“概念厂”能否撬动水业改革？

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“概念工厂”将于2014年底完成选址，五年内完成实体建设，并在未来20年内形成完整的规划推广模式

“概念工厂”源于“概念车”，是指结合先进理念和最新科技成果，探索行业未来方向的产品。这是由污水处理领域六位著名专家自发组织，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”的定位。

“概念工厂”的具体规划是完善概念设计，提出基本框架，2014年实施选址，五年内建成一定规模的(批)城市污水处理厂，未来20年内形成完整的污水处理概念工厂模型。指导原则是实践低碳生活的先进理念，应用和展示已经或将要设计的全球先进技术，这些技术完全符合中国城市可持续发展的战略要求，有望成为国际水处理行业的最新标杆。

概念工厂专家委员会由中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉、清华大学环境科学研究院副院长兼教授王凯军、中国人民大学副院长兼教授王洪臣、清华大学环境科学研究院教授俞刚、中国科技部和中国21世纪议程管理中心副主任柯兵组成， 中国科技大学化学与材料科学学院环境工程教授于汉卿在2月份召开媒体会议，详细介绍了概念工厂的规划。

曲久辉介绍说，概念工厂将更新人们对环境的认识，城市污水处理厂将从减少污染物的基本功能转变为城市能源厂、水源厂和化肥厂，进而发展成为全方位与社区融合、互利共生的城市基础设施，这是对传统污水处理的重大变革。

“事实证明，中国的污水处理大多照搬西方的概念、技术和模式，在设计、建设和运营方面不够科学。我们希望开拓创新模式，引领中国水处理行业实现跨越式发展。”瞿九辉说。

中国的环保产业正在酝酿一场全面而全新的改革浪潮。不仅工厂的概念被提出，许多学者也从不同角度提出了能源循环利用、低碳和生态治理等多种探索途径。概念工厂的价值在于它从学术研究到实体构建迈出了关键的一步。

水处理行业呈现三大R&D趋势:强化污染物减排功能，注重低碳处理和能源开发，重视污水处理过程中的资源回收，为概念工厂提供了理论和技术基础。党的十八届三中全会强调深化改革，把生态文明建设纳入中国特色社会主义五位一体的总体布局，为即将到来的产业转型奠定了总基调。“概念工厂”的提出是及时的，时代造就英雄。

四个方向

概念工厂确立了四个研发方向:(1)出水水质符合可持续标准或极端水处理标准；大大提高污水处理厂的能源自给率；追求物质的合理循环，减少对外来化学品的依赖和消耗；建设一个感官舒适、建筑和谐、环境友好、社区友好的污水处理厂。

据报道，截至2013年，我国已建成并投入运行的县级以上污水处理厂达3500余座，总污水处理能力达1.4亿m3/d，但这些污水处理厂不同程度地存在“两高一低”现象，工艺技术相同且机械应用，其中最常用的处理工艺为活性污泥法和生物膜法。由于工艺技术缺乏适用性，污水处理厂的效率极低。据统计，国内污水处理厂的有效利用率仅为21%。

污水处理应是可持续发展战略的重要组成部分，但在技术选择上存在严重不足。”王凯军指出。

活性污泥法已经使用了一百年。这种传统工艺可以去除有机污染物和营养污染物，但它最大的缺点是会产生等量的温室气体二氧化碳。据计算，如果我国污水处理采用活性污泥处理工艺，每年产生的二氧化碳总量将高达2200-2500万吨。

另外，污水处理仍然存在能耗高的突出问题。据王洪臣介绍，目前，污水处理的能源自给率平均约为25%，占社会总能耗的10%。在高能耗的同时，污水处理的巨大潜力并没有得到有效开发和利用。

我国著名厌氧生物处理技术专家王凯军指出，预处理技术在我国污水处理能源开发中的应用还很少。在中国3500多家污水处理厂中，只有约50家使用厌氧技术，其中约三分之一在运行。在欧洲，污水处理的能源自给率可以达到60%，甚至通过高效厌氧消化等成熟技术完全实现能源自给。

以药品、个人护理品等新污染为代表的余钢，介绍了概念工厂环境安全的研发思路。他认为污水中的新污染是国际水处理行业面临的共同问题。美国的一项调查发现，在24个主要城市的饮用水中含有一定含量的药物和个人护理产品。我国的情况类似。“如果污水处理的环境安全问题得到解决，污水处理厂与城市社区的关系将更加安全和友好，它可以像家里的浴室一样随意放置，而不会遭到公众的拒绝和反对。”余刚说道。

行业机遇

从行业机遇来看，污水处理行业已经到了从量变到质变的转折点。它需要找到一个新的模式，一个新的起点，并开辟一个新的空房间。

目前，污水处理行业呈下降趋势，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的扩建和升级，新一轮建设主要在乡镇和农村。

然而，乡镇污水处理与大中城市有很大不同，其特点是处理规模小、水量和水质波动大、运行维护技术力量薄弱等。如果照搬大中城市的处理流程，投资和能耗将会增加，无法保证稳定运行。因此，改革迫在眉睫。

王凯军认为，“城市化为工业提供了一个非常好的机会。”建设增量为我国污水处理行业的发展提供动力。

重建和扩张的需求也很大。随着城市土地资源的日益短缺，污水处理厂越来越难以找到足够的扩展空间。因此，采用更高负荷的处理工艺，如mbbrhybas和baf，正成为一种趋势。王洪臣说，盲目升级标准，就像国外污水处理厂已经升级了五六次一样，会造成巨大的投资浪费。当然，最大也是最重要的一点不容忽视的是对水资源的需求。总的来说，中国是一个缺水大国，水资源总量为2.7万亿立方米，可利用水资源只有800亿立方米左右，目前用水量已超过600亿立方米。迫切需要实现水资源的可持续利用。“概念工厂”是基于水资源的循环利用。其先例是20世纪60年代美国的“21世纪水厂”和本世纪初新加坡发展的“新水”工艺。

将污水处理标准提升到饮用水标准，实现污水到饮用水的深度回用，是世界水务的“新概念”。在此基础上，欧美提出在污水处理中循环利用水、养分和能源，并将下水道比作“富含能量的矿藏”。

你能着陆吗？

面向未来，概念工厂与当前的技术、建设、政策和标准存在一些不协调之处，亟待解决。

例如，关于污水排放标准的规定。现行的处理排放标准对有机物(cod、bod)和营养氮、磷(N、P)有统一的规定，行业标准是“一刀切”。瞿九辉分析说:“目前的政策标准着眼于眼前和当地的利益，而未来的概念工厂是系统的，从长远的角度出发。”他指出，未来的标准可以借鉴一些国家的做法，例如根据不同的水体排放的污水或污水的质量以及当地的水资源情况，制定不同的排放标准，这更符合资源循环利用的理念。

王洪臣指出，污水处理行业仍然缺乏激励政策。例如，家用电器行业有一项节能降耗的激励政策。如果污水处理行业出台同样的激励政策，将会大大加强污水处理行业的进步。

瞿九辉指出，未来的“概念工厂”可以有两种模式:实体模式和虚拟模式。实体模式指的是选定场地的建设和现场操作，而虚拟模式则是为了展示概念，可以理想化。

但就目前的情况而言，“概念工厂”似乎需要一段时间才能建成。曲久辉表示，水厂选址应在2014年底前完成。“我希望模块的完善能与概念工厂的建设结合起来，将概念设计和选址结合起来。因为只有通过根据具体对象设置边界条件，我们才能实际上促进概念工厂的着陆，而且我们不能总是谈论空·空.”

王凯军认为，在对“概念工厂”的技术、建设、政策、运营和管理进行一系列研究和探索的过程中，不同时期会有不同的产出，前期的学术成果和后期的建设建议都会对行业产生积极的影响。

“概念工厂”将如何促进行业的转型和发展？屈久辉认为，“概念工厂”一定会突破现有体制和机制的约束，从中国国情、社会发展、技术进步、物质和能源循环等角度，在更长的时间尺度上综合考虑污水处理厂的功能和定位。“突破桎梏的探索本身就是一个巨大的进步。同时，这将是一次前瞻性的战略尝试。好的概念就是好的投资，这种好的投资肯定会带来好的回报。”