王凯军：地下污水处理厂的价值分析

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近年来，中国有30多个地下污水处理厂在运营和建设中。近两年来，地下污水处理厂建设迅速，规模越来越大。据统计，虽然地下污水处理厂在我国污水处理中的比重仍较低(< 2%)，但增长趋势明显，处理水增量和总投资分别约占处理水和污水处理厂总投资的6%和12%。建设地下污水处理厂是大势所趋吗？技术挑战是什么？近日，清华大学工程博士峰会论坛聚焦“地下污水处理厂”。在论坛上，清华大学环境科学研究院副院长/教授王凯军从生态文明建设的角度与与会者分享了城市污水处理模式和技术的发展。以下是王凯军老师的发言记录:(以下内容是根据现场发言组织的，没有经过我的审阅)

选择“从生活文明的角度看污水处理模式和技术的发展”作为演讲的主题。每个人都可能认为它有点大。我认为那些从事技术的人现在忽视了政策的制定，而那些从事学术的人甚至忽视了国家政策的制定。所以选择这样一个主题。我想和大家分享一下我学习生态文明的经验，特别是与地下污水处理厂相关的问题。

不同文明的特征与污水处理的关系

原始文明、农业文明、工业文明、信息文明和生态文明。

在原始文明和农业文明时期，低生产力导致了对资源的掠夺。

在工业文明时期，生产力有了很大的发展，但是对资源造成了很大的破坏。在生态文明之前，我们谈过可持续发展，但生态文明的定义实际上高于可持续发展，不仅是可持续发展，而且是可持续繁荣。

古埃及(非洲东北部和西亚)、巴比伦(西亚)、古印度(南亚)和中国(东亚)是主要由于战争和过度开垦而消失的四大文明古国。

当玛雅文明蓬勃发展，人口大幅增加时，农业压力越来越大，更多的森林遭到破坏，生态环境恶化，资源枯竭，玛雅文明开始崩溃。在中国陕北，由于战争和森林砍伐，黄土高原的植被遭到严重破坏，水土流失严重，形成了“千谷”。

工业文明是以大规模机器生产为重要标志，以大规模机器生产为主导的现代社会文明。比尔·盖茨曾经做过一个比较。中国三年消耗的水泥比美国一百年消耗的还要多。可以看出，掠夺性的资源开发和我国的建设已经到了什么程度。中国能源和资源的大量消耗破坏了生态平衡，产生了一系列问题。

在城市污水处理建设中，我们可以看到大型集中污水处理厂是工业文明的代表。由于污水的长距离加压输送，整个系统必须非常昂贵和耗能。这种“福特式”污水集中处理模式是典型工业文明的产物。

这是美国最大的污水处理厂(如下图所示)。世界上有10个污水处理厂，规模为465万m3/d，取水泵站是世界上最大的地下污水提升泵站，在90米深的地下隧道中升级为污水处理厂，甚至建成了铁路运输系统，是工业文明的极致。

目前，以高水质、高技术、高投资著称的新加坡纽沃特的实践仍是工业时代的思维。污水系统采用从地下20米到55米的深隧道，长度为48公里。污水处理采用二级生物+双膜反渗透，所有问题都用最先进的技术解决。当高投入技术走向极端时，我们应该考虑改变模式吗？

结论是，事实上，文明的焦点是城市。在西方，“文明”一词是古希腊城邦的名称。工业文明促进城市发展，工业文明城市的特点:热衷于建设大型、高密度的市政设施；

废物的集中机械处理；线性生产，废物排放处理；部门和设施是相互分离的

高碑店建有污水处理厂，环卫部门旁边建有风力发电厂，环卫部门是典型部门的划分。工业文明是一条不可持续的道路，人类社会必须转向生态文明，生态文明的核心在于城市转型。

中国几代领导人提出的生态文明确实反映了我们应该发展的方向。从邓小平时代的“两手都要硬”，到十八大提出的“五位一体”生态文明建设。今年7月1日，中央全面深化改革领导小组指出，中国的发展已经到了必须加快生态文明建设的阶段。生态文明建设是加快经济发展方式转变、实现绿色发展的必然要求。

城市污水及相关技术领域的发展

今年是城市污水活性污泥一百周年。每个人都认为活性污泥是一个很好的选择，但事实上，我们在发展过程中总是面临着绿色和非绿色的选择。

20世纪60年代，在浙江省，收集的粪便用厕所卡车运送，然后返回农田。

在20世纪70年代和80年代，由于疾病，下水道发展起来，分离收集方法被淘汰。当时也有各种技术，包括好氧技术、厌氧技术、活性污泥法、分散处理和集中处理。现在我们已经走上了集中治理的道路。

现在我们的活性污泥已经走到了死胡同，还有很多绿色的东西，我们还没有选择。

虽然其他行业，如电力行业和汽车行业，是高能耗行业，他们已经在研究绿色发展。污水处理是环境保护的一部分，所以绿色发展很少进行。在过去几年的节能降耗中，全国都在进行节能降耗，起到了推动作用，但效果并不大。

现阶段，我们知道污水处理应该是一个低碳和资源回收的污水处理系统。

针对这些问题，近一两年来，中国专家提出了建设一个先进的、世界标准的、领先的污水处理概念厂的想法。针对中国目前存在的问题，本文提出了四个追求:可持续的水质、能源回收、资源循环利用和环境友好。

我国许多专家已经意识到这个问题。前建设部部长表示，污水处理厂应该超越福特大规模集中处理的旧框架，这是工业时代的观点，而不是文明时代的观点。早些时候，集中与分散的问题聂梅生认为，新技术的应用必须分散；从集权到集权与分权相结合是科学发展的必然趋势。新技术的应用是绝对分散的；从集权到集权与分权相结合是科学发展的必然趋势。

例如，荷兰提出了温室村技术，并发现推广这样的项目需要许多学科的参与。环境卫生、化学、土木工程师、生物技术、(生物)化学、微生物学、灌溉、农学、建筑、地质学、种植和育种、园艺、经济学和社会学以及包括公民参与在内的健康确实是多学科的。

为了解决纽约的垃圾问题，美国目前的建筑提出了“绿环”，将垃圾堆肥中心和公园融为一体。每个绿环都有社区公园和教育设施，冬天可以越野滑雪。绿环是一个垃圾处理厂，下面有垃圾处理装置。使用分散处理和分布式系统的概念，绿环是一个公园，它与自行车道相结合，成为一个非常好的环境设施。

科学家预测，垂直农场将在2050年出现，以解决潜在的全球粮食短缺问题。意大利米兰建造了世界上第一个绿色公寓——垂直森林。沿外墙共种植了730棵树、5000株灌木和11000株草本植物。相当于1.1公顷的绿色植被。再生水灌溉系统利用风能和太阳能来提高能源自给率。

Xi总书记提出了景观、森林和湖泊的概念，“保护生态环境，必须有科学的、系统的眼光。如果你种树只是为了种树、控水和保护田地，那么它们很容易彼此看不见，并最终造成系统性的生态破坏。”需要系统的协调。从这个角度来看，污水处理应被赋予更多的功能，更轻的污染，更美丽的景观，更少的土地占用，更低的投资(主要是管网)和更高的生态价值。下一代污水处理是低碳、资源循环、零排放和生态的污水处理系统。

地下污水处理厂的价值分析

据粗略统计，近年来有30多个地下污水处理厂在运行和建设中，实际上有30多个。如果把10，000吨级计算在内，可能会超过50吨。

虽然地下污水处理厂在我国污水处理中的比重仍较低(< 2%)，但增长趋势明显，处理水增量和总投资分别约占处理水和污水处理厂总投资的6%和12%。

我们应该设计污水处理可持续发展的标准，少用或不用不可再生资源，如矿物、能源和土地；在治疗过程中回收资源并产生能量；例如水、氮、磷、沼气、热能等。可持续发展是不可再生资源的可持续性。事实上，能源、矿产等。在过去的几年里，人们谈论的不仅仅是土地问题。事实上，土地也是一种不可持续的资源。风后总是说美国的道路需要七个地球。在我看来，中国需要一个半的土地来支持我们的发展，到2020年可能需要两个。

虽然“一带一路”的发展是共同繁荣，但在某种程度上，我们的资源不足以支持可持续发展。目前，我们的石油自给率已经很低，到2050年我们需要四块中国土地。6年后，中国的耕地面积将降至18亿亩的底线以下，因此确保土地是一个非常重要的选择，在污水处理领域也是如此。

不仅垃圾处理存在邻居回避问题，污水处理也存在严重的邻居回避问题。肖家河污水处理厂实际上是由于邻居回避的问题，这在当时是有争议的，并遭到许多市民的反对。十年后，肖家河污水处理厂周围的土地尚未开发。在土地宝贵的海淀，污水处理厂占地50亩，但周边占地近1000亩，相当于土地的20倍。在论坛上，桑德集团的张先生还将介绍肖家河第二代污水处理厂，这将在很大程度上促进该地块的发展。因为隔离带限制了周围土地的开发利用，所以还是有人提出小河边的问题。

城市水和景观可以大大提高土地价值。像紫竹院公园和陶然亭公园，一些社区选择在公园周围，土地的价值也增加了。在污水处理厂的边缘，如果土地价值上升，这绝对是一件非常好的事情。

碧水园在昆明的项目是高架路旁边的一个污水处理厂，高架路是他的住所。它本身可以节约成本，项目本身节省了10多亿的土地投资，基本上超过了污水处理厂的投资。

北京有16个污水处理厂，总面积超过3000亩。我们设想，如果将这些工厂置于地下，可以节省180亿元的投资，这已经超过了现在污水处理厂的总投资。当然，这只是一个假设。同时，这些污水处理厂分布在城市的各个地区。如果这些污水处理厂与颐和园和中山公园一起构成城市的绿地，生态环境可能会得到进一步改善。

地下污水处理厂模式及技术发展方向

当然，地下污水处理厂还存在很多问题。这里有三个技术问题和三个管理问题。

减少地下污水处理厂单位投资的方法是什么？

途径1:开发高效(好氧、厌氧和兼性)生物反应器系统，以减少反应时间。

反应器类型:悬浮生长(低)、生物膜(中)和流化床(高)

目前，大家都采用悬浮生长系统，即好氧活性污泥系统，但由于高度限制，很难采用流化床系统。

生物学:1)增加数量:微生物浓度(膜生物反应器、颗粒污泥)；

2)提高质量:增强活动(未使用)；

有氧:曝气和充氧(无变化)

方式二:减少一沉池和二沉池的占地。好氧生物反应器，曝气和充氧，类似于地上和地下。目前，国际上好氧颗粒污泥技术比较热门。污水处理厂占地面积如此之大，好氧颗粒污泥的占地面积可减少四分之三以上。颗粒污泥沉降良好，仅需3分钟即可沉降。二沉池占据了很多地方，不仅仅是当地的传统沉淀池，如滤布滤池和动态砂滤技术。膜生物反应器的优点是污泥浓度高(停留时间短)，无二沉池，出水效果好

环境研究所正与北京企业合作，从德国引进纳米絮凝剂技术。加入纳米絮凝剂后，沉降速度加快，最初的沉降只需3分钟，但加入絮凝剂后沉降速度非常快。现在，一个试验工厂已经在北京昌平建立，他们的技术已经被引进。这项技术一旦用于地下污水处理厂，也是一项新的创新。

从规范的角度来看，中国存在很大的问题。为什么引用这两个例子？像北京所谓的t3航站楼，世界上最大的首都机场，它是非常高和无用的空房间，这造成了大量的能源消耗。当我们去世界其他地方时，我们发现有许多国家的吞吐量比我们大，但是没有像我们这样的建筑。

5月，我们和左剑娥老师一起参观了荷兰建于20世纪80年代的地下污水处理厂，发现我们并没有摆脱传统模式。人的比例和走廊的高度有点像扣在上面的大帽子。由于缺乏规范，造成了极大的浪费，因此迫切需要完善规范。

这座工厂建于20世纪80年代的荷兰

一家工厂刚刚在中国某地投产

如何将负资产转换为正资产

无论综合排放水平是甲还是乙，它在生态学上都是负的。如何将负资产转化为生态正资产不仅是生态友好、环境友好和社区友好的。在这方面，我们与东方花园的合作已经取得了一些成果。

以建设地下污水处理厂为生态文明建设的起点，以污水处理厂为载体，建设城市生态综合体。城市污水处理厂强调城市工人和农民的互补性。我们可以强调文化、科普和公共服务的元素，并以这种方式建造污水处理厂。同样，郊区污水处理厂强调参与和经济。温室、湿地和市民的结合；现代农业与现代种植相结合；公民活动与体育相结合；温室和湿地的结合。这样，我们就可以建设一个城市生态综合体，各行各业都应该为生态文明建设投资，做出我们的贡献。整个污水处理厂无边界，与生态融为一体，是处理节点。

总结以下几点:1 .地下污水处理厂是社会发展到一定阶段的必然选择(特别是在中国)；2.通过地下污水处理厂面临的技术要求，促进和推动污水处理技术的进步；3.完善地下污水处理厂标准体系，降低投资和运营成本；4.地下污水处理厂是生态建设的起点，积极引导以(地下)污水处理厂为核心载体的城市生态综合体建设；5.赋予污水处理新的内涵，创新污水处理业务模式。