曲久輝
中國工程院院士、中國科學院 生態(tài)環(huán)境研究中心研究員
“請問如果要實現(xiàn)污水處理概念廠的理念，要突破的核心技術是什么？難點是什么？如何突破？有沒有時間表？請問污水處理概念廠的單位投資、運行費用大概是多少……”
在2014（第十二屆）水務戰(zhàn)略論壇上，許多參會者紛紛向中國工程院院士、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員曲久輝提問。
在年初，包括他在內的6位環(huán)境領域專家共同發(fā)起成立中國城市污水處理概念廠專家委員會，呼吁各界共同參與建設面向未來的污水處理概念廠。
本屆論壇上，曲久輝詳細介紹了我國污水處理概念廠的建設理念、發(fā)展趨勢、需要的核心技術等。他表示，需要用新概念引導中國乃至全球污水處理的步伐，帶動污水處理向新的趨勢、新的技術、新的理念方向發(fā)展。
污水處理急需新路
不是簡單地去除污染物，更應該在節(jié)能、資源回收、環(huán)境友好方向上發(fā)展
“100年來傳統(tǒng)的活性污泥法對解決污水處理問題發(fā)揮了重要作用。現(xiàn)在我們需要反思，污水處理需要一條什么樣的新路？”曲久輝說。
曲久輝表示，傳統(tǒng)的A2O法（厭氧—缺氧—好氧法）、氧化溝法或者SBR法（序批式活性污泥法）在污水處理上發(fā)揮了重要作用。同時，一些新技術比如雙膜法、源分離技術、厭氧氨氧化技術等都在概念上和工藝上對傳統(tǒng)的活性污泥法提出了挑戰(zhàn)。“污水處理不是簡單地去除污染物，更應該在節(jié)能、資源回收、環(huán)境友好的方向上進行新的革命性發(fā)展。”
曲久輝以美國和新加坡的污水處理廠為例進行了說明。上世紀60年代，美國提出具有超前思維的“21世紀水廠”概念，將污水處理標準提升至飲用水級別，對行業(yè)發(fā)展產生深遠影響；新加坡開發(fā)了“New water”工藝，通過傳統(tǒng)的生物處理加雙膜法，實現(xiàn)了從污水到飲用水的深度回用，帶動了新加坡水業(yè)的跨躍式發(fā)展，使其一躍成為世界性水務中心。
污水處理概念廠有何不同？
更強調對污染物的削減作用，同時統(tǒng)籌考慮資源回收、能量轉化、有害有毒污染物去除
我國的污水處理概念廠有何不同？對此，曲久輝解釋說，在我國污染問題更加復雜、污染物種類不斷增加、水環(huán)境質量要求不斷提高的現(xiàn)狀下，我們的污水處理概念廠應該更強調對污染物的削減作用。
“污水中的污染物是非常復雜的，實現(xiàn)對更多污染物的去除，這是對工藝的新要求。我國現(xiàn)在僅僅考慮水質達標問題。達標并不意味著出水水質或者進入受納水體的水質就是生態(tài)安全的。”他說。
污水處理概念廠追求的是健康的水質。那么，什么是健康的水質？如何達到這一要求？曲久輝說，就是污水處理要把資源回收、能量轉化、有害有毒污染物去除進行統(tǒng)籌考慮。
“污水中潛在的能量是處理它所需要能量的10倍，如果能將這些潛在能量加以利用，市場前景將十分巨大。轉向新的理念，使物質能夠資源化、能源能夠自給，這是污水處理發(fā)展的必由之路。”曲久輝說。
他也通過案例和數(shù)據(jù)介紹了這方面的情況，美國城鎮(zhèn)污水處理電耗占全社會總電耗的3%，以色列為10%，中國城鎮(zhèn)污水處理電耗已突破100億kWh。全球每日產生的污水潛能相當于1億噸標準燃油的能量。一些地區(qū)部分污水處理廠能源自給率可達到 60%以上，甚至完全自給。
據(jù)他介紹，奧地利Strass城市污水處理廠，采用A/B兩段生物處理法，處理規(guī)模為25000m3/d，1996年就達到能量自給率49%，2006年就達到108%。“也就是說除滿足自給使用外還有剩余。”
從國際經驗來看，中國是世界上唯一一個10年內污水處理量翻番的大國。10年后我國的污水處理量將與美國污水處理能力相當。如果達到同樣的處理量和現(xiàn)有水質的話，使用的電能又將是多少？如此巨大的電能消耗將給環(huán)境、資源造成巨大的負擔。“實現(xiàn)能量、水、營養(yǎng)物回收可以構成三位一體的發(fā)展模式，這樣可以回收和節(jié)省大量能源和資源。”曲久輝說。
概念廠能實現(xiàn)四個追求嗎？
水資源、物質循環(huán)利用，提高能源自給率，實現(xiàn)環(huán)境友好已具備相關技術條件
曲久輝表示，建設好中國污水處理概念廠，提高我國污水處理技術水平和管理水平，已經具備了相應的人力、經驗、技術條件。
據(jù)他介紹，中國的污水處理概念廠有4方面的追求，即追求水資源可持續(xù)循環(huán)利用、追求提高能源自給率、追求物質合理循環(huán)、追求環(huán)境友好。而這4個追求也影響到概念廠核心技術的應用。
“污水處理概念廠要追求水資源可持續(xù)利用。在利用水資源時，水質標準是一個特別重要的問題。”曲久輝透露，他們正在研究建立一套可持續(xù)的水質指標體系。
他表示，制定指標體系的基本原則是滿足水環(huán)境保護需求和實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。目標是在未來20年~30年，能夠帶動和指導我國污水處理的標準制定。“這就需要把水質指標與經濟指標、技術指標進行系統(tǒng)考慮。但有兩個原則需要堅持，一是處理后的水一定是生態(tài)友好的。二是污水中有機碳的能源化和磷、氮等物質的資源化也要與水質指標的制定統(tǒng)籌考慮。”
曲久輝表示，污水處理概念廠的第二個追求就是提高能源自給率，實現(xiàn)能源完全自給，這在技術上已經完全具備條件。
他說，污水處理概念廠要合理利用有機物富含的碳源，建立新工藝、新技術、新裝備以及創(chuàng)新運營方式來實現(xiàn)能源自給。“通過粗略估算，希望能夠為全社會節(jié)約1%的能源。”
此外，概念廠還要追求物質的合理循環(huán)，污泥的無害化、資源化，對氮、磷、硫等有用物質進行有效回收。同時，降低外部化學品的消耗。
曲久輝強調，污水處理概念廠將追求環(huán)境友好。即做到排出物對生態(tài)環(huán)境安全，融入周邊社會，不影響周邊土地的使用功能并向污水經處理后成為飲用水補充水源的方向發(fā)展。“可以嘗試將沒有異味兒、不影響居民健康的概念廠建到社區(qū)，使之成為公眾的娛樂場所。”曲久輝說。
技術及建設運行有何特點？
重視智能化、資源回收與能源自給，建設費用較一般污水處理廠高，但運營費用有可能降低
哪些技術在污水處理概念廠的建設中是核心技術？曲久輝表示，概念廠的建設應該是系統(tǒng)集成，是概念、技術、管理、運行、控制的集成，因此，智能化在概念廠的建設過程中尤為重要。同時，能量轉化、資源回收和水質保障技術將是概念廠建設的核心技術。
從能量轉化來講，國外有現(xiàn)成的技術，例如奧地利的Stress水廠已經可以實現(xiàn)。但如何找到適合中國的技術呢？曲久輝認為需要滿足兩方面要求：一是能夠最大程度的降低能耗，二是能把水中的有機物高效地轉變成能源，尤其是碳源問題。
在水質保障技術上，曲久輝表示，當前我國執(zhí)行的標準是一級A、一級B等，若要建成生態(tài)健康、社區(qū)友好的污水處理廠，還要有兩個要求，一是如何做到在線監(jiān)測和對水質毒性的預警，二是在現(xiàn)有工藝基礎上如何保證出水水質沒有毒性。同時，在污水處理過程中實現(xiàn)磷、氮等有機質資源的回收也尤為重要。
針對大家普遍關注的概念廠建設費用和運行費用問題，曲久輝透露，如果設定在面向未來20年，概念廠的建設費用應該至少是現(xiàn)在一般污水處理廠的1.5倍左右。如果能做到能源自給、運行控制能耗良好，則運行費用一定會低于現(xiàn)在的污水處理廠。
他表示，概念廠在商業(yè)模式上也會有所創(chuàng)新。“我們并不希望采用社會常規(guī)的競爭方式來建設概念廠。概念廠運行后也不會完全適用BOT（建設—經營—移交）、BT（建設—移交）的模式。因為概念廠需要逐漸發(fā)展、完善，因此，商業(yè)模式也要有所創(chuàng)新。”
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