计划5年内完成建设
中国工程院院士曲久辉介绍,计划应用新理念和先进的技术,以水质永续、能量自给、资源回收、环境友好为目标,在京建设一座能满足2030-2040年污水处理需求的城市污水处理厂。
曲久辉介绍,中国目前已经建成了3800座城市污水处理厂,总处理能力与美国相当,但始终存在着处理能耗高、污泥产量大以及出水水质不能满足水环境要求等诸多问题。而该污水处理厂的建设,将满足水环境变化和水资源可持续循环利用的需要、大幅提高污水处理厂能源自给率、减少对外部化学品的依赖与消耗。
在概念厂的众多功能中,低能耗甚至能源自给将是一大亮点。中国人民大学环境学院副院长王洪臣介绍,污水潜能是处理污水耗能的10倍。在欧洲,仅采取以节能降耗为目标的提效改造等措施,城镇污水处理能源自给率就可达到60%以上。
按照6位专家设定的时间表,今年提出概念厂的具体概念内涵,并落实选址;2015—2016年,完成概念厂工程设计;未来5年内建成中国座污水处理概念厂并投入运营。
多地区被建议选址对于专家们的设想,12月10日的研讨会上,北京市水务局总工程师陈铁表示,目前北京市的污水处理厂均是超负荷运转,主要是污水处理厂的规划建设速度跟不上人口增长的速度,比如清河流域之前规划的人口总量是80万人,但如今已经200多万的人口。陈铁表示,人均GDP值高、居民文化知识水平高、污水处理需求大等客观条件决定了北京可以建设一座这样先进的污水处理厂。
会上,国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长常纪文建议,可以选择在回龙观、天通苑等地区建该座污水处理厂,这些地区人口多,污水处理需求大。陈铁则表示,从目前来看,大兴区、海淀区、昌平区都具备建设的条件,尤其是大兴区二机场投用后,围绕该区域可建设先进的污水处理厂。
对于污水厂的建设,北京市水务局原局长程静持谨慎态度,他表示,目前北京市的污水厂日产生污泥量达到3000吨,未来可能会达到5000吨,新水厂如何能把这些污泥处理再利用,节约能源,这些问题都要考虑到。
真的不是玩概念
“概念厂的基本思路是由污染物削减基本功能向综合利用转变,有可持续的水质,实现能源自给,做到物质循环,包括提供肥料等,终与城市环境相融合。”曲久辉说。
“污水完全可以由废物变为资源”,中国科技大学教授俞汉青介绍,进入污泥的有机碳大概是30%,磷占90%,还有氮等。有了技术支撑,就可以资源化处理、实现能源转化利用。
2013年,我国废污水排放总量已达825亿吨。截至去年底,我国有城市污水处理厂1780座,日处理污水1.49亿立方米,不过污水处理领域的制约甚至问题也相当明显。
领域分布不均衡。市政污水处理率已接近90%,农村仅为8%。全国虽有工业污水处理项目5000多个,却是1/3无法运行,1/3处理不达标。
污水处理“重水轻泥”。“国外没有污泥处理设施污水处理厂根本不批,我国初建了一批有污泥处理设施的厂子,现已几乎全军覆没,仅存的几家也大多不运作。”中国城镇供排水协会排水专业委员会主任杨向平介绍说。
社会认同度不高。俞汉青举例,他们做过尝试,把污水中的有机碳变成很不错的塑料,后加工成一百多个调羹,赠送给朋友并告知用污水做成时,没有一个人肯用。
成本较高。从污泥中提取氮做肥料,成本远高于氮肥生产。还要消耗很多能量,甚至使用对环境有害的溶剂等。
“概念厂不同于现有城市污水处理,不是把磷变成磷酸盐,而是要变被动的污染减幅处理为开发新的工艺、技术、方法和设备。”俞汉青表示,概念厂的资源化处理,促进能源转化;回收磷等矿物质,特别是确保污水处理厂正常运行。技术操作之一是把污水中的碳回收成甲烷,用矿物质回收氮磷以及少量油。
同时,杨向平介绍说,“围绕提供产品、降低能耗、减少化石药品投加、绿色观光舒适四个功能,概念厂将按低碳绿色标准建设。在一些重大单位技术和组合技术上有所突破。”同时积极争取全社会支持,比如,污泥厌氧消化虽然因生成甲烷减量20%,但终还要生产污泥,不能因为被严禁用作耕地而没有归宿。
中国市政工程华北设计总院总工程师郑兴灿表示,概念厂要有系统观念,比如排水系统对降雨应通盘考虑,大暴雨时重点解决内涝问题,大雨考虑雨水利用,中雨考虑面源污染,小雨进行简单的污水管理。排水系统还要与整个地表管理、垃圾管理等城市综合管理统筹呼应。
污水概念厂有何不同?
我国的污水处理概念厂有何不同?对此,曲久辉解释说,在我国污染问题更加复杂、污染物种类不断增加、水环境质量要求不断提高的现状下,我们的污水处理概念厂应该更强调对污染物的削减作用。
“污水中的污染物是非常复杂的,实现对更多污染物的去除,这是对工艺的新要求。我国现在仅仅考虑水质达标问题。达标并不意味着出水水质或者进入受纳水体的水质就是生态安全的。”他说。
污水处理概念厂追求的是健康的水质。那么,什么是健康的水质?如何达到这一要求?曲久辉说,就是污水处理要把资源回收、能量转化、有害有毒污染物去除进行统筹考虑。
“污水中潜在的能量是处理它所需要能量的10倍,如果能将这些潜在能量加以利用,市场前景将十分巨大。转向新的理念,使物质能够资源化、能源能够自给,这是污水处理发展的必由之路。”曲久辉说。
他也通过案例和数据介绍了这方面的情况,美国城镇污水处理电耗占全社会总电耗的3%,以色列为10%,中国城镇污水处理电耗已突破100亿kWh。每日产生的污水潜能相当于1亿吨标准燃油的能量。一些地区部分污水处理厂能源自给率可达到60%以上,甚至完全自给。
从经验来看,中国是世界上一个10年内污水处理量翻番的大国。10年后我国的污水处理量将与美国污水处理能力相当。如果达到同样的处理量和现有水质的话,使用的电能又将是多少?如此巨大的电能消耗将给环境、资源造成巨大的负担。“实现能量、水、营养物回收可以构成三位一体的发展模式,这样可以回收和节省大量能源和资源。”曲久辉说。
“污水处理概念厂要追求水资源可持续利用。在利用水资源时,水质标准是一个特别重要的问题。”曲久辉透露,他们正在研究建立一套可持续的水质指标体系。
他表示,制定指标体系的基本原则是满足水环境保护需求和实现水资源的循环利用。目标是在未来20年—30年,能够带动和指导我国污水处理的标准制定。“这就需要把水质指标与经济指标、技术指标进行系统考虑。但有两个原则需要坚持,一是处理后的水一定是生态友好的。二是污水中有机碳的能源化和磷、氮等物质的资源化也要与水质指标的制定统筹考虑。”
曲久辉强调,污水处理概念厂将追求环境友好。即做到排出物对生态环境安全,融入周边社会,不影响周边土地的使用功能并向污水经处理后成为饮用水补充水源的方向发展。“可以尝试将没有异味儿、不影响居民健康的概念厂建到社区,使之成为公众的娱乐场所。”曲久辉说。