“人類文明發展經歷了原始文明、農業文明、工業文明再到生態文明，現在從領導到基層都在談生態文明，但是生態文明對環保業界的影響是什么？可能很多人沒有認識到怎么把這些理念貫穿到業界。”
清華大學環境學院副院長、國家環境保護技術管理與評估工程技術中心主任王凱軍回顧百年環境理念對水處理技術發展的引導，他指出，生態文明建設是中國在社會發展方面的一次創舉，將引領水處理技術的大發展和大繁榮。
以下為王凱軍教授的分享內容：
人類文明發展經歷了原始文明、農業文明、工業文明再到生態文明，現在從領導到基層都在談生態文明，但是生態文明對環保業界的影響是什么？可能很多人沒有認識到怎么把這些理念貫穿到業界。
理念引導水處理技術發展歷程
環境理念的變遷，從上世紀開始到現在只有一百年的歷史。王凱軍把這一歷史過程分為三個階段：
第一階段污染控制階段，屬于物質基礎層面。到后來國際上提出可持續發展，就進入了第二階段，可持續發展階段。王凱軍認為下一階段應該是中國引導的生態文明階段。
1、 工業文明階段的污水處理
工業文明階段的污水處理，是以大機器生產為重要標志，污水處理廠的形式是大規模的集中式，污水長距離加壓輸送，整個系統必然機器昂貴耗能。世界上最大的美國芝加哥stickney污水處理廠，規模達465萬m3/d，進水泵站將地下90米的隧道中的污水提升至污水處理廠，非常大，甚至建設了鐵路運輸系統。很長一段時間認為這種是非常好的形式。
2、可持續發展階段的技術發展
實際上對業界影響比較深的是1987年，布倫蘭特夫人為首的世界環境與發展委員會發表的《我們共同的未來》，提出了可持續發展的概念：“即能滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發展”。在這之后不久，1992年通過了《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)，力求把溫室氣體的大氣濃度穩定在某一水平，從而防止人類活動對氣候系統產生“負面影響”。王凱軍認為，西方提出可持續發展理念和碳減排理念后，影響了水處理技術的發展方向，帶動一批技術，如磷去除（回收）、能源產生和利用、厭氧氨氧化、好氧顆粒污泥技術等一系列工藝技術，已經基本上完成了下一代污水處理技術的戰略布局。同時，對于藻類利用、微生物燃料電池、源分離一系列超前的技術和理念進行了大量的探索。
但是我們細究，這些都是在可持續發展理念下的發展。
首先，考慮到全球磷礦石資源的不可再生性，磷的回收與循環最先受到重視。
德國新版污泥規范(2013年)要求： 規模大于5000 人口當量時，污泥中磷含量>20gP/kgDS時，則必須進行磷回收。瑞士在全世界第一個強制規定從污泥和屠宰場回收和循環使用磷的國家，新法規從2016年1月1日起生效。荷蘭為促進污泥中磷的回收利用，制定了標準，打破行業的壟斷。
其次，碳減排直接帶動污水廠能源自給率
能源的回收方面， 90年代的時候，英國政府就制定了國家層面的計劃，宣告政府和工業界聯合發布英國厭氧消化戰略和行動計劃。瑞典當時提出到2060年，沼氣替代天然氣，完全百分之百替代天然氣。瑞典則提出，沼氣驅動火車，所有城市公共交通都是沼氣驅動，。德國在公告中提出，“2020年徹底關閉其境內的全部核電站”進行“能源戰略轉型”。到2050年前，把可再生能源的使用比例提高至能源總使用量的80%。而這靠的是什么呢？靠的實際上是強大的可再生能源其中之一是厭氧消化。當時有污水處理廠9000多座，但僅污水處理廠消化池就有1300多，相當于90%的處理水量都是采用厭氧消化。所以這個時代的標簽是低碳的、資源回收的污水處理。
第三、氮循環是科學探究的前沿同時涉及水工藝的減排機制。
AAAS發表了厭氧氨氧化傳統污水處理顛覆性理論，可以實現碳平衡和能量自給。厭氧氨氧化顛覆了傳統脫氮過程理論，分別減少能耗和碳源消耗40%，所以全世界范圍內都在進行中試，看下一代主流厭氧氨氧化能不能實現。荷蘭鹿特丹，新加坡的PUB，美國的DC-water，澳大利的strass都在準備生產性研究。
3、我國落后與西方這一輪的技術發展
近二十年來，我國由于污水處理起步比較晚，進入新世紀之后，又忙于補課，建設污水處理廠，現在1.8億噸/日的污水處理能力已經建成。但是我們偏重對理念和整體布局的戰略考慮，只忙于干活，對一些問題缺乏考慮。忽視對理念和整體布局的戰略思考。
第二個方面對可持續發展的理念理解比較晚，特別是污水處理。在1990年提出可持續發展之后，很多國家開始做相關思考的時候，我過相對考慮比較少。跟現在狀況一樣，都在講生態文明建設，但是對生態文明的內涵是什么，考慮的比較少。
第三方面，國際上在碳減排上的政治斗爭，也影響我國各個行業對這個問題的考慮。在一定程度上人為割裂了節能減排。減排在污水行業，工業行業節能，污水處理行業只提只減排，導致污水處理發展成高能耗的“灰色”行業。
生態文明理念引領的技術大繁榮
可持續發展是終極目標嗎？很粗淺的講，沿著美國清潔水法的思路，提出三個完整性：保護水環境目標的生物、物理和生物三個完整性。而現在的國會計劃修建新的水法，它更強調將處理融入經濟發展和作為社區的一員。把公共污水廠變成未來資源廠。可以看到他們不自覺的在考慮“人與人”和“人與社會”的關系。清潔水法(CWA)頒布40余年后正面臨“落后”的尷尬，為改變水處理行業傳統社會角色，發展重視資源利用的可持續綠色水處理設施，醞釀了新的法案(21st Century Watershed Act)。
生態文明建設是中國在社會發展方面的一次創舉，十七大提出包括“生態文明”的四個文明，十八大提出包括生態文明在內的五位一體。美國國家人文科學院院士小約翰·柯布（John B. Cobb， Jr.）曾撰文指出“直接進入生態文明的發展抉擇帶給中國一個千載難逢的偉大機會， 這個機會是中國獨有的領導世界的機會。……中國應該抓住直接進入生態文明這一千載難逢的偉大歷史機遇。”
國際上的認識還是非常深刻的，生態文明有四個關鍵詞，指的是，人與自然、人與人、人與社會和諧共生、良性循環、全面發展、持續繁榮，這四個詞非常關鍵。
所以回到我們行業，看在這個理念下，污水處理是什么樣的狀況。
首先厭氧氨氧化現在已經成為世界主流的認識。所以我們可以這樣認為，未來污水處理技術的1.0版本可能會按這個步驟在發展，基于強化碳源濃縮分離，以厭氧氨氧化為基礎，降低能耗并提高能量回收率。王凱軍判斷，在五年之內能夠實現。
所以看到國外有的污水廠也用了以生物吸附段為基礎的工藝，總結起來國外基本上采用AB段，或者A段，或者A段的基礎上采取強化，COD的去處率從40%到60%，從50%到70%，最高的可能達到80%。A段生物吸附（或HRAS）+化學絮凝工藝歐美擬采用的主要技術選擇，諸如奧地利STRASS廠和荷蘭Rotterdam-Dokhaven廠等。
另外我國有很多技術一旦沿著這個路線來發展，技術的路徑就會打開，有很多污水處理以前不能考慮的問題，現在就可以考慮了，所以說是技術大繁榮。比如說磁分離技術，作為污水處理的濃縮工藝，在技術上，實際上已經成熟了。奧運期間清河污水廠的裝置都是作為一級裝置來用的。去年天津大爆炸發生后，王凱軍教授調用了一臺設備到現場，兩個集裝箱就裝下了。三到五分鐘的停留時間就能夠達到60%到80%的COD去處量，這是非常難得的。
王凱軍介紹，多年前參加了一個討論會，他開始想試試用膜濃縮技術，做了七八年的研究，可以稱的上是一次革命。從0.33m3小試到1m3小試再到24m3組件中試，現在已經有了100t/d膜組件。利用MBR或膜過濾結合混凝強化實現有機物分離，COD去除率可以從70%到90%。
這個實際結果可以看出，污水的碳流完全改變了，污水處理確實面臨革命性的挑戰，沒有碳的污水要怎么處理？一旦把資源回收作為主要的目標，各種可能性就出現了。王凱軍表示，所以在前年污泥處理一百周年的時候，行業還在爭論是不是下一個一百年還是活性污泥，我說下一個一百年絕對不是活性污泥。
為什么？從生態文明的理念來講，現在的厭氧氨氧化還有一定的局限性。還是以資源破壞為手段；節能空間也有限；低溫效率差約40%左右。
所以下一步判斷標準依然是這四句話：和諧共生、良性循環、全面發展、持續繁榮。這是生態文明的標準。
在這樣一個標準下，再看新加坡的newater，可能有新的路徑，因為城市污水處理，在傳統活性污泥基礎上，加上了雙膜。所以我們現在完全可能達到同樣的標準，這樣污水處理的工藝會大大的減化，而且是以水的回收、能量回收和營養的回收為基礎。
當然很多人會說這是一個能耗型的污水處理，但是以汽車的發展來看這是一個過度的階段，所以把它稱為2.0版的時代。雖然最終推行的是新能源汽車，但是電動汽車或者混合動力車屬于過渡階段，滿足了一段歷史時期的社會需求。未來污水廠3.0版，資源回收的工藝可能起到重要的作用，所以未來3.0工藝是低碳的、資源回收和零排放的污水處理，從整個流程可以看出，完全零排放的路徑。
總結來看，污染控制階段、可持續發展階段，生態文明階段，各個階段的特征是不同的，這是跨越式發展路線圖。
生態文明階段依賴于可持續發展階段的技術，在第一代和第二代污水處理工藝基礎上實現的。因此我們總結這三個階段為追隨、模仿而后達到超越。
生態文明理念引領的行業大發展
剛才講技術大繁榮、產業大繁榮，生態文明帶來產業的大繁榮。去年開始，王凱軍在一次會議上講到地下污水處理廠，也做了研討會，業界有不同的聲音。最近王凱軍教授的學生針對地下污水處理廠做了相關的調研，發現，姑蘇區城東污水廠、高薪區新區污水廠以及安徽一座18萬噸的污水廠等等，基本都進入地下的需求。
可以看到下面這張圖，是用大數據做的分析圖，數據來源于“鏈家”、“我愛我家”的統計，紅的區域為高房價區，黑色區域是污水處理廠所在地，十幾個污水處理廠，它就像一個黑洞一樣，使得周邊地價很難上漲。所以這樣來看的話，污水處理廠是一個負資產。根據北京市統計，今年上半年土地交易0.8096萬畝，交易總額為685.4億元，均價為846.6萬元/畝，則污水廠占地總價為278.56億元(不包括隔離帶），而地下式污水可節約近180億土地投資。
其實應該站在更宏觀的角度審視地下污水處理廠的現象，發揮和利用其優勢，順勢而為。地上地下不是一個上一個下，王凱軍以猿變成人從樹上走到樹下為例子，他說，上和下從某種程度上提出了不同技術的要求，可能帶來時代的發展，技術的發展，應該有一個更積極的態度。恩格斯曾指出，直立行走是從猿到人轉變過程中“具有決定意義的一步” 。彼得·德魯克則說“要進行系統化的創新，企業需要在每隔6~12月就打開企業的天窗，看一看外面的世界。”從這個角度來講，地下污水處理廠也許是一個創新的開始。
關于創新的問題，從兩個方面來思考。
首先提出，“變負資產為生態的正資產”
其次，在這個基礎上討論，能不能把地下污水處理廠作為生態建設的抓手，以污水處理廠為載體構建城市生態綜合體，變成環境友好、社區友好、生態友好。不僅僅講人與自然、人與社會、人與人，這是生態文明的范疇。地下污水處理廠可以做成濕地等等。
所以如果以這樣的思路發展污水處理廠，實際上就達到了4.0的境界：低碳、資源回收、零排放、同時是生態友好。這是再進一步的發展，這個比較復雜，我們講污水處理廠為載體，怎么成為載體呢？元朝時，白浮泉是通惠河的源頭，到建國初期，白浮泉水仍滔滔不絕，澆灌300余畝水稻田。1959年8月，水利部門勘測出白浮泉水的日流量為22.37噸。如果污水廠數萬噸的流量，通過水質提升，可否像白浮泉一樣支撐一個區域的水生態系統的重構。在北方地區5萬噸的污水處理廠的水量可以維持2000ha的濕地的蒸發量，如果與雨水徑流相結合可以維系近100km2的濕地群。
這個基礎上考慮，怎么與城市社區的功能互補，怎么綠色，怎么引導公眾參與，處理好人與社會、人與設施的關系，城郊要考慮濕地的維系、生態、公共參與等內容。針對這些思考，做了一些遐想，完全以污水處理、生態服務、文化創意打造的一個生態綜合體的載體。第二個是現在正在實施的，就是污水處理概念廠，兩萬噸的污水處理廠，現在開始做前期工作，已經通過審核。
污水處理廠在未來將成為一種體驗：農業體驗、能源與設施體驗、水處理以及社區友好。所以生態文明理念，帶來了人與人、人與自然、人與社會的全新概念。
從這個角度講帶來很大的行業發展。我們講生態綜合體經濟體量達到十倍，如果再進一步按照習總書記提出的“山水林田湖”的概念，它的體量就會達到100倍。新的時代背景賦予了污水處理廠更高的要求：更輕的污染；更美的景觀；更少的占地；更低的投資（主要針對管網）；更高的生態價值。這個體量實際還帶來了行業的進步。行業不僅要考慮污水處理的問題，還要考慮景觀問題以及社會發展問題。只有這樣才能引導行業的發展。
