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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)大勢的創(chuàng)新實(shí)踐?!痹?024(第22屆)水業(yè)戰(zhàn)略論壇上,中國水環(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家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、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)提升市場空間已經(jīng)非常有限,然而也為再生水資源化利用市場發(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)營管理辦法》,成為水務(wù)行業(yè)引入市場競爭機(jī)制的里程碑事件,開啟了我國水務(wù)行業(yè)的市場化改革進(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),我國提出2035年實(shí)現(xiàn)美麗中國目標(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。

國際上看,自2010年開始,國際水協(xié)以及荷蘭、美國等國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。

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)球館和停車場等公用設(shè)施,實(shí)現(xiàn)了土地資源的高效利用。

在國內(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)了德國污水廠三十多年低碳運(yùn)營經(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、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)。中國水環(huán)境集團(tuán)持續(xù)的關(guān)注國際合作,致力于中德雙方技術(shù)交流、科研合作、產(chǎn)品測試評(píng)價(jià)、產(chǎn)業(yè)化與人才培養(yǎng)。

2017年,集團(tuán)與德國聯(lián)合組建“中德水環(huán)境與健康研究中心”(WATCH)。2023年德國駐華大使Dr. Patricia Flor訪問時(shí),曾給予高度評(píng)價(jià)。為了進(jìn)一步深化國際合作,2023年4月,集團(tuán)與德國亞琛工業(yè)大學(xué)等單位在德國亞琛成立公益性機(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.中國總部將入駐北京市通州區(qū)。

“隨著中國治理標(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,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)的國際合作進(jìn)一步賦能。

英國自行車隊(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)大勢的創(chuàng)新和實(shí)踐。