2020年，習總書(shū)記強調，要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局。2021年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和2035年遠景目標綱要》指出“完善水污染防治流域協(xié)同機制，加強重點(diǎn)流域、重點(diǎn)湖泊、城市水體和近岸海域綜合治理，推進(jìn)美麗河湖保護與建設，化學(xué)需氧量和氨氮排放總量分別下降8%，基本消除劣Ⅴ類(lèi)國控斷面和城市黑臭水體?！?基于此，城鎮污水處理行業(yè)將向著(zhù)可持續發(fā)展的目標前進(jìn)，以緩解生態(tài)環(huán)保壓力，為加快建設美麗中國奠定基礎。

　　背景與現狀

　　十三五期間全國地表水總體水質(zhì)狀況

　　十三五期間，全國地表水監測的水質(zhì)斷面（點(diǎn)位）中，Ⅰ-Ⅲ類(lèi)水水質(zhì)斷面逐步上升，劣Ⅴ類(lèi)水逐步下降，如下圖，可以得到，十三五末期的Ⅰ-Ⅲ類(lèi)水占比已達83.4。

十三五期間全國地表水總體水質(zhì)狀況

　　近年廢水中主要污染物排放情況

　　根據2013-2017年《中國統計年鑒》，我國廢水排放總量保持在700億噸，其中廢水中COD、氨氮（NH4+）、總氮（TN）、TP排放量如下圖，可見(jiàn)2015年國務(wù)院發(fā)布了《水污染防治行動(dòng)計劃》（簡(jiǎn)稱(chēng)“水十條”）后，這幾種污染物排放量得到了削減。

近年廢水中主要污染物排放量

　　注：其中2015、2016年數據為初步數。2015年“水十條”指出了敏感區域（重點(diǎn)湖泊、重點(diǎn)水庫、近岸海域匯水區域）城鎮污水處理設施于2017年底前全面達到一級A排放標準。

　　行業(yè)發(fā)展歷程

　　Q：1、建國以來(lái)中國污水處理行業(yè)歷經(jīng)了怎樣的發(fā)展過(guò)程？

　　Q：2、面向未來(lái)的污水處理行業(yè)將走向何方？

我國污水處理行業(yè)發(fā)展過(guò)程

　　Q：目前存在哪些機遇與挑戰？

　　中國已形成全鏈條、規模龐大的污水行業(yè)，污水管理模式也從單一的政府主導建設運營(yíng)轉變?yōu)檎推髽I(yè)共同參與的多元體制。但是，也存在諸多挑戰：

　　1、污水處理廠(chǎng)設計和運營(yíng)不符合可持續發(fā)展的需求。

　　2、縣級下水道系統發(fā)展滯后。

　　3、污水處理廠(chǎng)的污水排放標準與當地需求不匹配

　　4、中國的污水管理實(shí)踐缺乏人與自然和諧發(fā)展的全球思維。

　　5、污泥處置不當；

　　6、鄰避效應。

　　城鎮污水及其處理現狀

　　城鎮污水指由城鎮排水系統收集的生活污水、工業(yè)廢水、部分城鎮地表徑流（雨雪水），是一種綜合污水。污水所含的污染指標常分為物理、化學(xué)、生物三類(lèi)，如下圖，其中《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）對其中項目設置排放濃度限值。

污水污染指標

　　我國城鎮污水處理現狀，1、污水處理廠(chǎng)自控程度較低，缺少精細化管理；2、污水處理廠(chǎng)與污水管網(wǎng)建設不協(xié)調；3、污水廠(chǎng)運行管理水平亟需提高；4、基建與運行費用高；5、資源化應用較少；6、污泥處理量大，處理費用高。

　　智慧化、低碳化、資源化的污水處理技術(shù)

　　低碳化的污水處理模式

　　城鎮生活污水處理系統是碳排放的重要來(lái)源之一。污水處理行業(yè)蘊含的高效減排潛力，將其列入碳減排重點(diǎn)領(lǐng)域，并探索出了一些可行的碳減排路徑。觀(guān)察發(fā)達國家的供水和污水處理行業(yè)，對我國污水處理行業(yè)有一定啟示，如下圖，以美國為例，在三個(gè)層面提高污水處理綜合能效提出了路徑。

　　在雙碳目標的指引下，污水處理的主要環(huán)節應落實(shí)碳減排。其路徑包括直接排放、間接排放。首先，減少曝氣、攪拌、末端出水環(huán)節溫室氣體的釋放、含碳有機物進(jìn)入環(huán)境中。這要求更高效的機電設備、工藝。其次，減少能源與藥品消耗，提高污泥處理處置、尾水回用率及適時(shí)應用光伏發(fā)電、水源熱泵等工藝。

污水處理行業(yè)碳減排路徑

　　資源化的污水處理模式

　　污水中蘊含著(zhù)大量的能量，理論上是處理污水所需能量的很多倍。污水經(jīng)處理后，其中的能量大部分轉移到了污泥中，因此開(kāi)發(fā)回收污泥中的能量具有極大的潛力。污泥能源化集中在厭氧方向，包括厭氧發(fā)酵產(chǎn)乙醇、厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫和厭氧消化產(chǎn)甲烷三個(gè)技術(shù)路徑，實(shí)踐中普遍采用厭氧消化技術(shù)。

　　荷蘭應用水研究基金會(huì )在2008年用“NEWs”概括未來(lái)污水處理廠(chǎng)的組成框架?！癗EWs”是Nutrient（營(yíng)養物）+Energy（能源）+Water factories（水工廠(chǎng)）的縮寫(xiě)，即營(yíng)養物、能源、再生水三位一體的生產(chǎn)工廠(chǎng)。

營(yíng)養物工廠(chǎng)概念工藝

能量工廠(chǎng)概念工藝

再生水廠(chǎng)概念工藝

　　智慧化在污水處理行業(yè)的應用啟示

　　“智慧水務(wù)”是建設“智慧城市”的必要部分，是實(shí)現“美麗中國”的重要環(huán)節。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新技術(shù)融入污水處理行業(yè)，要確保居民用水安全，解決城市取水、供水、用水、排水等問(wèn)題，必須應用新科技打造水務(wù)企業(yè)智能化運營(yíng)平臺，建立其在水資源方面的行業(yè)、企業(yè)大數據，為城鎮水資源利用的布局、優(yōu)化廠(chǎng)站及管網(wǎng)設計、高效率低成本運營(yíng)提供基于數據驅動(dòng)的決策依據。

　　近年，國內引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)用于污水廠(chǎng)的自動(dòng)控制系統，已廣泛采用集散式監控系統，應用了自動(dòng)化程度較高的檢側儀表，各種新工藝、新設備也大量出現并得到應用，取得了良好的效果。但污水處理廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統還應該在以下方面為水廠(chǎng)運營(yíng)管理提供服務(wù)：1、自動(dòng)化控制系統從經(jīng)驗式固定程序向智能化發(fā)展；2、污水處理自動(dòng)控制系統中采用自動(dòng)化控制系統，對數據進(jìn)行統計、及挖掘分析，對污水處理工藝調整及優(yōu)化、節約能源等方面提供輔助決策幫助。

　　行業(yè)發(fā)展趨勢與展望

　　近幾十年來(lái)，中國污水行業(yè)經(jīng)歷了高速增長(cháng)，在基礎設施建設、技術(shù)創(chuàng )新、人才培養等方面取得了進(jìn)步，為未來(lái)的智慧化、低碳化、資源化發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。然而，未來(lái)仍然充滿(mǎn)不確定性和挑戰。預計隨著(zhù)人口的持續增長(cháng)和城市化進(jìn)程，水資源短缺將更加嚴重，而污水量將進(jìn)一步增加。這將要求污水管理目標、政策和技術(shù)發(fā)生根本性變化，如下圖：

污水處理行業(yè)展望

　　在不久的將來(lái)，中國正處于從發(fā)展中國家向發(fā)達國家的轉型期，挑戰和不確定性將更多。應對這些挑戰，需要中國污水處理行業(yè)根據自身特點(diǎn)和需求，探索獨特的可持續發(fā)展道路，包括開(kāi)發(fā)注重資源回收、構建一體化和諧水生態(tài)的新概念工廠(chǎng)。

污水處理廠(chǎng)概念圖

編輯：王媛媛