段超高速建設(shè)時(shí)期。根據(jù)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒,,截至2019年,,我國(guó)已建成覆蓋城市-縣城-鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)污水處理廠5 970座,處理規(guī)模超過2億m3/d,,已經(jīng)超過美國(guó),,成為全球污水處理量最大的國(guó)家。通過近二十年建設(shè)的污水收集,、處理及資源化利用設(shè)施已經(jīng)成為城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分,,對(duì)實(shí)現(xiàn)污染防治、改善城鎮(zhèn)人居環(huán)境,,發(fā)揮了非常重要的作用,。


與此同時(shí),我國(guó)污水處理行業(yè)在近二十年的高速發(fā)展過程中,,由于“重地上,、輕地下”“重水輕泥”等一系列問題,同時(shí)我們忙于補(bǔ)上污水處理廠建設(shè)滯后這一課,,而忽略了國(guó)際上正經(jīng)歷可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型和相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步,,導(dǎo)致我國(guó)污水處理系統(tǒng)存在一系列先天不足和技術(shù)上的重大缺陷。例如,,普遍面臨管道施工質(zhì)量差,、滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重等現(xiàn)實(shí)問題;污水處理廠大量采用高能耗延時(shí)曝氣等工藝和取消初沉池的設(shè)計(jì),與國(guó)際主流技術(shù)不一致,;缺少對(duì)污泥資源化處理處置的系統(tǒng)考慮,,污泥厭氧消化項(xiàng)目占比很低(不足3%),短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)未來(lái)碳減排的要求,;氮磷資源回收在國(guó)外已經(jīng)開始進(jìn)入工業(yè)化階段,,而我國(guó)目前在未來(lái)可持續(xù)發(fā)展方向上還沒有特別明確的頂層設(shè)計(jì)和思考。城市污水處理廠更多關(guān)注污染控制和達(dá)標(biāo)排放,,而缺少對(duì)城市污水處理功能性,、系統(tǒng)性的思考,甚至由于過度關(guān)注高標(biāo)準(zhǔn)排放,,導(dǎo)致污水處理行業(yè)普遍出現(xiàn)能源消耗和資源浪費(fèi)等一系列問題。


針對(duì)全球污水處理發(fā)展的大趨勢(shì),,以及中國(guó)污水處理高速發(fā)展中存在的諸多問題,,2014年,以曲久輝院士為首的行業(yè)專家委員會(huì)提出了 “建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)城市污水處理概念廠”的構(gòu)想,,將未來(lái)引領(lǐng)性的理念概括為“水質(zhì)永續(xù),、能量自給、資源循環(huán),、環(huán)境友好”等四個(gè)追求,,期望中國(guó)污水處理行業(yè)能像中國(guó)高鐵一樣,在國(guó)際上快速實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變,。改變行業(yè)“走一步看一步”,、“不斷打補(bǔ)丁”的做法,引導(dǎo)整體向前看,,實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,,踐行低碳綠色先進(jìn)理念,集中應(yīng)用與展示已經(jīng)和即將工程化的全球先進(jìn)技術(shù),,充分滿足中國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求,。


02

生態(tài)文明理念對(duì)污水處理行業(yè)的引領(lǐng)作用

(1)“生態(tài)文明”理念

污水處理行業(yè)的百年歷史從以破解城鎮(zhèn)人居衛(wèi)生問題的快速興起為始、經(jīng)過解決河流環(huán)境的成熟期,、到可持續(xù)發(fā)展階段的升級(jí)轉(zhuǎn)型,,社會(huì)需求、技術(shù)創(chuàng)新,、管理制度,、文明理念等多種因素在不同發(fā)展階段相互作用、互相影響,,推動(dòng)著人類社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)認(rèn)知的不斷深化和升級(jí),。


圖1 “生態(tài)文明”理念對(duì)環(huán)境保護(hù)概念認(rèn)知的升級(jí)和深化


狹義“環(huán)境保護(hù)”的概念,是人類作為智慧生物基于生存過程而形成的一種樸素認(rèn)知,。即,,人的生存離不開對(duì)周圍環(huán)境的依賴,,因此需要保護(hù)它,這是人與自然之間的一種單向關(guān)系,。


“可持續(xù)發(fā)展”的概念,,則是一種基于資源有限性而提出的社會(huì)發(fā)展模式。反映著人與社會(huì)發(fā)展之間的一種單向關(guān)系,,即,,人需要為社會(huì)發(fā)展(后來(lái)人)考慮?!翱沙掷m(xù)發(fā)展”概念是工業(yè)文明時(shí)代人類針對(duì)生產(chǎn)力大發(fā)展,、生產(chǎn)資源大消耗等問題的審視,是“環(huán)境保護(hù)”概念的一次升級(jí),,并提供了實(shí)踐法則,,即,需要不影響“后代人”的需求,。


“生態(tài)文明”的概念,,描述的則是一種歷史上未曾出現(xiàn)過的文明形態(tài)。它提出以“人與自然,、自然與社會(huì),、人與社會(huì)和諧共生、良性循環(huán),、全面發(fā)展,、持續(xù)繁榮”為基本宗旨的社會(huì)形態(tài)。它的內(nèi)涵包括而又超越之前的認(rèn)識(shí),,“生態(tài)”兩字反映著人與自然的關(guān)系,,保護(hù)自然同時(shí)享用自然;“文明”兩字反映著人與自然,、社會(huì)之間的關(guān)系,,人類要敬畏自然,個(gè)人服從社會(huì),,同時(shí)社會(huì)支撐個(gè)人的發(fā)展,;“生態(tài)”與“文明”銜接,反映著自然與社會(huì)之間的關(guān)系,,自然以資源的方式為社會(huì)提供物質(zhì)基礎(chǔ),,社會(huì)以科技的方式尊重自然?!吧鷳B(tài)文明”概念,,蘊(yùn)含多重雙向關(guān)系,超越了狹義的“環(huán)境保護(hù)”以及“可持續(xù)發(fā)展”,在關(guān)注“人與自然”關(guān)系的傳統(tǒng)觀念基礎(chǔ)上,,增加了對(duì)“自然與社會(huì)”和“人與社會(huì)”之間和諧關(guān)系的強(qiáng)調(diào),,是對(duì)環(huán)境保護(hù)概念的一次創(chuàng)造性升級(jí)深化,為人類文明的走向提供了一種超越“工業(yè)文明”的新形態(tài),,即,,這是一種“生態(tài)”的“文明”,這種“文明”以文明的方式對(duì)待“生態(tài)”,。


(2)從污水處理行業(yè)的視角解讀“生態(tài)文明”理念

在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里,,環(huán)境保護(hù)作為關(guān)注社會(huì)公共利益、而非直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域,,低成本的需求往往優(yōu)先于高質(zhì)量,。《尋求最終的藏污場(chǎng)所:歷史視角下的城市污染》(The Search for the Ultimate Sink: Urban Pollution in Historical Perspective)指出西方城市環(huán)境政策中普遍存在尋求低成本,、短期污染物處置方案的治理觀念,,這種觀念滲透在治理方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估、社會(huì)動(dòng)員,、工程設(shè)計(jì)甚至相關(guān)學(xué)科建設(shè)之中,最終埋下引發(fā)災(zāi)難性環(huán)境后果的長(zhǎng)期隱患,。在我國(guó),,類似重視近期效果,忽視長(zhǎng)期謀劃的情況同樣存在,,我們的管網(wǎng)問題,、污泥問題就是“災(zāi)難性的長(zhǎng)期隱患”。


傳統(tǒng)的環(huán)保理念一直無(wú)法回避社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾關(guān)系,,即,,自然與社會(huì)的矛盾。舉例來(lái)說,,即便在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,,污水處理行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型,也遠(yuǎn)未達(dá)到令人滿意的成功,。污水處理系統(tǒng)已經(jīng)成為美國(guó)很多社區(qū)能耗最高的公共基礎(chǔ)設(shè)施,,從2009年至2021年,美國(guó)土木市政工程協(xié)會(huì)對(duì)給排水系統(tǒng)每四年一次的綜合評(píng)級(jí)結(jié)果均為不及格,。在美國(guó)污水處理行業(yè)也覺醒到,,陳舊過時(shí)的水處理設(shè)施急需大規(guī)模的變革性技術(shù)的應(yīng)用、管理體系及模式的創(chuàng)新,,特別提出了未來(lái)污水處理廠需要通過污水資源化管理,,以社區(qū)成員的角色融入周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以最經(jīng)濟(jì)的方式獲得最大化的環(huán)境效益。


而生態(tài)文明理念給出破局之策,,“生態(tài)文明”理念屬于中國(guó)在人類社會(huì)發(fā)展方面的一次創(chuàng)造,,黨的十八大“五位一體”總體布局和發(fā)展戰(zhàn)略,將“生態(tài)文明”建設(shè)提到新的高度,,要融入經(jīng)濟(jì)建設(shè),、政治建設(shè)、文化建設(shè)和社會(huì)建設(shè),,這充分體現(xiàn)生態(tài)文明追求全面發(fā)展的內(nèi)涵,。美國(guó)國(guó)家人文科學(xué)院院士小約翰·柯布(COBB J B, Jr.)敏銳的發(fā)現(xiàn)中國(guó)提出生態(tài)文明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)涵,他曾撰文指出“直接進(jìn)入生態(tài)文明的發(fā)展抉擇帶給中國(guó)一個(gè)千載難逢的偉大機(jī)會(huì),,這個(gè)機(jī)會(huì)是中國(guó)獨(dú)有的領(lǐng)導(dǎo)世界的機(jī)會(huì),。……中國(guó)應(yīng)該抓住直接進(jìn)入生態(tài)文明這一千載難逢的偉大歷史機(jī)遇,?!敝袊?guó)特色社會(huì)主義發(fā)展目標(biāo),不僅僅只滿足于持續(xù)的發(fā)展,,還要考慮中華民族的持續(xù)繁榮,。同時(shí),我國(guó)社會(huì)的主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗣袢找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾,,這就要求我們比以往需要更加關(guān)注人與自然,、自然與社會(huì)、人與社會(huì)和諧共生的關(guān)系,。這是生態(tài)文明之所以超越工業(yè)文明和可持續(xù)發(fā)展理念的實(shí)質(zhì),。


筆者認(rèn)為生態(tài)文明理念不是一個(gè)政治口號(hào),需要社會(huì)各個(gè)行業(yè)按照生態(tài)文明宗旨重構(gòu)行業(yè)和發(fā)展模式,。原住建部副部長(zhǎng)仇保興曾將傳統(tǒng)污水處理廠視為工業(yè)時(shí)代的產(chǎn)物,,稱為“福特式”的污水處理廠,難以應(yīng)對(duì)當(dāng)前氣候變化,、能源危機(jī)資源循環(huán)等一系列環(huán)境問題帶來(lái)的新挑戰(zhàn),。在城市生活污水處理領(lǐng)域,工業(yè)文明的后遺癥已逐漸顯出端倪——能耗過高,、二次污染問題頻發(fā)等使本應(yīng)服務(wù)社會(huì)的污水處理設(shè)施成為了城市的“負(fù)資產(chǎn)”,。在生態(tài)文明時(shí)代,污水處理行業(yè)需要思考一個(gè)問題:我們是否可以破除工業(yè)時(shí)代的思路制約,,通過轉(zhuǎn)變模式進(jìn)行水處理變革,?


03

我國(guó)在水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域的特色實(shí)踐

(1)我國(guó)快速城鎮(zhèn)化的國(guó)情特色,導(dǎo)致早期建設(shè)的污水處理廠與后續(xù)發(fā)展的周邊社區(qū)之間出現(xiàn)廣泛的矛盾關(guān)系,。

污水處理廠對(duì)周邊社區(qū)乃至城市的綜合影響是近幾年才提出的新問題,,是我國(guó)污水行業(yè)的重要特征之一,。我國(guó)從1998年第一次以城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為支持方向發(fā)行國(guó)債,開始了迅速的污水處理廠大規(guī)模建設(shè),。隨著“十一五”規(guī)劃將COD列為國(guó)家約束性指標(biāo),,而大大加速。在2010至2020年期間經(jīng)歷了超常規(guī)的高速發(fā)展時(shí)期(見圖2),。出于衛(wèi)生等規(guī)劃方面的考慮,,污水處理廠的選址基本都在當(dāng)時(shí)城區(qū)的周邊。然而,,隨著近十年來(lái)我國(guó)不斷持續(xù)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程,,城市區(qū)域不斷擴(kuò)展、邊界不斷擴(kuò)大,,很多原本處于城郊的污水處理廠目前已經(jīng)地處人口密集的城市核心區(qū)域,。由于污水處理廠對(duì)周邊景觀影響、本身噪音和臭味等問題對(duì)周邊環(huán)境的影響經(jīng)常得不到妥善處理,,使得其成為“灰色”設(shè)施,。污水處理廠的鄰避效應(yīng)成為了顯性的行業(yè)問題。


圖2 我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)與城市的發(fā)展建設(shè)幾乎同步進(jìn)行,,導(dǎo)致早期建設(shè)的污水處理廠與后續(xù)發(fā)展的周邊社區(qū)之間引發(fā)了廣泛的矛盾關(guān)系


快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的污水處理廠與周邊社區(qū)之間的矛盾關(guān)系,,是我國(guó)污水處理行業(yè)面臨的特色問題,與我國(guó)快速城鎮(zhèn)化的歷史背景相關(guān),。從2000年到2020年,,我國(guó)只用了20年的時(shí)間完成了城鎮(zhèn)化率從30%提升到60%的目標(biāo)。因此可以說,,污水處理廠的建設(shè)幾乎跟城市的發(fā)展建設(shè)同步進(jìn)行,,或者說,,城市的建設(shè)速度超過了規(guī)劃速度,,導(dǎo)致大量早期建設(shè)的污水廠被城市建設(shè)所包圍。相比之下,,美國(guó)及歐洲從上個(gè)世紀(jì)初就開始了城鎮(zhèn)化進(jìn)程,,比我國(guó)早了近兩百年,用了近70年的時(shí)間完成城鎮(zhèn)化率從30%的60%的發(fā)展階段,,西方國(guó)家的污水處理廠是在其城鎮(zhèn)化后期,,水污染問題出現(xiàn)后才開始規(guī)劃建設(shè)。因此,,我國(guó)污水處理廠與城市發(fā)展矛盾的出現(xiàn)具有一定國(guó)情特色,,從而也需要符合中國(guó)的創(chuàng)新解決方案。


(2)地下處理廠提供新的構(gòu)筑空間選擇,,改變了傳統(tǒng)水廠與社區(qū)的對(duì)立關(guān)系,,成為水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域的特色實(shí)踐之一,。

客觀上,我國(guó)地下污水處理廠建設(shè)呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì),,發(fā)展十分迅速,。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2020年底,,我國(guó)地下污水處理廠數(shù)量達(dá)到109座,,總處理規(guī)模1 586萬(wàn)m3/d,其中半數(shù)地下廠規(guī)模超過10萬(wàn)m3/d,,近半數(shù)污水由20萬(wàn)~50萬(wàn)m3/d區(qū)間規(guī)模的大型地下廠處理,,為全世界地下廠數(shù)量最多的國(guó)家。具體來(lái)說,,我國(guó)地下污水處理廠分布具有明顯的地區(qū)集中性特點(diǎn),,主要分布于環(huán)渤海、長(zhǎng)三角和珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),,以及地貌較復(fù)雜的云貴川區(qū)域,。如圖3所示,以污水處理規(guī)模計(jì),,地下廠規(guī)模最大的省份分別為廣東,、湖北和北京,日處理規(guī)模均超過百萬(wàn)立方米,,其中廣東省規(guī)模居首,,達(dá)到417萬(wàn)m3/d。以數(shù)量計(jì),,擁有最多地下廠數(shù)量的省份分別為貴州,、廣東和云南,均達(dá)到10座以上,。不同地域的地下污水處理廠,,其污水處理規(guī)模具有顯著差異,云,、貴兩省的地下廠規(guī)模相對(duì)較小,,平均規(guī)模4萬(wàn)~5萬(wàn)m3/d;而北京,、浙江的地下廠平均規(guī)模相對(duì)較大,,達(dá)到14萬(wàn)~15萬(wàn)m3/d;而廣東,、湖北地下廠平均規(guī)模較大,,分別為23萬(wàn)m3/d、38萬(wàn)m3/d,。地下污水處理廠已經(jīng)成為“十四五”期間市政污水處理行業(yè)的新增長(zhǎng)點(diǎn),。


圖3 我國(guó)地下污水處理廠在全國(guó)的地域分布(左)及主要統(tǒng)計(jì)情況(右)


以貴陽(yáng)南明河治理為例,,南明河所在地屬于喀斯特地貌,同時(shí)城市用水調(diào)度難,,土地資源稀缺,。原先的“大截排”方案投資高、收集難,、回用難,。中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)采用“適度集中、就地處理,、就近回用”的分散式下沉式污水處理廠建設(shè)思路對(duì)原方案重新優(yōu)化,,節(jié)省管網(wǎng)投資約11億元,調(diào)水補(bǔ)水的電費(fèi)僅約3 000萬(wàn)元,,實(shí)現(xiàn)了南明河生態(tài)補(bǔ)水1.6億m3/年,,節(jié)約土地達(dá)1 000余畝,同時(shí)改善了南明河的水質(zhì)和周邊社區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)條件,。


地下廠的興建是我國(guó)污水處理行業(yè)的一次創(chuàng)舉,,是嘗試打破行業(yè)界限、推動(dòng)污水處理廠發(fā)揮更重要社會(huì)角色而邁出的一次探索,。地下污水處理廠本身并不是新鮮事物,,最早在芬蘭、挪威等北歐國(guó)家由于平原土地資源有限,、地下封閉空間利用冬季維持水溫等原因已經(jīng)有少量興建,。然而我國(guó)以地下污水處理廠為抓手,基于生態(tài)文明建設(shè)的需求,,重構(gòu)人與自然,、自然與社會(huì)、人與社會(huì)之間的關(guān)系,,令地下污水處理廠成為我國(guó)水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域的特色實(shí)踐之一,。站在時(shí)代的角度、宏觀審視地下污水處理廠的現(xiàn)象,,把污水處理廠建設(shè)在地下只是第一步,,推動(dòng)未來(lái)技術(shù)向節(jié)地,、低碳發(fā)展則是第二步,,還有完善地下廠資源就地回用模式、構(gòu)建復(fù)合功能生態(tài)綜合體等第三步,、第四步,,最終經(jīng)過不斷努力,將污水處理廠,、現(xiàn)代農(nóng)業(yè),、生態(tài)景觀等融合,,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)良性循環(huán)、能量合理利用,、功能互相融合的生態(tài)區(qū)塊,,實(shí)現(xiàn)污水處理廠這一傳統(tǒng)的生態(tài)“負(fù)資產(chǎn)”轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)“正資產(chǎn)”,使得無(wú)邊界的污水處理廠滿足時(shí)代需求,,成為水環(huán)境治理行業(yè)為生態(tài)文明價(jià)值實(shí)現(xiàn)作出的創(chuàng)新與貢獻(xiàn),。


(3)污水處理概念廠提出生態(tài)綜合體的理念,特別在中小城市及村鎮(zhèn)地區(qū),,構(gòu)建城鄉(xiāng)共享新空間,,成為水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域的又一重要特色實(shí)踐。

概念廠構(gòu)想是在2012年11月黨的“十八大”做出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策這一背景下醞釀并啟動(dòng)的,,也隨著這一偉大事業(yè)的發(fā)展而深化,。從最初單純對(duì)污水處理廠的關(guān)注到綠色環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的理念,從水質(zhì)永續(xù)到污水資源化,,從能量自給到低碳發(fā)展,,從環(huán)境友好到城鄉(xiāng)共享新空間。


2020年4月,,宜興概念廠正式破土動(dòng)工,,將于2021年中全部建成投運(yùn)。宜興概念廠是第一個(gè)完整導(dǎo)入概念廠理念和追求的污水處理廠,,被稱為概念廠初衷版,。宜興概念廠將示范污水處理廠從污染物削減基本功能擴(kuò)展至城市能源工廠、水源工廠,、肥料工廠,,進(jìn)而再發(fā)展為與城市和鄉(xiāng)村全方位融合、互利共生的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施,。宜興概念廠重新定義了污水處理廠與城鄉(xiāng)的關(guān)系,,將向全社會(huì)清晰傳遞 “污水是資源,污水處理廠是資源工廠”的理念,,改變公眾對(duì)污水處理廠的固有體驗(yàn)和認(rèn)知,。其中,概念廠從單純實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好到構(gòu)造城鄉(xiāng)共享新空間,,將環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施與城鄉(xiāng)生態(tài),、生產(chǎn)和生活的融合、互動(dòng),,是對(duì)污水處理與周邊社區(qū)關(guān)系的又一重要深化,。概念廠擁有并將產(chǎn)出多項(xiàng)重要生態(tài)要素,可以通過對(duì)農(nóng)田的水肥供應(yīng)構(gòu)造城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體,,協(xié)同農(nóng)業(yè)升級(jí),、反哺農(nóng)村,。同時(shí),概念廠要對(duì)國(guó)土資源珍惜與善用,,構(gòu)造共享,、互相促進(jìn)的城鄉(xiāng)空間是其重要的價(jià)值方向。


概念廠作為城市功能性有機(jī)組成,,可以擴(kuò)展建設(shè)體育館,、圖書館、科創(chuàng)中心等公共設(shè)施,。在水質(zhì)永續(xù)的同時(shí),,環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)突破傳統(tǒng)市政范疇,主動(dòng)融合建筑,、景觀,、生態(tài)、環(huán)境等諸多要素,,形成促進(jìn)城鄉(xiāng)交往,,承載區(qū)域文化品味與產(chǎn)業(yè)特色的美好空間。


圖4 污水處理概念廠推動(dòng)從負(fù)資產(chǎn)向正資產(chǎn)的轉(zhuǎn)化及四個(gè)追求


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生態(tài)文明指引污水處理行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,,將大大助力我國(guó)“城市更新”和“雙碳目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)

在生態(tài)文明建設(shè)時(shí)期,,我國(guó)污水處理行業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。一方面,,我國(guó)已經(jīng)步入城市更新的歷史時(shí)期,,特別是考慮到我國(guó)污水處理廠建設(shè)幾乎與城鎮(zhèn)化過程同步,城市更新語(yǔ)境下的污水處理設(shè)施所面臨的沖突與“再生”是我國(guó)特殊國(guó)情下的一項(xiàng)重要命題,;另一方面,,考慮到工業(yè)文明時(shí)期的陳舊理念在我國(guó)尚未破除,可持續(xù)的污水處理技術(shù)尚未成熟,,探索低碳,、節(jié)能的發(fā)展路徑是實(shí)現(xiàn)“30”、“60“雙碳目標(biāo)的基礎(chǔ),。生態(tài)文明指引污水處理行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,,將大大助力我國(guó)“城市更新”和“雙碳目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)。


(1)以地下廠為典型的污水處理行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展模式在“城市更新”舞臺(tái)上發(fā)揮重要作用

“十九大”過后,,對(duì)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化提出要求,,新時(shí)代大國(guó)治理需要轉(zhuǎn)向公共服務(wù)?!笆奈濉币?guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出實(shí)施“城市更新”行動(dòng),。隨著人口城鎮(zhèn)化率超過60%,,我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入城市更新的重要時(shí)期,,即由大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重,,從“有沒有”轉(zhuǎn)向“好不好”。隨著我國(guó)城市發(fā)展進(jìn)入由“量”到“質(zhì)”的轉(zhuǎn)型階段,,未來(lái)城市更新體系將更加注重經(jīng)濟(jì),、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,,優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu),、提高人居環(huán)境品質(zhì)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),、注重城市內(nèi)涵發(fā)展,。


蘇迪奇(Sudjic)認(rèn)為“當(dāng)沒有任何剩余的東西可以維持經(jīng)濟(jì)時(shí),城市就開始重新發(fā)掘自己的歷史,,或者至少是他們想擁有的歷史,,他們將它用作催化劑,用于城市的再生”,。污水處理行業(yè)應(yīng)該反思和挖掘自身的價(jià)值,。在城市更新進(jìn)程中,在補(bǔ)齊城市基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施的短板方面,,地下污水處理廠在高度城鎮(zhèn)化的地區(qū)應(yīng)該起到,、也能夠起到主導(dǎo)作用。我國(guó)城市服務(wù)在基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(能源,、水力資源及排水,、交通運(yùn)輸、郵電通訊),、生活綜合服務(wù)(健身設(shè)施,、公園綠地、物業(yè)服務(wù),、超市),、科學(xué)文化普及教育(圖書館、博物館,、文化館,、美術(shù)館)等領(lǐng)域差距很大,為地下污水處理廠的建設(shè)提供了良好的契機(jī),。例如,,美國(guó)博物館總數(shù)量是中國(guó)的7倍,人均擁有數(shù)量為中國(guó)30倍,。日本雖然國(guó)土面積狹小,、人口眾多,但其人均體育場(chǎng)面積中國(guó)的13倍。地下污水處理廠釋放出的地上空間,,可以為城市更新提供了更多發(fā)展空間,。


(2)污水處理行業(yè)高質(zhì)量為實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”提供動(dòng)力

2020年9月22日,國(guó)家主席習(xí)近平提出碳排放于2030年前達(dá)到峰值,、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的奮斗目標(biāo),。考慮到傳統(tǒng)污水處理工藝在碳減排潛力挖掘上空間有限,,“雙碳目標(biāo)”作為國(guó)家戰(zhàn)略,,將全方面對(duì)污水處理廠的高質(zhì)量發(fā)展提供新的動(dòng)力,減污與降碳的協(xié)同成為生態(tài)環(huán)保新的關(guān)鍵詞,。


中國(guó)社會(huì)科學(xué)院生態(tài)文明研究智庫(kù)理論部主任黃承梁指出:工業(yè)文明以“一物降一物”的理念在治理污染,,如廢水、廢物等凈化設(shè)施的生產(chǎn)和建設(shè)導(dǎo)致的二次消耗和二次環(huán)境污染也很嚴(yán)重,。這些表明,,若是以工業(yè)文明的范式治理環(huán)境污染,人類就必須正視“一物降一物”這種機(jī)械式思維的后果…實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)的過程,,絕不是一場(chǎng)簡(jiǎn)單的,、機(jī)械式的工業(yè)化思維模式和實(shí)踐模式,而是人類文明發(fā)展模式的一場(chǎng)深刻革命,。


“雙碳目標(biāo)”在污水處理廠多個(gè)維度的高質(zhì)量發(fā)展上提出新趨勢(shì),。在傳統(tǒng)技術(shù)深化升級(jí)方面,將促進(jìn)污水處理廠精細(xì)化運(yùn)營(yíng)智能管控節(jié)能降耗,、污泥厭氧沼氣,、污水熱能利用、綠色能源利用等,;在新型低碳技術(shù)的應(yīng)用方面,,推動(dòng)厭氧氨氧化、好氧顆粒污泥,、碳源富集等技術(shù)在我國(guó)的落地推廣,;在跨行業(yè)協(xié)作方面,更多的污水處理廠將引入廠內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電,;在模式創(chuàng)新方面,,概念廠為代表的生態(tài)綜合體等得到更多實(shí)踐。


(3)污水處理行業(yè)需要走向高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新之路

污水處理行業(yè)百年歷史展現(xiàn)出自身獨(dú)特的發(fā)展規(guī)律,。我國(guó)城市污水處理廠建設(shè)的技術(shù),、模式、投資和運(yùn)維等一直處于不斷探討的進(jìn)程中,,由此演化出水務(wù)市場(chǎng)發(fā)展升級(jí)的內(nèi)在邏輯,。政府,、企業(yè)及科研單位作為討論的主體,也開始跳出“污染物處理”的局限,,嘗試將城市運(yùn)行,、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化承載,、生活方式等元素納入考量范疇,,豐富拓展出了地下污水處理廠,、污水處理概念廠,、乃至未來(lái)可能出現(xiàn)的碳平衡污水處理廠、智慧污水處理廠等多種新型污水處理廠形式,。由后發(fā)優(yōu)勢(shì)時(shí)代的模仿創(chuàng)新,,轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合我國(guó)新時(shí)期國(guó)情的自主創(chuàng)新,有助于生態(tài)文明的發(fā)展,。


回顧污水處理行業(yè)的誕生興起和升級(jí)轉(zhuǎn)型,,在每一個(gè)歷史階段,污水處理行業(yè)均基于社會(huì)發(fā)展需求而發(fā)揮了巨大作用,。水是生命之源,,作為水資源污染控制和再生領(lǐng)域的核心環(huán)節(jié),污水處理行業(yè)在社會(huì)發(fā)展過程里扮演的角色愈來(lái)愈重要,。生態(tài)文明階段對(duì)污水處理行業(yè)提出了更高的需求,,走高質(zhì)量發(fā)展的道路是污水處理行業(yè)未來(lái)的必選方向。污水處理行業(yè)在興起之初,,其角色是“被動(dòng)”解決已經(jīng)出現(xiàn)的“問題”(城鎮(zhèn)化過程中已出現(xiàn)的水體污染問題),;在可持續(xù)發(fā)展升級(jí)轉(zhuǎn)型階段,其角色則是“主動(dòng)”避免或者推遲“問題”的出現(xiàn)(緩解全球資源短缺問題),;進(jìn)入生態(tài)文明階段,,污水處理行業(yè)的角色不僅僅關(guān)注“負(fù)面問題”,還被寄予通過高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造“正面價(jià)值”的期望(和諧共生,、良性循環(huán),、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮),。


來(lái)源微信,。原文標(biāo)題:在生態(tài)文明框架下推動(dòng)污水處理行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展;作者:王凱軍,、宮徽,;作者單位:清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,??窃凇督o水排水》2021年第8期“水業(yè)導(dǎo)航”欄目。