走污水處理的綠色之路 加快污水資源化利用試點進程

趙陽 段亮 宋永會

摘要：我國經(jīng)濟與社會快速發(fā)展的同時人為制造的污染物也日益增多，這些污染物被大量排放至自然水體中，造成了我國目前嚴重的水體污染狀況，而我國傳統(tǒng)污水處理技術(shù)和工藝需要消耗大量的能量。污水中的有機污染物本身儲存著大量的能量，若將這部分能量進行合理利用和轉(zhuǎn)化將對污水的綠色發(fā)展具有重要意義。污水資源化的綠色膜技術(shù)是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑之一，同時針對農(nóng)業(yè)面源污染中泥沙量過大，對污水中氮磷的提取帶來障礙的問題，采用綠色設(shè)施是非常有效的選擇。

關(guān)鍵詞：污水處理、污水資源化利用、正滲透技術(shù)、農(nóng)田綠色設(shè)施建設(shè)

國家發(fā)改委，科技部，工業(yè)和信息化部，財政部，自然資源部，生態(tài)環(huán)境部，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部，水利部，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，市場監(jiān)管總局（發(fā)改環(huán)資〔2021〕13號）聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推進污水資源化利用的指導意見》。《意見》明確總體目標是到2025年，全國污水收集效能顯著提升，縣城及城市污水處理能力基本滿足當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展需要，水環(huán)境敏感地區(qū)污水處理基本實現(xiàn)提標升級;全國地級及以上缺水城市再生水利用率達到25%以上，京津冀地區(qū)達到35%以上;工業(yè)用水重復利用、畜禽糞污和漁業(yè)養(yǎng)殖尾水資源化利用水平顯著提升;污水資源化利用政策體系和市場機制基本建立。到2035年，形成系統(tǒng)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟的污水資源化利用格局。提出加快推動城鎮(zhèn)生活污水資源化利用;積極推動工業(yè)廢水資源化利用;穩(wěn)妥推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水資源化利用：綜合開展污水資源化利用試點示范。下面就如何推進污水資源化利用試點進程提出三點建議：

加快推進試點示范進程

污水資源化利用是把工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢水引到預定的凈化系統(tǒng)中，采用物理的、化學的或生物的方法進行處理，使其達到可以重新利用標準的整個過程?！兑庖姟访鞔_提出以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，深入貫徹習近平生態(tài)文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山理念，堅持“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，按照黨中央、國務(wù)院決策部署做好頂層設(shè)計，加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，完善政策措施，強化監(jiān)督管理，開展試點示范，推動我國污水資源化利用實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

污水資源化利用加大污水治理進程：據(jù)2020年中國環(huán)境狀況公報的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全國1072個地表水國控斷面（點位），包括1937條河流以及112個重點湖泊（水庫）中，仍有銅川、滄州、邢臺等30個城市國家地表水考核斷面水環(huán)境質(zhì)量相對較差，并且湖泊（水庫）的劣V類水占5.4%，同時仍有中度富營養(yǎng)狀態(tài)湖泊占比達28.1%，主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。緩解水體富營養(yǎng)化已成為當前面臨和亟待解決的重要環(huán)境問題。針對以上復雜的水質(zhì)問題，必須加大重點流域、水源地的治理與保護，加強農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村點源污染的治理切實提升自然的凈化能力確保水質(zhì)安全。污水資源化利用提供了一條充分運用市場的經(jīng)濟手段解決污水的處理問題，無疑會加快污水的治理速度和進程。

污水資源化使資源得以回收利用?！兑庖姟访鞔_提出“因地制宜開展再生水利用、污泥資源化利用、回灌地下水以及氮磷等物質(zhì)提取和能量資源回收等試點示范”氮和磷是地球生命活動的重要元素，更是人類賴以生存的重要資源和基礎(chǔ)。在污水處理中，將傳統(tǒng)的“單一處理”轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y源回收”的理念正得到全世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注，代表污水處理未來發(fā)展重要方向。尤其是從污水中回收氮元素和磷元素對污水處理和資源化具有重要意義。以磷元素為例，自然界的磷礦石數(shù)量有限，隨著開采量的不斷增加，磷礦石的儲量迅速減少，預計將在100-200年內(nèi)耗盡，從廢水中回收有價資源也是目前解決水污染和資源短缺的重要途徑之一。

試點地區(qū)先行應(yīng)用綠色膜技術(shù)

污水資源化的綠色膜技術(shù)是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑之一，應(yīng)在試點示范區(qū)加以運用。所謂綠色膜技術(shù)是指正滲透膜，正滲透（Forward Osmosis，簡稱FO）它是一種自然滲透的現(xiàn)象，即利用膜兩側(cè)溶液的滲透壓差驅(qū)動水分子透過半透膜的分離技術(shù)。目前磷處理及回收技術(shù)主要依賴于化學方法或生物化學方法來實現(xiàn);氮元素通過硝化和反硝化過程最終以N2的形式釋放到大氣中，磷元素以污泥的形式被最終處置，這不但導致氮磷資源的大量浪費，而且存在地表水和地下水二次污染的潛在風險。從能耗角度來看，污水處理本身就是一個高耗能過程，為了達到脫氮處磷的目的，污水處理廠往往需要消耗大量的能源。有數(shù)據(jù)顯示，活性污泥處置的運轉(zhuǎn)及能耗費用就占到總污水處理成本的30%到80%。污水資源化一直沒有得到有效實現(xiàn)。膜技術(shù)由于分離的高效性，在水處理中應(yīng)用受到廣泛關(guān)注，正滲透作為一種新興的膜分離技術(shù)，展現(xiàn)了較大的應(yīng)用前景用以解決全球水資源和能源挑戰(zhàn)。正滲透是一種自然滲透的現(xiàn)象，即利用膜兩側(cè)溶液的滲透壓差驅(qū)動水分子透過半透膜，相比較壓力驅(qū)動膜技術(shù)而言，正滲透過程無需外加壓力，具有低耗能、低污染、高質(zhì)量水回收等優(yōu)點，已在制藥工程、食品加工、海水淡化、地表水的凈化和污水處理與回用等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。改變傳統(tǒng)污水處理的模式，從能源消耗型向能源回收型污水處理方式的改變，已成為未來發(fā)展的重要趨勢。因此，城鎮(zhèn)污水處理廠將從實現(xiàn)污染物削減的基本功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉垂S、水源工廠和肥料工廠。

試點地區(qū)先行建立綠色設(shè)施

《意見》強調(diào)對農(nóng)業(yè)面源污染“污泥資源化利用、回灌地下水以及氮磷等物質(zhì)提取和能量資源回收等試點示范”。如前所述應(yīng)用綠色膜技術(shù)回收農(nóng)業(yè)面源污染中的氮磷無疑是一條有發(fā)展前景的綠色之路。目前遇到的難點是農(nóng)業(yè)面源污染中泥沙量過大，對污水中氮磷的提取帶來障礙，如何解決這一難點，“利用綠色設(shè)施”是非常有效的選擇，應(yīng)該在試點示范中加以應(yīng)用。所謂“綠色設(shè)施”就是農(nóng)田防護林帶及農(nóng)田排管區(qū)的綠化工程建設(shè)。措施簡單實用是基于自然的解決方案。森林具有龐大的樹冠和深入土層的強大根系，還具有枯枝落葉層穩(wěn)定泥沙，直接減少灌區(qū)的泥沙量。森林發(fā)揮類似“海綿”的功效。

我國污水資源化利用尚處于起步階段，發(fā)展不充分，利用水平不高，與建設(shè)美麗中國的需要還存在不小差距。應(yīng)按照《意見》要求積極創(chuàng)新加快污水資源化利用試點?？偨Y(jié)試點區(qū)可推廣可介鑒可復制的經(jīng)驗加快推進污水資源化利用，推動高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。

基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項（2017ZX07401004）

作者簡介：趙陽（1988-）男，博士研究生，主要研究方向為污水資源化與能源化

責任作者：段亮（1983-），男，研究員，博士，主要從事流域水污染治理與管理研究