三氿两湖，千帆逐波。位于太湖西岸的江苏省宜兴市，是久负盛名的“环保之乡”，国内首座城市污水资源概念厂便坐落于此。近日，记者跟随“长江大保护调研行”采访团自宜兴市区向北驱车约半小时，远远就望见一座极具设计感的“三叶草”造型建筑，在午后阳光的照射下分外“亮眼”。
建设中国城市污水处理概念厂，是国内环境领域知名专家发起的重大行业创新事业，旨在以绿色发展理念整合前沿创新设计和全球视野内的领先技术，实现“水质永续、能源回收、资源循环、环境友好”四项目标。2021年10月，由三峡集团合作参与的宜兴城市污水资源概念厂(以下简称概念厂)率先建成投运，其颠覆传统污水处理厂形态，创新采用水质净化中心、有机质协同处理中心和生产型研发中心“三位一体”形式建设，成为新型环境基础设施的典范。
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“‘三叶草’既是建筑空间造型，又是功能构成，一叶是以高品质出水为目标的水资源环；一叶是以资源循环为目标的能源和资源环；一叶是满足公众美好生活和生态需求的新功能环。”伴随工作人员形象生动的介绍，记者徜徉在概念厂中，感受污水“化浊成清”的神奇。
“永续水”泡咖啡酿啤酒，深度处理技术实现水质永续
“好水不问出处。”走进概念厂厂区中心的池子咖啡厅，墙壁上镶嵌的标语十分醒目。吧台上，放置着一瓶瓶“永续水”(Water X)和刚煮好的咖啡。
“这是我们厂的‘特产’，欢迎来尝尝味道。”概念厂负责人张翼飞一边拧开一瓶“永续水”畅饮，一边向来访的记者们热情介绍。等大家一一品尝后，张翼飞抛出了铺垫已久的“彩蛋”——这些“好水”正是来自经过概念厂处理后的污水。
水质净化是污水处理厂的基本功能。概念厂的特别之处在于，可以用较短流程极限去除水污染物。每天2万吨左右的生活污水，进入水质净化中心，经过初沉发酵、高级氧化耦合等技术处理后，出水可达地表Ⅳ类水标准，直接排入附近河道，流入宜兴的团氿、东氿直至太湖。
循着概念厂的水质净化线路，记者来到了出水口。只见汩汩清流，源源不断地流入绕厂而过的云爱河，因为洁净度更高，出厂水与河水汇流时甚至形成明显分界。
“污水处理部分做到了极限脱氮除磷，其性价比明显优于现行的国内污水处理厂。”张翼飞介绍说，传统污水处理厂通常采用活性污泥法等工艺，主要去除污水中的有机物和部分氮磷等营养盐，对新兴污染物等难降解物质的去除效果较差。而概念厂采用先进的高效加载澄清、自养型脱氮膜生物反应器法、高级氧化等工艺，能够有效去除污水中的有机物、氮磷等营养盐及新兴污染物等难降解物质，提高出水水质和稳定性。在高效极限脱氮等先进技术加持下，污水处理效果可以实现每升水的总氮含量小于3mg、正磷酸盐含量小于0.1mg、新兴污染物去除率达到80%。
在水质永续方面，概念厂出水可保障太湖水质安全，同时通过采用国际先进技术和设备，部分出水会来到极致水净化单元进行处理，指标经检测后可达到生活饮用水国家标准，带来污水从根本上实现再生的科技体验。“我们出品的‘永续水’可以直接饮用，也可以用来冲泡咖啡，等天气再热一点，还可以酿造啤酒。”张翼飞自信地说。
在概念厂的生产型研发中心，实时展示着全球领先的污水处理技术和场景应用。记者一进门便注意到一个蓝白拼色的“集装箱”。中国城市污水处理概念厂专家委员会委员、江南大学环境与土木工程学院教授李激介绍，这是一个正在进行中试试验的装备。“从基础研究到科技转化，开展中试试验非常重要。因为概念厂采用了很多新工艺，需要研究试验获得相应技术参数，同时我们还会做一些破坏性或应对性试验，比如冬季来了一股特别不好的水，或者突然停电等。”李激说，小规模测试逐步达到工艺成熟后，可以通过研发中心3条百吨级、2条千吨级的试验线，进行大规模工程试验直至向市场推广。
污泥“变身”营养土，沼气用于厂区发电，变废为宝推动资源循环利用
在厂内名为“先驱屋”的一处展台上，陈列着花卉绿植通用营养土、有机肥等产品。外包装上印着的标志提醒记者，这是概念厂“出产”的又一项产品。
“我们把牙膏一样的太湖蓝藻泥、农林废弃的秸秆、绿化垃圾、果蔬垃圾、畜禽粪便还有生活污水产生的污泥等有机质废弃物，通过高干厌氧发酵及好氧堆肥过程，加工成了营养土，经检验合格以后推向市场，网店都有销售。”张翼飞拿起一袋用概念厂有机肥培育的泰国香米，向记者展示产品成色。
据介绍，概念厂设立的有机质协同处理中心，每日可实现处理污泥、蓝藻、畜禽粪便和秸秆等约100吨，目前处理量约40吨。这些有机质废弃物经过厌氧消化产生的沼气，被用于热电联产，产生的电能和热能可实现厂内能源自给(能源自给率超60%)。沼液流回水质净化中心进行再处理，沼渣则被加工成土肥产品，在厂区内的试验田中种植瓜果蔬菜等，全程不产生二次污染，同时实现资源的循环利用。
加大投入、变废为宝的背后有何现实考量？张翼飞解释，污水处理行业属于“能耗大户”，特别是用电需求量大，其电耗在全社会总电耗中占据较大比例。传统污水处理厂缺乏资源回收利用的意识和技术，往往将污泥直接填埋或焚烧处理，污水中有机物所含的能量被浪费。
此外，污水处理需要消耗大量燃料和药剂，会间接排放大量温室气体，其处理过程本身也会直接排放温室气体。李激举例说，长期以来，大部分生活污水都使用好氧的活性污泥法进行处理，也就是在氧气和细菌的共同作用下，将污染物氧化掉。但活性污泥法会消耗巨大的能源，并释放碳足迹(即产生的二氧化碳及其他温室气体的总量，通常用二氧化碳吨数来表示)；同时，该过程还会产生大量湿污泥，干燥、处置或焚烧这些污泥也会耗费大量能源。
与传统污水处理厂不同，概念厂通过厌氧工艺对污泥进行厌氧消化，以此实现能量的“回收”。“我们的DANAS干式厌氧反应器技术，是专门处理有机质废弃物的厌氧消化技术，有进料含固率高、沼气产量大、抗杂物、无沉积、效率高等特点，有‘大胃王’的称号。”李激说，通过反应器培养的厌氧微生物将有机质转化成沼气，可进行发电、提纯为天然气，实现有机固废的稳定化和资源化处理，具有低碳、环保的特点。
“世界上已有多个国家发布了污水处理厂碳中和技术路线图，这也是概念厂的目标。我们希望在资源回收和能源循环利用方面能起到一定的示范作用，让大家看到，污水处理厂也可以绿色低碳。”张翼飞表示，概念厂通过集成减污降碳先进技术，将污水处理厂从污染物削减基本功能扩展至城市能源工厂、水源工厂、肥料工厂等多种应用场景，将使整个社会全方位体验感受“污水是资源，污水厂是资源工厂”的理念。
生态生活生产融为一体，打造互利共生新型环境基础设施
没有脏乱的环境，没有污水的臭味，没有设备的轰鸣，漫步在概念厂，只见环廊相接、绿草如茵、池塘清浅，远处水田如镜、阡陌纵横，一派秀美的江南风光。“远观是工厂，近看像公园”，这座新概念厂完全颠覆了记者对传统污水处理厂的认知。
“一般来说，污水处理厂存在很强的‘邻避’效应。”张翼飞说，“邻避”指的是居民或当地机构因担心某些公共设施项目对身体健康、环境质量和资产价值等带来负面影响，而采取集体反对以至抗争的行为。“就是如果听说附近要建污水处理厂，大多数居民基本都会提出反对意见。”
解决“邻避”效应，就必须做到环境友好。概念厂坚持绿色发展理念，在确保水质、有机质循环设施相对固定的前提下，因地制宜叠加延伸至现代农业、体育文旅、生态田园等领域，打造开放、共享的新型城市空间，与周边环境无感融合、亲近共生。
记者注意到，厂区里的初沉池、生化池、二沉池等都加了盖，并且在旁边装有臭气处理装置，在整个污水处理环节基本不会产生臭味。在有机质协同处理中心，气体排放前都经过净化处理，所以也几乎闻不到异味。据介绍，概念厂采用组合式生物除臭技术，通过精细化设计大幅减少臭气总量，同时通过“除尘水洗＋酸洗＋高效异养型生物除臭滤池”组合工艺，确保厂区无异味，以实现对外开放的独特需求。
新概念还体现在建筑设计的细节上。记者看到，有机质协同处理中心安装了一根斜斜的烟囱。“至于为啥倾斜，纯粹是建筑设计师的审美考虑，烟囱不一定都是直挺挺的，倾斜也是一种美，非常有艺术感、不拘一格。”厂区工作人员如是回应。据悉，概念厂厂区由艺术家、建筑师、工程师共同参与设计，注重建筑空间美感和人文景观融入，使得厂区宛如美丽的城市会客展示厅和市民休闲娱乐的公共花园。
“我们这里的咖啡厅、花园都成了当地的网红打卡点，还经常有人来拍婚纱照，一到节假日非常热闹。”张翼飞说，推动污水处理厂与城市环境相融，变“消极”空间为“积极”空间，实现从“邻避”到“邻利”，构建生态、生活、生产共融互动、服务社会与自然的新型环境基础设施。
“宜兴城市污水资源概念厂是三峡集团合作参与的首座新概念水厂，这里的理念和成果正在长江大保护中被推广应用。”长江生态环保集团党委副书记刘想华表示，通过前期实践，复制建设安徽六安凤凰桥水质净化厂、湖北武汉汤逊湖藏龙岛地下净水厂等一批新概念厂，打造独特高效的长江生态治理“利器”，将积极助推长江经济带绿色创新高质量发展。
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