水业发展趋势与面临的瓶颈

■ 鞠 欢

一、水污染控制需求发生了巨大变化

我国面临水污染控制重大战略转折期，表现为五大趋势：

（一）从追求工程结果到关注环境效果的转变。从监控重点污染源到监控河流断面水质的转变。

（二）从点源控制到面源控制的转变。水污染控制主战场由点源控制向流域综合整治方面转变。

（三）主控污染物类型的变化。由有机污染控制为主转变为氮、磷营养元素控制。

（四）污染控制主战场空间格局的转移。由城市水污染控制为主导转向农村面源污染控制。

（五）被动防治到主动修复的转变。最为重要的转变是由被动防治转变为主动进行生态修复和建设。特殊地区主动追求与其经济、社会发展相适应的更高的环境质量。

这种转变给我国的水处理行业发展带来新契机，变革时期更需要新理念、新模式与新技术的支撑。

我国越来越重视流域综合整治和生态修复，尤其是敏感地区、发达地区，并针对相应环境问题提出了一些更高的排放要求。针对这个话题，行业最近争论很激烈，但毋庸置疑，这只是一个开始。

针对这种转变，从整个污水处理系统的角度来看，我国正面临多种难题，暂且称为“无解难题”，即在现行政策条件、现有标准下、现有体制情况下，目前还没有找到良好解决方案的问题。

第一，我国至今没有解决排水体制的问题。今后相当长的一个时期不能支持高水平水环境的要求。因为，河长制、黑臭水体、断面考核、环保督察，都是以水环境的考核为导向。

第二，重厂站轻管网的恶果凸显。下水管道存在系统性缺陷，体现在规划、材料、标准、施工、监管和管理各个环节。

第三，我国的污水处理工艺存在系统性缺陷。存在效率低、能耗高、效果差、管理水平低等一系列问题。

第四，污水处理厂工艺在资源能源利用上存在先天不足。我国的污水处理系统无法形成能源自给和资源回收。

这些问题在现有政策、标准、体制下，会对产业下一步的发展形成重要影响。环保行业正经历从追求结果向关注环境效果转变的重要变化过程。

排放标准和质量标准的矛盾一直是网络及业界的关注焦点。一级A、Ⅳ类水能不能全面解决现有问题？这是我国正在面临的非常现实的系统挑战。针对这一挑战，北京率先出台地方标准，天津、合肥、太湖、浙江等地方最近也陆续出台了一系列新标准来应对挑战。在国家层面上，也提出了建立河长制的解决方案，连习近平总书记在新年祝词里面都提到我国要增加“河长”。

如果我国和地方的标准发生变化，是否就能解决这一问题？最近一篇关于污水排放标准的文章，在业界引起很大反响，实际来看，需要跳出争论本身思考，站在更高层次考虑环境问题。北京市250万吨污水从建厂到提标至准Ⅳ类，投资约130亿元，而京承高速北京段132.4公里就花了132亿元，关键看政府对环境、水资源采取什么态度。北京的污水处理和水资源的问题，并不因为缺钱，而是够不够重视的问题。直到习近平总书记提出以水定人、以水定城、以水定产，才解决了水在北京城市发展中的定位—先搞治水，而非先建路。

以一张美国纽约的地图为例，最低标准是可渔。美国清洁水法两个最核心的内涵是“可渔、可游”。“可游”是身体可以接触，“可渔”是可以钓鱼，保证生态安全。我国城市难道不需要Ⅲ类水、Ⅳ类水，难道Ⅴ类水就足够了吗？一切都取决于我国在文明生态建设中把水置于何种重要程度。北京在实行了第一轮“三年行动计划”之后，发现距离达到Ⅳ类水、Ⅴ类水，仍然有一定的差距。北京流域都是水资源缺乏且为缓流水体，数据显示，通州即使把再生水资源全部用上，150万吨的换水周期仅为10天。意味着一场雨之后，基本上水体就不达标。所以在雨季，所有水体整个夏天有一半水体可能不达标。未来相当长一段时间内，城市面源污染控制将是环保治理的重点方向之一，随着环境法、地方责任凸显，必然会考虑到城市面源的问题。

我国将经历从点源污染控制转变为面源污染控制的过程。如果在城市工业消减的情况下，统计结果显示，COD、总氮的负荷正逐渐增高，2015年畜禽养殖业COD排放量已达到40%以上。其中，村镇污水的COD、氮、磷污染超过城市污水，主要流域村镇COD污染负荷超过城市生活和工业污染的总和。

在最新的一轮发展计划里，水行业没能扛起我国经济发展重要资源调配这一重任，这一轮的重任，落在了特色小镇。原因是水行业缺乏系统顶层的设计规划，缺乏顶层设计，行业体量不足以支撑我国经济复兴、不足以担当在转型阶段支撑经济发展的重任。不谋全局者，不足以谋一域，我国需从整个水系统、从国土宏观层面和流域层面进行顶层设计。

二、我国现有排水体制已不适应环境管理变化的需求

从我国现有规范来看，归根结底推的是分流制。进一步分析，我国采取的截留制和国外的合流制有所不同，不同点体现在国外以“截”为导向，一般国外的截留率是85%～95%；而我国合流制是以“排”为主导思想，如果截留倍数为1，代表剩下部分全部排走，可以理解为排了以后的部分不归我管，这是两者之间本质的差别。

国外主要控制的污染物是大肠杆菌，而在我国以环境质量导向为前提下，控制的不仅仅是大肠杆菌，还包括COD、总氮、总磷。涉及到雨水问题，第一，初期雨水浓度高于排放标准。第二，混合雨水浓度也高于环境质量标准。所以无论是初期雨水还是混合雨水在我国现在的标准体制下其实都是污染。假设旱流时污水高、中、低情景下，通过测算得出，无论根据《室外排水设计规范》条款中截流倍数宜采用2～5的要求，即便在高达将近10的截留倍数下，溢流污水浓度仍然不能满足水环境的要求（特别是氮、磷）。对比国际经验，美国将雨水纳入了污染排放控制目标，污染物控制目标是要将雨水处理、溢流总量控制纳入污水处理综合考虑，同时结合绿色基础设施，在线和离线的储存，而非单一方式解决。

三、重厂站、轻管网建设思路的系统性恶果凸显

我国管网一直存在渗漏、破损等，导致产生低浓度污水的问题。数据显示，居民区产生的污水污染浓度较高（COD、SS等），而经过泵站之后污水浓度降低了，最后到达污水厂浓度降得更多，这说明我国管网存在很大的问题。对全国环保监督监察的5000多座污水厂进行统计，几乎60%的污水厂COD进水浓度在150mg/L以下，给后期污水处理带来了非常大的难题。对比国外做法，新加坡做得很好，旱季雨水几乎一滴不流，分流制建立得非常完善，其污水厂进水COD浓度约500mg/L。目前我国只有北京与之浓度接近，而通过计算得出，上海、广州、天津、北京与新加坡COD损失率分别为41%、59%、37%和17%。这其中隐含两大问题：第一，虽然住房城乡建设部统计我国城市达到了80%的污水处理率，但其分母是什么？按照这个统计来讲，几乎50%以上污水没有纳入管网，因此才产生现在的黑臭水体。第二，考虑我国各地区人均排放相近，则出现低浓度污水的原因是大量的地下水和雨水造成了稀释现象。

四、雨水和污水管网的问题亟待解决

解决的方式是什么？建分流制的管网，进行雨污分流，还是其他方式？通过对全国现有55万公里管道的统计来看，我国形成了一万亿元固定资产，城市处理厂就形成了3000亿元左右固定资产。从一般经验来看，污水处理厂投资占管网投资约1/5到1/3，但若要考虑拆迁等问题，可能管网投资在10倍以上。所以我国现在要建分流制的管网，是污水厂的10倍以上，这一条技术路线是否可行？其投资效益到底如何？能否解决城市水环境问题？

针对上述问题，首先来看分流制的解决方案。国际上，合流制问题大部分在19世纪得以解决，黑臭水体是国外一些国家100年前面临的问题，其合流制管道截留倍数在10～20以上。在此之后，出现合流制的溢流问题，用什么方式解决？美国首先提出了用绿色基础设施的方式解决，后来绿色基础设施形成了低影响开发，是解决5%～20%的溢流量。目前的截留制与完善的合流制之间存在很大的差异。下一个问题是绿色基础设施，即海绵城市方案。

《海绵城市建设技术指南》里提到海绵城市要解决70%的雨水问题，统计显示，海绵城市每平方公里投资额约1.5亿～2亿元，而每平方公里大约能达到处理几千吨污水的效率。这种工程化的海绵城市饱受争议，海绵城市设施在某种程度上是背离了习近平总书记最初提出的“优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化”方式。我国恰恰采取了一种较为不优的策略，即海绵城市方案。对比来看，大、中城市实行分流制分别需要十亿至百亿的投资，而合流制只需上亿至十亿的投资额即可得以解决，而相比之下海绵城市却已达到百亿和千亿级规模。对比发现，这3种投资序列最优的是合流制雨水处理方案。

并且，我国目前为止仍有相当大部分污水厂的负荷率在50%～60%左右，有相当大的处理能力没有发挥。如果能解决沉淀的问题，利用这些富裕能力，当前污水处理厂可以处理现有量4倍的雨污水；有条件的污水厂如果修建雨水存储池，可控制80～90%的径流总量。合流制改造方案按优先序排列为：一是利用末端雨水储存池。二是最大程度地利用污水厂改造设施。三是Online雨水储存和处理措施。最后是绿色基础设施措施。而国际上来看，如美国在10%～20%溢流量情况下，采用绿色基础设施所需投资额最大，其次是在线存储和离线存储相结合的方式，其所需投资额相对较低。

欧洲执行更加严格的标准，该标准下总氮提升至2.2mg/L、总磷则达到0.1mg/L，其采用后处理、侧流厌氧液化这2个方式来解决提标问题。面对一级A提标改造，我国采用化学除磷和MBR或反硝化滤池才可达到排放标准，而若要达到地表Ⅳ类水，所需工艺更复杂、投资额将更大。

我国污水处理工艺在设计、运行、管理等环节存在系统性缺陷。与此同时，在此基础上，国外一些国家增加了节能减排的新要求，一些国家即将实行磷回收。欧洲在上述领域已进入实施阶段，完成了工业化战略布局，相比之下我国又落后了10年以上。由于污水处理的系统性缺陷，导致我国在节能减排、温室气体削减、资源回收等方面差距逐渐拉大，渐行渐远。

下一步发展将是要推动低氮社会。在整个污水处理的循环过程中，至关重要的一环是氮回收，国际上将其列在十大重大问题的第2条，人类面临氮磷的问题非常大，而我国在这方面有着非常大的回收潜力。污水中回收氮替代氮肥的潜力占10%，相当于节电500亿度，或全国电耗的3%。总回收潜力30%以上，占电耗10%以上。