大型地下式污水處理廠的中國身影
閑言少敘，請看下表，這是筆者查詢到的目前全球大型地下式污水處理廠的一些分布情況，由于全球有大概6萬多座污水處理廠，互聯網的信息也不可能完全全面、正確，不全之處敬請斧正。
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污水處理廠 |
國家 |
規模（萬噸/日） |
生物處理工藝 |
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1 |
Henriksdal |
瑞典 |
86.4 |
MBR |
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2 |
槐房 |
中國 |
60 |
MBR |
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3 |
晉陽 |
中國 |
32（48） |
AAO、MBR |
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4 |
溫州中心片 |
中國 |
40 |
—— |
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5 |
Viikinmäki |
芬蘭 |
27 |
活性污泥法 |
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6 |
馬賽Geolide |
法國 |
24 |
活性污泥法 |
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7 |
深圳布吉 |
中國 |
20 |
活性污泥法 |
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8 |
通州碧水 |
中國 |
18 |
活性污泥法 |
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9 |
Bekkelaget |
挪威 |
16 |
活性污泥法 |
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10 |
昆明第十 |
中國 |
15 |
MBR |
從表中可以不難看出，在全球大型地下式污水處理廠的清單上，中國處理廠的數量占絕對高的比例。在其他國家的地下式污水處理廠中，北歐國家一直有這方面的傳統，但我們可以看到瑞典、挪威、芬蘭的污水處理廠實際上是洞穴式的污水處理廠，洞穴式的污水處理廠可以抵御北歐嚴寒的季節對污水處理工藝的影響。
瑞典Henriksdal 污水處理廠由于特殊的地質結構，擴容只能在現有占地的基礎上實施。為此，斯德哥爾摩選擇了占地緊湊的MBR技術作為升級改造的技術。
芬蘭赫爾辛基的Viikinmäki污水處理廠建于上世紀90年代，由于可用空間非常有限，該廠在升級改造時不得已選擇了占地緊湊的生物濾池。
芬蘭Viikinmäki污水處理廠洞穴剖面
芬蘭Viikinmäki污水處理廠
挪威奧斯陸是歐洲經濟發展最為快速的城市，到2030年將會增加30萬人口的污水處理量，Bekkelaget污水處理廠的處理能力已經達到滿負荷，未來由于人口增長對Bekkelaget污水處理廠進一步擴容升級是一個巨大的挑戰。
挪威Bekkelaget污水處理廠
從以上北歐三個典型大都市的地下式污水處理廠的升級改造來看，地下式污水處理廠的升級改造技術選擇非常有限，傳統緊湊型占地技術的代價必然是能耗的上升，無論是MBR還是BAF。再回到中國，當前我們的地下式污水處理廠的數量與規模已經遠遠超過了其他任何一個國家，這種大型地下式污水處理廠的發展所帶來的風險令人深思。也許有人會說在設計階段規避各種風險，這也許是有益的，但并不是萬無一失。如今，面對氣候變化及各種諸多復雜的因素，美國環保局近年提出了水和廢水設施彈性(Resilence)的概念，如果一個飲用水廠或污水處理廠沒有或很少一定的彈性適應外界的變化，必然是令人憂慮的。
另外一個現象是中國大型地下式污水處理廠似乎絕大多數采用了MBR技術，且不說能耗及可持續的發展，大型地下式MBR污水處理廠如何應對峰值流量即是一個嚴峻的挑戰，除非膜組件設計的有足夠的冗余空間，晉陽污水處理廠選擇傳統工藝與MBR并行看起來是一個明智的選擇。
當然，對于地下式污水處理廠筆者也并不是一概否定，對于小型規模的污水處理廠在用地確實緊湊的情況下，同時又能提供一個良好的外部環境美化效益也許是一個合適的選擇。韓國的光州污水處理廠是一座2萬噸規模的地下式污水處理廠，這座污水處理廠位于一個風景優美的地區，樹木成蔭，為了不破壞當地的自然風景，同時又能給周邊居民提供一個運動、娛樂的場所，這座污水處理廠建在了地下。
韓國光州污水處理廠外觀
韓國光州污水處理廠解剖
對于地下式污水處理廠的建設理論，韓國學者做過一些研究，下表是以為韓國學者對地下式污水處理廠與傳統地上式污水處理廠的對比。
可以看出，地下式污水處理廠的造價是傳統污水處理廠的2.8倍，但傳統污水處理廠所需地價是地下式污水處理廠的3倍，在這種情況下經濟上優勢是明顯的。另外，從管網造價、水回用來看，分散式的小型地下式污水處理廠似乎更有優勢。從這些比較情況來看，地下式污水處理廠似乎朝著小型、分散式的方向更有經濟和社會價值。
還是回到中國，毫無疑問，中國已經成為大型地下式污水處理廠的國際領軍者，如何評價這一歷史時期的現象，筆者不敢妄言，還是讓歲月來檢驗一切吧。來源： 污水處理觀察
討論觀點——關于地下式污水廠的發展（續）
最近半年以來，地下式污水廠在國內掀起了一陣陣熱潮，甚至是在縣級市也開始建設地下式污水廠了。與此同時，地下式污水廠的發展也引起了行業不同領域的極大關注，各種媒體也是在火熱播放各種不同來源的有關地下式污水廠的各種觀點和工程應用進展。但是，我們也看到，對地下式污水廠，行業里還是涌現出不同的聲音。其實，對于新事物的涌現和發展，行業出現不同的聲音，反而是好事！有助于不同立場的人士進行自我反思。
主流媒體方面，主要是對一些相關的會議新聞以及發言專家觀點的報導，如有專家表示“我國地下污水處理廠建設勢在必行！”
以中國水網為例，近期大量的關于地下式污水廠的信息，也被水網廣泛關注和轉發，具體參考：
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http://www.h2o-china.com/news/228352.html：地下污水處理廠頭角崢嶸 國家標準缺失仍待破局；
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http://www.h2o-china.com/news/228367.html：MBR技術是否是地下污水處理廠的最好選擇？
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http://www.h2o-china.com/news/227787.html：王凱軍：地下污水處理廠的價值分析
其實，筆者注意到，關于地下式污水廠在中國的發展，國內專家存在完全不同的觀點和立場，尤其是設計院、運營單位大部分持有謹慎態度；而來自理論界的個別專家則直接給出肯定的結論，甚至認為地下式污水廠是中國發展到一定程度的必然選擇。與地下式污水廠有關設備集成供貨商也是比較看好未來地下污水廠的發展。
需要補充說明的是，就地下式污水廠本身而言，持有謹慎態度的專家們，并不是否定地下式污水廠的本身。他們認為，地下污水廠存在的投資高昂、運行成本翻倍、安全隱患風險大等缺欠恰恰是地下式污水廠的致命缺欠，在中國不具有大規模拓展的前景，為目前雨后春筍般的地下式污水廠的發展態勢感到擔憂。
【水進展·水圈】微信群是基于公眾微信平臺"水進展(iwawater)"建立的微信群，目前擁有全國各大市政設計院總工/副總工、國內著名高校的教授/副教授、部分水務運營企業的專家為主形成的技術交流圈，群成員目前110人，其中擁有教授/副教授30余人，總工/副總工40余人，群成員40余人擁有博士學位】，水進展最近舉行了幾次內部討論，形成了一些觀點，摘錄同行觀點如下：
1. 國家城市給水排水技術研究中心/中國市政工程華北設計研究院—鄭興燦總工
下一代的城市污水處理廠不應該以地下式的污水處理廠為主導，這是一種錯誤的導向，地下式污水處理廠有其存在與發展的合理性，但不可能是應有的、順勢而為的發展機遇，也不一定都是迫不得已的選擇，而是源自成因復雜的非科學、非理性的決策。
從工程投資、運行成本、能耗物耗、安全保障、運行維護等方面綜合考慮，地下式污水處理廠是把簡單問題復雜化、技術決策政治化利益化的選擇，多數情況下不一定是科學合理的抉擇，但從政治、社會和人居環境的角度考慮，在某些特殊的地域、特殊的人文與社會環境條件下，或者出于特殊的商業利益考慮，有其存在的空間，但決策應該慎之又慎，全面權衡與論證。
關于地下式污水廠的規模及數量的發展，鄭興燦總工程師認為，地下式污水廠應該適當發展：“逐步發展到50座左右尚屬正常，超過50座就要加倍小心警惕，超過100座就是麻煩的麻煩了，尤其MBR類。”
2. 上海市政工程設計研究總院— 高陸令副總工：
地下污水處理廠只是污水處理廠的一種建設形式，主要適用于用地緊張，對環境要求較高，地上污水廠選址困難，污水轉輸困難（路由困難，下游污水處理廠能力制約）的中心城區，實際上是在多種邊界條件制約前提下的一種選擇。隨著地價的不斷攀升，地下污水廠集約化模塊化的設計理念會得到越來越多的應用。地下污水廠會越來越多，但要形成一種趨勢尚有較多的制約因素。全國有近四千座污水廠，地下污水廠尚不能算是潮流。但確實需要認真總結后，在適當時候推出設計規范規程，以規范指導地下污水處理廠設計，使起走上正確發展道路。
3. 北京首創股份有限公司-劉智曉博士
地下式污水廠只是特定條件下的可選方案，不具有普適性。從生態環境可持續發展角度來看，地下式污水廠相對而言，存在高投資高運行能耗，且安全性存在風險。對于污水廠建設模式的選擇，應該進行全生命周期的綜合比較和評估，尤其是要考慮幾十年的翻倍的運行成本。其次，不能僅僅認為地下式污水廠可通過建設地面公園或者濕地就認為其具有生態意義，實際上，根據國外資料，地下式污水廠全生命周期內所排放的溫室氣體（GHG）都遠遠高于同等規模地表活性污泥法污水廠的排放量，因此，評估一種污水處理工藝的可持續性，不能僅僅從狹隘的圍觀小環境來看，更應該從大環境的可持續性著眼。
4. 華南理工大學 汪曉軍教授
與公眾相關的建設，不考慮成本，將會耗用將來的發展空間。對于一線或部分二線城市，土地緊缺地區，地下污水處理廠可以作為一種選擇。三線或四線城市，根本就不應該加入這個地下污水廠的俱樂部！
廣州的京溪污水處理廠，差不多是最早的國內建在地下的大型污水處理廠，應用了MBR技術，但那真是那個地方少地，又想做成亞運前的標志性工程，廣州還算有錢，若個個城市推廣，就是敗家子行為!
5.上海市政設計研究總院 彭弘副總工
評價一個事物還是要客觀公正，我也同意地下污水廠弊大于利。關鍵是采用地下的形式節省下來的用地與多化的投資和運行費用比是否值得，一般來說在二三線城市是不值得的。
6. 北京市政工程設計研究院 程樹輝副總工
關于地下廠的優劣其實大家都很清楚，作為一個方向是值得關注的，也不必過分拍磚，遇到具體項目具體分析，作為設計單位，能做的就是把事實給業主說清楚，是否可以接受地下廠帶來的一系列問題，如果可以，就說明有更大的利益驅使，比如周邊地塊升值帶來的拉動，這已經不是一個技術問題了。
如果僅僅從一個工程角度考慮，無論如何也不應該把一個有各種風險的污水廠放下去的，不過，借助這個趨勢，盡快完善相應法律規范，技術革新未嘗不是好事。附帶說一句，北京以外我們還沒做過全地下，一般都被我們說服了。
7. 加拿大斯坦泰克—李建國博士
地下式污水廠除了安全問題之外，從水力學角度分析，在地勢平坦的都市建地下水廠，一般需污水提升泵站和處理水排放泵站，這與節能減排的理念有沖突。類似地下污水處理廠之類的設施，應有毎小時換氣次數12次的機械通風裝置，并設置危險有害氣體自動檢測報警裝置。在夜間無人的情況下，可按每小時換氣次數6次來運行。
8. 上海市政設計研究總院五院 熊建英副總工
用設計地下污水廠的思路方法來設計地面污水廠，綜合效益應該會比地下廠好。做過地面污水廠的工程師，若主持設計并參與調試、運行地下污水廠，對地下廠的利與弊會有更深刻體會。
9. 水進展某匿名人士：
地下式污水廠不適合中國國情。理由如下：
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一是工程造價高，噸水投資在4000元以上；
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二是施工難度大，尤其是在地質條件不好的地區更是如此；
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三是運行費用高，是同規模的地上汚水廠的一倍左右，容易使地方政府背上沉重的經濟包袱；
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四是對運行管理要求高于普通污水廠；
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五是地面上的土地實際上也無法用于其他用途；
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六是要重點考慮防洪因素和加大抗震等級；
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七是運行中的有毒有害氣體難以完全處理，容易造成人身傷害事故；
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八是設備維護難度加大、設備更新期限縮短；
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九是選擇建設地點更加困難；
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十是一旦發生戰爭，大型地下污水廠極易受到攻擊。
目前制約我國污水處理的主要因素是現有污水處理廠很多沒有滿負荷運行，還有相當一部分在閑置沒有發揮作用；更令人擔憂的是污泥越來越多，目前又缺乏有效的處理手段，長此以往，污水廠將變成污泥廠。所以，讓已有的新建污水廠發揮作用，改造工藝落后的老舊污水廠、減少並根治污泥帶來的二次污染才是當務之急！而不是一陣風的修什么地下污水廠！
特別說明：以上觀點只是專家個人觀點，并不代表專家所在所在單位觀點。來源：水進展
地下污水處理廠建設需要技術創新和系統評估
地下污水處理廠目前的重點應用區域主要有3個：一是提標擴建需求迫切、位于主城區、土地資源緊張的較大規模污水處理廠，改擴建時可考慮地下方案；二是嚴寒地區，地上污水處理廠要解決冬季厚重積雪、濃霧以及結冰等問題；三是經濟發達地區，對城市生態環境和居民生活質量要求較高的宜居城市。
●如何把一個穩定的資源即處理后的城市污水，轉化成對河流生態修復、恢復自然凈化能力有用的水，這是不少城市污水處理廠應該發揮的重要作用。
——中國水環境集團董事長侯峰
●對于地下污水處理廠來說，目前大家質疑的消防、防洪、提標改造空間小等問題，在很多地上污水處理廠同樣存在；而投資和運行成本的問題，則要算“總賬”，要看其帶來的土地釋放、管道節約及生態價值。
——清華大學環境學院副院長王凱軍
●無論是地下還是地上污水處理廠，政府在采購環境基礎設施服務時，要判斷自己具不具備購買這樣服務的能力。雖然地下污水處理廠會帶來包括土地節省等效益，但從常規購買服務來看，水價肯定要增加。
——北京碧水源科技股份有限公司總經理戴日成
清華大學環境學院副院長王凱軍曾經統計了最近幾年已經運行和在建的地下污水處理廠。“已經有30多個，如果連萬噸級都算在內的話，可能會超過50座以上。雖然地下污水處理廠在4000多座污水處理廠里，仍然是少數，但要看其發展速度，我個人認為地下污水處理廠是不容忽視的行業發展趨勢。”
投資運行成本高、運營管理難度大，發達國家也不過全國一兩個，地下污水處理設施是不是一次污水處理上的中國式“土豪”？到底該不該建？圍繞地下污水處理廠，近期在業內引發熱議。
無奈卻必然的選擇？
對一些城市而言，是水環境治理的迫切需求和土地緊缺、“鄰避”效應等共同作用下的必然選擇
要不要建地下污水處理廠？對于國內一些城市而言，這恐怕并非一個選項，而是由水環境治理的迫切需求和土地緊缺、“鄰避”效應等共同作用下的一個必然選擇。
“地下污水處理廠主要的指導思想是在流域治理中提出來的。”在日前舉行的第一屆清華大學工程博士高峰論壇上，中國水環境集團董事長侯峰介紹說，如何把一個穩定的資源即處理后的城市污水，轉化成對河流生態修復、恢復自然凈化能力有用的水，這是不少城市污水處理廠應該發揮的重要作用。
他表示，當前城市河流多現劣Ⅴ類的原因是多方面的，其中一個非常重要的因素是河流凈流量下降，自然凈化能力降低。
一方面，直排污水是河流黑臭重要原因，城市污水的實際收集處理率還應得到提升；另一方面，城市河道需要大量凈水的補充。而就近建設地下設施適應了上述需求。“無需復雜管網就可以就近補充河道，還可為城市園林綠化景觀就近提供水源。當然，這對水質有更高要求。”侯峰說。
難道地上污水處理廠就不能實現上述需求嗎？“當然可以，但對不少城市而言，地上建廠已幾乎不可能。”侯峰表示，因為不少河流往往穿城而過，兩邊可開發、可選擇的建設用地已經少之又少，按照傳統模式建設會面對巨大挑戰。
土地緊缺和環境影響，已成為制約城市污水處理設施建設的先決因素。業內人士做過估算，一個5萬噸的污水處理廠周邊需要有100米~300米的隔離帶，隨著污水處理廠的增加，隔離帶范圍更大。在高度開發的城市中心地帶，這樣的地塊已很難找到。“由于隔離帶限制周邊土地的開發和利用，一個占地50畝的污水處理廠，可能會影響周邊近1000畝地的開發。”王凱軍表示。
而即使找到了地塊，周邊居民無一例外將投反對票。近年來，污水處理設施的新改擴建已經成為新的“鄰避”項目。北京、上海、廣州、南京、武漢等城市，都有不少因此而推遲甚至取消工程建設的案例。
一位曾在地方發改委工作的業內專家對此深有感觸：項目批了以后，就是執行不下去。而據了解，北京市在新一輪“治水”三年行動計劃中，就將不少項目設計為地下式。
以技術創新應對挑戰？
地下污水處理廠給行業創新和技術突破帶來動力和空間，不是簡單的將其安到地下，而一定要融入新的技術和創新
針對業內外對地下污水處理廠的質疑，王凱軍承認目前其在技術和管理上確實存在較大的挑戰。但他同時指出，不要過度夸大，因為目前大家質疑的消防、防洪、提標改造空間小等問題，在很多地上污水處理廠同樣存在；而投資和運行成本的問題，則要算“總賬”，要看其帶來的土地釋放、管道節約及生態價值。
在技術方面，王凱軍更愿意用積極的角度去看待污水處理廠正在發展成為城市資源管理的重要一環，本身將從簡單的污染治理轉變為多重生態價值的貢獻者。而圍繞地下污水處理廠的實踐和探索，將帶來行業創新、取得相關技術突破的動力和空間。“這對此前在污水處理方面一直跟著西方跑的中國而言，可能是一個超車的機會。”王凱軍對記者說。
因為提標改造空間受限而被作為反面案例的荷蘭地下污水處理廠，王凱軍其實不久前又去參觀了一次，這家企業不斷用技術解決問題，已經成為技術突破的前沿。
他介紹說，這家污水處理廠建成于上世紀80年代，在90年代面臨第一次氮磷指標提高的需求時，用化學除磷解決了問題。目前，歐盟將實行新的排放標準，根據污水處理廠的大小和排放負荷確定標準的不同。為應對標準的提升，污水處理廠現在做厭氧氨氧化處理技術的實驗，并請設計公司同步設計。
據王凱軍透露，如果實驗成功，不但能順利達標，還有望實現污水處理廠的能量自給。他在論壇上展示了一種正在北京昌平進行中試的技術。他的團隊正在跟企業合作，從德國引進了一種納米絮凝劑，使沉降大大提速，只需要3分鐘。“這項技術一旦用到地下污水處理廠，也是一個革新。”
對此，清華大學教授左劍惡表示，地下污水處理廠很可能是未來新的發展方向之一。但地下污水處理廠不是簡單的把地上污水處理廠安到地下，而是要融入新的技術和創新。“特別是總結吸收國際經驗，也許將來中國會引領世界污水處理的潮流。”
怎么選？要好好算賬
要做全生命周期系統評估，要與城市發展規劃相適應，研究與地下相匹配的工藝技術
一邊是地上方案地塊選擇少、影響周邊開發、社會影響評價難通過，一邊是解決“鄰避”效應、通過地上水體和景觀提升土地價值，對大中城市而言，無論地上還是地下，選擇前要做的是個算術題。
在云南昆明，有一個新建污水處理設施就在高架橋邊，不遠處就是居民區。由于采用地下方案，估計節省土地投資超過10億元，加上管道投資的節省，已經超過了地下污水處理設施的建設投資。對于很多城市而言，土地是最容易算的一筆賬。
“我認為地下污水處理廠一定是大中型城市相關設施未來的發展方向。”侯峰去韓國和歐洲考察過。“為什么韓國很多地下污水處理廠，歐洲很少？結論就是土地資源稀缺。而中國很多城市和韓國面臨的狀況接近，土地價值大是市場的需求。”
地下污水處理廠的優點和缺點同樣鮮明。如何取舍？涉及到具體的選擇，桑德國際有限公司執行董事兼行政總裁張景志認為要用全生命周期系統評估。
他們在貴州貴陽建設的5萬噸青山再生水廠，主要指標達到地表水Ⅲ類水質，出水直接進入河流，作為補充用水。“這座地下污水處理廠在系統和全生命周期的角度看，具有極好的經濟和社會效益。”
不過，對地方政府來說，最好算的還是土地成本。北控水務執行董事、常務副總裁李力的團隊曾經為河南一座城市做污水處理項目，也宣傳過地下設施的優點。“結果當地政府一算賬，覺得不合算。因為當地的地塊價值并不如一線城市，不能覆蓋建設成本，在地方政府的考慮里財務平衡很關鍵。”
張景志對地下污水處理廠態度謹慎。桑德目前也只做了兩個類似項目，一個為全地下，另一個為半地下。“地下污水處理廠一定要因地制宜，適度發展。”他強調，目前的重點應用區域主要有3個。
一是提標擴建需求迫切、位于主城區、土地資源緊張的較大規模污水處理廠，改擴建時可考慮地下的方案；二是嚴寒地區，地上污水處理廠要解決冬季厚重積雪、濃霧以及結冰等問題；三是經濟發達地區，對城市生態環境和居民生活質量要求較高的宜居城市。
張景志指出，如果選擇地下的設計，首先要與城市發展規劃相適應，做好市政環保設施建設規劃。其次，行業要研究與地下污水處理廠相匹配的工藝技術、建設運營標準，特別是短流程工藝。
政府和企業都要做好準備
地下污水處理廠是風險較大的項目，特別是要體現正資產的效果，這取決于政府和企業的互動
在李力看來，地下污水處理廠建成后要實現多重目標，其一是要成為城市的正資產。正資產主要指在地下污水處理廠的地上部分，形成的城市公用服務設施，比如城市綠島、休閑公園等。“師法自然，為社區貢獻意義。”
其二是要成為新水源地。一般的地下污水處理廠都是用于河流、公園，甚至地下水的補水以及城市再生回用水，出水標準高，至少一級A，或者準Ⅳ類甚至Ⅲ類水。
其三是要實現環境友好，解決噪聲、異味及景觀污染等問題。使污水處理的“鄰避”效應，轉變成社區對設施的接納和體驗。
而對于傳統水務企業而言，這些目標意味著多重挑戰。對此，侯峰認為，在面對地下污水處理廠的選擇時，政府要綜合評估是否真正想明白、說清楚；企業則要自我評估，是不是具備這樣的技術和管理能力，包括綜合開發的能力。
北京碧水源科技股份有限公司總經理戴日成也認為無論是地下還是地上污水處理廠，都是政府采購的環境基礎設施服務。因此，政府首先要判斷，自己具不具備購買這樣服務的能力。“雖然地下污水處理廠會帶來包括土地節省等效益，但從常規購買服務來看，水價肯定要增加。”
候峰則直言不諱地表示：地下污水處理廠在很大程度上是風險較大的項目，特別是正資產的效果能不能體現不完全取決于企業，而取決于政府和企業的互動。“地面設施如何做成正資產，污水處理如何與經營業務結合，如何招商，現在的問題還比較多，對環保企業來說是個挑戰。”
從國內外實踐來看，地下污水處理廠的地面部分可做公園、停車場甚至是商業開發綜合體等，通過開發經營性項目，獲得收入來補助政府付費。業內人士表示，整個功能設置要與周邊環境相結合，與政府總體的規劃結合，不能“想怎么做就怎么做。”
（ 本文轉載于中國環境報、中國水網 、水進展 、water8848）
中國污水處理廠走勢
記者近日獲悉,6位環境領域知名專家發起設立中國污水處理概念廠專家委員會。設想用5年左右時間,建設一座具備一定規模的城市污水處理廠。
專家認為，以高能耗為代價實現的污染物削減與減排,形成了“減排污染物、增排溫室氣體”的尷尬局面。近兩年,發達國家污水處理廠提效改造已經成為與提標改造必須同步進行的過程,而“提效改造”在我國業內卻還是個“生詞”。中國城市污水處理事業將迎來以可持續發展為核心的全新時期,在相當長一段時期內,中國仍將是世界上最大的污水處理市場。
中國污水處理概念廠不能簡單地局限于通常意義上的重點工程、示范工程,更應該將其看作是中國污水處理事業在當前機遇和挑戰下面向未來的一次系統探索。作為現代城市重要的基礎設施,污水處理廠不應只是技術專家和工程師考慮的事情。應該組織政府官員、公眾、工程師、建筑師、規劃師討論、參觀、模擬,為未來城市污水處理廠探尋和構建有整體共識的范式。
城市污水處理廠從實現污染物削減的基本功能將轉變為城市的能源工廠、水源工廠、肥料工廠,進而再發展為與社區全方位融合、互利共生的城市基礎設施。
經過30多年特別是近10多年來的高速發展,中國城市污水處理取得了巨大成就�；赝^去,輝煌毋庸置疑,但一路走來,中國污水處理事業也不乏遺憾和隱患。從頂層設計到具體實踐中可持續發展理念的缺位,導致行業的短視、粗放、混亂,甚至劣質,與經濟、社會對污水處理可持續發展的需求相比,已經呈現了多種不適應,未來挑戰依然嚴峻。
從世界范圍看,污水處理正處于重大變革的前夜,城市污水處理廠將由單純污染物削減,轉變為資源、能源工廠,相關政策、標準、技術、實踐等正在廣泛而深刻地變革。而這些,正是中國污水處理未來發展必須重視的新方向。
當量變的積累腳步放緩,尋求質變的努力開始了。中國污水處理事業急需在立足國情和自身需要的基礎上,進行一次面向未來的系統探索,以期尋找到再出發的方向。為此,我們提出“建設面向未來的中國污水處理概念廠”這一命題,希望以此融通各方智慧和共識、啟迪創新和創造,引領中國污水處理事業的升級發展。
污水處理功能變化明顯
污染物削減功能被進一步強化,低碳處理和能源開發,資源回收引起重視。在污水處理廠新功能需求下,相關污水處理技術也將面臨新變革。
回顧百年來發展歷程,污水處理對改善人居環境,推動人類文明進步做出了巨大貢獻。今年迎來“百年誕辰”的活性污泥法,長期、有效地遏制了水污染物排放,至今仍是污水處理系統的“中流砥柱”; 上世紀60年代,美國提出了具有超前思維的“21世紀水廠”概念,即將污水處理標準提升至飲用水標準,對行業發展產生深遠影響。沿此思路,在本世紀初,新加坡開發了“NEWater”工藝,通過傳統生物處理加雙膜法,實現了污水到飲用水的深度回用,帶動本國水業跨躍式發展,使其一躍成為世界性水務“新概念”中心,污水處理廠的內涵也得到了進一步擴展。
當今世界,隨著環境污染、氣候變化、能源危機以及資源枯竭等多重重大問題日益凸顯,近幾年,國際污水處理行業出現了以下3個明顯趨勢:
污染物削減功能被進一步強化。
一方面,隨著經濟社會發展,污染強度不斷增大,污染物種類日趨復雜;另一方面,隨著公眾環境意識增強,水環境質量要求不斷提高。為此,一些發達國家的污水處理廠正在由生物脫氮除磷(BNR)向強化脫氮除磷(ENR)方向發展,有些甚至達到了技術極限(LOT)水平。同時,一些深度處理,乃至超深度處理(高級氧化、反滲透技術等)技術也被應用,以達到對環境內分泌干擾物、藥物和個人護理品等新興污染物的去除,滿足更加健康安全的水環境質量需求。
低碳處理和能源開發。
氣候變化問題和能源危機要求城市污水處理實現低碳化,在處理過程中實現節能降耗,提高能源自給率。
城市污水處理是高能耗行業,美國城市污水處理電耗占全社會總電耗的3%以上;同時,城市污水中潛在能量巨大,有待開發。據估計,污水所含潛在能量是處理污水能耗的10倍,全球每日產生的污水潛在能量約相當于1億噸標準燃油,污水潛在能量開發可解決社會總電耗的10%。而基于歐洲經驗,在提標改造的基礎上,以高效厭氧消化等成熟技術進行能量回收,污水處理能源自給率就可達到60%以上,有的污水處理廠甚至實現了完全能源自給。
污水處理過程的資源回收引起重視。
城市污水處理將成為資源循環利用的重要載體。除水資源循環利用外,污水處理過程還可實現有機質及磷等資源的循環利用。特別是磷,全球磷資源行將枯竭,中國儲量也只能有效供給20~50年。因此,構建磷素的持續循環體系應引起重視,而城市污水處理將是實現磷循環的重要途徑。日本相關機構曾經測算,如將污水中的磷(每年5萬噸)加以回收,可解決本國磷礦石進口量的20%。
在污水處理廠新功能需求下,相關污水處理技術也將面臨新變革。目前主要有:污水深度和超深度處理技術,包括營養物深度去除技術、新興污染物去除技術和高品質再生水超深度集成處理技術;低碳污水處理技術,包括節能降耗運行優化與高效控制技術以及節能降耗新設備的應用;污水處理能源開發技術,包括污水能源與污泥能源開發技術;污水處理資源回收技術,具體包括PHA生物塑料回收技術和磷回收技術。
發展與問題
基本建設完成不等于發展停滯
超常規發展的中國污水處理事業,面臨著亟待解決以往問題和適應未來發展的迫切需求,將迎來以可持續發展為核心的全新時期
1984年,中國第一座大型城市污水處理廠在天津建成并投入運行。此后的30年來,中國城市污水處理事業快速發展,取得了巨大成就。截至2013年,我國已經建成并投入運行了3500多座縣級以上污水處理廠,日總處理能力達到1.4億m3,已與美國基本相當,為遏制水污染加劇的態勢發揮了關鍵作用。
然而,每個行業都難以跨越歷史,污水處理行業取得巨大成就的同時也同樣隱存著短視、粗放乃至劣質。面向未來,我們必須進行反思。
首先,污水處理行業作為“綠色家族”的天生一員,卻與可持續發展理念漸行漸遠。
我國絕大部分污水處理廠取消了初沉池設計,大量采用了延時曝氣等高能耗工藝。以高能耗為代價實現的污染物削減與減排,形成了“減排污染物、增排溫室氣體”的尷尬局面。我國現有污水處理廠設置厭氧消化設施的數量不足3%,在硬件上直接否定了污水潛能的開發利用。
更應引起注意的是:新設施的建設幾乎都還在以厭氧消化管理復雜、我國污泥有機質含量低等不成立的說法為理由,在可研階段就直接剔除厭氧消化工藝。近兩年,發達國家污水處理廠提效改造已經成為與提標改造必須同步進行的過程,而“提效改造”在我國業內卻還是個“生詞”。
在資源回收方向,我國污水處理行業的具體行動更是幾近空白。如前所述,歐美發達國家已針對各自國情,就再生水回用、污水生物質能回用、氮磷回收等領域展開各有側重的研究,圍繞污水處理技術的可持續發展,我國目前還缺乏足夠重視、深入思考和討論。
其次,在城市污水處理發展過程中,缺乏滿足社會、環境可持續發展的水質標準。
中國幅員遼闊,自然環境與經濟發展背景千差萬別。但當前的污水排放標準對自然環境差異性、技術可達性、經濟可行性不夠重視,對污水處理發展方向指向不明。采用簡單“一刀切”的方法處理地域不同和經濟發展不平衡等重大差異性問題,不利于生態敏感地區的水質保護以及缺水地區的水資源問題的根本解決,在環境保護的天平上失去了應有的分量。
再者,在實踐中,缺乏對人與自然和諧共處的思考與追求。
主要表現在以下方面:一是污水處理廠產生的污泥與自然環境不和諧。城市污水處理產生的大量污泥沒有安全、妥善地融入自然循環,對環境造成嚴重隱患,污泥中營養物也沒有得到有效利用。二是污水處理廠與周邊社會環境不和諧。伴隨城鎮化,很多污水處理廠已被圍入城市社區,周邊公眾對污水處理過程所產生的惡臭和噪聲等積怨頗深、投訴甚多,已經成為當前國內不容忽視的環境問題。
我們認為,隨著水污染控制工作的不斷深入和城鎮化進程推進,我國城鎮污水處理設施建設還將持續高速發展,并有可能在未來10年內完成城鎮污水處理設施的基本建設任務。但是,基本建設完成并不意味著發展停滯。
如前所述,已經建成的污水處理設施距離社會可持續發展要求還有較大差距,提升改造將是一個比建設更加長久也更加關鍵的任務。同時,中國新型城鎮化的大幕業已拉開,逾1億農村人口將進入城市生活。中央城鎮化工作會議已將能源利用效率、環境質量等作為新時期城鎮化內涵。這些預示著,中國城市污水處理事業將迎來以可持續發展為核心的全新時期,在相當長一段時期內,中國仍將是世界上最大的污水處理市場。 來源：中然環保
