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進入“十四五”時期，高質量發(fā)展成為新階段的關鍵詞。當前，水務行業(yè)在標準制定、技術革新等方面還存在不足，離水務行業(yè)高質量發(fā)展仍存在較大的差距。該如何入手解決這些問題?
在“2022(第二十屆)水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上，清華大學環(huán)境學院教授、國際標準化組織城鎮(zhèn)水回用技術分委員會主席胡洪營以“水務行業(yè)高質量發(fā)展的內涵及其實現(xiàn)路徑的思考”為主題進行了分享。他認為高效率和可持續(xù)是高質量發(fā)展的核心，建設水區(qū)域生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)是水務行業(yè)中長期高質量發(fā)展的有效路徑。
胡洪營
高效率、可持續(xù)是水務行業(yè)高質量發(fā)展的核心
胡洪營表示，要思考水務行業(yè)高質量發(fā)展這一議題，首先必須明確水務行業(yè)的使命。他認為，水務行業(yè)使命是“建設和維系良性、健康的社會水循環(huán)系統(tǒng)，保障供水用水安全和水生態(tài)環(huán)境安全，滿足生活、生產和生態(tài)用水需求，支撐社會穩(wěn)定繁榮和高質量可持續(xù)發(fā)展”。
這一定義中， “支撐社會穩(wěn)定”處于首要位置，“繁榮”放在其之后。胡洪營對此解釋道，供水首先要保穩(wěn)定，其后才是促繁榮，探索高質量發(fā)展之道。也就是說，保安全是水務行業(yè)的底線，應在這一底線之上，再考慮高質量發(fā)展問題。
那么高質量發(fā)展的內涵究竟是什么?胡洪營表示，查閱很多資料發(fā)現(xiàn)，國家定義的高質量發(fā)展有兩大核心詞——高效率、可持續(xù)。他認為，支撐水務行業(yè)這兩大核心的關鍵是“崇尚研究、精研技術，信息化、標準化”。
“高效率”涵蓋多層意義，如經濟效益，對企業(yè)而言，高效率就是高效益、高利潤，沒有利潤，沒有效益就沒有高質量發(fā)展。除經濟效益之外，還有生態(tài)環(huán)境效益、社會效益等。單純談利益的時候，角度不一樣也會導致定義有所差別，需要分別從政府、企業(yè)、公眾和后代角度考慮利益。
“可持續(xù)”即指效益和規(guī)模的穩(wěn)定或逐步增長，不以犧牲未來發(fā)展和環(huán)境為代價，支撐循環(huán)型社會的建設發(fā)展。
胡洪營認為，目前制約水務行業(yè)高質量發(fā)展，使水務行業(yè)與“高效率、可持續(xù)”仍存在較大差距的因素有以下幾點：
● 污水處理廠功能單一，企業(yè)經濟效益不高。
● 再生水利用的管理機制和市場化機制尚不成熟。
● 污水處理規(guī)模發(fā)展迅速，運營實踐積累了大量經驗，但尚未轉化為有用的技術信息、可靠的技術成果，普識的科學知識等。
● 技術、工藝、設備、藥劑和服務，甚至某些關鍵概念、術語的規(guī)范化和標準化滯后，導致認知模糊。
● 企業(yè)的工程化、裝備化能力顯著提高，產生了一批“專精特新”企業(yè)，但運行管理水平、技術水平和理論水平亟待提高。一些非常有特色、有水平的企業(yè)在“Know why”方面存在欠缺，不清楚底層的邏輯是什么，難以進行復制，更難以標準化。
● 企業(yè)的研發(fā)隊伍難以發(fā)揮真正的“研究、開發(fā)”作用，尚未形成能支撐高質量發(fā)展的研發(fā)能力。
● 企業(yè)發(fā)展的韌性不大、后勁和差異化發(fā)展能力不足。
高效率、可持續(xù)的發(fā)展路徑有哪些？
明白了問題所在，再來探討水務行業(yè)要實現(xiàn)高質量、可持續(xù)的發(fā)展有哪些路徑。
運行優(yōu)化
胡洪營表示，從企業(yè)利益角度來看，要提高企業(yè)的經濟效益，首先要做到運行優(yōu)化。運行優(yōu)化可以從降低能耗、藥耗為目標入手。
能耗方面，從2020年全國城鎮(zhèn)污水處理廠能耗分布來看，處理每噸污水所耗電能的中位值為0.36 KW·h，去除每公斤COD所耗電能(以下簡稱“單位COD電耗”)的中位值為2.14 KW·h。相同污水處理規(guī)模下，不同污水處理廠的電耗相差較大;相同進水污水COD濃度下，不同污水處理廠電耗差距也同樣懸殊。
從各省(區(qū)、市)城鎮(zhèn)污水處理廠能耗中位值情況來看，噸水電耗和單位COD電耗雙高和雙低的情況較好理解，但只有其中一項數(shù)值較高的情況較不合理。在省會城市污水處理廠能耗分布中，也存在一些污水廠的噸水電耗和單位COD電耗相差較大的情況。胡洪營表示，這其中就蘊藏著很大的運行優(yōu)化空間。
藥耗方面，以2020年全國城鎮(zhèn)污水廠的有機碳源藥耗數(shù)據(jù)為例，從各省(區(qū)、市)城鎮(zhèn)污水處理廠藥耗中位值情況來看，一些省(區(qū)、市)的噸水藥耗和單位TN去除量的藥耗之間存在不協(xié)調現(xiàn)象現(xiàn)象，即存在其中一項藥耗單高的現(xiàn)象，重點城市城鎮(zhèn)污水處理廠碳源消耗情況亦如此。
以上現(xiàn)象說明，我國城鎮(zhèn)污水處理廠在工藝運行優(yōu)化方面，仍有較大潛力可挖。
工藝優(yōu)化
以某個造紙廠污水處理工藝為例，優(yōu)化前，造紙廠深度處理過程為“芬頓-混凝沉淀-外排”。深度處理出水COD平均濃度為84mg/L，難以達到60mg/L的新的COD排放標準。通過工藝優(yōu)化，調整了處理順序，將混凝沉淀這道程序提前，并未增添額外的工程。
通過工藝優(yōu)化，改變原先不合理的工藝，該造紙廠深度處理出水COD濃度穩(wěn)定達到60mg/L，達標率為99.3%。出水水質變好后，藥耗與能耗也隨之下降，優(yōu)化前，噸水處理成本為1.92元，每公斤COD去除成本為6.86元;優(yōu)化后，2013年該造紙廠噸水處理成本降低至1.64元，每公斤COD去除成本為4.70元。2015年，成本進一步降低，噸水處理成本為1.58元，每公斤COD去除成本為4.67元。工藝優(yōu)化為企業(yè)帶來了明顯的經濟效益。
再生水利用
目前，污水處理市場中增量項目減少，存量項目逐漸成為市場關注的焦點，若想挖掘增量項目，或可從再生水入手。
傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)將污水處理達標后排放，而再生水系統(tǒng)則可構建循環(huán)體系，排放的尾水經過不同工藝處理后可以被用于景觀利用、工業(yè)利用、市政雜用和補充水源地，甚至經過高標準處理后可直接飲用。根據(jù)用途的不同，再生水系統(tǒng)可以采用不同工藝進行處理，出廠的再生水定價也可不同，做到將排水變?yōu)楣┧?，即產品。
胡洪營分析，城市污水具有水量穩(wěn)定、水質可控、就近可取的特點，經過再生水系統(tǒng)處理，可成為 “城市第二水源”、“工業(yè)第一水源”。再生水利用效益顯著，技術可行，值得大力推進，國家多項政策也對此提出了要求，但是進展并不是太快。
2021年1月，發(fā)改委等十部委發(fā)布《關于推進污水資源化利用的指導意見》，標志著污水資源化利用上升為國家行動計劃，污水處理進入資源化利用新階段，“十四五”期間和未來15年，將是污水再生利用的快速發(fā)展期。
胡洪營表示，污水再生利用對優(yōu)化供水結構、增加水資源供給、緩解供需矛盾和減少水污染、保障水生態(tài)安全具有重要意義。關于再生水的利用途徑，胡洪營用一句話給出了總結：“自來水能用的地方再生水都能用”。
目前，國家正在起草了一項關于再生水利用效益及其評價方法的國家標準，對效益評價指標、程序和計算方法等進行規(guī)定和規(guī)范。這樣，再生水利用這條賽道就有了同一把尺子進行衡量，根據(jù)利用途徑的不同，可用資源效益、生態(tài)環(huán)境效益、社會效益、經濟效益等評價指標進行評價。
建立區(qū)域水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)
胡洪營表示，運行優(yōu)化與再生水利用是實現(xiàn)高效率發(fā)展的途徑，那么建立區(qū)域水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)就是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的途徑。行業(yè)內都提倡“三水”協(xié)同共治，胡洪營則提倡“三水一碳”協(xié)同共治，即“水資源保障、水污染治理、水生態(tài)修復、碳排放削減”，以實現(xiàn)“提水質、健生態(tài)、保用水、減碳排”的目標。
但同時，胡洪營強調，單項的技術革新難以實現(xiàn)“三水一碳”協(xié)同共治。水務行業(yè)首要任務不是降碳，而是保水質、保供應、保安全，在此基礎上才能談碳減排。碳減排并非不重要，但其前提是不能影響水質和供水，這是生命線。談雙碳首先要談保安全，因此需要系統(tǒng)性變革才能解決這一問題。
現(xiàn)在的供排水系統(tǒng)是開放性的線性系統(tǒng)，主要包括“上游取水-用水-污水-下游排放”幾個環(huán)節(jié)，存在依賴域外水資源、水系統(tǒng)彈韌性較差、水資源利用率較低、能源資源消耗大和營養(yǎng)元素流失大等突出問題，其中，土壤營養(yǎng)元素流失問題未引起人們的高度重視。
胡洪營解釋，人們所需要的糧食蔬菜都需要農田中的微量元素來支撐，土壤中的微量元素被植物吸收，進入人體，并隨糞便排出體外，進入污水處理系統(tǒng)，處理后排放到流域水環(huán)境中，沒有返回到農田。這會導致土壤微量元素減少，更為貧瘠，從而讓糧食蔬菜水果中微量元素減少，影響植物生長，使人體微量元素攝取量降低，導致“隱性饑餓”和健康問題。因而當前灰色、低效和高碳的模式不可持續(xù)。一些發(fā)達國家解決這一問題的思路是在化肥中添加微量元素，但這同樣是不可持續(xù)的方式。
胡洪營總結，現(xiàn)有供排水系統(tǒng)存在導致“土壤貧營養(yǎng)、水體富營養(yǎng)、處理高排碳和用水難保障”等問題。令人擔憂的是，在土壤肥力至關重要的農村也在采用和城市一樣的供排水模式，行業(yè)內應該深入探討農村水環(huán)境、水生態(tài)的治理模式。農村不適宜照搬城市現(xiàn)有的“城市用水-排水-處理排放-形成污染-治理黑臭水體”模式，如果不顧實地情況照搬照抄，到時候再糾偏就為時已晚。
他認為，面對這種情況，應當構建區(qū)域水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，通過用水、排水、再生處理環(huán)節(jié)后，排放至本區(qū)域水體中，而非下游地帶，形成循環(huán)，實現(xiàn)區(qū)域水生態(tài)補蓄，滿足城市用水。例如北京有許多湖泊，排放至區(qū)域水系的再生水可在市域內存儲起來作為供水水源利用，形成閉環(huán)的水循環(huán)系統(tǒng)。這樣可以實現(xiàn)水源獨立，不再單獨依賴上游供水。而且再生水系統(tǒng)韌性大，效率高、或可降低能耗、藥耗。
除了水循環(huán)，還要注重元素循環(huán)，形成水量與元素“雙生態(tài)循環(huán)”，這是未來鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設的理想新模式。在源頭上，將黑水、黃水分開，對糞便進行資源化處理，重新利用至農田;污水通過再生處理廠處理，形成再生水，排放在生態(tài)凈化儲存設施，成為新水源，重新補給生產生活用水。再生水廠處理形成的污泥也可在無害化處置后返還農田進行利用。如此一來，便可形成可持續(xù)發(fā)展模式。
胡洪營強調，這一模式在城市實行或許有難度，但在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城鄉(xiāng)結合部和農村等具有實施的條件和需求，應該給予充分重視。
胡洪營介紹，區(qū)域水生態(tài)循環(huán)利用系統(tǒng)的優(yōu)勢如下：(1)促進長效運營管理：水體功能定位向“城市第二水源”拓展。從“看水”到“用水”，可提高管理主動性和積極性；(2)促進三水統(tǒng)籌治理：水環(huán)境、水生態(tài)、水資源協(xié)同發(fā)展，從被動控制向主動利用轉變；(3)促進污水處理標準制定：破解“污水排放標準”制定面臨的多方面制約，以用定質、以質定管，推動水環(huán)境精準治理、科學施策，實現(xiàn)“一地一水一策”。
崇尚研究、精研技術是高質量發(fā)展的強本之道
胡洪營表示，崇尚研究，推動技術和工藝的革新需要從以下幾個方面入手：
崇尚研究，大興研究之風
胡洪營認為，污水處理廠具有動態(tài)性、多樣性，是一個復雜的、活的"生命體”。每個污水廠都可成為鮮活的研究對象、研究基地。研究不僅是研究院和研發(fā)中心的事情，廠廠人人“做研究”，將運行數(shù)據(jù)、運行經驗變成有用信息、研究成果、有用知識，這是高質量發(fā)展的基礎。
為豐富學術研究展示平臺，胡洪營主編了《Water Cycle》期刊，該期刊是水處理與回用專業(yè)委員會官方期刊，定位為“展示中國水行業(yè)成就，提供水行業(yè)有用信息，引領水工程科學發(fā)展”。胡洪營解釋，這本英文期刊將向世界介紹中國水務行業(yè)的進步。我國水工程科學發(fā)展基礎比較薄弱，高校開展的主要是基礎科研，離真正的工程比較遠，行業(yè)內真正的工程又缺乏系統(tǒng)性研究。胡洪營希望《Water Cycle》可以成為有實踐價值研究成果的展示窗口，歡迎大家來投稿。
為展示中國的水處理技術發(fā)展，《Water Cycle》策劃了《強磁化水處理：先進技術與進展應用》專刊。他表示，強磁化水處理是中國水務行業(yè)的優(yōu)勢技術，有理論積累和實踐經驗，目前該技術在國際上的應用相對較少，中國可以在該技術應用探索領域發(fā)揮領軍作用。
深刻認識水質水征及其應用價值
胡洪營認為，應當全面、深入認識污水水征水量、水環(huán)境水生態(tài)、處理技術、處理工藝和水系統(tǒng)等5個重要對象，尤其是水質和水征。
污水高標準處理是水務行業(yè)的主要發(fā)展方向，但近年來出現(xiàn)了一些盲目提標的現(xiàn)象，包括胡洪營在內的許多業(yè)內人士反對盲目提標，但也有不少人從“反對盲目提標”變成了“盲目反對提標”，這也是不可取的。胡洪營認為，污水高標準處理是不可逆的發(fā)展方向，高質量發(fā)展和水資源循環(huán)利用需要污水處理廠高標準處理污水。
然而，高標準處理要求條件下，現(xiàn)有的水質指標、工藝理論、技術知識是否還能滿足實際需求?在這樣的情況下，胡洪營等提出從污染水平、毒害效應、轉化潛勢、組分特征等方面表征再生水水征的評價體系，深化對水質的認知，從而為處理工藝設計和優(yōu)化等提供支撐。如前述某造紙廠污水處理案例，胡洪營團隊分析其生物處理出水的水征時發(fā)現(xiàn)，有機組分中疏水大分子比例大，據(jù)此調換了深度處理工藝順序，將混凝前置到Fenton單元之后，得到了良好效果。
技術工藝精細化研究及其應用價值
技術工藝精細化研究可以幫助污水處理廠事半功倍的實現(xiàn)理想的處理效果。以反硝化濾池-超濾工藝為例，熟悉該工藝的人都了解，該運行過程中，超濾單元的污堵現(xiàn)象比較嚴重，但其原因不十分清楚。胡洪營團隊對進水和出水進行比較后，發(fā)現(xiàn)組分不一樣，反硝化濾池出水中占COD不到5%的組分是污堵的主要原因。為解決這一問題，胡洪營團隊對反硝化濾池-超濾工藝進行了優(yōu)化，調整了臭氧氧化環(huán)節(jié)和超濾環(huán)節(jié)的順序，有效地控制了該工藝中的污堵現(xiàn)象。
再以再生水反滲透處理工藝為例，許多污水處理廠為了解決生物污堵問題，常常以消毒預處理手段控制生物污堵程度，但往往適得其反，雖減少了進水中的細菌總數(shù)，卻導致長期的生物污堵加重。因為氯消毒導致膜面污堵層厚度和氯抗性細菌豐度增加，而氯抗性細菌豐度增加正是導致污堵加重的重要因素。這個認知與常規(guī)的處理手段是相反的，這種情況下，就需要通過精細化的技術工藝研究來解決這一問題。
污水處理與污水廠建設運維技術研發(fā)
胡洪營談到，縱觀城市污水處理技術與污水處理廠的發(fā)展，從處理原理到技術、核心工藝、關鍵設備、工藝控制、運營管理、廠區(qū)利用和廠城融合等不同階段，行業(yè)人士應思考自己的技術處于哪個階段。
污水處理技術、污水處理廠建設技術兩者截然不同，污水廠外觀再漂亮，概念堆砌再“高大上”，技術工藝仍然是老一套，那就意味著缺乏強大的技術核心支撐。利用污水廠的空間設置太陽能發(fā)電裝置和在房頂上裝備太陽能裝置本質上是一樣的，都是充分利用可以利用的空間，值得推廣，但這不是污水處理技術本身的發(fā)展。水務行業(yè)要把主要精力放在核心技術研發(fā)和核心競爭力上。
信息化和標準化是高質量發(fā)展的強身之道
胡洪營表示，要提高水務行業(yè)信息化和標準化水平要從以下三個方面入手：
污水廠運行數(shù)據(jù)的信息化與成果化
胡洪營介紹，截止2019年，我國建制鎮(zhèn)污水廠數(shù)量達10,650座，總處理能力約2477萬m³/d，平均處理規(guī)模0.25萬m³/d，城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量和處理規(guī)模達國際第一。污水廠運行大數(shù)據(jù)蘊含大量有價值的信息，住建部城鎮(zhèn)污水處理信息系統(tǒng)是目前我國水務行業(yè)信息量最大的系統(tǒng)，但只有月平均，沒有實時信息，缺乏管網運行信息的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)匯集和分析。擺在行業(yè)面前的難題就是該如何把大量的污水廠運行數(shù)據(jù)信息化、成果化和知識化，提高污水處理廠運營水平。
水務行業(yè)術語概念的規(guī)范化和統(tǒng)一化
胡洪營談到，當前水務行業(yè)存在以下問題：1、概念模糊現(xiàn)象突出，關鍵術語未形成共識，如什么叫再生水?缺乏相應的概念，導致簡單的事情復雜化；2、環(huán)境質量標準、排放標準、再生水利用標準三者混淆。“利用”與“排放”是從不同邏輯出發(fā)定下的概念，標準值一樣也只是巧合，排放標準按利用標準的邏輯來制定，不一定合適；3、達標排放與環(huán)境利用、生態(tài)補水混淆；4、污水處理提標存在巨大爭論，即前文所述“反對盲目提標”變成“盲目反對提標” ，和行業(yè)高質量發(fā)展的要求是相違背的。
針對這些問題，胡洪營提出，污水高標準處理是未來的必然發(fā)展趨勢，從長遠看，服務要產品化，產品要高質量化，處理標準越高越能體現(xiàn)水務行業(yè)的價值，污水廠應升級為“供水廠”，高標準處理應成為必然。
此外，健全的標準化體系，是行業(yè)高質量的重要標志，也是必然要求。然而，目前行業(yè)內一些基本術語、技術評價、技術命名、技術服務;再生水處理、再生水供水管理等重要標準缺失;水質標準的控制指標和模式單一，難以科學支撐新污染物控制、水質風險控制。
在此情況下，胡洪營等在概念規(guī)范和標準制定等方面做出了一些探索和嘗試：
1、推動《水回用導則 再生水分級》(GB/T 41018-2021)國家標準的制定和出臺。根據(jù)污水再生處理工藝，將再生水分為A、B和C三個級別，根據(jù)再生水水質基本要求，可將再生水進一步分為10個細分級別。根據(jù)這一標準，水務企業(yè)可以按照質量談價格，學術界也可以避免不必要的誤解。
2、推動《水回用導則 污水再生處理技術與工藝評價方法》(GB/T 41017-2021)國家標準制定和出臺。該標準規(guī)定了污水再生處理技術與工藝評價的指標體系、程序與要求，適用于污水再生處理技術與工藝的評價。但目前該標準還不夠完善，只是規(guī)范了行業(yè)最基本、最底線的要求，這一方面仍有大量工作需要完成。
胡洪營分析，除以上已經頒布的再生水利用國家標準外，水務行業(yè)在一些問題上仍缺乏具體標準引領：
1、微量有機污染物(TOrCs )/新污染物控制標準：新污染物具有濃度低、風險高、控制難等特點，其中濃度低會導致監(jiān)測結果不準確，濃度無法準確確定，就無法根據(jù)濃度制定排放標準。因此，關于新污染物標準的制定必須另辟蹊徑——從濃度標準向技術標準發(fā)展。采用的技術和工藝能保障達標并被驗證，只要保障其正常運行，就可認為符合達標排放標準，可以不再對濃度進行日常監(jiān)測。
2、再生水與再生水生態(tài)環(huán)境利用規(guī)范：行業(yè)內目前對“再生水”、“再生水利用”、“生態(tài)補水”、“再生水生態(tài)環(huán)境利用”的定義及與達標排放的關系等問題尚未有明確的、形成共識定義。但胡洪營認為，生態(tài)環(huán)境利用是指滿足生態(tài)、景觀環(huán)境用水水質要求，用于景觀水體和人工水景營造、河湖池塘補水、濕地補水等，而且有政府部門批準的利用規(guī)劃、用戶明確、相關費用支付和管理機制健全的利用情景。
3、再生水利用標準體系建設：胡洪營認為，目前再生水利用標準體系仍缺乏一些內容需要補充。
紅色為已出臺文件，藍色為尚待制定發(fā)布的標準
胡洪營總結，水務行業(yè)高質量發(fā)展之道，首先是立本強基，也就是研究為本、技術為王、系統(tǒng)為要，需要下笨功夫、做精細活、強成果化。要做到這些，校企融合是最佳之道，企業(yè)要達到理想的研發(fā)程度難度較大，需要優(yōu)勢互補、強強聯(lián)合。只有這樣，水務行業(yè)在近期發(fā)展中才能得到比較好的發(fā)展成果。
近中期(5-10年)水務行業(yè)高質量發(fā)展路徑的重點是轉型升級、分質供水。推進污水處理廠轉型升級，即從“治污單功能”向“治污供水雙功能”轉變。通過政府購買生態(tài)補水服務和再生水市場定價等靈活機制，保障污水廠獲得合理 “供水效益”。實施分質供水、定制供水、點對點供水，是指根據(jù)再生水重點用戶所在地和對水質的要求，合理布局建設分布式污水處理和再生利用設施，提高再生水利用效率和經濟效益。
中長期(10-30年)水務行業(yè)高質量發(fā)展路徑的重點是區(qū)域水生態(tài)循環(huán)利用系統(tǒng)的規(guī)劃設計、建設和運營。
原標題：胡洪營：建立區(qū)域水生態(tài)循環(huán)利用系統(tǒng)是水務行業(yè)高質量發(fā)展的有效路徑
