文章根据王凯军老师“2014环境技术产业论坛”上主题发言录音整理，未经本人审核。
回顾过去的200年间，抽水马桶、下水道系统和污水处理工艺构成了整个污水处理历史上的三大基石。18世纪末，抽水马桶的发明，开辟了集中化的污水排放方式，同时也为改善人类健康做出了巨大的贡献;但是随着下水道系统的充分发展，流行病也随之扩散泛滥，威胁人类生命健康。为抵御流行病的侵害，19世纪初，人类发现了活性污泥技术，从而正式开启了污水处理的大门。
从历史发展的角度来看，不同时期所针对的不同目标驱动着技术的不同发展方向。18世纪，控制传染病是主要目标;19世纪初，活性污泥法对有机物的去除和氨氮消化起到重大作用; 20世纪后半叶，氮磷营养物的控制成为当时面对的主要问题;如今，新兴污染物、资源化等一系列问题，又势必将引领一波技术改革的新潮流。
今年是活性污泥法的百年诞辰，随着历史的更迭，活性污泥法肩负的历史责任越来越重，在今后的发展中它能否承担更多的责任?又能否继续作为技术发展的主体?我想这是一个非常重要的问题。
国际先进水处理理念
1993年，荷兰戴尔夫特理工大学通过实验发现了厌氧氨氧化细菌，随后几个主要发明专家在《Science》提出了新的污水处理工艺，即利用高负荷活性污泥或其他工艺把碳源尽可能富集，出水主要包括氨氮，氨氮采用厌氧氨氧化的工艺，而污泥在厌氧消化里头采用厌氧氨氧化的工艺。他们还同时计算出了传统厌氧消化工艺、传统消化工艺、旁路的厌氧消化工艺以及主流的厌氧氨氧化工艺的能耗，比对结果显示，采用新型污水处理思路能产生24%的正能量。
除此之外，荷兰的学者也提出了基于膜技术的完全物化处理工艺;比利时学者提出了磷废水概念。由此可见，从污水里回收多种资源是下一步新技术的发展目标和趋势。
近几年，国际上也出现了一批可以实现能源自给的先进污水处理厂。如奥地利的Strass污水处理厂，它采用的AB工艺，将进水碳源尽可能浓缩，通过这个工艺，70%的碳源可进入污泥消化。同时该工艺在能耗控制、氨氮控制方面做了节能措施，能源自给率不断提高。大家众所周知的新加坡Newater水厂，通过新一轮革新构思，将其污水处理厂分为了四个中心，即废物处理中心、资源回收中心、能源供应中心和娱乐休闲中心。
国际水处理理念变革
国际水处理理念正在发生着快速变革。举个例子，荷兰戴尔夫特附近一个刚刚建成的污水处理厂，排水指标非常先进，排放标准也很高，但它的技术相较于荷兰几年前开发的好氧颗粒污泥工艺技术，后者能够以更少的占地和更低的能耗达到前者同样的处理目标。该厂在建设的过程中就已经落后于快速的理念变革。
另一个例子，美国建造的清洁水厂虽取得了重大成就，但也面临着三个巨大挑战。首先，给水排水系统在气候变化时的应对能力最差;其次，美国的环境管理体系法规、市场规划无法刺激水行业的技术创新和行业转变;最后，水行业资金缺口巨大。为此，美国清洁水机构国家协会、美国水环境联合会和美国水环境研究基金会联合成立工作组向国会提出议案，呼吁推动变革，促进技术创新，修正环境法规法律，修订环境路线图;并对行业提出了尖锐的批评，要求污水处理厂从能源消耗型转变为能源净生产设施。
美国的水业改革有两点需要引起注意，第一，清洁水法将修订21世纪流域法案;第二，城市污水处理厂(POTW)要改变成面向未来的水资源设施(UOTF)。从这里我们可以看到，美国的水业拐点已经到来。
而作为世界水务的引领者，新加坡Newater经过上世纪末到本世纪初三个阶段的筹划，也提出新的ABC口号——Active、Beautiful、Clean。这体现出他们对水处理的要求有了新的提高。
中国环境的发展和挑战
中国城镇建设方兴未艾。随着城镇化的崛起，在过去的十年间，国家建设了3000多个污水处理厂，在今后相当长的时期内，中国仍将作为世界上最大的污水处理市场。从即将颁布的清洁水行动计划，到地区政府提出水质要求，我们可以看到，追求更高的环境标准已是大势所趋。
我国是制造业大国，人口众多，但土地相对狭小，改革开放30年造成的社会经济矛盾在一定程度上逐渐被激化，从而导致了一系列环境事件。现如今，我国已成为世界上第一大CO2排放国，我们正面临着改善环境的巨大挑战，拿市场换技术的做法在中国早已行不通。
“概念厂”符合世界发展潮流
习总书记曾发表过讲话。他强调，要把关键技术掌握到自己手里，科技发展的方向就是创新、创新、再创新。中国已经到了创新战略发展阶段，在变革的前夜，我们专家组提出建设污水处理“概念厂”，其可以满足四个要求，即水质可持续、能源回收、资源循环、环境友好。我们认为，这个设想顺应了当今时代的发展，承担了历史的责任，践行了创新的思维，以达到实现污水处理跨越式发展的目标。
一、工作进展
今年，我们将组织两次出国技术考察，深度调研10个以上的欧洲先进污水处理厂，并开展两次国际研讨会，三次内部技术沙龙，也将同步开展水质标准厂址选择的工作。针对概念设计部分，我们将分为由俞汉青教授、王洪臣教授以及我组成的三个团队进行独立的、竞争性的“概念厂”设计工作。年底也将举行“概念厂”校园设计大赛。
如今，“概念厂”的团队已经从年初的6名专家扩大到超过50名专家的参与，并有超过20个机构参与到我们的工作中。我们也准备邀请美国斯坦福大学教授、美国工程院院士Perry Mccarty以及前任水协主席Glen Daigger参与到我们的工作中出谋划策。在七月份的技术沙龙上，上届新加坡水奖的获得者的Mark van loosdrecht教授也将出席参加，和我们一起探讨“概念厂”的技术选择和工作进展。
二、待解决问题
在“概念厂”前期的工作中，我们提出了四个挑战性的问题。
1、针对出水水质，我们是否要设计一种工艺可以满足不同的需求体现不同的水质?还是设计一个终极标准从而可以达到各种水质标准?这个是我们当下的主要争论点。
2、针对能源自给率，我们是在现有污水处理工艺上进行完全创新引领性的技术路线?还是进行传统污水处理的主流改革?
3、从生态学的角度上讲，我们能不能通过土地、清水、营养物和能源，将负资产的污水处理厂变成正资产?能不能在污水处理厂的商业模式上开拓创新?
4、针对一些技术难点问题，比如预浓缩采用什么技术。
以上四个问题还需要在下一步工作中继续深入研究和探讨。我们也呼吁大家积极参与到 “概念厂”的事业中，共同探寻水处理未来的发展之路。
