污水处理概念厂模样渐清晰
“请问如果要实现污水处理概念厂的理念，要突破的核心技术是什么？难点是什么？如何突破？有没有时间表？请问污水处理概念厂的单位投资、运行费用大概是多少……”
在2014（第十二届）水务战略论坛上，许多参会者纷纷向中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉提问。
在年初，包括他在内的6位环境领域专家共同发起成立中国城市污水处理概念厂专家委员会，呼吁各界共同参与建设面向未来的污水处理概念厂。
本届论坛上，曲久辉详细介绍了我国污水处理概念厂的建设理念、发展趋势、需要的核心技术等。他表示，需要用新概念引导中国乃至全球污水处理的步伐，带动污水处理向新的趋势、新的技术、新的理念方向发展。
污水处理急需新路
不是简单地去除污染物，更应该在节能、资源回收、环境友好方向上发展
“100年来传统的活性污泥法对解决污水处理问题发挥了重要作用。现在我们需要反思，污水处理需要一条什么样的新路？”曲久辉说。
曲久辉表示，传统的A2O法（厌氧—缺氧—好氧法）、氧化沟法或者SBR法（序批式活性污泥法）在污水处理上发挥了重要作用。同时，一些新技术比如双膜法、源分离技术、厌氧氨氧化技术等都在概念上和工艺上对传统的活性污泥法提出了挑战。“污水处理不是简单地去除污染物，更应该在节能、资源回收、环境友好的方向上进行新的革命性发展。”
曲久辉以美国和新加坡的污水处理厂为例进行了说明。上世纪60年代，美国提出具有超前思维的“21世纪水厂”概念，将污水处理标准提升至饮用水级别，对行业发展产生深远影响；新加坡开发了“New water”工艺，通过传统的生物处理加双膜法，实现了从污水到饮用水的深度回用，带动了新加坡水业的跨跃式发展，使其一跃成为世界性水务中心。
污水处理概念厂有何不同？
更强调对污染物的削减作用，同时统筹考虑资源回收、能量转化、有害有毒污染物去除
我国的污水处理概念厂有何不同？对此，曲久辉解释说，在我国污染问题更加复杂、污染物种类不断增加、水环境质量要求不断提高的现状下，我们的污水处理概念厂应该更强调对污染物的削减作用。
“污水中的污染物是非常复杂的，实现对更多污染物的去除，这是对工艺的新要求。我国现在仅仅考虑水质达标问题。达标并不意味着出水水质或者进入受纳水体的水质就是生态安全的。”他说。
污水处理概念厂追求的是健康的水质。那么，什么是健康的水质？如何达到这一要求？曲久辉说，就是污水处理要把资源回收、能量转化、有害有毒污染物去除进行统筹考虑。
“污水中潜在的能量是处理它所需要能量的10倍，如果能将这些潜在能量加以利用，市场前景将十分巨大。转向新的理念，使物质能够资源化、能源能够自给，这是污水处理发展的必由之路。”曲久辉说。
他也通过案例和数据介绍了这方面的情况，美国城镇污水处理电耗占全社会总电耗的3%，以色列为10%，中国城镇污水处理电耗已突破100亿kWh。全球每日产生的污水潜能相当于1亿吨标准燃油的能量。一些地区部分污水处理厂能源自给率可达到 60%以上，甚至完全自给。
据他介绍，奥地利Strass城市污水处理厂，采用A/B两段生物处理法，处理规模为25000m3/d，1996年就达到能量自给率49%，2006年就达到108%。“也就是说除满足自给使用外还有剩余。”
从国际经验来看，中国是世界上唯一一个10年内污水处理量翻番的大国。10年后我国的污水处理量将与美国污水处理能力相当。如果达到同样的处理量和现有水质的话，使用的电能又将是多少？如此巨大的电能消耗将给环境、资源造成巨大的负担。“实现能量、水、营养物回收可以构成三位一体的发展模式，这样可以回收和节省大量能源和资源。”曲久辉说。
概念厂能实现四个追求吗？
水资源、物质循环利用，提高能源自给率，实现环境友好已具备相关技术条件
曲久辉表示，建设好中国污水处理概念厂，提高我国污水处理技术水平和管理水平，已经具备了相应的人力、经验、技术条件。
据他介绍，中国的污水处理概念厂有4方面的追求，即追求水资源可持续循环利用、追求提高能源自给率、追求物质合理循环、追求环境友好。而这4个追求也影响到概念厂核心技术的应用。
“污水处理概念厂要追求水资源可持续利用。在利用水资源时，水质标准是一个特别重要的问题。”曲久辉透露，他们正在研究建立一套可持续的水质指标体系。
他表示，制定指标体系的基本原则是满足水环境保护需求和实现水资源的循环利用。目标是在未来20年~30年，能够带动和指导我国污水处理的标准制定。“这就需要把水质指标与经济指标、技术指标进行系统考虑。但有两个原则需要坚持，一是处理后的水一定是生态友好的。二是污水中有机碳的能源化和磷、氮等物质的资源化也要与水质指标的制定统筹考虑。”
曲久辉表示，污水处理概念厂的第二个追求就是提高能源自给率，实现能源完全自给，这在技术上已经完全具备条件。
他说，污水处理概念厂要合理利用有机物富含的碳源，建立新工艺、新技术、新装备以及创新运营方式来实现能源自给。“通过粗略估算，希望能够为全社会节约1%的能源。”
此外，概念厂还要追求物质的合理循环，污泥的无害化、资源化，对氮、磷、硫等有用物质进行有效回收。同时，降低外部化学品的消耗。
曲久辉强调，污水处理概念厂将追求环境友好。即做到排出物对生态环境安全，融入周边社会，不影响周边土地的使用功能并向污水经处理后成为饮用水补充水源的方向发展。“可以尝试将没有异味儿、不影响居民健康的概念厂建到社区，使之成为公众的娱乐场所。”曲久辉说。
技术及建设运行有何特点？
重视智能化、资源回收与能源自给，建设费用较一般污水处理厂高，但运营费用有可能降低
哪些技术在污水处理概念厂的建设中是核心技术？曲久辉表示，概念厂的建设应该是系统集成，是概念、技术、管理、运行、控制的集成，因此，智能化在概念厂的建设过程中尤为重要。同时，能量转化、资源回收和水质保障技术将是概念厂建设的核心技术。
从能量转化来讲，国外有现成的技术，例如奥地利的Stress水厂已经可以实现。但如何找到适合中国的技术呢？曲久辉认为需要满足两方面要求：一是能够最大程度的降低能耗，二是能把水中的有机物高效地转变成能源，尤其是碳源问题。
在水质保障技术上，曲久辉表示，当前我国执行的标准是一级A、一级B等，若要建成生态健康、社区友好的污水处理厂，还要有两个要求，一是如何做到在线监测和对水质毒性的预警，二是在现有工艺基础上如何保证出水水质没有毒性。同时，在污水处理过程中实现磷、氮等有机质资源的回收也尤为重要。
针对大家普遍关注的概念厂建设费用和运行费用问题，曲久辉透露，如果设定在面向未来20年，概念厂的建设费用应该至少是现在一般污水处理厂的1.5倍左右。如果能做到能源自给、运行控制能耗良好，则运行费用一定会低于现在的污水处理厂。
他表示，概念厂在商业模式上也会有所创新。“我们并不希望采用社会常规的竞争方式来建设概念厂。概念厂运行后也不会完全适用BOT（建设—经营—移交）、BT（建设—移交）的模式。因为概念厂需要逐渐发展、完善，因此，商业模式也要有所创新。”
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