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          環保新聞
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          污水重生路
          日期:2014/2/17 13:15:22 人氣:6559

                      

              中國已成全球最大的污水處置國家,但工藝和理念落后。六位水專家決心建一座污水概念廠,革弊圖新。
              新加坡的超市賣一種牌子叫作“NEWater”(新生水)的瓶裝水。在該國政府舉辦的各類會議活動中,也總能見到它。甚至,當地“新生水展覽館”成了全球游客的一個“景區”。
              “新生水”的前身是生產和生活污水——每天從工廠流出的廢水和居民樓流進陰溝的水。2002年,借助發源于太空研究的膜技術,新加坡將污水變成了可再利用的水源,也使這個故意拼錯的單詞——“NEWater”永遠載入史冊。
              2014年1月下旬,在飄著各種化學藥劑味道的污水實驗室里,中國人民大學環境學院副院長王洪臣向財新記者講述了這樁舊事。
              講述舊事的目的,是他與另外五位中國水專家一道,計劃用五年時間在中國建一座面向2030年至2040年的污水概念廠,此消息隨后于2月14日正式向全國發布。“NEWater”,是他們的參考范本之一。
              六位水專家之所以要做這件事,起因于對中國污水處理現狀的嚴重不滿。至2013年,中國已經建成并運行了3500余座污水處理廠,日處理污水1.4億立方米上下。中國已成為全球污水處置量最大的國家,但中國絕非污水處理強國。
              業內專家普遍認為,中國污水處理領域至少存在四大問題:一是近年污水廠建設大躍進,但管網配套滯后,致使大量處理廠產能閑置;二是污水“體外循環”現象較多見,因資金和管理問題,污水廠對部分污水不處理;三是中國污水量大,現有標準下處置即便達標,也常造成較嚴重的水體污染;四是污水中的污染物最終未得到根本性的處理,隨著80%以上的未處置污泥重新回到自然環境。
              六位專家的污水概念廠能在多大程度上解決上述問題。參與的專家認為,管網和污水“體外循環”是社會問題,但概念廠將在污水處理標準和污泥問題上進行徹底變革。現有的水處理工藝,完全可以將污水處理成類似新加坡的“NEWater”,讓污水重新成為資源。
              “污水廠在人們印象里就是‘臟與臭’的代名詞,可我們想讓大家看到,通過努力,污水處理廠也可以變得‘高端大氣上檔次’。”王洪臣說。
              六位專家的概念廠尚未有實質操作,他們準備用五年時間建廠。廠子會用他們的理念和技術,未來可能會與地方政府及企業合作讓廠子落地。
              革弊圖新并非易事。六位專家的設想最終能否落地尚未可知,未來更會有資金、技術選擇、理想與現實碰撞等一系列難題等著他們。
              但顯然,六位專家的理念與方向是對的,中國污水業需要這種探索。
              為中國污水蹚路
              2月14日,六位專家組成的中國污水處理概念廠專家委員會(下稱專家委員會)接受多家媒體聯合采訪,向社會闡釋他們的概念廠。
              據了解到,六位專家之一是中國工程院院士、中科院生態環境研究中心研究員曲久輝,其研究領域涵蓋水環境和水質。王洪臣與清華大學環境學院副院長王凱軍,都曾在污水處理行業的一線工作過。清華大學環境學院教授余剛,近年專注研究污水處理中的一些新問題。中國21世紀議程管理中心副主任柯兵,熟悉行業政策與管理。中國科學技術大學化學學院教授俞漢青,擅長領域是水污染控制的理論研究。
              建一座具有超前理念的污水處理廠,是六位專家盤桓了多年的念頭。
              “由于當初缺乏頂層設計與科學規劃,我們現有的污水處理廠,總滯后于實際的發展要求,處于被動應付的局面。”江蘇(宜興)環保產業技術研究院院長許國棟說。該研究院此次擔當了專家委員會秘書處的工作。
              上世紀90年代是中國污水處理廠的大發展時期。但當時,國家還沒有獨立針對城鎮污水的排放標準,只有一部《污水綜合排放標準》可作建廠依據。到了2002年,國家環保部門才出臺《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002),首次對污水處理廠的出水做了不同級別的規定。
              此后數年,環保部門兩次頒布文件,要求全國大多數城鎮污水處理廠將出水水質提高到GB18918-2002 里的“一級A”或“一級B”標準,但業界響應并不積極。
              直到2007年,江蘇太湖爆發藍藻事件,才真正觸動了地方政府與污水處理行業的神經。于是,一場污水處理廠的“提標改造”運動在全國范圍內展開。
              時至今日,“提標改造”還處于進行時狀態。據測算,“十二五”期間,全國污水處理廠的提標改造總成本將高達137億元。
              由于環境容量有限,未來國家進一步提高污水處理廠的出水水質已成為大勢所趨。王洪臣在2012年發表的一篇論文里也指出,基于國際經驗,即使是國標中最嚴格的一級A標準,也已不能滿足中國當前水環境質量改善的需求,尤其是太湖、巢湖和滇池等敏感水域。
              在專家委員會的設想里,污水概念廠的出水水質要至少能夠滿足未來20年至30年中國對水環境的要求,“不能走污水處理廠剛建成沒幾年就又要花錢改造的老路。”
              王洪臣等專家指出,如今的中國城鎮污水成分已經變得越來越復雜,出現了越來越多的新型污染物。其中有些是內分泌干擾物,有些是藥物及人工護理品類。這些污染物濃度雖然為納克級,屬于微量或痕量,但對人體健康影響巨大。而無論是國家標準還是現有的污水深度處理技術,強調的還是對化學需氧量(COD)、氮(N)、磷(P)等傳統指標的控制,對新的污染物關注幾乎沒有或者很少。
              處理達標的污水帶著這些新興污染物再次排入自然河道湖泊,就會產生一定的生態風險。對此,專家委員會表示,污水概念廠將會對這些新問題交出自己的解決方案。
              王洪臣強調,中國水資源總量有2.7萬億立方米,但可利用水資源量僅約8000億立方米,目前用水量已超過6000億立方米,缺水問題日益突出。雖然有跨流域調水及海水淡化等多種選擇,但只有將城鎮污水進行深度或超深度處理,徹底恢復其使用功能,實現水資源可持續利用,才能從根本上解決中國的缺水問題。
              污水也是能源
              2013年,美國清潔水機構國家協會、水環境研究基金會和水環境聯盟三大機構聯合發布了《未來的污水處理設施—行動藍圖》的文件,重新定義了污水處理廠的含義。
              文件指出,傳統的污水處理廠僅是去除污水里的污染物,使其達到環境排放標準后排入水體。而未來的污水處理廠,要做到污水再生利用、碳氮磷等營養物及有用資源的回收利用、污水中的廢熱和潛在能源的回用、利用污水廠場地開發風能、太陽能等可再生能源,以最低經濟投入取得最大環境效益。這一新定義的重點,即是對水、能源與營養的回收利用。
              如今,已經有越來越多的美國污水廠已經將自己的名稱改為“水資源回收設施”或“清潔水機構”。日本研究從污泥焚燒灰中回收磷,已在岐阜市污水處理廠建設了焚燒灰磷回收示范設施。
              盡管具體方案尚未確定,但專家委員會提出,概念廠將爭取在目前污水處理耗能基礎上普遍節能50%以上,在有適度外源有機廢物協同處理的情況下,做到零能耗。
              專家委員會解釋說,在美國,如果要規劃建設一家污水處理廠,除了有一年里的最大與最小進水量這兩個指標,還會有每日最大與最小進水量等更細的數據。這就意味著,在一天之中,污水處理廠會根據實際來水量來調整它的運行,從而最大程度節省用藥量與能耗。而中國的污水處理廠,一天里無論進水量大小,都只按照一種模式運行。
              粗放的運行方式,帶來的是電能與用藥量的浪費。僅以用電為例,美國污水處理平均用電量為每立方米0.28千瓦時,中國為0.26千瓦時,略低于美國。然而,中國污水處理廠進水污染物的平均濃度僅為美國的60%,處理深度相差較大,污泥絕大部分沒有處理處置,因此中國污水廠去除單位污染物的能耗遠遠高于美國,效率很低。
              而污水處理本身就是高耗能行業。美國的城鎮污水處理行業年總電耗超過200億千瓦時,達到全社會總電耗的3%,占城市總電耗的15%以上。2011年,中國污水處理廠的總電耗也已達到100億千瓦時。因此,對于“有追求”污水概念廠來說,降低能耗是主要目標之一。
              污水處理也是碳排放源,包括直接和間接排放。直接排放是污水處理過程中有機物厭氧分解直接向大氣排放的甲烷和氮素生物轉化過程中向大氣排放的一氧化二氮。間接排放是指污水處理電耗以及所耗化學品在生產過程中的碳排放。在節能的同時,減少碳排放也是概念廠的應有之義。
              除了節能,污水還能“產生”能量。據國外計算,污水潛能是處理污水耗能的10倍。全球每天產生的污水中潛能約相當于1億噸標準燃油,污水潛能開發可解決社會總電耗的10%。
              根據歐洲的做法,僅采取提效改造措施和高效厭氧消化回收能量等傳統技術,城鎮污水處理的能源自給率就能達到60%以上。
              眼下,國內污水處理廠一個飽受詬病的問題是污泥問題。2010年,全國處理污水量344億立方米,產生污泥約2000萬噸。隨著城鎮化水平的提高,污水處理量持續增加,“十二五”污泥將突破3000萬噸。
              然而,全國目前只對不到10%的污泥進行了衛生填埋、土地利用、焚燒或建材利用等方面的處理處置,其余大部分未進行規范化的處理處置就被隨意丟棄或堆放。污泥含病原體、重金屬和持久性有機物等有毒有害物質,如果未經有效處理處置,很容易對地下水、土壤等造成二次污染,直接威脅環境安全與公眾健康。
              在未來的污水概念廠,顯然不允許再出現污泥的問題。王洪臣說,盡管技術路線尚未確定,但歐美國家的主流做法,是將經過處理后的污泥用作土地利用,其中又以農用最多。
              美國的污水處理廠年產710萬噸污泥(干重),其中有60%經厭氧消化或好氧發酵處理成生物固體用做農田肥料,另有17%填埋,20%焚燒,3%用于礦山恢復覆蓋。
              摩登污水
              在實現了提高水質、節能,能源與資源的回收利用之后的污水概念廠將會是什么樣子?
              目前,專家委員會還處于頭腦風暴階段,所以未來概念廠建在哪兒,多大規模,建幾個,都還沒有定。不過,王洪臣強調,概念廠將具有一定規模才會有實際意義。
              或許,國際上已有的樣本可以提供啟示:日本的污水處理廠本身就是一座美麗的公園,并且與人們居住的社區結合在一起。周末,孩子們可以在公園里的球場打網球,球場地面之下,就是污水處理廠的水池。
              得知業界同行發起建設污水概念廠一事,清華大學環境學院教授施漢昌認為是很好的想法。“它可能集成當今世界上最先進的材料、設備與技術,使中國的污水處理水平得到質的提升。”
              不過,施漢昌也指出,美國與新加坡在建設他們面向未來的污水廠時,技術路線都已經很明確,就是采用膜工藝。而如今,國際上雖然涌現了很多新材料新工藝,但尚未出現一種能夠一統天下、具有顛覆性的新技術。
              他認為,究竟選擇何種技術路線來建設符合中國污水特點的概念廠,是需要專家們好好考慮的問題。
              許國棟透露說,污水概念廠的倡議剛剛發出,就已有好些人前來詢問,表現出極大興趣。這里面既有水務企業,也有地方政府。“雖然引入社會資本治理污水已是常事,但像我們這樣,由專家教授發起建設,再招投資方的做法恐怕還是頭一回。”
              中國與美國同是污水處理大國,但二者處于不同發展階段:美國早已完成城鎮化進程,中國的人口基數是前者5倍,并還將有數億農村人口進入城市生活。在可預見的將來,中國的污水量將持續增加,污水處理廠的建設也將持續高速發展。
              有專家預測,中小城鎮和農村的污水處理設施將是今后的建設重點,保守估計,至少還需新建2萬座小型污水處理設施。
              新加坡的“NEWater”取得成功后,膜技術就迅速席卷了全世界的水處理行業。在當前中國污水處理發展的這個歷史當口,專家委員會希望,建設一座或一批理念超前的污水處理廠,未來能起到類似“NEWater”的作用,引領中國整個行業與產業的發展。

          來源于 財新《新世紀》 2014年第6期 出版日期 2014年02月17日


           

           



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