把污水处理厂变成资源工厂
宜兴城市污水资源概念厂效果图受访者供图
——曲久辉 中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员
3月30日，生态环境部总工程师、水生态环境司司长张波在生态环境部举行的新闻发布会上说，碳达峰、碳中和目标的提出，将对水污染防治产生重要影响。张波指出，碳达峰、碳中和目标的提出，有利于在污染治理领域出现一些新工艺、新产品，以降低能耗；还将促进再生水的循环利用、污水处理后剩余污泥的综合利用。
而在江苏宜兴，我国首座面向未来的城市污水资源概念厂——宜兴城市污水资源概念厂（以下简称宜兴概念厂），正在进行污水处理的积极探索和实践。3月31日，中国宜兴环保科技工业园（以下简称宜兴环科园）管委会相关领导在接受科技日报记者采访时说：“宜兴概念厂是一座对未来污水处理行业具有颠覆性和引领性的的污水处理厂。响应国家实现碳达峰、碳中和的目标任务，宜兴概念厂建成后，将有效带动我国环保产业技术创新，推动污水处理行业的转型升级，为宜兴环科园打造太湖湾科创带核心园区做出贡献。”
2014年，中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉，清华大学环境学院教授王凯军，中国21世纪议程管理中心副主任柯兵，中国科学技术大学环境科学与工程系教授俞汉青等6位行业顶级专家，针对我国水环境治理方面存在的瓶颈和问题，提出了全新的城市污水处理概念以及科学系统的实施方案，专家们计划用5年左右时间，建设面向2030—2040年、具备一定规模的城市污水处理厂。
当时，这一想法曾在业界引起强烈反响，也颇受争议。然而7年来，专家们联手宜兴环科园，让城市污水资源概念厂落地宜兴，并将于今年全面建成，投入运营。
多方探索概念厂的建设路径
宜兴环科园相关领导介绍，近年来，随着污水排放标准不断趋严，为完成生态文明建设任务，打赢“碧水保卫战”，污水处理厂亟待从传统的污水处理向污水的循环再生利用升级。
目前，常规污水处理厂存在诸多弊端，如高耗能、高排碳、无资源回收等。其中，污水再生利用率不足10%，远低于发达国家30%—40%的水平，这与我国生态文明建设和人民生活需要，还存在很大差距。
2007年，江苏无锡太湖爆发严重蓝藻污染，并造成无锡全城自来水污染。危机发生后，宜兴作为太湖上游水环境的保护要地，自此打响了“碧水保卫战”。
记者了解到，宜兴概念厂突破了传统污水处理厂运行的束缚，是我国污水处理行业的一次变革。
2014年，上述6位环境领域专家发起成立了中国城市污水处理概念厂专家委员会（以下简称专家委员会），并与宜兴环科园一拍即合，双方确立了概念厂“水质永续、能量自给、资源循环、环境友好”的新理念和新目标。
曲久辉说：“我们想建设一座或一批对未来有引领作用的污水处理厂，以改变行业'走一步看一步’'不断打补丁’的做法，引导行业整体向前看，实现水环保治理与利用的可持续发展。”
污水处理概念厂如何落地建设？7年来，专家委员会汇聚了全球的技术资源，协同国内多家机构，历经了研讨考察、协同攻关、方案制订、工程实践、社会反馈等多个阶段。一方面，专家委员会组织专业人员“走出去”，对全球20个技术领先的污水处理厂进行了深入考察，对全球污水处理理念、方向、规划、技术和工程实践进行了全方位的扫描与梳理，并将成果以白皮书的方式与行业进行了分享。另一方面，通过“请进来”，专家委员会先后邀请了多位国际污水处理领域的顶级学者专家来华深度交流。
同时，专家委员会的工作团队对包括厌氧氨氧化、新兴污染物检测与去除、高效磷回收等新工艺新装备进行了系统性的评估、研究、小试及中试，对概念厂的技术路线进行了多路径反复探索。
2015年10月，在宜兴市政府和宜兴环科园管委会的积极推动下，专家委员会谋划的全国首座城市污水处理概念厂项目，最终落户江苏宜兴。
不仅提供污染治理的价值
宜兴概念厂是中国第一家示范性城市污水处理概念厂。在专家们眼里，宜兴概念厂是技术工程，更是一个社会工程。从2017年初到2019年底，工程方案五易其稿，最终于2020年初完成，并终于在当年4月破土动工。
宜兴概念厂颠覆了国内传统污水处理厂的设计布局，重新定义了污水处理厂的功能及污水处理厂与城乡的关系。
记者了解到，宜兴概念厂由水质净化中心、有机质协同处理中心、生产型研发中心组成，是一座集生产、生活、生态“三位一体”的工厂。建设者将只具备污染物削减基本功能的污水处理厂，扩展为兼具城市能源工厂、水源工厂、肥料工厂等生产功能的工厂，并希望将这座污水处理厂发展为与城市和乡村全方位融合、互利共生的新型环境基础设施。
专家表示，宜兴概念厂以水质永续、能量自给、资源循环、环境友好作为建设目标，向全社会清晰传递了“污水是资源，污水处理厂是资源工厂”的理念，改变公众对污水处理厂的固有认知。
在水质永续方面，宜兴概念厂采用国际先进技术和设备，大幅提高了出厂水质，主要出水指标可以达到地表四类水标准，经过处理后可以直接饮用，从而使污水从根本上实现再生。
在能量自给方面，宜兴概念厂利用污水处理新工艺、新技术、新装备，可大幅降低处理过程中的能耗，将污水中蕴含的化学能有效地转化为清洁能源，可在目前污水处理耗能基础上节能50%以上；同时宜兴概念厂可做到能源自给，基本实现零能耗。
在资源循环方面，污水中富含的氮、磷及重金属等可在宜兴概念厂通过合理处理成为宝贵的物质资源。今后，污水处理产生的污泥可结合有机废弃物进行发电、制沼气，实现污泥的无害化、资源化。
在环境友好方面，宜兴概念厂的出水、出料、出气等所有的排出物，都达到了对生态环境的无害要求。
此外，宜兴概念厂将通过对农田的水肥供应，构造城乡生态综合体，协同农业生产升级，反哺农村。
宜兴环科园相关领导表示，宜兴概念厂还将通过厂区的景观建设，为周边公众提供一个环境优美、感官舒适，集参观、休闲、娱乐、活动于一体的公共空间，成为市民休闲娱乐的花园式景点。
专家认为，城市污水处理概念厂的环境基础设施应突破传统市政范畴，主动融合建筑、景观、环境等诸多生态要素，形成承载区域文化品味与产业特色的美好空间，未来污水处理概念厂向社会贡献的将不仅是污染治理价值，更要贡献创造美好环境、建设美丽中国的价值。
(记者 过国忠)
来源： 科技日报