曲久輝 任洪強(qiáng) 王凱軍 王洪臣 余剛 柯兵 俞漢青 鄭興燦 李激
7年前的今天，2014年1月7日，中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院特聘教授曲久輝，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍，中國(guó)人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王洪臣，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授余剛，中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心副主任柯兵，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授俞漢青等6位專家在中國(guó)環(huán)境報(bào)首發(fā)《建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)污水處理概念廠》一文，第一次向全社會(huì)傳遞了未來(lái)有引領(lǐng)性的污水處理廠應(yīng)該“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”，設(shè)想用5年左右時(shí)間，建設(shè)一座（批）面向2030-2040年、具備一定規(guī)模的城市污水處理廠。自此，建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)污水處理概念廠的想法在業(yè)界引起強(qiáng)烈反響。
2014年-2021年，7年過(guò)去了，幾經(jīng)曲折后污水處理概念廠已見(jiàn)雛形，承載概念夢(mèng)想的宜興概念廠將于今年年中建成投運(yùn)。
7年間，通過(guò)探索與實(shí)踐，中國(guó)城市污水處理概念廠專家委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱專委會(huì)）對(duì)概念廠的認(rèn)知不斷深化，追求“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”仍是初心，構(gòu)造城鄉(xiāng)共享新空間等成為新的認(rèn)識(shí)。7年間，步履更加堅(jiān)定，力量不斷壯大，專委會(huì)專家從6位增加到9位，中國(guó)工程院院士、南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授任洪強(qiáng)，中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)總院有限公司總工程師鄭興燦，江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院教授李激等加入，共同推動(dòng)概念廠理念再升華、科技再進(jìn)步、模式再優(yōu)化、推廣再加速。
今天，9位專家再次共同執(zhí)筆，總結(jié)7年來(lái)研討考察、協(xié)同攻關(guān)、方案制定、工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)、收獲和思考，向行業(yè)和社會(huì)做出匯報(bào)，把論文寫(xiě)在祖國(guó)的大地上。
從“十二五”中期到“十三五”末，7年多時(shí)間里，中國(guó)城市污水處理概念廠專家委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱專委會(huì)）在持續(xù)推進(jìn)概念廠事業(yè)。如今取得階段性進(jìn)展，“十四五”開(kāi)局之年，代表事業(yè)初心的宜興概念廠也即將建成投運(yùn)。
一切過(guò)往，皆為序章，過(guò)往的探索實(shí)踐及面向未來(lái)的新認(rèn)知值得總結(jié)，我們希望與行業(yè)和社會(huì)共同分享，以期廣泛凝聚力量，以概念廠為抓手，共同推動(dòng)污水處理行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為綠色發(fā)展、生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。
回望初心
概念廠追求“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”
中國(guó)的污水處理能像中國(guó)高鐵一樣嗎？2013年年中，幾位業(yè)內(nèi)專家學(xué)者組建中國(guó)城市污水處理概念廠專家委員會(huì)，期望在已有多年積累且市場(chǎng)巨大的基礎(chǔ)上，我國(guó)的污水處理行業(yè)在國(guó)際上快速實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。
如何實(shí)現(xiàn)“領(lǐng)跑”？面對(duì)全球污水處理發(fā)展的大趨勢(shì)，以及中國(guó)污水處理高速發(fā)展中存在的諸多問(wèn)題，專委會(huì)幾經(jīng)醞釀，提出了“建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)城市污水處理概念廠”的構(gòu)想。2014年1月初，專委會(huì)在中國(guó)環(huán)境報(bào)上發(fā)表同名文章。
“建設(shè)一座或一批對(duì)未來(lái)有引領(lǐng)性的污水處理廠，改變行業(yè)‘走一步看一步’、‘不斷打補(bǔ)丁’的做法，引導(dǎo)行業(yè)整體向前看，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”這是概念廠事業(yè)的初心，這一理念和追求可以概括為“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”（即“四個(gè)追求”）。
7年多來(lái)，專委會(huì)匯聚全球認(rèn)知和主要技術(shù)資源，協(xié)同國(guó)內(nèi)多家機(jī)構(gòu)，歷經(jīng)研討交流、參觀考察、協(xié)同攻關(guān)、方案制訂、工程實(shí)踐、社會(huì)反饋，初步完成了一輪從理念到技術(shù)，從工程建設(shè)示范再到獲得社會(huì)反饋的過(guò)程。而專委會(huì)本身也在擴(kuò)大。
7年前概念廠構(gòu)想提出，對(duì)環(huán)保行業(yè)產(chǎn)生了較大影響，推動(dòng)行業(yè)形成了向前看的趨勢(shì)，并由此產(chǎn)生出“未來(lái)水廠”、“生態(tài)再生水廠”、“生態(tài)綜合體”、“藍(lán)色焚燒”等相關(guān)概念。
這期間，2018年河南水利投資集團(tuán)和中持水務(wù)公司在河南睢縣進(jìn)行了一次有益嘗試，以概念廠探討過(guò)程中的早期方案為藍(lán)本，創(chuàng)造性建設(shè)了睢縣第三污水處理廠，打造出一個(gè)部分能量自給、功能和形態(tài)耳目一新的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)一批污水處理廠建設(shè)，已經(jīng)在“四個(gè)追求”上展開(kāi)不同程度的探索，向行業(yè)展現(xiàn)了污水處理設(shè)施的新形態(tài)。以國(guó)際水協(xié)為代表的國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程技術(shù)界，認(rèn)為概念廠是中國(guó)追求污水處理技術(shù)領(lǐng)先的重要標(biāo)志，始終跟蹤、關(guān)注著概念廠進(jìn)展并給予熱情幫助。
從最初單純對(duì)污水處理廠的關(guān)注到綠色環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的理念，從水質(zhì)永續(xù)到污水資源化，從能量自給到低碳發(fā)展，從環(huán)境友好到城鄉(xiāng)共享新空間……概念廠的構(gòu)想，隨著國(guó)家大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略不斷深化，隨著污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的深入推進(jìn)，概念廠的實(shí)踐和認(rèn)知，對(duì)行業(yè)具有重要的啟發(fā)和意義，即便目前還不夠成熟和完善，也希望及時(shí)向行業(yè)呈現(xiàn)，以求共同推進(jìn)再出發(fā)。
7年探索與實(shí)踐
從規(guī)劃設(shè)計(jì)到破土動(dòng)工，宜興概念廠將重新定義污水處理廠功能及與城鄉(xiāng)關(guān)系
7年間，幾經(jīng)曲折，首座污水處理概念廠將在江蘇宜興建成。期間，光設(shè)計(jì)方案就歷時(shí)兩年多，雖經(jīng)歷五易其稿，最后，設(shè)計(jì)方案還是被徹底顛覆、重頭再來(lái)。
那么，宜興概念廠能否實(shí)現(xiàn)當(dāng)初的構(gòu)想？
2014年1月在中國(guó)環(huán)境報(bào)發(fā)表文章之初，專委會(huì)集中3天時(shí)間，系統(tǒng)討論了概念廠事業(yè)的追求、使命、職責(zé)、組織方法和總體規(guī)劃。
開(kāi)始的兩年，專委會(huì)以概念廠理念深化和技術(shù)方向把握為工作重心，密集組織了一系列交流研討活動(dòng)。一方面 “走出去”，對(duì)全球20個(gè)技術(shù)領(lǐng)先的污水處理廠進(jìn)行了深入考察，對(duì)全球污水處理理念、方向、規(guī)劃、技術(shù)和工程實(shí)踐，進(jìn)行了全方位的掃描與梳理，并將成果以白皮書(shū)的方式與行業(yè)分享。
一方面“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”，先后邀請(qǐng)幾任國(guó)際水協(xié)主席及多位國(guó)際污水處理界頂級(jí)學(xué)者來(lái)華深度交流。這期間，概念廠工作團(tuán)隊(duì)對(duì)包括厭氧氨氧化、新興污染物檢測(cè)與去除、高效磷回收等新工藝新裝備進(jìn)行了系統(tǒng)性的評(píng)估、研究、小試及中試，對(duì)概念廠的技術(shù)路線進(jìn)行了多路徑探索。
從北京到宜興。隨著理念和技術(shù)探索深入展開(kāi)，專委會(huì)開(kāi)始了選址研究和方案落地的嘗試。2015年10月，在宜興市政府和環(huán)科園管委會(huì)的積極推動(dòng)下，首座概念廠項(xiàng)目最終確定“落戶”。
概念廠是技術(shù)工程，更是一個(gè)社會(huì)工程。2015年中，專委會(huì)和宜興環(huán)科園舉辦了概念廠校園創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽，為后來(lái)的概念廠設(shè)計(jì)構(gòu)想帶來(lái)了啟迪。
然而，概念廠的工程設(shè)計(jì)并不容易。從2017年初到2019年底五易其稿后，最終于2020年初由北京市政院、素樸建筑工作室和清華同衡建筑院等合力完成，這標(biāo)志著概念廠的探索進(jìn)入了一個(gè)新階段。
2020年4月，宜興概念廠正式破土動(dòng)工，將于2021年年中全部建成投運(yùn)。
宜興概念廠是第一個(gè)完整導(dǎo)入概念廠理念和追求的污水處理廠，將示范污水處理廠從污染物削減基本功能擴(kuò)展至城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠，進(jìn)而再發(fā)展為與城市和鄉(xiāng)村全方位融合、互利共生的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。
同時(shí)，概念廠將重新定義污水處理廠與城鄉(xiāng)的關(guān)系，向全社會(huì)清晰傳遞“污水是資源，污水處理廠是資源工廠”的理念，改變公眾對(duì)污水處理廠的固有體驗(yàn)和認(rèn)知。
匯聚新認(rèn)知，形成再認(rèn)識(shí)
概念廠是升級(jí)，追求資源效率，實(shí)現(xiàn)碳中和，構(gòu)造城鄉(xiāng)共享新空間
概念廠始終是處于發(fā)展中的事業(yè)。7年多時(shí)間的持續(xù)思考與實(shí)踐，專委會(huì)在不斷碰撞中，也完成了一次對(duì)概念廠的再認(rèn)識(shí)。
首先，概念廠是傳統(tǒng)污水處理廠的升級(jí)版產(chǎn)品。概念廠是行業(yè)一次系統(tǒng)的產(chǎn)品升級(jí)，表現(xiàn)為功能豐富、品質(zhì)改善和效能提高，同時(shí)將極大地提升社會(huì)體驗(yàn)感。
概念廠將與總體環(huán)境相適應(yīng)。一方面，要向環(huán)境提供可持續(xù)水質(zhì)。在較長(zhǎng)一個(gè)發(fā)展階段里，滿足區(qū)域水環(huán)境水生態(tài)修復(fù)、建設(shè)需求，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展。另一方面，要協(xié)同治理污染，通過(guò)厭氧消化等協(xié)同處理工程，承擔(dān)區(qū)域有機(jī)廢棄物（生活垃圾、污泥、畜禽糞便等）處理，綜合考慮周邊環(huán)境需求，統(tǒng)籌解決治污問(wèn)題。
二是概念廠應(yīng)注重循環(huán)，追求資源效率。將污水和有機(jī)物的資源化和資源效率提到盡可能高的水平。比如，其產(chǎn)出的水資源，可以因地制宜、最大限度地應(yīng)用于城鄉(xiāng)生活生產(chǎn)和生態(tài)補(bǔ)給；產(chǎn)出的有機(jī)質(zhì)及氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可為周邊農(nóng)業(yè)、種植業(yè)、園林景觀等提供品質(zhì)穩(wěn)定的肥料，帶動(dòng)其向綠色發(fā)展的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。同時(shí)，概念廠的規(guī)劃建設(shè)，應(yīng)更加關(guān)注土地增值與土地高效利用。
我國(guó)人均資源擁有量低，如何注重資源循環(huán)、提高資源利用效率是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。不論是過(guò)程實(shí)踐還是未來(lái)目標(biāo)，概念廠都將把注重循環(huán)、追求資源效率作為重要發(fā)展方向，并希望發(fā)揮對(duì)其他行業(yè)的帶動(dòng)和示范作用。
三是概念廠要實(shí)現(xiàn)碳中和。污水處理廠是傳統(tǒng)耗能大戶，在處理環(huán)節(jié)也有溫室氣體排放，但其自身也具備節(jié)能降耗的巨大潛力。比如，概念廠自持豐富有機(jī)質(zhì)能和熱能，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，再疊加周邊景觀綠化貢獻(xiàn)，能將碳中和付諸行動(dòng)。專委會(huì)也將盡快建立相關(guān)評(píng)估體系與標(biāo)準(zhǔn)，繪制路線圖。
四是概念廠將構(gòu)造城鄉(xiāng)共享新空間。從單純實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好到構(gòu)造城鄉(xiāng)共享新空間，是對(duì)概念廠認(rèn)識(shí)的又一重要深化。如何將環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施與城鄉(xiāng)生態(tài)、生產(chǎn)和生活的融合、互動(dòng)？
一方面，概念廠擁有并將產(chǎn)出多項(xiàng)重要生態(tài)要素，可以通過(guò)對(duì)農(nóng)田的水肥供應(yīng)構(gòu)造城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體，協(xié)同農(nóng)業(yè)升級(jí)、反哺農(nóng)村。另一方面，概念廠要對(duì)國(guó)土資源珍惜與善用，構(gòu)造共享、互相促進(jìn)的城鄉(xiāng)空間是其重要的價(jià)值方向。概念廠可以作為城市功能性有機(jī)組成，建設(shè)體育館、圖書(shū)館、科創(chuàng)中心等公共設(shè)施。
在打造城鄉(xiāng)共享新空間的過(guò)程中，需要有新的設(shè)計(jì)體系和匹配的設(shè)計(jì)規(guī)范，但首先要釋放創(chuàng)造力，關(guān)注形式美感和建設(shè)升級(jí)。環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)突破傳統(tǒng)市政范疇，主動(dòng)融合建筑、景觀、生態(tài)、環(huán)境等諸多要素，形成促進(jìn)城鄉(xiāng)交往，承載區(qū)域文化品味與產(chǎn)業(yè)特色的美好空間。
面向“十四五”、面向2030，概念廠向社會(huì)貢獻(xiàn)的將不僅是污染治理，也不止于污染治理方式，更要貢獻(xiàn)環(huán)境創(chuàng)造、建設(shè)美麗中國(guó)的價(jià)值。
面向未來(lái)再出發(fā)
理念再升華、科技再進(jìn)步、模式再優(yōu)化、推廣再加速
過(guò)去7年，中國(guó)污水處理概念廠在打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的時(shí)代背景下誕生并演進(jìn)，已經(jīng)展現(xiàn)出面向未來(lái)的深遠(yuǎn)意義。新起點(diǎn)眺望遠(yuǎn)方，更需要我們堅(jiān)定步伐、開(kāi)放務(wù)實(shí)、凝心聚力，與行業(yè)一起再出發(fā)。
理念再升華。面對(duì)新冠疫情的全球暴發(fā)、碳中和的國(guó)際承諾、全球環(huán)境治理的大勢(shì)，都要求深化對(duì)“四個(gè)追求”的再認(rèn)識(shí)，重新闡釋概念廠理念：“水質(zhì)永續(xù)”應(yīng)高度關(guān)注影響人民生命健康安全的病源微生物控制、導(dǎo)致氣候變化的溫室氣體排放控制等新問(wèn)題；賦予“能量自給”以“綠色能源”和“清潔轉(zhuǎn)化”等內(nèi)涵；將提升“再生資源品質(zhì)”和“再利用增值”作為“資源循環(huán)”的更高目標(biāo)；從“人民群眾獲得感”和“美麗中國(guó)建設(shè)”的民生與戰(zhàn)略層面，擴(kuò)展對(duì)“環(huán)境友好”的認(rèn)知及概念廠的服務(wù)空間。
科技再進(jìn)步。面向未來(lái)，將聚力水環(huán)境科技優(yōu)勢(shì)資源，研發(fā)突破水中有毒物和氮磷等極限去除、污水處理全過(guò)程碳中和、突發(fā)性和未知性病毒等病原微生物滅活與阻控、水中有價(jià)物質(zhì)的高品質(zhì)再生及利用、“超級(jí)（super）處理廠”構(gòu)建等新技術(shù)和新工藝，創(chuàng)建工程新范式，引領(lǐng)行業(yè)科技進(jìn)步，有力支撐概念廠理念實(shí)現(xiàn)。
模式再優(yōu)化。概念廠的建設(shè)模式應(yīng)靈活、務(wù)實(shí)且具有彈性，可以通過(guò)對(duì)“四個(gè)追求”不同層次、側(cè)重的展現(xiàn)上，形成不同“版本”。未來(lái)，專委會(huì)將以更寬廣的視野，開(kāi)展更廣泛的合作，優(yōu)化建設(shè)模式，使之更加適用于中國(guó)，乃至“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)的污水處理需求。
推廣再加速。緊跟時(shí)代步伐，聚焦服務(wù)長(zhǎng)江大保護(hù)、黃河流域高質(zhì)量發(fā)展、深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)等國(guó)家戰(zhàn)略，專委會(huì)力爭(zhēng)在未來(lái)5-8年、建設(shè)100座技術(shù)先進(jìn)、因地制宜、特色鮮明、模式多樣的污水處理概念廠，帶動(dòng)行業(yè)建設(shè)形態(tài)、工藝技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)質(zhì)性變革與升級(jí)。
站在新起點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)概念廠在生態(tài)文明、美麗中國(guó)建設(shè)中新的事業(yè)圖景：“四個(gè)追求”的內(nèi)涵將更加深刻豐富，污水處理工藝和工程將更加現(xiàn)代高效，模式將更加靈動(dòng)務(wù)實(shí)，對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)將更加擴(kuò)展深入，同行的伙伴隊(duì)伍將更加壯大，理念將更加深入人心……概念廠將更多出現(xiàn)在美麗中國(guó)的大地上。
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