1 回顾污水处理行业诞生和升级转型发展阶段

（1）污水处理行业于工业化发展时代诞生

18世纪60年代第一次工业革命标志着人类进入工业文明时代，工业化阶段人口向城市转移，小规模、低负荷的生活污染向大规模、高负荷的生活与工业复合污染转变，农耕时代的自然循环被打破，人类工程干预后的新平衡尚未建立，污染物产生量远超环境容量，引发水体黑臭、疾病滋生等一系列严重后果。直至百年前的1914年，活性污泥工艺在工业文明的发起地英国诞生，标志着现代污水处理行业兴起。随着工业化后期工具的进步使得更大尺度和全球范围的环境问题进入人们的视野，河湖海洋水华、赤潮等水体富营养化问题的出现，污水处理技术从解决黑臭向控制氮磷污染发展，并最终发展到控制产生潜在健康风险的各类微污染物。

目前活性污泥技术经历多轮变革，演变出一系列功能、构型各具特征的污水处理工艺，包括AAO工艺、氧化沟工艺、AB工艺等，并逐步构建起庞大规模的管网收集、集中传输和集中式处理的城市污水处理模式。伴随城镇化率提升及大型城市出现，污水处理厂已经成为城市基础设施的重要组成部分。

（2）污水处理的转型发展

1987年，布伦兰特夫人为首的世界环境与发展委员会发表《我们共同的未来》，正式提出“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害”的可持续发展理念。1992年《联合国气候变化框架公约》力求把温室气体的大气浓度稳定在某一水平，从而防止人类活动对气候系统产生“负面影响”。污水处理行业在削减污染物的同时，开始注重减少对不可再生资源的消耗，如能源、土地、矿物类药剂、建筑材料等，并用经济的方式回收废水中的资源，如再生水、营养元素、能源（沼气、热能）等。进入可持续发展阶段，污水处理行业进一步向物质循环、能源回收和再生水回用的方向升级转型。

西方发达国家在率先提出可持续发展概念的同时，也成功引领了这一轮污水处理行业的发展。2003年，全球第一座NeWater再生水厂在新加坡建成，污水再生回用达到饮用水标准。2005年，奥地利Strass污水处理厂在全球首次实现能量自给自足，仅依靠回收污水中化学能即可满足污水处理的能量消耗。2016年，瑞士立法强制从污水（污泥）、动物粪尿等污染物中回收不可再生的磷资源。此外，厌氧氨氧化自养脱氮、好氧颗粒污泥、热水解高级厌氧消化等一系列绿色低碳污水处理技术逐步得到推广应用。荷兰污水处理界提出要将污水处理厂转变为物质循环、能源回收和再生水回用三位一体的可持续污水处理设施（资源厂、能量厂、再生水厂），从而构建可持续社会的长期愿景。

（3）我国城市污水处理行业的发展历程

我国污水处理行业起步晚，但发展快，经历了一段超高速建设时期。根据城乡建设统计年鉴，截至2019年，我国已建成覆盖城市-县城-乡镇的城镇污水处理厂5 970座，处理规模超过2亿m3/d，已经超过美国，成为全球污水处理量最大的国家。通过近二十年建设的污水收集、处理及资源化利用设施已经成为城镇环境基础设施的核心组成部分，对实现污染防治、改善城镇人居环境，发挥了非常重要的作用。

与此同时，我国污水处理行业在近二十年的高速发展过程中，由于“重地上、轻地下”“重水轻泥”等一系列问题，同时我们忙于补上污水处理厂建设滞后这一课，而忽略了国际上正经历可持续发展转型和相关的技术进步，导致我国污水处理系统存在一系列先天不足和技术上的重大缺陷。例如，普遍面临管道施工质量差、渗漏现象严重等现实问题；污水处理厂大量采用高能耗延时曝气等工艺和取消初沉池的设计，与国际主流技术不一致；缺少对污泥资源化处理处置的系统考虑，污泥厌氧消化项目占比很低（不足3%），短期内无法实现未来碳减排的要求；氮磷资源回收在国外已经开始进入工业化阶段，而我国目前在未来可持续发展方向上还没有特别明确的顶层设计和思考。城市污水处理厂更多关注污染控制和达标排放，而缺少对城市污水处理功能性、系统性的思考，甚至由于过度关注高标准排放，导致污水处理行业普遍出现能源消耗和资源浪费等一系列问题。

针对全球污水处理发展的大趋势，以及中国污水处理高速发展中存在的诸多问题，2014年，以曲久辉院士为首的行业专家委员会提出了 “建设面向未来的中国城市污水处理概念厂”的构想，将未来引领性的理念概括为“水质永续、能量自给、资源循环、环境友好”等四个追求，期望中国污水处理行业能像中国高铁一样，在国际上快速实现从“跟跑”到“领跑”的转变。改变行业“走一步看一步”、“不断打补丁”的做法，引导整体向前看，实现跨越式发展，践行低碳绿色先进理念，集中应用与展示已经和即将工程化的全球先进技术，充分满足中国城市可持续发展的战略要求。

2 生态文明理念对污水处理行业的引领作用

（1）“生态文明”理念

污水处理行业的百年历史从以破解城镇人居卫生问题的快速兴起为始、经过解决河流环境的成熟期、到可持续发展阶段的升级转型，社会需求、技术创新、管理制度、文明理念等多种因素在不同发展阶段相互作用、互相影响，推动着人类社会对环境保护认知的不断深化和升级。

图1 “生态文明”理念对环境保护概念认知的升级和深化

狭义“环境保护”的概念，是人类作为智慧生物基于生存过程而形成的一种朴素认知。即，人的生存离不开对周围环境的依赖，因此需要保护它，这是人与自然之间的一种单向关系。

“可持续发展”的概念，则是一种基于资源有限性而提出的社会发展模式。反映着人与社会发展之间的一种单向关系，即，人需要为社会发展（后来人）考虑。“可持续发展”概念是工业文明时代人类针对生产力大发展、生产资源大消耗等问题的审视，是“环境保护”概念的一次升级，并提供了实践法则，即，需要不影响“后代人”的需求。

“生态文明”的概念，描述的则是一种历史上未曾出现过的文明形态。它提出以“人与自然、自然与社会、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣”为基本宗旨的社会形态。它的内涵包括而又超越之前的认识，“生态”两字反映着人与自然的关系，保护自然同时享用自然；“文明”两字反映着人与自然、社会之间的关系，人类要敬畏自然，个人服从社会，同时社会支撑个人的发展；“生态”与“文明”衔接，反映着自然与社会之间的关系，自然以资源的方式为社会提供物质基础，社会以科技的方式尊重自然。“生态文明”概念，蕴含多重双向关系，超越了狭义的“环境保护”以及“可持续发展”，在关注“人与自然”关系的传统观念基础上，增加了对“自然与社会”和“人与社会”之间和谐关系的强调，是对环境保护概念的一次创造性升级深化，为人类文明的走向提供了一种超越“工业文明”的新形态，即，这是一种“生态”的“文明”，这种“文明”以文明的方式对待“生态”。

（2）从污水处理行业的视角解读“生态文明”理念

在相当长的时间里，环境保护作为关注社会公共利益、而非直接创造经济效益的领域，低成本的需求往往优先于高质量。《寻求最终的藏污场所：历史视角下的城市污染》（The Search for the Ultimate Sink: Urban Pollution in Historical Perspective）指出西方城市环境政策中普遍存在寻求低成本、短期污染物处置方案的治理观念，这种观念渗透在治理方案的经济性评估、社会动员、工程设计甚至相关学科建设之中，最终埋下引发灾难性环境后果的长期隐患。在我国，类似重视近期效果，忽视长期谋划的情况同样存在，我们的管网问题、污泥问题就是“灾难性的长期隐患”。

传统的环保理念一直无法回避社会经济发展与环境保护之间的矛盾关系，即，自然与社会的矛盾。举例来说，即便在西方发达国家，污水处理行业的升级转型，也远未达到令人满意的成功。污水处理系统已经成为美国很多社区能耗最高的公共基础设施，从2009年至2021年，美国土木市政工程协会对给排水系统每四年一次的综合评级结果均为不及格。在美国污水处理行业也觉醒到，陈旧过时的水处理设施急需大规模的变革性技术的应用、管理体系及模式的创新，特别提出了未来污水处理厂需要通过污水资源化管理，以社区成员的角色融入周边经济发展，以最经济的方式获得最大化的环境效益。

而生态文明理念给出破局之策，“生态文明”理念属于中国在人类社会发展方面的一次创造，党的十八大“五位一体”总体布局和发展战略，将“生态文明”建设提到新的高度，要融入经济建设、政治建设、文化建设和社会建设，这充分体现生态文明追求全面发展的内涵。美国国家人文科学院院士小约翰·柯布（COBB J B, Jr.）敏锐的发现中国提出生态文明的实质性内涵，他曾撰文指出“直接进入生态文明的发展抉择带给中国一个千载难逢的伟大机会，这个机会是中国独有的领导世界的机会。……中国应该抓住直接进入生态文明这一千载难逢的伟大历史机遇。”中国特色社会主义发展目标，不仅仅只满足于持续的发展，还要考虑中华民族的持续繁荣。同时，我国社会的主要矛盾已经转变为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，这就要求我们比以往需要更加关注人与自然、自然与社会、人与社会和谐共生的关系。这是生态文明之所以超越工业文明和可持续发展理念的实质。

笔者认为生态文明理念不是一个政治口号，需要社会各个行业按照生态文明宗旨重构行业和发展模式。原住建部副部长仇保兴曾将传统污水处理厂视为工业时代的产物，称为“福特式”的污水处理厂，难以应对当前气候变化、能源危机资源循环等一系列环境问题带来的新挑战。在城市生活污水处理领域，工业文明的后遗症已逐渐显出端倪——能耗过高、二次污染问题频发等使本应服务社会的污水处理设施成为了城市的“负资产”。在生态文明时代，污水处理行业需要思考一个问题：我们是否可以破除工业时代的思路制约，通过转变模式进行水处理变革？

3 我国在水生态文明建设领域的特色实践

（1）我国快速城镇化的国情特色，导致早期建设的污水处理厂与后续发展的周边社区之间出现广泛的矛盾关系。

污水处理厂对周边社区乃至城市的综合影响是近几年才提出的新问题，是我国污水行业的重要特征之一。我国从1998年第一次以城市基础设施建设为支持方向发行国债，开始了迅速的污水处理厂大规模建设。随着“十一五”规划将COD列为国家约束性指标，而大大加速。在2010至2020年期间经历了超常规的高速发展时期（见图2)。出于卫生等规划方面的考虑，污水处理厂的选址基本都在当时城区的周边。然而，随着近十年来我国不断持续的城镇化进程，城市区域不断扩展、边界不断扩大，很多原本处于城郊的污水处理厂目前已经地处人口密集的城市核心区域。由于污水处理厂对周边景观影响、本身噪音和臭味等问题对周边环境的影响经常得不到妥善处理，使得其成为“灰色”设施。污水处理厂的邻避效应成为了显性的行业问题。

图2 我国城镇污水处理厂的建设与城市的发展建设几乎同步进行，导致早期建设的污水处理厂与后续发展的周边社区之间引发了广泛的矛盾关系

快速城镇化导致的污水处理厂与周边社区之间的矛盾关系，是我国污水处理行业面临的特色问题，与我国快速城镇化的历史背景相关。从2000年到2020年，我国只用了20年的时间完成了城镇化率从30%提升到60%的目标。因此可以说，污水处理厂的建设几乎跟城市的发展建设同步进行，或者说，城市的建设速度超过了规划速度，导致大量早期建设的污水厂被城市建设所包围。相比之下，美国及欧洲从上个世纪初就开始了城镇化进程，比我国早了近两百年，用了近70年的时间完成城镇化率从30%的60%的发展阶段，西方国家的污水处理厂是在其城镇化后期，水污染问题出现后才开始规划建设。因此，我国污水处理厂与城市发展矛盾的出现具有一定国情特色，从而也需要符合中国的创新解决方案。

（2）地下处理厂提供新的构筑空间选择，改变了传统水厂与社区的对立关系，成为水生态文明建设领域的特色实践之一。

客观上，我国地下污水处理厂建设呈现逐年增长的趋势，发展十分迅速。据不完全统计，截至2020年底，我国地下污水处理厂数量达到109座，总处理规模1 586万m3/d，其中半数地下厂规模超过10万m3/d，近半数污水由20万~50万m3/d区间规模的大型地下厂处理，为全世界地下厂数量最多的国家。具体来说，我国地下污水处理厂分布具有明显的地区集中性特点，主要分布于环渤海、长三角和珠三角等经济发达地区，以及地貌较复杂的云贵川区域。如图3所示，以污水处理规模计，地下厂规模最大的省份分别为广东、湖北和北京，日处理规模均超过百万立方米，其中广东省规模居首，达到417万m3/d。以数量计，拥有最多地下厂数量的省份分别为贵州、广东和云南，均达到10座以上。不同地域的地下污水处理厂，其污水处理规模具有显著差异，云、贵两省的地下厂规模相对较小，平均规模4万~5万m3/d；而北京、浙江的地下厂平均规模相对较大，达到14万~15万m3/d；而广东、湖北地下厂平均规模较大，分别为23万m3/d、38万m3/d。地下污水处理厂已经成为“十四五”期间市政污水处理行业的新增长点。