“人類文明發(fā)展經(jīng)歷了原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明再到生態(tài)文明，現(xiàn)在從領(lǐng)導(dǎo)到基層都在談生態(tài)文明，但是生態(tài)文明對(duì)環(huán)保業(yè)界的影響是什么？可能很多人沒有認(rèn)識(shí)到怎么把這些理念貫穿到業(yè)界。”
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長(zhǎng)、國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評(píng)估工程技術(shù)中心主任王凱軍回顧百年環(huán)境理念對(duì)水處理技術(shù)發(fā)展的引導(dǎo)，他指出，生態(tài)文明建設(shè)是中國在社會(huì)發(fā)展方面的一次創(chuàng)舉，將引領(lǐng)水處理技術(shù)的大發(fā)展和大繁榮。
以下為王凱軍教授的分享內(nèi)容：
人類文明發(fā)展經(jīng)歷了原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明再到生態(tài)文明，現(xiàn)在從領(lǐng)導(dǎo)到基層都在談生態(tài)文明，但是生態(tài)文明對(duì)環(huán)保業(yè)界的影響是什么？可能很多人沒有認(rèn)識(shí)到怎么把這些理念貫穿到業(yè)界。
理念引導(dǎo)水處理技術(shù)發(fā)展歷程
環(huán)境理念的變遷，從上世紀(jì)開始到現(xiàn)在只有一百年的歷史。王凱軍把這一歷史過程分為三個(gè)階段：
第一階段污染控制階段，屬于物質(zhì)基礎(chǔ)層面。到后來國際上提出可持續(xù)發(fā)展，就進(jìn)入了第二階段，可持續(xù)發(fā)展階段。王凱軍認(rèn)為下一階段應(yīng)該是中國引導(dǎo)的生態(tài)文明階段。
1、 工業(yè)文明階段的污水處理
工業(yè)文明階段的污水處理，是以大機(jī)器生產(chǎn)為重要標(biāo)志，污水處理廠的形式是大規(guī)模的集中式，污水長(zhǎng)距離加壓輸送，整個(gè)系統(tǒng)必然機(jī)器昂貴耗能。世界上最大的美國芝加哥stickney污水處理廠，規(guī)模達(dá)465萬m3/d，進(jìn)水泵站將地下90米的隧道中的污水提升至污水處理廠，非常大，甚至建設(shè)了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)。很長(zhǎng)一段時(shí)間認(rèn)為這種是非常好的形式。
2、可持續(xù)發(fā)展階段的技術(shù)發(fā)展
實(shí)際上對(duì)業(yè)界影響比較深的是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)表的《我們共同的未來》，提出了可持續(xù)發(fā)展的概念：“即能滿足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”。在這之后不久，1992年通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)，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”。王凱軍認(rèn)為，西方提出可持續(xù)發(fā)展理念和碳減排理念后，影響了水處理技術(shù)的發(fā)展方向，帶動(dòng)一批技術(shù)，如磷去除（回收）、能源產(chǎn)生和利用、厭氧氨氧化、好氧顆粒污泥技術(shù)等一系列工藝技術(shù)，已經(jīng)基本上完成了下一代污水處理技術(shù)的戰(zhàn)略布局。同時(shí)，對(duì)于藻類利用、微生物燃料電池、源分離一系列超前的技術(shù)和理念進(jìn)行了大量的探索。
但是我們細(xì)究，這些都是在可持續(xù)發(fā)展理念下的發(fā)展。
首先，考慮到全球磷礦石資源的不可再生性，磷的回收與循環(huán)最先受到重視。
德國新版污泥規(guī)范(2013年)要求： 規(guī)模大于5000 人口當(dāng)量時(shí)，污泥中磷含量>20gP/kgDS時(shí)，則必須進(jìn)行磷回收。瑞士在全世界第一個(gè)強(qiáng)制規(guī)定從污泥和屠宰場(chǎng)回收和循環(huán)使用磷的國家，新法規(guī)從2016年1月1日起生效。荷蘭為促進(jìn)污泥中磷的回收利用，制定了標(biāo)準(zhǔn)，打破行業(yè)的壟斷。
其次，碳減排直接帶動(dòng)污水廠能源自給率
能源的回收方面， 90年代的時(shí)候，英國政府就制定了國家層面的計(jì)劃，宣告政府和工業(yè)界聯(lián)合發(fā)布英國厭氧消化戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃。瑞典當(dāng)時(shí)提出到2060年，沼氣替代天然氣，完全百分之百替代天然氣。瑞典則提出，沼氣驅(qū)動(dòng)火車，所有城市公共交通都是沼氣驅(qū)動(dòng)，。德國在公告中提出，“2020年徹底關(guān)閉其境內(nèi)的全部核電站”進(jìn)行“能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型”。到2050年前，把可再生能源的使用比例提高至能源總使用量的80%。而這靠的是什么呢？靠的實(shí)際上是強(qiáng)大的可再生能源其中之一是厭氧消化。當(dāng)時(shí)有污水處理廠9000多座，但僅污水處理廠消化池就有1300多，相當(dāng)于90%的處理水量都是采用厭氧消化。所以這個(gè)時(shí)代的標(biāo)簽是低碳的、資源回收的污水處理。
第三、氮循環(huán)是科學(xué)探究的前沿同時(shí)涉及水工藝的減排機(jī)制。
AAAS發(fā)表了厭氧氨氧化傳統(tǒng)污水處理顛覆性理論，可以實(shí)現(xiàn)碳平衡和能量自給。厭氧氨氧化顛覆了傳統(tǒng)脫氮過程理論，分別減少能耗和碳源消耗40%，所以全世界范圍內(nèi)都在進(jìn)行中試，看下一代主流厭氧氨氧化能不能實(shí)現(xiàn)。荷蘭鹿特丹，新加坡的PUB，美國的DC-water，澳大利的strass都在準(zhǔn)備生產(chǎn)性研究。
3、我國落后與西方這一輪的技術(shù)發(fā)展
近二十年來，我國由于污水處理起步比較晚，進(jìn)入新世紀(jì)之后，又忙于補(bǔ)課，建設(shè)污水處理廠，現(xiàn)在1.8億噸/日的污水處理能力已經(jīng)建成。但是我們偏重對(duì)理念和整體布局的戰(zhàn)略考慮，只忙于干活，對(duì)一些問題缺乏考慮。忽視對(duì)理念和整體布局的戰(zhàn)略思考。
第二個(gè)方面對(duì)可持續(xù)發(fā)展的理念理解比較晚，特別是污水處理。在1990年提出可持續(xù)發(fā)展之后，很多國家開始做相關(guān)思考的時(shí)候，我過相對(duì)考慮比較少。跟現(xiàn)在狀況一樣，都在講生態(tài)文明建設(shè)，但是對(duì)生態(tài)文明的內(nèi)涵是什么，考慮的比較少。
第三方面，國際上在碳減排上的政治斗爭(zhēng)，也影響我國各個(gè)行業(yè)對(duì)這個(gè)問題的考慮。在一定程度上人為割裂了節(jié)能減排。減排在污水行業(yè)，工業(yè)行業(yè)節(jié)能，污水處理行業(yè)只提只減排，導(dǎo)致污水處理發(fā)展成高能耗的“灰色”行業(yè)。
生態(tài)文明理念引領(lǐng)的技術(shù)大繁榮
可持續(xù)發(fā)展是終極目標(biāo)嗎？很粗淺的講，沿著美國清潔水法的思路，提出三個(gè)完整性：保護(hù)水環(huán)境目標(biāo)的生物、物理和生物三個(gè)完整性。而現(xiàn)在的國會(huì)計(jì)劃修建新的水法，它更強(qiáng)調(diào)將處理融入經(jīng)濟(jì)發(fā)展和作為社區(qū)的一員。把公共污水廠變成未來資源廠?？梢钥吹剿麄儾蛔杂X的在考慮“人與人”和“人與社會(huì)”的關(guān)系。清潔水法(CWA)頒布40余年后正面臨“落后”的尷尬，為改變水處理行業(yè)傳統(tǒng)社會(huì)角色，發(fā)展重視資源利用的可持續(xù)綠色水處理設(shè)施，醞釀了新的法案(21st Century Watershed Act)。
生態(tài)文明建設(shè)是中國在社會(huì)發(fā)展方面的一次創(chuàng)舉，十七大提出包括“生態(tài)文明”的四個(gè)文明，十八大提出包括生態(tài)文明在內(nèi)的五位一體。美國國家人文科學(xué)院院士小約翰·柯布（John B. Cobb， Jr.）曾撰文指出“直接進(jìn)入生態(tài)文明的發(fā)展抉擇帶給中國一個(gè)千載難逢的偉大機(jī)會(huì)， 這個(gè)機(jī)會(huì)是中國獨(dú)有的領(lǐng)導(dǎo)世界的機(jī)會(huì)。……中國應(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。”
國際上的認(rèn)識(shí)還是非常深刻的，生態(tài)文明有四個(gè)關(guān)鍵詞，指的是，人與自然、人與人、人與社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮，這四個(gè)詞非常關(guān)鍵。
所以回到我們行業(yè)，看在這個(gè)理念下，污水處理是什么樣的狀況。
首先厭氧氨氧化現(xiàn)在已經(jīng)成為世界主流的認(rèn)識(shí)。所以我們可以這樣認(rèn)為，未來污水處理技術(shù)的1.0版本可能會(huì)按這個(gè)步驟在發(fā)展，基于強(qiáng)化碳源濃縮分離，以厭氧氨氧化為基礎(chǔ)，降低能耗并提高能量回收率。王凱軍判斷，在五年之內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)。
所以看到國外有的污水廠也用了以生物吸附段為基礎(chǔ)的工藝，總結(jié)起來國外基本上采用AB段，或者A段，或者A段的基礎(chǔ)上采取強(qiáng)化，COD的去處率從40%到60%，從50%到70%，最高的可能達(dá)到80%。A段生物吸附（或HRAS）+化學(xué)絮凝工藝歐美擬采用的主要技術(shù)選擇，諸如奧地利STRASS廠和荷蘭Rotterdam-Dokhaven廠等。
另外我國有很多技術(shù)一旦沿著這個(gè)路線來發(fā)展，技術(shù)的路徑就會(huì)打開，有很多污水處理以前不能考慮的問題，現(xiàn)在就可以考慮了，所以說是技術(shù)大繁榮。比如說磁分離技術(shù)，作為污水處理的濃縮工藝，在技術(shù)上，實(shí)際上已經(jīng)成熟了。奧運(yùn)期間清河污水廠的裝置都是作為一級(jí)裝置來用的。去年天津大爆炸發(fā)生后，王凱軍教授調(diào)用了一臺(tái)設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)，兩個(gè)集裝箱就裝下了。三到五分鐘的停留時(shí)間就能夠達(dá)到60%到80%的COD去處量，這是非常難得的。
王凱軍介紹，多年前參加了一個(gè)討論會(huì)，他開始想試試用膜濃縮技術(shù)，做了七八年的研究，可以稱的上是一次革命。從0.33m3小試到1m3小試再到24m3組件中試，現(xiàn)在已經(jīng)有了100t/d膜組件。利用MBR或膜過濾結(jié)合混凝強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)有機(jī)物分離，COD去除率可以從70%到90%。
這個(gè)實(shí)際結(jié)果可以看出，污水的碳流完全改變了，污水處理確實(shí)面臨革命性的挑戰(zhàn)，沒有碳的污水要怎么處理？一旦把資源回收作為主要的目標(biāo)，各種可能性就出現(xiàn)了。王凱軍表示，所以在前年污泥處理一百周年的時(shí)候，行業(yè)還在爭(zhēng)論是不是下一個(gè)一百年還是活性污泥，我說下一個(gè)一百年絕對(duì)不是活性污泥。
為什么？從生態(tài)文明的理念來講，現(xiàn)在的厭氧氨氧化還有一定的局限性。還是以資源破壞為手段；節(jié)能空間也有限；低溫效率差約40%左右。
所以下一步判斷標(biāo)準(zhǔn)依然是這四句話：和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮。這是生態(tài)文明的標(biāo)準(zhǔn)。
在這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，再看新加坡的newater，可能有新的路徑，因?yàn)槌鞘形鬯幚?，在傳統(tǒng)活性污泥基礎(chǔ)上，加上了雙膜。所以我們現(xiàn)在完全可能達(dá)到同樣的標(biāo)準(zhǔn)，這樣污水處理的工藝會(huì)大大的減化，而且是以水的回收、能量回收和營(yíng)養(yǎng)的回收為基礎(chǔ)。
當(dāng)然很多人會(huì)說這是一個(gè)能耗型的污水處理，但是以汽車的發(fā)展來看這是一個(gè)過度的階段，所以把它稱為2.0版的時(shí)代。雖然最終推行的是新能源汽車，但是電動(dòng)汽車或者混合動(dòng)力車屬于過渡階段，滿足了一段歷史時(shí)期的社會(huì)需求。未來污水廠3.0版，資源回收的工藝可能起到重要的作用，所以未來3.0工藝是低碳的、資源回收和零排放的污水處理，從整個(gè)流程可以看出，完全零排放的路徑。
總結(jié)來看，污染控制階段、可持續(xù)發(fā)展階段，生態(tài)文明階段，各個(gè)階段的特征是不同的，這是跨越式發(fā)展路線圖。
生態(tài)文明階段依賴于可持續(xù)發(fā)展階段的技術(shù)，在第一代和第二代污水處理工藝基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。因此我們總結(jié)這三個(gè)階段為追隨、模仿而后達(dá)到超越。
生態(tài)文明理念引領(lǐng)的行業(yè)大發(fā)展
剛才講技術(shù)大繁榮、產(chǎn)業(yè)大繁榮，生態(tài)文明帶來產(chǎn)業(yè)的大繁榮。去年開始，王凱軍在一次會(huì)議上講到地下污水處理廠，也做了研討會(huì)，業(yè)界有不同的聲音。最近王凱軍教授的學(xué)生針對(duì)地下污水處理廠做了相關(guān)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)，姑蘇區(qū)城東污水廠、高薪區(qū)新區(qū)污水廠以及安徽一座18萬噸的污水廠等等，基本都進(jìn)入地下的需求。
可以看到下面這張圖，是用大數(shù)據(jù)做的分析圖，數(shù)據(jù)來源于“鏈家”、“我愛我家”的統(tǒng)計(jì)，紅的區(qū)域?yàn)楦叻績(jī)r(jià)區(qū)，黑色區(qū)域是污水處理廠所在地，十幾個(gè)污水處理廠，它就像一個(gè)黑洞一樣，使得周邊地價(jià)很難上漲。所以這樣來看的話，污水處理廠是一個(gè)負(fù)資產(chǎn)。根據(jù)北京市統(tǒng)計(jì)，今年上半年土地交易0.8096萬畝，交易總額為685.4億元，均價(jià)為846.6萬元/畝，則污水廠占地總價(jià)為278.56億元(不包括隔離帶），而地下式污水可節(jié)約近180億土地投資。
其實(shí)應(yīng)該站在更宏觀的角度審視地下污水處理廠的現(xiàn)象，發(fā)揮和利用其優(yōu)勢(shì)，順勢(shì)而為。地上地下不是一個(gè)上一個(gè)下，王凱軍以猿變成人從樹上走到樹下為例子，他說，上和下從某種程度上提出了不同技術(shù)的要求，可能帶來時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該有一個(gè)更積極的態(tài)度。恩格斯曾指出，直立行走是從猿到人轉(zhuǎn)變過程中“具有決定意義的一步” 。彼得·德魯克則說“要進(jìn)行系統(tǒng)化的創(chuàng)新，企業(yè)需要在每隔6~12月就打開企業(yè)的天窗，看一看外面的世界。”從這個(gè)角度來講，地下污水處理廠也許是一個(gè)創(chuàng)新的開始。
關(guān)于創(chuàng)新的問題，從兩個(gè)方面來思考。
首先提出，“變負(fù)資產(chǎn)為生態(tài)的正資產(chǎn)”
其次，在這個(gè)基礎(chǔ)上討論，能不能把地下污水處理廠作為生態(tài)建設(shè)的抓手，以污水處理廠為載體構(gòu)建城市生態(tài)綜合體，變成環(huán)境友好、社區(qū)友好、生態(tài)友好。不僅僅講人與自然、人與社會(huì)、人與人，這是生態(tài)文明的范疇。地下污水處理廠可以做成濕地等等。
所以如果以這樣的思路發(fā)展污水處理廠，實(shí)際上就達(dá)到了4.0的境界：低碳、資源回收、零排放、同時(shí)是生態(tài)友好。這是再進(jìn)一步的發(fā)展，這個(gè)比較復(fù)雜，我們講污水處理廠為載體，怎么成為載體呢？元朝時(shí)，白浮泉是通惠河的源頭，到建國初期，白浮泉水仍滔滔不絕，澆灌300余畝水稻田。1959年8月，水利部門勘測(cè)出白浮泉水的日流量為22.37噸。如果污水廠數(shù)萬噸的流量，通過水質(zhì)提升，可否像白浮泉一樣支撐一個(gè)區(qū)域的水生態(tài)系統(tǒng)的重構(gòu)。在北方地區(qū)5萬噸的污水處理廠的水量可以維持2000ha的濕地的蒸發(fā)量，如果與雨水徑流相結(jié)合可以維系近100km2的濕地群。
這個(gè)基礎(chǔ)上考慮，怎么與城市社區(qū)的功能互補(bǔ)，怎么綠色，怎么引導(dǎo)公眾參與，處理好人與社會(huì)、人與設(shè)施的關(guān)系，城郊要考慮濕地的維系、生態(tài)、公共參與等內(nèi)容。針對(duì)這些思考，做了一些遐想，完全以污水處理、生態(tài)服務(wù)、文化創(chuàng)意打造的一個(gè)生態(tài)綜合體的載體。第二個(gè)是現(xiàn)在正在實(shí)施的，就是污水處理概念廠，兩萬噸的污水處理廠，現(xiàn)在開始做前期工作，已經(jīng)通過審核。
污水處理廠在未來將成為一種體驗(yàn)：農(nóng)業(yè)體驗(yàn)、能源與設(shè)施體驗(yàn)、水處理以及社區(qū)友好。所以生態(tài)文明理念，帶來了人與人、人與自然、人與社會(huì)的全新概念。
從這個(gè)角度講帶來很大的行業(yè)發(fā)展。我們講生態(tài)綜合體經(jīng)濟(jì)體量達(dá)到十倍，如果再進(jìn)一步按照習(xí)總書記提出的“山水林田湖”的概念，它的體量就會(huì)達(dá)到100倍。新的時(shí)代背景賦予了污水處理廠更高的要求：更輕的污染；更美的景觀；更少的占地；更低的投資（主要針對(duì)管網(wǎng)）；更高的生態(tài)價(jià)值。這個(gè)體量實(shí)際還帶來了行業(yè)的進(jìn)步。行業(yè)不僅要考慮污水處理的問題，還要考慮景觀問題以及社會(huì)發(fā)展問題。只有這樣才能引導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。
