2020年(nian)，習總書記(ji)強(qiang)(qiang)調，要把(ba)碳達峰(feng)、碳中和納入生態(tai)文明建設整(zheng)體(ti)(ti)布局(ju)。2021年(nian)，《中華(hua)人(ren)民(min)共和國(guo)國(guo)民(min)經濟和社會發展第十四個五年(nian)規劃和2035年(nian)遠景目標綱要》指出“完善水污(wu)染防治流域協同(tong)機制，加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)重點(dian)流域、重點(dian)湖(hu)泊、城(cheng)市水體(ti)(ti)和近岸(an)海域綜合治理，推進(jin)美(mei)麗(li)河(he)湖(hu)保護與(yu)建設，化學(xue)需(xu)氧量和氨氮排放(fang)總量分別(bie)下降(jiang)8%，基(ji)(ji)本消(xiao)除劣Ⅴ類國(guo)控斷(duan)面(mian)和城(cheng)市黑臭水體(ti)(ti)。” 基(ji)(ji)于此，城(cheng)鎮污(wu)水處理行業(ye)將向著可(ke)持續發展的目標前進(jin)，以緩(huan)解生態(tai)環保壓(ya)力，為(wei)加(jia)(jia)快建設美(mei)麗(li)中國(guo)奠定基(ji)(ji)礎。

背景與現狀

十三(san)五期間(jian)全國地(di)表水總(zong)體水質狀(zhuang)況

十(shi)三五(wu)(wu)期間，全國地表水(shui)(shui)監測的(de)水(shui)(shui)質斷面（點位）中(zhong)，Ⅰ-Ⅲ類水(shui)(shui)水(shui)(shui)質斷面逐步(bu)(bu)上(shang)升，劣Ⅴ類水(shui)(shui)逐步(bu)(bu)下降，如下圖，可以得到(dao)，十(shi)三五(wu)(wu)末期的(de)Ⅰ-Ⅲ類水(shui)(shui)占比已達(da)83.4。

十(shi)三五期間全國(guo)地(di)表水(shui)總體(ti)水(shui)質(zhi)狀況

近年(nian)廢水中主要污染(ran)物(wu)排放情況

根據2013-2017年《中國(guo)統計年鑒》，我國(guo)廢水排(pai)放(fang)總(zong)(zong)量保持在700億(yi)噸，其中廢水中COD、氨氮（NH4+）、總(zong)(zong)氮（TN）、TP排(pai)放(fang)量如下圖，可見2015年國(guo)務院發布了《水污(wu)染(ran)防治行動計劃》（簡稱(cheng)“水十條”）后，這幾種污(wu)染(ran)物(wu)排(pai)放(fang)量得到了削減。

近(jin)年廢水中主(zhu)要污染物排放量

注：其中2015、2016年數據為初(chu)步數。2015年“水(shui)(shui)十條”指出(chu)了敏感區域(yu)（重點(dian)湖(hu)泊、重點(dian)水(shui)(shui)庫、近岸海域(yu)匯水(shui)(shui)區域(yu)）城鎮污(wu)水(shui)(shui)處理設施于2017年底前(qian)全面達到(dao)一級A排放標準。

行業發展歷程

Q：1、建國以(yi)來中國污水處(chu)理行業(ye)歷經了怎樣的發展過程？

Q：2、面(mian)向未來的污(wu)水(shui)處理行(xing)業將走向何方？

我國污水(shui)處理行(xing)業發展過程

Q：3、目(mu)前存在哪些機遇與(yu)挑戰？

中(zhong)國已形(xing)成全鏈條(tiao)、規(gui)模(mo)龐大的(de)污(wu)水行(xing)業(ye)，污(wu)水管理模(mo)式(shi)也(ye)從單(dan)一的(de)政府主導建設運營轉變為政府和企業(ye)共同參與的(de)多(duo)元體(ti)制。但(dan)是，也(ye)存(cun)在諸多(duo)挑戰：

1、污(wu)水處理廠設計和運營不符合(he)可持續發展的需求。

2、縣級下水道系統發(fa)展(zhan)滯后。

3、污水處理廠的污水排放標準與當地需求不匹(pi)配

4、中國的(de)污水管理實(shi)踐缺乏(fa)人與自然和諧發展的(de)全(quan)球思維。

5、污泥處置不(bu)當；

6、鄰避效應。

城鎮污水及其處(chu)理現狀(zhuang)

城(cheng)鎮污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)指由城(cheng)鎮排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)收集(ji)的(de)(de)生(sheng)活污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)、工(gong)業(ye)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)、部分(fen)城(cheng)鎮地表徑流（雨雪水(shui)(shui)(shui)(shui)），是一種綜(zong)合污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)。污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)所含的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)指標(biao)常分(fen)為物(wu)理、化學(xue)、生(sheng)物(wu)三類，如下圖，其(qi)中(zhong)《城(cheng)鎮污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理廠污(wu)(wu)染(ran)物(wu)排(pai)(pai)放標(biao)準》（GB18918-2002）對(dui)其(qi)中(zhong)項目設(she)置排(pai)(pai)放濃度限值。

污水污染指標(biao)

我國(guo)城鎮污(wu)水處理(li)(li)(li)現狀，1、污(wu)水處理(li)(li)(li)廠自控程度較低，缺少精細化管理(li)(li)(li)；2、污(wu)水處理(li)(li)(li)廠與(yu)污(wu)水管網建設不協調；3、污(wu)水廠運(yun)行(xing)管理(li)(li)(li)水平亟需(xu)提高(gao)；4、基(ji)建與(yu)運(yun)行(xing)費用高(gao)；5、資源化應用較少；6、污(wu)泥處理(li)(li)(li)量大，處理(li)(li)(li)費用高(gao)。

智慧化、低碳化、資源化的(de)污(wu)水處(chu)理(li)技術

低(di)碳(tan)化的污水處理(li)模式(shi)

城鎮生(sheng)活(huo)污水(shui)處理(li)系(xi)統(tong)是碳(tan)排(pai)放的(de)重要來源之(zhi)一。污水(shui)處理(li)行業(ye)蘊含的(de)高(gao)效(xiao)(xiao)減(jian)排(pai)潛力，將其列入碳(tan)減(jian)排(pai)重點領域(yu)，并探索出(chu)了(le)(le)一些可行的(de)碳(tan)減(jian)排(pai)路(lu)徑。觀察(cha)發達國(guo)家的(de)供水(shui)和污水(shui)處理(li)行業(ye)，對(dui)我國(guo)污水(shui)處理(li)行業(ye)有一定啟(qi)示，如下圖，以(yi)美國(guo)為例，在三(san)個層(ceng)面提(ti)高(gao)污水(shui)處理(li)綜合能效(xiao)(xiao)提(ti)出(chu)了(le)(le)路(lu)徑。

在雙碳目標的指引下，污(wu)水處(chu)理(li)的主(zhu)要環(huan)(huan)節(jie)應(ying)落(luo)實碳減排。其路徑包括直接(jie)排放(fang)、間接(jie)排放(fang)。首先，減少曝氣、攪拌、末端出水環(huan)(huan)節(jie)溫(wen)室氣體的釋放(fang)、含碳有機物(wu)進入(ru)環(huan)(huan)境中(zhong)。這要求更(geng)高效的機電(dian)設備、工藝。其次，減少能源(yuan)與藥品消耗(hao)，提高污(wu)泥處(chu)理(li)處(chu)置、尾水回用率及適時(shi)應(ying)用光(guang)伏發電(dian)、水源(yuan)熱(re)泵(beng)等工藝。

污水處理行業碳減排路(lu)徑

資源化的污水處(chu)理模式

污(wu)水中(zhong)(zhong)蘊含著大(da)(da)量(liang)的(de)能(neng)量(liang)，理論上是處(chu)理污(wu)水所需(xu)能(neng)量(liang)的(de)很(hen)多倍。污(wu)水經處(chu)理后(hou)，其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)能(neng)量(liang)大(da)(da)部分轉移到了污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)，因此開發(fa)回(hui)收污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)能(neng)量(liang)具有極(ji)大(da)(da)的(de)潛(qian)力。污(wu)泥(ni)(ni)能(neng)源化(hua)集中(zhong)(zhong)在(zai)厭氧方向，包括厭氧發(fa)酵產(chan)乙醇、厭氧發(fa)酵產(chan)氫和厭氧消化(hua)產(chan)甲烷三個技術路徑，實(shi)踐中(zhong)(zhong)普遍采(cai)用厭氧消化(hua)技術。

荷(he)蘭應用水(shui)研究基金會在2008年用“NEWs”概括未來污水(shui)處理(li)廠(chang)的組成框架(jia)。“NEWs”是(shi)Nutrient（營(ying)養物(wu)）+Energy（能源）+Water factories（水(shui)工廠(chang)）的縮寫，即(ji)營(ying)養物(wu)、能源、再生水(shui)三位一體(ti)的生產工廠(chang)。

營養物工廠概念(nian)工藝

能量工(gong)廠概念工(gong)藝(yi)

再生水廠概念工藝

智慧化(hua)在(zai)污(wu)水處(chu)理行(xing)業的應(ying)用啟示

“智慧水(shui)務”是建設(she)“智慧城市(shi)”的(de)(de)(de)必要部分，是實現“美麗(li)中國”的(de)(de)(de)重要環節。隨著物聯網、大數(shu)(shu)據(ju)、人工智能等(deng)新技術(shu)融入污水(shui)處理(li)行業(ye)，要確(que)保居民用水(shui)安(an)全，解決城市(shi)取水(shui)、供水(shui)、用水(shui)、排水(shui)等(deng)問(wen)題，必須(xu)應用新科技打(da)造水(shui)務企業(ye)智能化運營平臺，建立其在(zai)水(shui)資(zi)(zi)源方面的(de)(de)(de)行業(ye)、企業(ye)大數(shu)(shu)據(ju)，為(wei)城鎮水(shui)資(zi)(zi)源利用的(de)(de)(de)布(bu)局、優化廠站及管網設(she)計、高效率低成(cheng)本(ben)運營提(ti)供基于(yu)數(shu)(shu)據(ju)驅動的(de)(de)(de)決策依(yi)據(ju)。

近年，國內引進(jin)國外先進(jin)技(ji)術用(yong)于污水(shui)(shui)廠(chang)的自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)控(kong)(kong)制系統，已廣(guang)泛采用(yong)集散式(shi)監(jian)控(kong)(kong)系統，應用(yong)了自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)程度(du)較高(gao)的檢(jian)側(ce)儀表(biao)，各種新工藝、新設備也大量出現并得到(dao)應用(yong)，取得了良好的效果。但污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)控(kong)(kong)制系統還應該在以(yi)下方面(mian)(mian)為水(shui)(shui)廠(chang)運營管(guan)理(li)提供(gong)服務：1、自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)控(kong)(kong)制系統從經驗式(shi)固定程序向智能化(hua)發展(zhan)；2、污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)控(kong)(kong)制系統中采用(yong)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)控(kong)(kong)制系統，對數(shu)據進(jin)行統計、及(ji)挖掘分(fen)析，對污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)工藝調(diao)整及(ji)優化(hua)、節約能源(yuan)等方面(mian)(mian)提供(gong)輔助決策幫助。

行(xing)業(ye)發(fa)展趨勢(shi)與(yu)展望(wang)

近(jin)幾十年來(lai)，中國(guo)污(wu)(wu)水行業經歷了高速(su)增長(chang)，在(zai)基礎設施建設、技(ji)術創新、人才培養等方面取得(de)了進步，為未(wei)來(lai)的智慧化(hua)(hua)、低碳化(hua)(hua)、資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)發(fa)展(zhan)奠(dian)定了堅實的基礎。然而，未(wei)來(lai)仍然充滿(man)不確(que)定性和挑戰。預計隨(sui)著(zhu)人口的持(chi)續增長(chang)和城市化(hua)(hua)進程，水資(zi)源(yuan)短缺(que)將更加嚴重，而污(wu)(wu)水量將進一(yi)步增加。這(zhe)將要求污(wu)(wu)水管理目標、政策和技(ji)術發(fa)生根本性變化(hua)(hua)，如下(xia)圖：

污水(shui)處理行業展望

在不久的(de)(de)將(jiang)(jiang)來，中(zhong)國(guo)(guo)正處于從(cong)發展中(zhong)國(guo)(guo)家向發達國(guo)(guo)家的(de)(de)轉型(xing)期，挑戰(zhan)和不確定(ding)性將(jiang)(jiang)更多。應對這些挑戰(zhan)，需要中(zhong)國(guo)(guo)污水(shui)處理行業根據自身特點和需求，探索獨(du)特的(de)(de)可(ke)持(chi)續發展道路，包括開發注重資源(yuan)回(hui)收、構建一體化和諧水(shui)生態的(de)(de)新概念工廠(chang)。

污水處理廠概念(nian)圖

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