污水处理概念厂
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。
基本信息
- 中文名
污水处理概念厂
- 专家团
污水处理概念厂专家委员会
- 人物
曲久辉
- 时间
中国21世纪
中国城市污水处理概念厂专家委员会
中国城市污水处理概念厂专家委员会(简称专委会)由六位环境领域著名专家共同发起成立。他们是:中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉,清华大学教授、环境学院副院长王凯军,中国人民大学教授、环境学院副院长王洪臣,清华大学教授余刚,中国21世纪议程管理中心副主任柯兵,中国科学技术大学教授俞汉青。六位专家公推曲久辉为专委会主任。
2013年9月,六位专家第一次召开专委会会议,提出“建设面向未来的中国污水处理概念厂”这一命题,并于2014年1月在《中国环境报》发表署名文章,正式向社会宣告,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。
专委会的使命是:提出污水处理新概念,推出面向未来的工艺、技术与装备,推进概念厂建设,促进产业升级,带动中国水处理事业由跟踪到引领的跨越式发展。
专委会下设秘书处,为其具体办事机构,主要职责为:承担专家委员会秘书工作,负责概念厂日常财务、项目融资及商业运作的管理,组织协调概念厂其它相关工作。
建设概念厂的行动计划为:2014年底,完成概念设计和选址;2015年底,完成技术方案初选;2016年中,完成总体设计;2016年下半年,开始建设;2018年底,建成运行。
中国环境领域六位专家提出概念厂命题
全球城市污水处理厂发展趋势
回顾百年来发展历程,污水处理对改善人居环境,推动人类文明进步作出了巨大贡献。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人类面临的多重重大问题日益突显,近几年,国际污水处理行业出现了以下三个明显趋势:
1.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。
2.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一亿吨标准燃油,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。
3.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。
中国城市污水处理厂事业的发展与问题
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,三十年来,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m,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,污水处理行业高速取得的巨大成就之下也同样隐存着短视、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。我国绝大部分目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份量。