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          水務行業需要漸進式創新 上下統籌實現量質雙變

          “水務行業未來發展更需要漸進式創新,當今行業正在經歷結構性變化,基于歷史的預期反而會成為一種包袱,因此要進行順應大勢的創新實踐?!痹?024(第22屆)水業戰略論壇上,中國水環境集團總裁助理兼工程技術中心執行主任龐洪濤博士以“上下統籌 量質雙變”為題進行了發言。

          論壇上,他回顧城市水業二十年發展歷程,指出“上下統籌,資源能源循環利用”或是行業未來發展的重要方向。并站在技術角度,分享了集團綠色低碳的發展的思考和實踐。

          龐洪濤

          01水務行業經歷兩個“十年”,未來發展的發力點在哪兒

          2024年是水業企業評選的第21年,中國水業發展也經歷了兩個“十年”。

          龐洪濤表示,伴隨著我國經濟的快速發展、城鎮化率大幅提高,水務行業經歷了第一個快速發展的十年。

          這一時期污水廠規模、數量不斷提升。與此同時,污水處理標準也在不斷提升。自2002年發布國標開始推行一級B的標準;2006年發布標準修改,要求城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時,執行一級標準的A 標準。到2007年太湖流域強制執行一級A標準,要求2010年前169座廠全部完成提標改造。

          目前,我國排放標準達到一級A以上的水廠規模占比已經超過87%,水質提升市場空間已經非常有限,然而也為再生水資源化利用市場發展奠定了很好的基礎。

          與此同時,行業政策也在不斷變化,推動水務行業發展。2004年,原建設部發布《市政公用事業特許經營管理辦法》,成為水務行業引入市場競爭機制的里程碑事件,開啟了我國水務行業的市場化改革進程;

          2014年,財政部發布《關于推廣運用政府和社會資本合作模式有關問題的通知》,此后陸續出臺了水十條、河長制等重要政策,伴隨城市水環境系統化的治理,水務行業迎來了第二個快速發展十年。

          2023年11月,《關于規范實施政府和社會資本合作新機制的指導意見》國辦函〔2023〕115號文件發布,在環保行業引發廣泛熱議,對于行業來說既是機遇也是挑戰。同時,我國提出2035年實現美麗中國目標,可以說環境產業迎來了又一個未來發展的十年。

          國際上看,自2010年開始,國際水協以及荷蘭、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展。2020年,我國向全球宣示“30·60”碳達峰碳中和戰略,2021年發布《關于推進污水資源化利用的指導意見》。2022年發布《減污降碳協同增效實施方案》。2023年發布《全面推進美麗中國建設意見》,建設污水處理綠色低碳標桿廠等政策文件。

          政策的發展,讓綠色低碳成為污水處理廠發展的關鍵詞。在龐洪濤看來,綠色低碳的內涵和外延都非常廣泛,可以梳理為三個方面。

          一是節能降碳。國家發改委《關于節能降碳的實施意見》中明確提到,需要用高效節能的設備,低碳處理工藝,包括智能化的技術,去進一步降低能源消耗和碳排放。

          二是環境友好。環境友好是打造綠色發展的基礎,不僅僅是對污水的治理,要對臭氣、噪聲等二次污染的控制,同時對生態環境起到改善的作用,如生態補水。綠色工廠要跟城市發展有機結合,提供公共服務供給。

          三是資源能源利用。學術界非常關注碳、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模應用的階段還有距離。當下污水廠實際運營中更應關注包括土地資源、水資源、綠色能源等的利用。

          中國水環境集團過去十年,一直在下沉式再生水廠領域持續發力,2014-2019年,完成全國近40%的下沉廠項目,形成了一定積累。龐洪濤表示,站在現在看未來,“上下統籌,資源能源循環利用”可能是水務行業未來發展的重要方向。

          02以“綠色低碳”為核心的未來發展

          再生水利用

          在北京城市副中心,中國水環境集團承擔了90%的污水處理任務,實現100%的回收利用。北京碧水下沉廠項目的資源化利用具備單廠尺度多元化的特點,實現了四個路徑:工業用水;市政綠化用水;景觀娛樂如綠心公園、環球主題公園;生態補水。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,創造了二次利潤。

          城市尺度系統化是不局限于單廠尺度,以城市為尺度進行系統化,實現廠網河一體化。如在南明河水生態的恢復過程中,除了截污和建廠外,還有一個核心問題是再生水的補給,需要污水處理回用和河道治理系統耦合。

          在南明河治理過程中,中國水環境集團建立了分布式決策模型,形成再生水補給型淺水生態河道,實現污水再生與河道治理耦合聯動。沿南明河干流和支流,集團建設33座再生水廠,其中17座為下沉式水廠,每年為南明河生態補水約5億立方米。南明河通過系統治理,水質逐年改善,2022年期間,有11個月達到Ⅲ類水,已經實現“水清岸綠,魚翔淺底,白鷺翻飛”的狀態。該項目是國際首個城市尺度的分布式下沉再生水生態系統的成功實踐,同時項目共節約土地1053畝,管網投資節省15億元,年節省調水費用1.58億元。

          南明河生態系統向良性方向發展,打造了城市流域水資源、水環境、水生態治理統籌治理的示范標桿。經過治理,南明河全流域25處黑臭水體全面消除,干涸了近20年的貫城河重現生機,實現了“有河有水、有水有魚、有魚有草”的水環境治理目標。2022年10月,南明河入選國家美麗河湖優秀案例。

          土地資源的利用

          地下式污水廠最大限度的節約城市土地資源,國際上一些相關經驗值得借鑒參考。如荷蘭鹿特丹DOKHAVEN污水處理廠設計于20世紀70年代末,當時因地形限制而建于全封閉的地下。該水廠服務人口47萬,在尾氣處理、自動控制、防振消音、安全運行等方面也具有獨具匠心的工程設計。

          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。處理設施大部分位于地下,而地面則建設了多功能樓、科普館、游泳館、網球館和停車場等公用設施,實現了土地資源的高效利用。

          在國內,位于貴陽青山的水環境科普館,是集團青山再生水廠的地面設施??破震^自2016年開館以來,累計接待各社會團體、市民及學生10萬余人次,已成為貴州省環境宣傳教育基地。青山再生水廠是貴州省第一座全下沉式再生水廠,服務約26.4萬人,總服務面積約為10.86平方公里。

          在寧波,寧波江北區下沉式再生水廠是寧波首座下沉式再生水廠,也是國內首座地上地下統籌開發的下沉式再生水廠項目,目前設計處理規模10萬噸/日,地面打造產業園區,釋放土地13萬平方米,今年6月園區企業將正式入住。

          綠色能源

          芬蘭Kakolanm?ki污水處理廠借助余溫熱能等能源回收,實現綜合體氣候影響為-24 931 t 二氧化碳(CO2),綜合碳足跡為負數,不僅自身完成碳中和,而且實現大量碳匯。

          該水廠采用諸多減碳措施,如綠電利用、回收通風余熱、太陽能光伏等,碳中和率達到約700%。如不采用綠電計算碳排放,碳中和率達到約200%。通過該水廠再生水廠碳減排量核算數據來看,再生水源熱泵占比近80%,污泥厭氧消化-熱電聯產也貢獻較高,太陽能光伏占比較少。

          龐洪濤指出,污水廠實現碳減排大概有三個路徑,一是降碳,通過工藝優化及能量管理,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-熱電聯產和太陽能光伏等路徑。

          以北京碧水項目正在建設綠色能源站,假設數據測算,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到100%,可以實現140%碳中和率,因此,水源熱泵回用有巨大的資源化開發潛力。

          2022年,中國人民大學王洪臣老師牽頭編制的《污水處理廠低碳運行評價技術規范》,為污水處理廠的低碳行為提供了重要的方法依據。2023年,龐洪濤團隊翻譯了德國標準《污水處理系統能量檢查及能量分析》,內容總結了德國污水廠三十多年低碳運營經驗,對能耗利用進行系統分析,為行業形成了方法論。

          03水務行業量質雙變未來

          水務行業謀求未來發展,首先技術上要不斷進步。在降碳減污方面,包括新型脫氮工藝,實現高品質再生水多元利用等。同時水廠要更加健康和安全,包括對臭氣、氣溶膠、新污染物的控制。要加強智能管控,包括分布式控制系統,精確加藥、精確曝氣等,人工智能要做進一步提升。

          在發展模式上,隨著科技創新與人們對于美好生活的追求,再生水廠也隨時代升級,融合商業綜合體、提供公共服務,新模式下的再生水廠應運而生。

          中國水環境集團堅持上下統籌的思路,結合當下發展,探索了商業融合的3.0模式,希望通過更多的商場、酒店、工業園區等地面設施,實現水廠的商業價值和經濟效益最大化。

          同時近年來,“不出海,就出局”成為很多行業熱詞,“出?!币渤蔀榄h境產業必選項。中國水環境集團持續的關注國際合作,致力于中德雙方技術交流、科研合作、產品測試評價、產業化與人才培養。

          2017年,集團與德國聯合組建“中德水環境與健康研究中心”(WATCH)。2023年德國駐華大使Dr. Patricia Flor訪問時,曾給予高度評價。為了進一步深化國際合作,2023年4月,集團與德國亞琛工業大學等單位在德國亞琛成立公益性機構“中德環境技術創新中心”(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。

          “隨著中國治理標準的提高,技術裝備水平已經在逐漸趕超歐美,同時具備制造成本較低的優勢,這些背景構成了環境產業反向輸出的機會”,龐洪濤表示,與德國的多年合作將為集團實現“走出去”打下基礎。

          WATCH e.V.是在WATCH聯合研究平臺框架下建立的,在中德合作中具有橋梁作用,并將積極支持未來 WATCH 聯合研究平臺在中德兩國的活動,龐洪濤歡迎更多行業同仁、業內專家能加入創新中心,為環境產業的國際合作進一步賦能。

          英國自行車隊逆襲為世界冠軍的故事,體現微小改進帶來的價值。微小的改進是量變到質變的過程,堅信在每一件事情上尋求細微的進步,最終就得獲得勝利。龐洪濤表示,中國水環境集團將堅定步伐,向打造世界一流的水環境治理民族品牌進軍。

          04水務未來發展更需要“漸進式”創新

          在發言結束后,E20環境平臺高級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有哪些新的變化?

          龐洪濤表示,下沉式水廠的未來發展一定還要圍繞著綠色低碳發展。驅動外因是經濟環境和國家政策標準的變化,內因在于技術、模式、管理的創新。

          同時龐洪濤認為,水務行業未來發展更需要漸進式創新而非顛覆性創新。污水處理行業經歷一百多年發展,技術都在不斷迭代,因此創新是行業底色。顛覆性創新可能會跨界而來,水務行業在發展過程中會與之不期而遇。各行業發生結構性變化,基于歷史的預期反而會成為一種包袱,因此要進行順應大勢的創新和實踐。


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