近日，清華大學(xué)工程博士高峰論壇聚焦“地下污水處理廠”，論壇現(xiàn)場(chǎng)，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長(zhǎng)/教授王凱軍從生態(tài)文明建設(shè)的視角，為與會(huì)者分享了城市污水處理模式和技術(shù)的發(fā)展思考。以下為王凱軍老師發(fā)言實(shí)錄：

最近幾年，我國(guó)已經(jīng)運(yùn)行和在建的地下污水處理廠有30多座。近兩年，地下污水處理廠建設(shè)迅速，而且規(guī)模越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，雖然，地下污水處理廠的數(shù)量占我國(guó)污水處理的比重依舊較低（＜2%），但增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，處理水量和投資總額增量分別占污水處理廠處理水量和總投資的6%和12%左右。地下污水處理廠建設(shè)是大勢(shì)所趨嗎？在技術(shù)上又帶來(lái)了哪些挑戰(zhàn)？近日，清華大學(xué)工程博士高峰論壇就聚焦“地下污水處理廠”，論壇現(xiàn)場(chǎng)，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長(zhǎng)/教授王凱軍從生態(tài)文明建設(shè)的視角，為與會(huì)者分享了城市污水處理模式和技術(shù)的發(fā)展思考。以下為王凱軍老師發(fā)言實(shí)錄：（以下內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）

選擇將“從生命文明視角看污水處理模式和技術(shù)的發(fā)展”作為發(fā)言的主題。大家可能覺(jué)得有點(diǎn)大，我認(rèn)為搞技術(shù)的人，現(xiàn)在比較忽略政策的發(fā)展，搞學(xué)術(shù)的人更忽略國(guó)家政策的發(fā)展。所以選擇這樣一個(gè)主題。與大家分享一下我對(duì)生態(tài)文明學(xué)習(xí)的體會(huì)，特別是與地下污水處理廠有關(guān)的問(wèn)題。

不同文明的特征與污水處理的關(guān)系

原始文明、農(nóng)業(yè)文明，工業(yè)文明、信息文明和生態(tài)文明。

原始文明和農(nóng)業(yè)文明時(shí)期，生產(chǎn)力低下，造成了對(duì)資源的掠奪。

工業(yè)文明時(shí)期，生產(chǎn)力極大發(fā)展，但對(duì)資源造成了非常大的破壞。生態(tài)文明以前我們講可持續(xù)發(fā)展，但生態(tài)文明的定義實(shí)際上要高于可持續(xù)發(fā)展，不只是可持續(xù)，以及持續(xù)發(fā)展，還要持續(xù)繁榮。

古埃及（非洲東北部及亞洲西部）、古巴比倫（亞洲西部）、古印度（亞洲南部）和中國(guó)（亞洲東部），四大文明古國(guó)的消失，主要都是由于戰(zhàn)爭(zhēng)，以及過(guò)度的開(kāi)墾。

瑪雅文明繁盛、人口大增時(shí)，農(nóng)業(yè)壓力越來(lái)越大，更多毀林開(kāi)荒，生態(tài)環(huán)境惡化、資源枯竭，瑪雅文明開(kāi)始崩潰。中國(guó)陜北，由于戰(zhàn)亂、亂砍濫伐導(dǎo)致黃土高原植被嚴(yán)重破壞，水土流失嚴(yán)重，形成“千溝萬(wàn)壑”。

工業(yè)文明是以大機(jī)器生產(chǎn)為重要標(biāo)志，機(jī)器大生產(chǎn)占主要地位的一種現(xiàn)代社會(huì)文明形態(tài)。比爾蓋茨曾做過(guò)對(duì)比，中國(guó)在三年里消耗的水泥量超過(guò)美國(guó)一百年的用量。可見(jiàn)我國(guó)資源掠奪性的開(kāi)采和我國(guó)的建設(shè)達(dá)到了什么樣的程度。我國(guó)能源、資源大量的消耗，破壞了生態(tài)的平衡，產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題。

在城市污水處理建設(shè)中，可以看到，大規(guī)模的集中式污水處理廠是工業(yè)文明的代表。污水長(zhǎng)距離加壓輸送，整個(gè)系統(tǒng)必然極其昂貴耗能。這種“福特式”污水集中處理模式是典型工業(yè)文明的產(chǎn)物。

這里列舉美國(guó)最大的污水處理廠（如下圖），全世界有十大污水處理廠，規(guī)模達(dá)465萬(wàn)m3/d，進(jìn)水泵站是世界最大地下污水提升泵站，地下90米深的隧道中提升至污水處理廠，甚至建設(shè)了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，這是工業(yè)文明的極致化。

 

現(xiàn)在著名的新加坡NEWater的實(shí)踐，仍然是工業(yè)時(shí)代的思路，高水質(zhì)、高技術(shù)、高投入的方式，排污系統(tǒng)采用深層隧道從地下20米深入到55米，長(zhǎng)達(dá)48公里。污水處理在二級(jí)生物加雙膜反滲透，以技術(shù)極致來(lái)解決所有問(wèn)題。當(dāng)高投入的技術(shù)走向極致，是否該考慮通過(guò)轉(zhuǎn)變模式進(jìn)行變革。

總結(jié)認(rèn)為，實(shí)際上，文明的焦點(diǎn)是城市。在西方，“文明”一詞就是古希臘城邦的代稱。工業(yè)文明推動(dòng)的城市發(fā)展，工業(yè)文明城市的特征：熱衷于建造大、高、集中的市政設(shè)施；

廢棄物集中機(jī)械式處理；線性生產(chǎn)、浪費(fèi)排放處理；部門(mén)、設(shè)施間相互分離

高碑店建一個(gè)污水處理廠，旁邊環(huán)衛(wèi)部門(mén)建風(fēng)電處理廠，這就是典型部門(mén)之間的分割。工業(yè)文明是一條不可持續(xù)的道路，人類社會(huì)必須轉(zhuǎn)向生態(tài)文明，核心在于城市轉(zhuǎn)型。

我國(guó)幾代領(lǐng)導(dǎo)人提出的生態(tài)文明，確實(shí)反映了我們應(yīng)該發(fā)展的方向。從鄧小平時(shí)代，“兩手抓，兩手都要硬”，到“十八大”提出的五位一體生態(tài)文明建設(shè)。今年7月1日中央全面深化改革領(lǐng)導(dǎo)小組指出：我國(guó)發(fā)展已經(jīng)到了必須加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的階段。生態(tài)文明建設(shè)是加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的必然要求。

城市污水與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展

今年是紀(jì)念城市污水活性污泥100周年。大家覺(jué)得活性污泥是非常好的選擇，但實(shí)際上，在發(fā)展過(guò)程中我們一直面臨著綠色和非綠色的選擇。

60年代，浙江一代，收集糞便用馬桶車清運(yùn)，然后回到農(nóng)田里。

19世紀(jì)七八十年代，由于疾病的原因，下水道發(fā)展了，分離的收集方法被淘汰。當(dāng)時(shí)同樣有各種各樣的技術(shù)，有好氧技術(shù)、有厭氧技術(shù)，然后有了活性污泥法，有分散處理、也有集中處理，現(xiàn)在我們走上了集中處理的道路。

現(xiàn)在我們的活性污泥走到一個(gè)死胡同，有很多綠色的東西，我們并沒(méi)有去選擇。

而其他的行業(yè)，像電力行業(yè)、汽車行業(yè)雖然是高能耗行業(yè)，但它們都已經(jīng)在研究綠色發(fā)展。污水處理是環(huán)保的一部分，所以很少搞綠色發(fā)展。在前幾年的節(jié)能降耗中，全國(guó)都在搞節(jié)能降耗，起到了推動(dòng)作用，但力效果不大。

這個(gè)階段，我們認(rèn)識(shí)污水處理應(yīng)該是低碳的、資源回收的污水處理系統(tǒng)。

針對(duì)這些問(wèn)題，最近一、兩年，中國(guó)專家綜合國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，提出建設(shè)超前的、世界標(biāo)桿性的、具有引領(lǐng)性的污水處理概念廠理念。針對(duì)中國(guó)目前的問(wèn)題，提出了4個(gè)追求：水質(zhì)可持續(xù)、能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境友好。

我國(guó)很多專家也認(rèn)識(shí)到了這一問(wèn)題，原建設(shè)部部長(zhǎng)說(shuō)，污水處理廠要超越福特式大規(guī)模、集中式處理的舊框框，這是一個(gè)工業(yè)時(shí)代的觀點(diǎn)，不是文明時(shí)代的觀點(diǎn)。更早時(shí)候，集中與分散問(wèn)題聶梅生認(rèn)為：應(yīng)用新技術(shù)，絕對(duì)是要分散的；由集中到集中與分散相結(jié)合是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì);，應(yīng)用新技術(shù)，絕對(duì)是要分散的；由集中到集中與分散相結(jié)合是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

比如說(shuō)荷蘭提出了Greenhousevillage的技術(shù)，在過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)工程的推廣，需要很多學(xué)科互相參與。環(huán)境衛(wèi)生、化學(xué)、土木工程師、生物技術(shù)學(xué)、(生物)化學(xué)、微生物學(xué)、灌溉、農(nóng)學(xué)、建筑、地質(zhì)學(xué)、種植和養(yǎng)殖、園藝學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)、健康包括市民的參與，確實(shí)是多學(xué)科的。

美國(guó)的PresentArchitecture為解決紐約的垃圾問(wèn)題，提出“綠環(huán)”：集垃圾堆肥中心與公園為一體構(gòu)筑物。每個(gè)綠環(huán)都有社區(qū)公園和教育設(shè)施，并能夠冬季越野滑雪。綠環(huán)是一個(gè)垃圾處理廠，綠環(huán)的下面是垃圾處理裝置，利用分散處理概念，分布式的系統(tǒng)，一個(gè)綠環(huán)是一個(gè)公園，跟自行車道相結(jié)合，成為非常好的環(huán)境設(shè)施。

科學(xué)家預(yù)言2050年垂直農(nóng)場(chǎng)將問(wèn)世，解決潛在的全球糧食短缺問(wèn)題。意大利米蘭建成世界首個(gè)綠色公寓——垂直森林。沿著外墻體、層層種下共730棵喬木、5000株灌木和1.1萬(wàn)株草本植物。相當(dāng)于1.1公頃的綠色植被。中水澆灌系統(tǒng)，利用風(fēng)能與太陽(yáng)能，增加能源的自給。

習(xí)總書(shū)記提出了山水林田湖的理念，“保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，要有科學(xué)和系統(tǒng)的視野。如果種樹(shù)的只管種樹(shù)、治水的只管治水、護(hù)田的單純護(hù)田，很容易顧此失彼，最終造成生態(tài)的系統(tǒng)性破壞。”需要系統(tǒng)統(tǒng)籌，以此來(lái)看，污水處理今后應(yīng)該賦有更多的職能，更輕的污染、更美的景觀、更少的占地、更低的投資（主要針對(duì)管網(wǎng)）、更高的生態(tài)價(jià)值。下一代污水處理就是低碳的、資源回收、零排放、生態(tài)的污水處理系統(tǒng)。

地下污水處理廠價(jià)值分析

我國(guó)目前地下污水處理廠的建設(shè)情況（如下表），粗略統(tǒng)計(jì)，最近幾年已經(jīng)運(yùn)行和在建的地下污水處理廠有30多個(gè)，實(shí)際超過(guò)30多個(gè)。如果把萬(wàn)噸級(jí)都統(tǒng)計(jì)進(jìn)來(lái)的話，可能會(huì)超過(guò)50座以上。

雖然，地下污水處理廠的數(shù)量占我國(guó)污水處理的比重依舊較低（＜2%），但增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，處理水量和投資總額增量分別占污水處理廠處理水量和總投資的6%和12%左右。

我們要設(shè)計(jì)污水處理可持續(xù)發(fā)展的準(zhǔn)則，少用或不使用不可再生資源，如：礦物、能源、土地等；在處理中回收資源和產(chǎn)生能源；如：水、N、P、沼氣、熱能等�？沙掷m(xù)發(fā)展是不可再生的資源的可持續(xù)，實(shí)際上對(duì)能源、礦物等前幾年講的比較多，對(duì)土地問(wèn)題講的比較少，實(shí)際上土地也是不可持續(xù)的資源。侯鋒總說(shuō)，美國(guó)的方式需要7個(gè)地球。在我看來(lái)，中國(guó)的方式需要1個(gè)半國(guó)土來(lái)支撐我們的發(fā)展，到2020年可能需要2個(gè)。

雖然說(shuō)發(fā)展“一帶一路”是共同繁榮，但從某種程度上講，我們的資源不足以支撐持續(xù)發(fā)展。目前我們的石油自給率已經(jīng)很低了，2050年我們需要4個(gè)中國(guó)的國(guó)土。6年后中國(guó)耕地面積將跌破18億畝底線，保證土地是非常重要的選擇，在污水處理領(lǐng)域也是這樣的。

不光垃圾處理有鄰避問(wèn)題，污水處理的鄰避問(wèn)題也很嚴(yán)重的。肖家河污水處理廠其實(shí)就是由于鄰避問(wèn)題，當(dāng)時(shí)存在爭(zhēng)議，很多市民反對(duì)。10年過(guò)去后，肖家河污水處理廠周邊的土地也還沒(méi)有開(kāi)發(fā)，海淀寸土寸金的地方，污水處理廠占地50畝，周邊卻將近1000畝地，相當(dāng)于20倍的土地受到了一定的影響。論壇現(xiàn)場(chǎng)，桑德集團(tuán)的張總也會(huì)對(duì)肖家河第二代污水處理廠進(jìn)行介紹，可能很大程度會(huì)促進(jìn)這塊土地的開(kāi)發(fā)。由于隔離帶限制了周邊土地的開(kāi)發(fā)和利用，現(xiàn)在仍然有一些人提出肖家河的問(wèn)題。

城市水體和景觀可以大大提高土地價(jià)值。像紫竹院公園、陶然亭公園，有一些小區(qū)就選在公園周邊，土地的價(jià)值也升高了。在污水處理廠的邊上，如果土地價(jià)值升高，肯定是非常好的事。

碧水源在昆明做的項(xiàng)目，在高架路旁邊做了污水處理廠，這就是住宅。本身可以節(jié)約造價(jià)，這個(gè)項(xiàng)目本身節(jié)省土地投資10億以上，基本超過(guò)了污水處理廠的投資。

北京市區(qū)16個(gè)污水處理廠，總共3000多畝,我們?cè)O(shè)想一下，如果將這些做到地下，可以節(jié)省投資180億，已經(jīng)超過(guò)了現(xiàn)在污水處理廠的總投資，當(dāng)然這只是一個(gè)設(shè)想。同時(shí)這些污水處理廠分布在城市的各個(gè)區(qū)域，如果這些污水處理廠和頤和園、中山公園一起構(gòu)成了城市的綠地，可能生態(tài)環(huán)境就可以得到更進(jìn)一步的提升。

地下污水處理廠的模式與技術(shù)發(fā)展方向

當(dāng)然，地下污水處理廠還有很多的問(wèn)題，這里列出了三個(gè)技術(shù)問(wèn)題和三個(gè)管理問(wèn)題。

地下污水處理廠減少單位投資的途徑有哪些？

途徑一：開(kāi)發(fā)高效（好氧、厭氧、兼氧）生物反應(yīng)器系統(tǒng)，減少反應(yīng)時(shí)間。

反應(yīng)器形式：懸浮生長(zhǎng)(低)、生物膜(中)和流化床(高)

目前，大家均采用懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)，即好氧活性污泥系統(tǒng)，但是由于高度限制也很難采用流化床系統(tǒng)。

生物：1)提高數(shù)量：微生物濃度(MBR，顆粒污泥)；

2)提高質(zhì)量：增強(qiáng)活性(沒(méi)有采用)；

好氧：曝氣和充氧形式(沒(méi)有變化)

途徑二：減少初次沉淀池、二次沉淀池的占地。好氧生物反應(yīng)器，曝氣和充氧形式，地上地下差不多�，F(xiàn)在國(guó)際好氧顆粒污泥技術(shù)比較熱，污水處理廠這么大的占地，好氧顆粒污泥以后，可以減少四分之三以上的占地。顆粒污泥沉降很好，沉降只需要3分鐘。二沉池是非常占地方的，不僅要地方傳統(tǒng)沉淀池，比如說(shuō)像濾布濾池、動(dòng)態(tài)砂過(guò)濾技術(shù)等。膜生物反應(yīng)器(MBR)的優(yōu)勢(shì)，污泥濃度高(停留時(shí)間短)、沒(méi)有二沉池、出水效果好

環(huán)境學(xué)院正在跟北控合作，從德國(guó)引進(jìn)了納米絮凝劑技術(shù)。納米絮凝劑加入以后，沉淀加速，原來(lái)沉降只需要3分鐘，加了絮凝劑沉降非常迅速。現(xiàn)在已經(jīng)在北京昌平搭建了中試，引進(jìn)了他們的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)一旦用到地下污水處理廠，也是一個(gè)新的革新。

從規(guī)范上來(lái)講，中國(guó)在這上面存在很大的問(wèn)題，為什么舉了這兩個(gè)例子？像北京市所謂世界最大的首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓，非常高的、無(wú)用的空間，造成了大量的能耗。而我們到世界其他地方去看，發(fā)現(xiàn)有很多國(guó)家吞吐量比我們還大，但卻沒(méi)有我們這樣的建筑。

我們和左劍惡老師5月份參觀了荷蘭80年代建的地下污水處理廠，發(fā)現(xiàn)我們還沒(méi)有擺脫傳統(tǒng)的模式。人的比例和走廊的高度，有點(diǎn)像大帽子扣在上面。由于規(guī)范的缺失，造成了很大的浪費(fèi)，所以也迫切需要在規(guī)范上進(jìn)行完善。

荷蘭80年代建設(shè)的廠

中國(guó)某地剛投產(chǎn)的廠