走污水处理的绿色之路 加快污水资源化利用试点进程

赵阳 段亮 宋永会

摘要：我国经济与社会快速发展的同时人为制造的污染物也日益增多，这些污染物被大量排放至自然水体中，造成了我国目前严重的水体污染状况，而我国传统污水处理技术和工艺需要消耗大量的能量。污水中的有机污染物本身储存着大量的能量，若将这部分能量进行合理利用和转化将对污水的绿色发展具有重要意义。污水资源化的绿色膜技术是实现污水资源化的重要途径之一，同时针对农业面源污染中泥沙量过大，对污水中氮磷的提取带来障碍的问题，采用绿色设施是非常有效的选择。

关键词：污水处理、污水资源化利用、正渗透技术、农田绿色设施建设

国家发改委，科技部，工业和信息化部，财政部，自然资源部，生态环境部，住房城乡建设部，水利部，农业农村部，市场监管总局（发改环资〔2021〕13号）联合下发《关于推进污水资源化利用的指导意见》。《意见》明确总体目标是到2025年，全国污水收集效能显著提升，县城及城市污水处理能力基本满足当地经济社会发展需要，水环境敏感地区污水处理基本实现提标升级;全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，京津冀地区达到35%以上;工业用水重复利用、畜禽粪污和渔业养殖尾水资源化利用水平显著提升;污水资源化利用政策体系和市场机制基本建立。到2035年，形成系统、安全、环保、经济的污水资源化利用格局。提出加快推动城镇生活污水资源化利用;积极推动工业废水资源化利用;稳妥推进农业农村污水资源化利用：综合开展污水资源化利用试点示范。下面就如何推进污水资源化利用试点进程提出三点建议：

加快推进试点示范进程

污水资源化利用是把工业、农业和生活废水引到预定的净化系统中，采用物理的、化学的或生物的方法进行处理，使其达到可以重新利用标准的整个过程。《意见》明确提出以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻习近平生态文明思想，践行绿水青山就是金山银山理念，堅持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，按照党中央、国务院决策部署做好顶层设计，加强统筹协调，完善政策措施，强化监督管理，开展试点示范，推动我国污水资源化利用实现高质量发展。

污水资源化利用加大污水治理进程：据2020年中国环境状况公报的数据统计，全国1072个地表水国控断面（点位），包括1937条河流以及112个重点湖泊（水库）中，仍有铜川、沧州、邢台等30个城市国家地表水考核断面水环境质量相对较差，并且湖泊（水库）的劣V类水占5.4%，同时仍有中度富营养状态湖泊占比达28.1%，主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。缓解水体富营养化已成为当前面临和亟待解决的重要环境问题。针对以上复杂的水质问题，必须加大重点流域、水源地的治理与保护，加强农业面源污染、农村点源污染的治理切实提升自然的净化能力确保水质安全。污水资源化利用提供了一条充分运用市场的经济手段解决污水的处理问题，无疑会加快污水的治理速度和进程。

污水资源化使资源得以回收利用。《意见》明确提出“因地制宜开展再生水利用、污泥资源化利用、回灌地下水以及氮磷等物质提取和能量资源回收等试点示范”氮和磷是地球生命活动的重要元素，更是人类赖以生存的重要资源和基础。在污水处理中，将传统的“单一处理”转变为“资源回收”的理念正得到全世界范围内广泛关注，代表污水处理未来发展重要方向。尤其是从污水中回收氮元素和磷元素对污水处理和资源化具有重要意义。以磷元素为例，自然界的磷矿石数量有限，随着开采量的不断增加，磷矿石的储量迅速减少，预计将在100-200年内耗尽，从废水中回收有价资源也是目前解决水污染和资源短缺的重要途径之一。

试点地区先行应用绿色膜技术

污水资源化的绿色膜技术是实现污水资源化的重要途径之一，应在试点示范区加以运用。所谓绿色膜技术是指正渗透膜，正渗透（Forward Osmosis，简称FO）它是一种自然渗透的现象，即利用膜两侧溶液的渗透压差驱动水分子透过半透膜的分离技术。目前磷处理及回收技术主要依赖于化学方法或生物化学方法来实现;氮元素通过硝化和反硝化过程最终以N2的形式释放到大气中，磷元素以污泥的形式被最终处置，这不但导致氮磷资源的大量浪费，而且存在地表水和地下水二次污染的潜在风险。从能耗角度来看，污水处理本身就是一个高耗能过程，为了达到脱氮处磷的目的，污水处理厂往往需要消耗大量的能源。有数据显示，活性污泥处置的运转及能耗费用就占到总污水处理成本的30%到80%。污水资源化一直没有得到有效实现。膜技术由于分离的高效性，在水处理中应用受到广泛关注，正渗透作为一种新兴的膜分离技术，展现了较大的应用前景用以解决全球水资源和能源挑战。正渗透是一种自然渗透的现象，即利用膜两侧溶液的渗透压差驱动水分子透过半透膜，相比较压力驱动膜技术而言，正渗透过程无需外加压力，具有低耗能、低污染、高质量水回收等优点，已在制药工程、食品加工、海水淡化、地表水的净化和污水处理与回用等领域展现出良好的应用前景。改变传统污水处理的模式，从能源消耗型向能源回收型污水处理方式的改变，已成为未来发展的重要趋势。因此，城镇污水处理厂将从实现污染物削减的基本功能，转变为能源工厂、水源工厂和肥料工厂。

试点地区先行建立绿色设施

《意见》强调对农业面源污染“污泥资源化利用、回灌地下水以及氮磷等物质提取和能量资源回收等试点示范”。如前所述应用绿色膜技术回收农业面源污染中的氮磷无疑是一条有发展前景的绿色之路。目前遇到的难点是农业面源污染中泥沙量过大，对污水中氮磷的提取带来障碍，如何解决这一难点，“利用绿色设施”是非常有效的选择，应该在试点示范中加以应用。所谓“绿色设施”就是农田防护林带及农田排管区的绿化工程建设。措施简单实用是基于自然的解决方案。森林具有庞大的树冠和深入土层的强大根系，还具有枯枝落叶层稳定泥沙，直接减少灌区的泥沙量。森林发挥类似“海绵”的功效。

我国污水资源化利用尚处于起步阶段，发展不充分，利用水平不高，与建设美丽中国的需要还存在不小差距。应按照《意见》要求积极创新加快污水资源化利用试点。总结试点区可推广可介鉴可复制的经验加快推进污水资源化利用，推动高质量发展、可持续发展。

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2017ZX07401004）

作者简介：赵阳（1988-）男，博士研究生，主要研究方向为污水资源化与能源化

责任作者：段亮（1983-），男，研究员，博士，主要从事流域水污染治理与管理研究