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“概念厂”能否撬动水业改革?

时间:2014-03-13 13:42

来源:中国水网

作者:贡玮

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“概念厂”以2014年底完成选址,五年内完成实体建设,未来20年形成完整模式的规划推进

“概念厂”引申自“概念车”,指以超前构思和最新科技成果汇集而成的产品,探索产业的未来方向。由6位污水处理领域著名的专家自发组织并于2014年初联合提出的“建设面向未来的中国污水处理概念厂”,其定位就在于此。

“概念厂”的具体规划是,2014年完善概念设计、提出基本框架、落实选址,用5年时间建设一座(批)面向2030年~2040年、具备一定规模的城市污水处理厂,未来20年形成污水处理概念厂的完整模式。指导方针为,践行低碳绿色的先进理念,集中应用与展示已经和即将工程化的全球先进技术,能够充分满足中国城市可持续发展的战略要求,并期望成为国际水处理界的最新标杆。

由中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉,清华大学环境学院副院长、教授王凯军,中国人民大学环境学院副院长、教授王洪臣,清华大学环境学院教授余刚,中国科技部、中国21世纪议程管理中心副主任柯兵,中国科学技术大学化学与材料科学学院环境工程教授俞汉青组成的概念厂专家委员会于2月召开媒体见面会,详细介绍了概念厂的规划。

曲久辉介绍,概念厂将刷新人们对环境的认识,城市污水处理厂从实现污染物削减的基本功能转变为城市的能源工厂、水源工厂、肥料工厂,进而发展为与社区全方位融合、互利共生的城市基础设施,是一次对传统污水处理的重大变革。

“原来中国的污水处理大多照搬西方的概念、技术和模式,在设计、建设和运行方面都不够科学。我们希望开拓一种创新模式,引领中国水处理行业的跨越式发展。”曲久辉表示。

中国的环境产业正在酝酿一场全面全新的改革浪潮,不仅是概念厂的提出,而是众多学者都从不角度纷纷提出了能源再生利用、低碳和生态处理等多种的探索途径。概念厂的可贵之处在于,它从学术研究向实体建设迈出了比较关键的一步。

水处理行业呈现出了三大研发趋势:强化污染物削减功能、注重低碳处理和能源开发、重视污水处理过程的资源回收,为概念厂提供了学术和技术基础,而党的十八届三中全会强调深化改革,将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体总布局,也为呼之欲出的产业变革奠定了总基调。“概念厂”的提出顺时应势,时势造英雄,山雨欲来风满楼。

四个方向

概念厂已确立了四个研发方向:出水水质达到可持续的标准或是极限水处理标准;大幅度提高污水处理厂的能源自给率;追求物质的合理循环,减少外部化学品的依赖与消耗;建设感官舒适、建筑和谐、环境互通、社区友好的污水处理厂。

据介绍,截至2013年,我国已建成并投入运行3500多座县级以上污水处理厂,污水处理总能力达到1.4亿m3/d。但是这些污水厂不同程度地都存在“两高一低”现象,工艺技术千篇一律、生搬硬套,其中应用最为普遍的处理工艺是活性污泥法和生物膜法。工艺技术应用缺乏适用性,致使污水处理厂的效率极低,统计显示,国内污水厂的有效利用率仅为21%。

污水处理本应是可持续发展战略中的重要组成部分,但是却在技术选择方面存在严重不足。”王凯军指出。

活性污泥法已经应用了一百年,这一传统工艺在去除有机污染物和营养污染物的同时,最大缺陷是产生当量的温室气体CO2。据测算,如果我国污水处理全部采用活性污泥处理工艺,产生的CO2年总量将高达2200万吨-2500万吨。

另外,污水处理还存在高能耗的突出问题。王洪臣介绍,目前污水处理的能源自给率平均在25%左右,占社会总能耗的10%,高能耗的同时,污水处理中存在的巨大潜能却没有得到有效开发和利用。

我国著名的厌氧生物处理技术专家王凯军指出,对污水处理能源开发预处理技术在国内的应用还很少,全国3500多座污水处理厂中采用厌氧工艺的仅有50座左右,运行的在1/3左右。而在欧洲,通过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可以达到60%甚至完全实现能源自给。

余刚以药物和个人护理品等新型污染为代表,介绍概念厂对环境安全的研发思路。他认为,污水中存在的新型污染是国际上水处理产业都在面对的共性问题。美国的一项普查发现,24个主要城市的饮用水中均存在一定含量的药物和个人护理品。我国的情况与之类似。“如果解决了污水处理的环境安全问题,处理厂与城市社区的关系就会更安全、友好,可以像家里的卫生间一样随意地摆放它,而不会遭受公众的排斥和反对。”余刚说。

行业机遇

从行业机遇来看,污水处理行业已经到了一个从量变到质变的转折点,它需要找到一个新模式、新起点,开拓一个新空间。

目前,污水处理行业的趋势是在向“下”扩张,大中城市的处理设施已基本建成,城市的市场增长点主要集中在水厂扩建和升级,新一轮的建设以乡镇农村地区为主。

但乡镇农村的污水处理与大中城市有较大差异,它的特点是处理规模小、水量水质波动大、运行维护等技术力量薄弱,如果复制大中城市的处理工艺,会增大投资和能耗,而且无法保证稳定运营,因此,改革已箭在弦上。

王凯军认为“城镇化为行业提供了非常好的机遇”。建设增量为我国污水处理的行业发展提供了动力。

还有巨大的改扩建需求。城市土地资源日趋短缺,污水处理厂越来越难以找到足够的扩建空间,因此采用更高负荷的处理工艺如生物膜移动床工艺(MBBR HYBAS)、曝气生物滤池工艺(BAF)渐呈趋势。王洪臣表示,一味地提标改造,像国外的污水处理厂已经过五六次提改一样,会造成非常大的投资浪费。当然,最大的最无法忽视的是对水资源的需求。总体而言,中国是一个缺水大国,水资源总量27000亿m3,可利用水资源量仅为800亿m3左右,目前的用水量却已超过600亿m3。实现水资源可持续利用需求迫切。“概念厂”立足于水资源的循环利用。其先例是上世纪60年代美国的“21世纪水厂”和本世纪初新加坡开发的“NEWater”工艺。

将污水处理标准提升至饮用水标准,实现从污水到饮用水的深度回用,这就是世界性水务“新概念”。在此基础上,欧美又提出了对污水处理中的水、营养物、能源三方面进行回收,将下水道比喻为“蕴含丰富能源的矿藏”。

 

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能否落地?

概念厂面向未来,与现行的工艺、建设、政策标准等方面存在一些不协调之处,亟需解决。

比如对污水排放标准的规定。现行的处理排放标准对有机物(COD、BOD)和营养物氮、磷(N、P)都做统一规定,行业标准“一刀切”。曲久辉分析:“目前的政策标准关注的是眼前、局部的利益,而未来的概念厂是系统性的、从更长远角度出发的。”他指出,未来标准可借鉴一些国家的做法,如根据出水排入的水体不同或污水水质、当地水资源情况制定不同的排放标准,与资源回收再生利用的理念更契合。

王洪臣指出,污水处理行业尚缺少鼓励政策。例如家电行业拥有节能降耗的鼓励政策,若污水处理行业出台同样的鼓励政策,将大大加强污水处理行业的前进步伐。

曲久辉指出,未来的“概念厂”可以有两种模式:一种实体模式,一种虚拟模式。实体模式是指选点建设、实地运行,虚拟模式是展示概念,可以理想化一些。

但是就目前情况看,“概念厂”距离落地似乎还需一段时间。曲久辉表示,要在2014年底前完成水厂选址。“我希望模块的完善与概念厂的建设能够结合起来,将概念设计与选址相结合。因为只有根据具体的对象设立边界条件,才能够实际推进概念厂的落地,不能总是空对空地谈。” 

王凯军认为,在对“概念厂”的技术、建设、政策、运行、管理等方面进行一系列的研究和探索过程中,不同时期一定会有不同产出,无论是前期的学术成果或者后期的建设主张,都将给行业带来积极的影响。

“概念厂”将如何推动行业的变革、产业的发展?曲久辉认为,“概念厂”必将有助于突破现有体制、机制的束缚,重点从中国国情、社会发展、技术进步、物质与能源循环角度出发,在更长时间尺度上综合思考污水处理厂的功能与定位。“这种突破束缚的探索,本身就是巨大进步。同时,这也将是一次富有前瞻性和战略性的尝试。一个好的概念就是一个好的投资,而这个好的投资一定会带来好的回报。”

编辑:贡玮

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