近日，一场污水处理行业的伟大革新，在筹备四余年之后，终于从梦想照进现实。4月17日，我国第一座面向2030～2040年的城市污水概念厂在“环保之都”宜兴破土动工，这座取义“概念车”的污水处理厂，以前瞻的构思、独特的创意和最新的科技成果，试图破局我国污水处理困境，探索未来发展方向，引领世界前行。
来源：中国水网 作者：洪翩翩
当今中国，一座传统的污水处理厂可能面临这样几种现实困境：还在沿用国外六七十年代落后的工艺路线、还在用高能耗换取高水质，又或者时常身陷“致污”质疑、“邻避”之困，资源回收也几近空白。这些困境背后，影射出的是我国污水处理行业高速发展所带来的遗憾和阵痛：由于整体缺乏可持续发展理念，行业短视、粗放、混乱，甚至劣质的发展路径，与经济、社会对污水处理可持续发展需求之间的矛盾愈演愈烈。
“当量的积累脚步放缓，寻求质变的努力开始了。”
近日，一场污水处理行业的伟大革新，在筹备四余年之后，终于从梦想照进现实。4月17日，我国第一座面向2030～2040年的城市污水概念厂在“环保之都”宜兴破土动工，这座取义“概念车”的污水处理厂，以前瞻的构思、独特的创意和最新的科技成果，试图破局我国污水处理困境，探索未来发展方向，引领世界前行。
奠基仪式当天，概念厂专家委员会成员曲久辉、王凯军、王洪臣、余刚、俞汉青；宜兴市相关部门领导；项目投资、设计与建设机构中持股份董事长许国栋以及中国工程院环境与轻纺工程学部相关院士等百余人悉数到场，共同见证了这一历史性时刻。
会上，曲久辉表示，“概念厂事业的发展之路是一个共同探索未来，明晰方向的思考过程；是一个不断将蓝图变为现实的实践过程；更是突破束缚，融聚智慧的创造过程。即将开展建设工作的宜兴概念厂，将会是概念厂事业这一阶段思考与探索的具体表达。”
奠基仪式现场
曲久辉致辞
概念厂团队主要人员合影
2014年初，曲久辉、王凯军、王洪臣、余刚、柯兵、俞汉青等六位国内水处理行业的知名专家竖起一面大旗，提出要用5年左右时间，建设一座（批）面向未来、超越当今世界先进水平20年的污水处理概念厂。这一带有革新气质的命题一经面世，随即引发业界广泛关注，大家开始憧憬和思考，一座面向未来的污水处理厂究竟应该什么样。
彼时，概念厂的雏形尚无定案，但专家们结合国际先进经验以及自己对我国水处理现状独到的见解，通过多次研讨，给出了概念厂应该有的四大追求——水质永续、能量自给、资源回收、环境友好。
四年来，在六位专家的主导下，围绕“四大追求”，概念厂完成了设计、选址，技术方案初选、总体设计、工程建设审批及施工设计等工作，随着项目的开建，它的轮廓也清晰起来。
作为国内首座概念厂，宜兴城市污水资源概念厂坐落于宜兴环保大道与科技大道交叉口的西北角，占地120.5亩，设计日处理污水2万吨，日处理污泥和有机垃圾各25吨(80%含水率)，主体工艺采用“碳磷高效分离+主流厌氧氨氧化+精处理”。
概念厂工艺路线图
图片来自概念厂专家委员会
一座面向未来的污水处理厂，工艺路线代表着其先进性，备受关注，革新就从这里开始。
近年，作为传统污水处理的主流工艺，沿用百余年的活性污泥法因为高耗能、高产泥等原因已经无法满足可持续发展需求。而“理论上可以降低60%以上的能耗需求，基本不需要有机碳源，还能降低80%的污泥产率”的主流厌氧氨氧化技术则散发着无穷魅力，成为未来污水处理主流工艺的“热门人选”，国际上也都在纷纷试水，以期领先摘取这只明珠并领先国际同行。
这次，在首座污水概念厂的创新体系中，主流厌氧氨氧化也成为主要的示范工艺，被“委以重用”。事实上，这一工艺在前期试验中已经得到了令人振奋的反馈。
负责概念厂整体工程设计的总工程师郑兴灿表示，“概念厂集成应用了多模式、可循环调整的多级主体工艺，有机融合了高效预处理、碳磷高效分离、主流厌氧氨氧化等工艺单元”。
按照这一设计方案，未来，概念厂将可以实现出水安全可持续、污染物极限去除与能源资源高效回收的目标。“同时，为达到安全出水，我们还针对污水中抗生素、药品等新兴污染物进行了削减控制”，余刚说。
中国21世纪议程管理中心副主任、概念厂专家委专家柯兵则特别提到了概念厂在物质循环和资源回收上的创新，他表示，不同于传统污水处理厂的设计理念，概念厂希望把更多的污染物转化到污泥中，然后通过一系列的厌氧好氧发酵，将污泥变成富含营养的有机肥，回归土地。
与此同时，为进一步提升污水处理厂的价值，实现更大的物质、能量循环，以概念厂为核心的城市生态综合体被创新性地提了出来，这一生态产品将概念厂、现代农业、生态景观等进行有机组合，未来将为中小城市提供一个集养老、休闲、健身、体验于一体的生态公园。
“将污水厂、垃圾场等城市负资产变为与城市生活融为一体的正资产，成为中小城市生态文明建设的发动机，实现水处理产业在生态文明背景下的重塑。” 许国栋表示。
实际上，宜兴城市资源概念厂只是梦想的初步展示，在专家们眼里，概念厂是一个重要的巨大价值创造的过程，要画出其具象，需要更多方面的参与、更长时间的探索、更多维视角的勾画。
“一切才刚刚开始”，曲久辉表示。
回首概念厂这一命题诞生之初，专家们反复强调的一点是，中国污水处理概念厂不是通常意义上的重点工程、示范工程，更多应该将其看作是中国污水处理事业在当前机遇和挑战下，面向未来的一次系统探索。而实现“水质永续、能量自给、资源回收、环境友好”这四大追求便是这次系统探索的集中体现。在曲久辉看来，将四个目标加在一起，才能体现出来概念厂的价值和意义。
“概念厂提出一个系统的新概念和指标体系，以此预判未来数年可能实现的突破，为城市污水处理做一次重新的系统勾画。将这四个目标放在一起，系统去考量，特别是基于中国国情的思考和创新，这是一次非常大的突破和创新，在国际上也是首次”，曲久辉说。
王凯军提到，欧洲有些国家已经将新兴污染物作为控制指标，新加坡的NEWater已经将污水变成饮用水，美国的加州污水处理厂也已经实现能源的高效回用，钱易院士提出氮磷要回用，可见，不同的目标对水质的需求跨度非常大，“所以我们希望通过一个系统的研究，探索更好的技术路线和实现途径。”
可以肯定的是，这样试图给出方向并寻找答案的工作本身就是一种巨大的进步，而这种进步的过程中也一定不乏挑战。
如果将四大目标分开来看，目前，国际上围绕单一目标的探索都已经取得了较大进展，欧美、新加坡等发达国家的技术成果都在不同时期引领了行业的前进方向。但曲久辉认为，即便如此，真正实现每一个目标还是不容易。
“目前国际上对每一个目标的理解都没有确切的答案，比如，什么是可持续水质，全世界没有一个最好的答案，因此，概念厂试图给出自己的答案——可持续水质的核心目标是控制生态风险，在此基础上，才是出水水质满足水环境变化和水资源可持续循环利用的需要。” 未来，如何实现水质永续将成为概念厂需要探索的方向之一。
另一头，从中国国情来看，“中国拥有世界上独一无二的、复杂的污水处理难题”，近年被概念厂事业吸引而来的李激不无感叹地说。在李激看来，我国的污水处理厂有自己独特的境地：国外污水的C/N比很高，有机物也很高，进水浓度仅占到国外的一半，而且工业废水还会进入到城市污水系统中，导致水质复杂，所以即便国外已经有了很好的实践，也无法解决中国的现实困境。“概念厂必须在借鉴国外经验的同时，探索一条符合中国国情的路子，以解决实际问题。”
四年来，为了上述追求，以专家委员会为核心的概念厂团队进行了大量的基础性工作。他们以创新的思维和开放的心态，试图彻底跳出现有污水处理技术工艺框框，系统认真地研究目前国际上的新工艺、新技术，并针对中国国情加以消化吸收。
他们组织多次行业高端研讨，与来自国家发改委、环保部、科技部、住建部、中国科学院、北京排水集团等领导专家一起深入研讨中国污水处理事业的发展方向，凝聚行业共识；他们“走出去、引进来”，与世界顶级专家深度对话，组织多国考察，学习交流先进经验；他们通过机制创新，形成王凯军、王洪臣和俞汉青三组专家团队，各自独立完成一套包括能耗、新技术、资源回收及环境友好等方面的概念设计。
对于这些庞大的基础性工作，曲久辉认为，“如果基础的东西没搞清楚，就不可能有真正的技术创新，只能是跟踪和模仿，要想引领未来，就必须对污水处理的本质问题有创造性的思考和研究。”
近年来，随着城市污水处理发展，采用简单“一刀切”的水质标准显然已经无法满足社会、环境可持续发展的需求，而在科学的水质标准尚不明确的同时，一轮又一轮的污水处理厂大建设——提标改造正处在如火如荼的进行时。
许国栋认为，这并不科学，他把提标改造比作盖房子，“如果在十年二十年内提标改造能有一个确定的标准，比如确定一下子要盖三层楼，那就可以做出科学的规划，而现实情况是，提标改造的终点并不明确，是在不断地往上被动累加。”
因此，怎样的出水标准是满足现实需要的？中国污水处理厂需要一个答案，需要一条最优性价比的路。为此，概念厂也作出了努力。
许国栋透露，由于概念厂出水最终排入太湖，而太湖作为我国重要的敏感水体，概念厂因地制宜地，执行自主设定的出水排放标准，其中，总氮设为3mg/L，磷为0.1mg/L。
“这是一个极致的水处理标准，可以预见未来一二年内，按照这个标准执行的话，第一，直接盖两层半楼的效率挺高、性价比很高。第二，这个水质不再需要提标改造，可以满足安全排放的需求。同时，还能让政府有一个出水水质的投入产出比概念。”
李激补充道，“在水质跟钱的事情上，概念厂给大家展示的是，用现在的技术和设备作出最好的性价比。成功后，太湖流域的政府看到了这种可能，就会买这样的产品，不会再采取不断提标改造的方案。”
“从现实意义来讲，宜兴概念厂的出水标准将是非常重要的示范内容，是可持续水质很重要的一个诠释”，许国栋说。
四年来，从零到一，以六位专家为核心的团队付出了不懈的努力，对此，郑兴灿也颇有感触。郑兴灿表示，概念厂的落地，过程中充满了各种各样的现实挑战，、社会、经济、功能、经济以及公众等各个层面。不仅需要兼顾目前的法规标准要求，同时需要考虑面向未来几十年的技术发展方向以及各种各样的需求。
然而，在郑兴灿心里，挑战只是为了证明这项事业的伟大。在他看来，概念厂专家委员会是个非常勇敢的团队，能与之一起去探索未来污水厂发展的方向，创造无限可能，“这种无限追求的过程其实很享受。”
曲久辉将宜兴概念厂的落地比作概念厂事业这条“射线”的起点，在他看来，这条线，将指向一场关于污水处理理念、技术、管理、产业、公众参与等全行业升级的社会变革。
“这是一段射线的端点，未来的路还很长。因为技术科学在不断发展，理念在不断创新，污水处理的要求也在不断提高。因此它建成后，仍要不断的学习和进步，不断的探索和发展。成为承载污水处理技术发展理念创新，以及我们对自然尊重利用理念的载体。”曲久辉说。
“预测未来的最好方法就是创造未来”，污水处理概念厂一直在路上。
【附】概念厂专家委员会成员职务
曲久辉 中国工程院院士
王凯军 清华大学环境学院副院长、教授
王洪臣 中国人民大学环境学院副院长、教授
余 刚 清华大学环境学院教授
俞汉青 中国科学技术大学化学与材料科学学院教授
任洪强 南京大学环境学院院长、教授
郑兴灿 中国市政工程华北设计总院有限公司总工程师
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编辑 |洪翩翩、李艳茹
统筹 | 谷林