水務(wù)行業(yè)需要漸進(jìn)式創(chuàng)新 上下統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)量質(zhì)雙變
“水務(wù)行業(yè)未來發(fā)展更需要漸進(jìn)式創(chuàng)新，當(dāng)今行業(yè)正在經(jīng)歷結(jié)構(gòu)性變化，基于歷史的預(yù)期反而會(huì)成為一種包袱，因此要進(jìn)行順應(yīng)大勢(shì)的創(chuàng)新實(shí)踐?！痹?024（第22屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇上，中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)總裁助理兼工程技術(shù)中心執(zhí)行主任龐洪濤博士以“上下統(tǒng)籌 量質(zhì)雙變”為題進(jìn)行了發(fā)言。
論壇上，他回顧城市水業(yè)二十年發(fā)展歷程，指出“上下統(tǒng)籌，資源能源循環(huán)利用”或是行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。并站在技術(shù)角度，分享了集團(tuán)綠色低碳的發(fā)展的思考和實(shí)踐。
龐洪濤
01水務(wù)行業(yè)經(jīng)歷兩個(gè)“十年”，未來發(fā)展的發(fā)力點(diǎn)在哪兒
2024年是水業(yè)企業(yè)評(píng)選的第21年，中國(guó)水業(yè)發(fā)展也經(jīng)歷了兩個(gè)“十年”。
龐洪濤表示，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化率大幅提高，水務(wù)行業(yè)經(jīng)歷了第一個(gè)快速發(fā)展的十年。
這一時(shí)期污水廠規(guī)模、數(shù)量不斷提升。與此同時(shí)，污水處理標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升。自2002年發(fā)布國(guó)標(biāo)開始推行一級(jí)B的標(biāo)準(zhǔn)；2006年發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)修改，要求城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫(kù)等封閉、半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A 標(biāo)準(zhǔn)。到2007年太湖流域強(qiáng)制執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，要求2010年前169座廠全部完成提標(biāo)改造。
目前，我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到一級(jí)A以上的水廠規(guī)模占比已經(jīng)超過87%，水質(zhì)提升市場(chǎng)空間已經(jīng)非常有限，然而也為再生水資源化利用市場(chǎng)發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)。
與此同時(shí)，行業(yè)政策也在不斷變化，推動(dòng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展。2004年，原建設(shè)部發(fā)布《市政公用事業(yè)特許經(jīng)營(yíng)管理辦法》，成為水務(wù)行業(yè)引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的里程碑事件，開啟了我國(guó)水務(wù)行業(yè)的市場(chǎng)化改革進(jìn)程；
2014年，財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于推廣運(yùn)用政府和社會(huì)資本合作模式有關(guān)問題的通知》，此后陸續(xù)出臺(tái)了水十條、河長(zhǎng)制等重要政策，伴隨城市水環(huán)境系統(tǒng)化的治理，水務(wù)行業(yè)迎來了第二個(gè)快速發(fā)展十年。
2023年11月，《關(guān)于規(guī)范實(shí)施政府和社會(huì)資本合作新機(jī)制的指導(dǎo)意見》國(guó)辦函〔2023〕115號(hào)文件發(fā)布，在環(huán)保行業(yè)引發(fā)廣泛熱議，對(duì)于行業(yè)來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。同時(shí)，我國(guó)提出2035年實(shí)現(xiàn)美麗中國(guó)目標(biāo)，可以說環(huán)境產(chǎn)業(yè)迎來了又一個(gè)未來發(fā)展的十年。
國(guó)際上看，自2010年開始，國(guó)際水協(xié)以及荷蘭、美國(guó)等國(guó)都在大力提倡將污水廠向資源和能源工廠的方向發(fā)展。2020年，我國(guó)向全球宣示“30·60”碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略，2021年發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》。2022年發(fā)布《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》。2023年發(fā)布《全面推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)意見》，建設(shè)污水處理綠色低碳標(biāo)桿廠等政策文件。
政策的發(fā)展，讓綠色低碳成為污水處理廠發(fā)展的關(guān)鍵詞。在龐洪濤看來，綠色低碳的內(nèi)涵和外延都非常廣泛，可以梳理為三個(gè)方面。
一是節(jié)能降碳。國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于節(jié)能降碳的實(shí)施意見》中明確提到，需要用高效節(jié)能的設(shè)備，低碳處理工藝，包括智能化的技術(shù)，去進(jìn)一步降低能源消耗和碳排放。
二是環(huán)境友好。環(huán)境友好是打造綠色發(fā)展的基礎(chǔ)，不僅僅是對(duì)污水的治理，要對(duì)臭氣、噪聲等二次污染的控制，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境起到改善的作用，如生態(tài)補(bǔ)水。綠色工廠要跟城市發(fā)展有機(jī)結(jié)合，提供公共服務(wù)供給。
三是資源能源利用。學(xué)術(shù)界非常關(guān)注碳、磷的回收利用，開展了大量的研究和中試，目前距離工程化大規(guī)模應(yīng)用的階段還有距離。當(dāng)下污水廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)中更應(yīng)關(guān)注包括土地資源、水資源、綠色能源等的利用。
中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)過去十年，一直在下沉式再生水廠領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，2014-2019年，完成全國(guó)近40%的下沉廠項(xiàng)目，形成了一定積累。龐洪濤表示，站在現(xiàn)在看未來，“上下統(tǒng)籌，資源能源循環(huán)利用”可能是水務(wù)行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。
02以“綠色低碳”為核心的未來發(fā)展
再生水利用
在北京城市副中心，中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)承擔(dān)了90%的污水處理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)100%的回收利用。北京碧水下沉廠項(xiàng)目的資源化利用具備單廠尺度多元化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了四個(gè)路徑：工業(yè)用水；市政綠化用水；景觀娛樂如綠心公園、環(huán)球主題公園；生態(tài)補(bǔ)水。四種途徑有效的提升了再生水的利用率，在減少碳排放同時(shí)，創(chuàng)造了二次利潤(rùn)。
城市尺度系統(tǒng)化是不局限于單廠尺度，以城市為尺度進(jìn)行系統(tǒng)化，實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)河一體化。如在南明河水生態(tài)的恢復(fù)過程中，除了截污和建廠外，還有一個(gè)核心問題是再生水的補(bǔ)給，需要污水處理回用和河道治理系統(tǒng)耦合。
在南明河治理過程中，中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)建立了分布式?jīng)Q策模型，形成再生水補(bǔ)給型淺水生態(tài)河道，實(shí)現(xiàn)污水再生與河道治理耦合聯(lián)動(dòng)。沿南明河干流和支流，集團(tuán)建設(shè)33座再生水廠，其中17座為下沉式水廠，每年為南明河生態(tài)補(bǔ)水約5億立方米。南明河通過系統(tǒng)治理，水質(zhì)逐年改善，2022年期間，有11個(gè)月達(dá)到Ⅲ類水，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“水清岸綠，魚翔淺底，白鷺翻飛”的狀態(tài)。該項(xiàng)目是國(guó)際首個(gè)城市尺度的分布式下沉再生水生態(tài)系統(tǒng)的成功實(shí)踐，同時(shí)項(xiàng)目共節(jié)約土地1053畝，管網(wǎng)投資節(jié)省15億元，年節(jié)省調(diào)水費(fèi)用1.58億元。
南明河生態(tài)系統(tǒng)向良性方向發(fā)展，打造了城市流域水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理統(tǒng)籌治理的示范標(biāo)桿。經(jīng)過治理，南明河全流域25處黑臭水體全面消除，干涸了近20年的貫城河重現(xiàn)生機(jī)，實(shí)現(xiàn)了“有河有水、有水有魚、有魚有草”的水環(huán)境治理目標(biāo)。2022年10月，南明河入選國(guó)家美麗河湖優(yōu)秀案例。
土地資源的利用
地下式污水廠最大限度的節(jié)約城市土地資源，國(guó)際上一些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值得借鑒參考。如荷蘭鹿特丹DOKHAVEN污水處理廠設(shè)計(jì)于20世紀(jì)70年代末,當(dāng)時(shí)因地形限制而建于全封閉的地下。該水廠服務(wù)人口47萬，在尾氣處理、自動(dòng)控制、防振消音、安全運(yùn)行等方面也具有獨(dú)具匠心的工程設(shè)計(jì)。
在日本，東京有明水回收中心建成于1996年，占地面積約為46600平方米。處理設(shè)施大部分位于地下，而地面則建設(shè)了多功能樓、科普館、游泳館、網(wǎng)球館和停車場(chǎng)等公用設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了土地資源的高效利用。
在國(guó)內(nèi)，位于貴陽青山的水環(huán)境科普館，是集團(tuán)青山再生水廠的地面設(shè)施?？破震^自2016年開館以來，累計(jì)接待各社會(huì)團(tuán)體、市民及學(xué)生10萬余人次，已成為貴州省環(huán)境宣傳教育基地。青山再生水廠是貴州省第一座全下沉式再生水廠，服務(wù)約26.4萬人，總服務(wù)面積約為10.86平方公里。
在寧波，寧波江北區(qū)下沉式再生水廠是寧波首座下沉式再生水廠，也是國(guó)內(nèi)首座地上地下統(tǒng)籌開發(fā)的下沉式再生水廠項(xiàng)目，目前設(shè)計(jì)處理規(guī)模10萬噸/日，地面打造產(chǎn)業(yè)園區(qū)，釋放土地13萬平方米，今年6月園區(qū)企業(yè)將正式入住。
綠色能源
芬蘭Kakolanm?ki污水處理廠借助余溫?zé)崮艿饶茉椿厥?，?shí)現(xiàn)綜合體氣候影響為-24 931 t 二氧化碳（CO2），綜合碳足跡為負(fù)數(shù)，不僅自身完成碳中和，而且實(shí)現(xiàn)大量碳匯。
該水廠采用諸多減碳措施，如綠電利用、回收通風(fēng)余熱、太陽能光伏等，碳中和率達(dá)到約700%。如不采用綠電計(jì)算碳排放，碳中和率達(dá)到約200%。通過該水廠再生水廠碳減排量核算數(shù)據(jù)來看，再生水源熱泵占比近80%，污泥厭氧消化-熱電聯(lián)產(chǎn)也貢獻(xiàn)較高，太陽能光伏占比較少。
龐洪濤指出，污水廠實(shí)現(xiàn)碳減排大概有三個(gè)路徑，一是降碳，通過工藝優(yōu)化及能量管理，具有10—15%碳減排的潛力。二是綠色植物碳匯，占比較少。三是替碳，包括水源熱泵、再生水回用、污泥厭氧消化-熱電聯(lián)產(chǎn)和太陽能光伏等路徑。
以北京碧水項(xiàng)目正在建設(shè)綠色能源站，假設(shè)數(shù)據(jù)測(cè)算，通過水源熱泵給周邊建筑提供能源供熱、制冷，如水源熱泵利用率達(dá)到100%，可以實(shí)現(xiàn)140%碳中和率，因此，水源熱泵回用有巨大的資源化開發(fā)潛力。
2022年，中國(guó)人民大學(xué)王洪臣老師牽頭編制的《污水處理廠低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，為污水處理廠的低碳行為提供了重要的方法依據(jù)。2023年，龐洪濤團(tuán)隊(duì)翻譯了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《污水處理系統(tǒng)能量檢查及能量分析》，內(nèi)容總結(jié)了德國(guó)污水廠三十多年低碳運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)能耗利用進(jìn)行系統(tǒng)分析，為行業(yè)形成了方法論。
03水務(wù)行業(yè)量質(zhì)雙變未來
水務(wù)行業(yè)謀求未來發(fā)展，首先技術(shù)上要不斷進(jìn)步。在降碳減污方面，包括新型脫氮工藝，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)再生水多元利用等。同時(shí)水廠要更加健康和安全，包括對(duì)臭氣、氣溶膠、新污染物的控制。要加強(qiáng)智能管控，包括分布式控制系統(tǒng)，精確加藥、精確曝氣等，人工智能要做進(jìn)一步提升。
在發(fā)展模式上，隨著科技創(chuàng)新與人們對(duì)于美好生活的追求，再生水廠也隨時(shí)代升級(jí)，融合商業(yè)綜合體、提供公共服務(wù)，新模式下的再生水廠應(yīng)運(yùn)而生。
中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)堅(jiān)持上下統(tǒng)籌的思路，結(jié)合當(dāng)下發(fā)展，探索了商業(yè)融合的3.0模式，希望通過更多的商場(chǎng)、酒店、工業(yè)園區(qū)等地面設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水廠的商業(yè)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益最大化。
同時(shí)近年來，“不出海，就出局”成為很多行業(yè)熱詞，“出?！币渤蔀榄h(huán)境產(chǎn)業(yè)必選項(xiàng)。中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)持續(xù)的關(guān)注國(guó)際合作，致力于中德雙方技術(shù)交流、科研合作、產(chǎn)品測(cè)試評(píng)價(jià)、產(chǎn)業(yè)化與人才培養(yǎng)。
2017年，集團(tuán)與德國(guó)聯(lián)合組建“中德水環(huán)境與健康研究中心”（WATCH）。2023年德國(guó)駐華大使Dr. Patricia Flor訪問時(shí)，曾給予高度評(píng)價(jià)。為了進(jìn)一步深化國(guó)際合作，2023年4月，集團(tuán)與德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)等單位在德國(guó)亞琛成立公益性機(jī)構(gòu)“中德環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新中心”（WATCH e.V.），同年在?？诔闪⒑Ｄ戏种行?。2024年5月，WATCH e.V.中國(guó)總部將入駐北京市通州區(qū)。
“隨著中國(guó)治理標(biāo)準(zhǔn)的提高，技術(shù)裝備水平已經(jīng)在逐漸趕超歐美，同時(shí)具備制造成本較低的優(yōu)勢(shì)，這些背景構(gòu)成了環(huán)境產(chǎn)業(yè)反向輸出的機(jī)會(huì)”，龐洪濤表示，與德國(guó)的多年合作將為集團(tuán)實(shí)現(xiàn)“走出去”打下基礎(chǔ)。
WATCH e.V.是在WATCH聯(lián)合研究平臺(tái)框架下建立的，在中德合作中具有橋梁作用，并將積極支持未來 WATCH 聯(lián)合研究平臺(tái)在中德兩國(guó)的活動(dòng)，龐洪濤歡迎更多行業(yè)同仁、業(yè)內(nèi)專家能加入創(chuàng)新中心，為環(huán)境產(chǎn)業(yè)的國(guó)際合作進(jìn)一步賦能。
英國(guó)自行車隊(duì)逆襲為世界冠軍的故事，體現(xiàn)微小改進(jìn)帶來的價(jià)值。微小的改進(jìn)是量變到質(zhì)變的過程，堅(jiān)信在每一件事情上尋求細(xì)微的進(jìn)步，最終就得獲得勝利。龐洪濤表示，中國(guó)水環(huán)境集團(tuán)將堅(jiān)定步伐，向打造世界一流的水環(huán)境治理民族品牌進(jìn)軍。
04水務(wù)未來發(fā)展更需要“漸進(jìn)式”創(chuàng)新
在發(fā)言結(jié)束后，E20環(huán)境平臺(tái)高級(jí)合伙人郝小軍向龐洪濤提問，在資源化和低碳化的政策要求下，下沉式水廠未來還會(huì)有哪些新的變化？
龐洪濤表示，下沉式水廠的未來發(fā)展一定還要圍繞著綠色低碳發(fā)展。驅(qū)動(dòng)外因是經(jīng)濟(jì)環(huán)境和國(guó)家政策標(biāo)準(zhǔn)的變化，內(nèi)因在于技術(shù)、模式、管理的創(chuàng)新。
同時(shí)龐洪濤認(rèn)為，水務(wù)行業(yè)未來發(fā)展更需要漸進(jìn)式創(chuàng)新而非顛覆性創(chuàng)新。污水處理行業(yè)經(jīng)歷一百多年發(fā)展，技術(shù)都在不斷迭代，因此創(chuàng)新是行業(yè)底色。顛覆性創(chuàng)新可能會(huì)跨界而來，水務(wù)行業(yè)在發(fā)展過程中會(huì)與之不期而遇。各行業(yè)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，基于歷史的預(yù)期反而會(huì)成為一種包袱，因此要進(jìn)行順應(yīng)大勢(shì)的創(chuàng)新和實(shí)踐。