一、从无到有的诞生期

 

自从世界上第一座污水处理厂—Blackburn Meadows污水厂于1886年（比活性污泥法的诞生还早50年）在英国老牌工业城市谢菲尔德（诞生福尔摩斯系列原型的地方）建成，污水处理厂经历了100多年的发展史。

 

初建成时，Blackburn Meadows污水厂只在白天运行，污水用石灰来处理，产生的污泥用作附近农场的肥料（已经实现了循环利用啊^_^）。

 

后来，污水厂几经改造，厂区的出水塘被改造成公园，里边有湿地和草地，吸引了鹭鸟、红隼等很多鸟类。并在1公里旁的地方建了英国第11大购物中心。

 

历经135年，该污水厂仍然存在，并在2012年的大升级中，被改造成能量工厂，通过热电联产，年产1.9MW的可再生能源，满足厂区的大部分能耗，每年减少碳排放6500吨。

 

百年污水厂正好见证了污水处理的“治污减污”、“创造美好环境”和“资源循环利用”几个阶段。

 

鲜为人知的是，中国第一座污水处理工程由德国人--双眼花翎提督汉纳根于上世纪初在天津西南城角修建，距今也有将近120年历史了。这座污水处理工程实际上就是一个方型的蓄水池（天津人称之四方坑），收集雨污厂后经过自然沉淀、净化后排入海河，起到了短暂的缓解城市污水排放问题的作用后，于1924年被填平。

 

而1924年我国在上海北区建成投运的第一座城市污水厂--上海北区污水厂，就是后话了。这座污水厂初建成时有6组曝气池和4座沉淀池，几经扩建和修复，于1990年停运并于1993年报废。没能成为像Blackburn Meadows一样成为不老的污水厂。

 

二、大力治污的蓬勃发展期

 

凑巧的是，建国后，我国的第一座大型城市污水处理厂的选址正是在以前汉纳根修建四方坑的天津，天津纪庄子污水处理厂于1984年建成并投入运行。由此，开启了我国污水处理的蓬勃发展期。

 

至2020年，据E20研究院统计，我国已建成5500多座城市污水处理厂，日处理规模2.2亿吨，资产总额达2万亿，60%以上是一级A排放标准。

 

可以说，中国污水大规模的处理能力，都是近30年伴随城市化程度的提高，城市人口不断增加，相应配套基础设施紧跟城市化步伐而飞速发展起来的。

 

同时，排放标准不断提升，从二级排放标准，一级B，一级A，到四类水，三类水，越提越高的污水排放标准一直在推动行业前进。

 

发展至今，人们发现只关注排放标准也是不行的，还需关注人们的实际感知：空气是否干净，河水能不能游泳，水质安不安全。

 

要呈现感知效果，则污水治理必须系统性考虑问题。过去，我们主要追求点上的处理效果，系统性目标的实现是滞后的。虽然污水处理能力不断增长，但我国目前管网总长度仅为100万公里，污水收集率不到50%（还有一半没处理）。污泥处理规模12.5万吨/日，妥善处置率不足40%。

 

大量未处理的污染影响着人们的感知，制约了系统性效果，污水处理行业面临高质量、系统性升级。

 

“提质增效”将是我国污水处理下一阶段的主要目标。

三、创造美好环境的提质增效期

 

我们看国家“十四五”规划，有两个词让人印象深刻：一个是“高质量发展”，一个是“满足人民日益增长的美好生活需要”。

 

过去，污水处理的核心是达标排放，在点上进行攻关和突破；而“高质量”、“美好”的前提下，污水处理必须转变为切实使“山更青、水更绿、空气更清新”的系统化治理，要创造让人们感知得到的美好环境，要从邻避到邻利，不仅是不污染，还要成为人民美好生活的组成部分。

 

污水处理如何进行提质增效，业内进行了很多有益的探索，并提出了一些方向：

 

1、多位一体的系统化治理

以污水处理厂为核心，考虑到污水处理厂、管网、污泥、河道、建筑给排水、生态环境等，实现多功能统一为一个系统。要提高收集率，要妥善处置污泥、固废等，从而使污染均得到有效处置。

 

2、精细化的智慧运营管理。

高质量不仅仅是排放标准的高质量，更多是过程的精细化。精细化以智慧化为依托。自动化、信息化、智能化的智慧水务是污水处理的发展方向。

 

3、生态化的园林式水厂。

 

污水处理厂是人们美好生活的必要组成部分，必须改变以往脏、臭、差的印象，让人们不再避而远之，融入繁华城市与美丽乡村的景观，实现从邻避到邻利。

 

135岁的Blackburn Meadows污水厂，厂区的出水塘是一座美丽的公园，吸引大量鸟类，成为观鸟爱好者的乐园，还在附近修建了大型购物中心，购物中心计划在十年内扩建成英国第4大购物中心。古老的污水厂焕发出勃勃生机，切实成为“人们美好生活的组成部分”。

湖南先导洋湖再生水厂是湖南省内首座“零排放”污水处理厂。一期设计规模为4.0万m³/d，二期设计规模为8.0万m³/d，三期拟建10.0万m³/d。

 

工程设计贯彻了“海绵城市”、“生态园林”和“绿色市政”的理念，采取了绿化屋面、下沉绿地、垂直绿化、林荫车场等一系列设计，将厂区打造成一座美观、生态、人与自然充分融合的再生水厂。其中水回用工程日产回用中水2.5万吨，按1元/吨为周边提供回用水。

 

污水厂与洋湖湿地公园有效结合，处理后的尾水进入湿地公园。既保证了湿地公园的补水，又充分利用了湿地公园的自净功能以减少厂区能耗。厂区与湿地公园共同组成了一道风景线，为市民提供了一处欣赏景观、娱乐休闲的景点。
 

生态文明下的污水处理系统既是环境单元，又是生态、社会综合体的要素单元，既发挥环境治理的作用，又融入生态，成为人们美好生活的一部分。

 

 

四、碳中和下的资源循环利用期

 

自我国在联合国大会上宣布，要力争于2030年前碳达峰，2060年前碳中和，各行各业就掀起了“绿色低碳”热。

 

而污水处理向来被认为是耗能大户，号称高能耗换取高水质，现在国家都要“碳中和”了，污水处理界能否实现资源循环利用？

 

经过一翻疯狂的学习补课，我们发现其实过去五年，国外已经有多个实现能量盈余的污水处理厂案例。

 

荷兰早在2010就开始施行他们的污水厂2030碳中和计划，将面向未来的污水处理技术高度概括为营养物+能量+再生水工厂的“NEWs框架”，即英文Nutrient(营养物) + Energy(能源) + Water (水)factories(工厂)词组的缩写，表示可持续理念下的污水处理厂其实是营养物、能源和再生水三位一体的生产工厂。

 

截至2019年，荷兰的已经建成了12座能量工厂，有11座在筹建中，另外还有两座在调研阶段。

 

新加坡和美国也制定了应对2030年的污水厂能耗自给或碳中和技术路线。

 

新加坡水务局PUB制定出3个关键评价标准：出水水质、能源可持续性、环境可持续性，并制定出污水处理工艺能源自给率三阶段目标：

①近期目标(2017年)——改造棕色水厂(Brownfield)。

②短期目标(2022年)——关闭部分棕色水厂，新建绿色水厂(Greenfield)。

③长期目标——未来绿色水厂(Greenfield)。利用目前实验室中试技术(或建议技术)，使能源自给率超过100%，并降低剩余污泥产量。

 

新加坡的技术路线侧重于污水处理过程能耗的自给，尽最大可能将污水中的COD转化为CH4并发电产能；也重视对进水碳源的捕获和富集技术；同时重视厌氧氨氧化技术在侧流和主流工艺的应用。

 

美国水环境研究基金(WERF)更是制定出至2030年所有污水处理厂均要实现碳中和运行的目标 。

 

位于美国威斯康辛州的希博伊根(Sheboygan)污水处理厂很早便认识到了污水处理可持续性和能源独立的重要性，通过开源与节流措施，到2013年已实现产电量与耗电量比值达90%~115%、产热量与耗热量值达85%~90%，基本接近碳中和。

 

美国着重于对现有污水厂进行改造，提高处理过程的能耗自给率，而不是推倒重来或完全新建，这种因地制宜的做法值得借鉴。同时，外源有机物协同厌氧消化或许可以为我们提高污水厂能耗自给提供了成熟的经验参考。

 

135岁的Blackburn Meadows也因在2012年增加厌氧消化池改造成能量工厂，生产的可再生能源能满足自身大部分电力需要，再一次跟上时代的步伐。

 

那么，咱们中国有动作吗？

 

不看不知道，原来早在2014年，我国即成立了由曲久辉担任委员的污水处理概念厂专家委员会，提出 “建设面向未来的中国污水处理概念厂”这一命题，计划用5年左右的时间，应用全球最新理念和最先进技术，建设完成并投入运营1-3座污水处理概念厂。

 

目前，很多前沿成果已经在京杭大运河北段上游的北京市东坝污水厂得到运用。东坝污水厂经过多年的技术研发和改造升级，已经成为全国首座“未来再生水厂”。

 

目前该污水厂已进入试运行阶段，将于4月份正式竣工投运。厂内采用“超磁分离”+“厌氧氨氧化”的核心工艺实现低耗脱氮、磷回收和碳源回用，虽然只有10分钟的污泥停留时间，COD和总磷的分离率，也能达到50%和70%，总氮去除率在70-80%之间，出水满足北京地方A级标准，接近地表水III类的水平。

 

东坝污水厂及其创新脱氮除磷工艺、资源回收技术和大数据管理及运行，将为其他水厂升级改造提供宝贵经验。

 

前面我们看到，中国污水处理率还没达到100%，减污治污仍然是生态环境保护工作的重中之重。可以预见，污水处理行业短期内尚不具备承担大规模减排任务的客观条件。

 

但是，从提升企业核心竞争力层面来讲，绿色低碳发展也是必然之路。作为政策驱动的行业，企业若能提早开启低碳变革，必将赢得更大的主动权和更广阔的发展空间。

 

五、惟创环境的发展之路

 

契合提质增效阶段的发展，惟创环境在2020年底明确公司的定位为“区域环境综合治理服务商”，致力于针对区域环境因地制宜，进行综合规划，打通区域环境治理的“最后一公里”，一揽子系统性解决问题，为服务区域创造美好的生活环境努力奋斗。

 

针对国家“碳中和”战略，惟创环境也提出了公司的发展远景：在株洲云龙示范区打造惟创环境绿色低碳产业科技园，并力争在2040年实现产业科技园的碳中和，使整个园区实现零碳排放；在2030年前实施第1个碳中和的污水处理项目，在2050年实现所有环境治理项目的全面碳中和。

 

我们看到其他国家的成功经验，能量工厂多采用外源有机物协同处理，实现区域整体资源循环利用。这与我司“区域环境综合治理”的理念不谋而合，公司将势必为污水处理厂的持续转型升级发挥自己的力量。

 

认识污水处理的发展趋势，将更有利于促进我司把握创新方向，努力前行，发掘和研发出更多的好技术，带动公司发展，实现 “惟碧水，创未来”的企业使命，为建设优美的生态环境做更大的贡献，与祖国的发展同频共振！