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：我國經濟與社會快速發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，而我國傳統污水處理技術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化將對污水的綠色發展具有重要意義。污水資源化的綠色膜技術是實現污水資源化的重要途徑之一，同時針對農業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，采用綠色設施是非常有效的選擇。

關鍵詞：污水處理、污水資源化利用、正滲透技術、農田綠色設施建設

國家發改委，科技部，工業和信息化部，財政部，自然資源部，生態環境部，住房城鄉建設部，水利部，農業農村部，市場監管總局（發改環資〔2021〕13號）聯合下發《關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地經濟社會發展需要，水環境敏感地區污水處理基本實現提標升級;全國地級及以上缺水城市再生水利用率達到25%以上，京津冀地區達到35%以上;工業用水重復利用、畜禽糞污和漁業養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、安全、環保、經濟的污水資源化利用格局。提出加快推動城鎮生活污水資源化利用;積極推動工業廢水資源化利用;穩妥推進農業農村污水資源化利用：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、農業和生活廢水引到預定的凈化系統中，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。《意見》明確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文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山理念，堅持“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路，按照黨中央、國務院決策部署做好頂層設計，加強統籌協調，完善政策措施，強化監督管理，開展試點示范，推動我國污水資源化利用實現高質量發展。

污水資源化利用加大污水治理進程：據2020年中國環境狀況公報的數據統計，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境質量相對較差，并且湖泊（水庫）的劣V類水占5.4%，同時仍有中度富營養狀態湖泊占比達28.1%，主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數。緩解水體富營養化已成為當前面臨和亟待解決的重要環境問題。針對以上復雜的水質問題，必須加大重點流域、水源地的治理與保護，加強農業面源污染、農村點源污染的治理切實提升自然的凈化能力確保水質安全。污水資源化利用提供了一條充分運用市場的經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。《意見》明確提出“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。在污水處理中，將傳統的“單一處理”轉變為“資源回收”的理念正得到全世界范圍內廣泛關注，代表污水處理未來發展重要方向。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。

試點地區先行應用綠色膜技術

污水資源化的綠色膜技術是實現污水資源化的重要途徑之一，應在試點示范區加以運用。所謂綠色膜技術是指正滲透膜，正滲透（Forward Osmosis，簡稱FO）它是一種自然滲透的現象，即利用膜兩側溶液的滲透壓差驅動水分子透過半透膜的分離技術。目前磷處理及回收技術主要依賴于化學方法或生物化學方法來實現;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。有數據顯示，活性污泥處置的運轉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。膜技術由于分離的高效性，在水處理中應用受到廣泛關注，正滲透作為一種新興的膜分離技術，展現了較大的應用前景用以解決全球水資源和能源挑戰。正滲透是一種自然滲透的現象，即利用膜兩側溶液的滲透壓差驅動水分子透過半透膜，相比較壓力驅動膜技術而言，正滲透過程無需外加壓力，具有低耗能、低污染、高質量水回收等優點，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域展現出良好的應用前景。改變傳統污水處理的模式，從能源消耗型向能源回收型污水處理方式的改變，已成為未來發展的重要趨勢。因此，城鎮污水處理廠將從實現污染物削減的基本功能，轉變為能源工廠、水源工廠和肥料工廠。

試點地區先行建立綠色設施

《意見》強調對農業面源污染“污泥資源化利用、回灌地下水以及氮磷等物質提取和能量資源回收等試點示范”。如前所述應用綠色膜技術回收農業面源污染中的氮磷無疑是一條有發展前景的綠色之路。目前遇到的難點是農業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，“利用綠色設施”是非常有效的選擇，應該在試點示范中加以應用。所謂“綠色設施”就是農田防護林帶及農田排管區的綠化工程建設。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定泥沙，直接減少灌區的泥沙量。森林發揮類似“海綿”的功效。

我國污水資源化利用尚處于起步階段，發展不充分，利用水平不高，與建設美麗中國的需要還存在不小差距。應按照《意見》要求積極創新加快污水資源化利用試點。總結試點區可推廣可介鑒可復制的經驗加快推進污水資源化利用，推動高質量發展、可持續發展。

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