中国水污染治理总体思路及解决方案

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     前言 

      环境问题一直是世界各个国家关注的事情，随着人类社会的高速发展，我国的环境危机问题日益严重，几乎很快就要成为一个污染大国。国家环境保护总局副局长潘岳曾警告：“如果我们的环保脚步跟不上进度，我们经济奇迹就会结束。中国的环境如果再这样恶化下去，将影响到国家经济、大众健康、社会稳定与国家的尊严。”       一、政府行为与决策决定环保成效及未来发展       马克思在《政治经济学批判》中指出，每个人在追求自己的私人利益的时候，也就不知不觉地为普遍利益服务。在市场经济范围内，个人的利己行为对社会利益的贡献是正面的。        但是，环保产业却是例外。宏观来看，无论是社会、国家还是个人或某个特定团体在谋求财富利益的时候，都需要有个良好的可持续发展的环境资源，这是共同的基础；而从微观的角度，恰恰是相反的。作为个人或某个特定团体来讲，面对有限的环境资源，为了努力创造个体的财富，则最终以通过抢占资源、破坏环境而达到目的。因此，环保产业是一个“宏观需求与微观需求”对立的产业。环保产业很难用一般市场模式去套用。生搬硬套的套用之下，就会出现很多南辕北辙的政策悖论。        因此，环保产业不能简单地把它推向市场化，而需要政府积极地加以干预。也因此，政府对环保产业的总体治理思路，是决定中国环保政策成败的关键所在。        过去十多年的环境保护（污水治理）效果不尽人意，也许，是政府的总体环保治理思路出错了！        二、现行总体环保治理思路应进行适时调整！        中国污水治理的总体思路，概括而言就是：“每个城市（县镇）建立一个污水厂”。用管网将全城的污水收集到污水厂，集中处理之后，排入江河湖海。这就是“集中式”污水处理思路。一直以来，集中式的处理模式就被广泛的应用，各级政府已经将环保与“大型污水厂建设”划上了等号。        但是，中国这么多年来的环保治理“越治越污”，其中最根本的原因当属集中式处理这一总体思路了。        1，管网建设，中国城市不堪重负        从各种口径的数字测算，大概可以得出一个概念，配套的污水收集管网投资成本大概是污水厂的3-5倍，平均算4倍吧。如此一来，我们不难算出一个行业收益率：按照1000元/吨.天的污水厂投资成本，加上4000元配套管网投资，每天每吨的污水治理投资成本在5000元左右；作为这个投资的补偿，即使按照0.8元/吨的居民排污费征收，每吨每天污水治理毛利大约在0.2元，以此补偿5000元的投资成本，年回报率仅有1.46%，远远低于社会平均资金使用成本。换句话说，这个产业根本不具备市场化的基础。        政府硬要将这个没有市场化根基的产业推向市场，政府就不可避免地要背负起污水治理社会总投资成本的80%（管网钱），而仅仅将那20%拿出来市场化。这种严重失衡的投资结构，给本来就不算富裕的国家财政造成重大的负担。毫无投资回报可言的管网投资，是国家财政权衡之后所不愿意负担的。于是，很多“九五”计划的污水处理厂拖到“十五”，“十五”拖到“十一五”……        大量的污水处理厂因为配套管网建设跟不上而“无污可治”，成为“晒太阳工程”。污水从污水厂旁边流过，大量污染物依然直接进入河流湖海。        2，管网建设，中国农村无法实施        我国是个发展中的农业大国，农村人口是城市人口的两倍多，农村的村落分散，地广人稀，生活污水和农副业产生的污水污染源分散难以大规模收集，经济落后，配套设施不完善，禽畜养殖污水往往不经任何处理直排周边水系或污染渗透底下水。污水收集管网建设无法实施。        一项以保护全国环境为目的的国策，假如在全国占2/3以上人口的区域无法实施，那我们很难想象这项国策最终能够完成历史使命。这就是中国，中国就必须考虑农村问题。        3，综合国力支撑不了“集中式治污模式”        以下这组数据对比，能够使我们量化理解上述的第1，2问题。        对比项污染源能源价格（石油）污水治理投资        30-40年代的美国2亿人口20-30美元/桶4000亿美元        现在的中国13亿人口+世界工厂140美元/桶？？？        在现行的“集中式治污模式”总体思路之下，大量的面子工程和在管网建设、污水厂的建设过程中产生各种暗箱操作不断的产生，腐败、漏洞滋生使得一个产业无法自身完成市场的良性循环。最终的结果是国家投入大量人力、物力、财力却见不到成效，造成国家资源的大量浪费。这个结果已经被这么多年环境治理历史结局所证明。环保产业因此被称为“一个尴尬的朝阳产业”。        也许，是时候重新审视一下这个被历史事实证明了是错误的但仍然被写进了未来国家规划之中的治污思路。其实，错误不难发现，难的是纠正错误的勇气。     三、解放思想，认清主要矛盾，寻找一线阳光！        既然管网建设我们投资不起，那么，不建管网又如何？这一下子可以节省下80%的投资成本。不建管网，将一个污水厂“化整为零”，就是适合中国国情的基本思路。起码，这个思路应当可以在农村或者经济不发达的城镇，取代现有的集中式污水处理思路。        化整为零（分散治理），是中国环境保护（污水治理）的必由之路！        以下是“化整为零”（分散治理）思路所包含的5个核心要点，就当是给国家的五个建议：        1，一厂多点，节省管网：        --化整为零，突破中国污水治理资金瓶颈        目前我国城市污水处理厂普遍采用的工艺为普通活性污泥法、氧化沟法、SBR（间歇式活性污泥）法、A－B法等，与美国、德国等发达国家所采用的技术与工艺几乎在同一水平上，必须配套大规模的管网来收集污水进行集中式的治理，投资费用十分高昂。        正如上一节所论述，管网的建设成本占整个污水处理项目社会总负担的80%左右，而这一毫无效益可言的财政负担，在我国现阶段经济承受能力之下，就成为了完成污水治理目标的最大障碍。        突破这一障碍的方法，就是在经济实力不足以投资建设管网的地区，将一个规划中的集中式污水处理厂，分成几个，分别建设在城市纳污水系周边，原有城市排污口相对密集的地方。这样，利用城镇原有纳污管网，就能够既解决污水处理问题，又大幅度节省新增管网建设投入。        一厂多点，可以理解为将一个厂分成几个分厂或者几个车间，各自独立完成污水处理任务。只不过这几个车间依据城镇原有排污口所在分布在不同位置。        理解小单元污水处理思路，也就同时解决了中国农村污水处理问题：村村自建污水厂。        当然，“集中式处理模式”主要考虑的是一个“规模效应”问题，也即是说，单位投资成本因为建设规模的扩大而下降。因此，一厂多点要考虑的技术因素就是如何寻找可以突破“规模效应”的低成本技术。这是下面第二个问题要讨论的。        2，因地制宜，丰俭不拘        --灵活应用多种生态技术，追求最优性价比（最高“削减系数”）        要做到“一厂多点”或者实现农村的小规模污水处理单元，就必须应用“单位投资成本”和“单位运行成本”不受规模效应影响的技术。而这种技术体系，是存在的。这方面的技术实际上已经是十分成熟的，其中涵盖了：接触氧化法，人工湿地，泛氧化塘（稳定塘）等等。        依据各地污水自然汇集形态，因地制宜，选择：小型的接触氧化，人工湿地，或者稳定塘等不同模式，再通过添加高效的人工“基质”的办法极大地提高这些成熟工艺的处理效率。这种将水体自净能力极大提升的生态技术思路，最大限度减少污水汇集土建成本，依据不同的污水承载水体，添加不同量的“基质”就行。因此，完全突破了“规模效应”的束缚，单位投资成本和营运成本，甚至比号称拥有规模效应的各种活性污泥法还要低得多。        评判一项技术是否适合中国国情，我们认为，最重要的一个指标就是性价比，也就是说单位投资成本每天削减的有机污染量。我们用一个公式描述：                                             C                            α（削减系数）= ———                                            A+B   　　其中：    　　C = 每天系统削减的COD总量    　　A = 系统总投资（包含土地、管网、污水厂）按照8年折旧计算出的“每天投资总额”    　　B = 系统每天营运总费用    　　α（削减系数）= 系统单位投资加营运的削减总量    　　* 削减系数，应依据污染源污染浓度，横向比较应用。    　　削减系数公式为：                                            C                           α（削减系数）= ———                                           A+B   　　其中：C = 每天系统削减的COD总量；A = 系统总投资（包含土地、管网、污水厂）按照8年折旧计算出的“每天投资总额”；B = 系统每天营运总费用；α（削减系数）= 系统单位投资加营运的削减总量（* 削减系数，应依据污染源污染浓度，横向比较应用。）   　　举例计算说明：   　　某A污水处理厂：   　　集中式处理，活性污泥法处理工艺，日处理量为1万吨，COD进水300mg/l，出水COD≤50 mg/l。投资费用管网3500万+污水厂建设1000万，工程占地15亩（按均价15万/亩计）营运能耗0.6元/吨。    　　置换削减系数公式为：    　　C=（300 mg/l -50 mg/l）=250 mg/l·d×10000吨/天=2500000 mg/l    　　A=（管网3500万+污水厂建设1000万+土地费用225万）÷8年折旧÷365天=16182元/天    　　B=（0.6元/吨×10000吨/天）=6000元/天                        2500000 mg/l   　　　则α（削减系数）=————————  =  113 mg/l·元   　　　　　　　　　　　　22182元   　　如进水量在5000d/t的话，则该系数公式为：    　　C=（300 mg/l -50 mg/l）=250 mg/l·d×5000吨/天=1250000 mg/l    　　A=（管网3500万+污水厂建设1000万+土地费用225万）÷8年折旧÷365天=16182元/天    　　B=（0.6元/吨×5000吨/天）=3000元/天                       　　　1250000 mg/l   　　　　　　则α（削减系数）=————————  =   65 mg/l·元   　　　　　　　　　　　　　　　　19182元   　　某B污水处理厂：   　　分散式就地处理，“一厂多点，节省管网”阿科蔓处理工艺，日处理量为1万吨，COD进水300mg/l，出水COD≤50 mg/l）。投资费用管网“零”+污水厂建设合共800万，工程占地10亩（直接利用暗涵、地埋式兼容绿化用地等等，节省用地，按均价15万/亩计）营运能耗0.3元/吨。    　　置换削减系数公式为：    　　C=一半达标（300 mg/l -50 mg/l）=250 mg/l·d×5000吨/天=1250000 mg/l      　一半削减70%（300*0.70）=210 mg/l·d×5000吨/天=1050000 mg/l    　　合计：C=1250000+1050000=2250000 mg/l    　　A=（管网0+污水厂建设1000万+土地费用150万）÷8年折旧÷365天=3938元/天    　　B=（0.3元/吨×10000吨/天）=3000元/天                       　　　　　2250000 mg/l   　　　　　　　　则α（削减系数）=————————  =   324 mg/l·元   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6938元   　　如进水量在5000d/t的话，则该系数公式为：    　　C=一半达标（300 mg/l -50 mg/l）=250 mg/l·d×2500吨/天=625000 mg/l      　一半削减70%（300*0.70）=210 mg/l·d×2500吨/天=525000 mg/l    　　合计：C=625000+525000=1150000 mg/l    　　A=（管网0万+污水厂建设500万+土地费用75万）÷8年折旧÷365天=1969元/天    　　B=（0.3元/吨×5000吨/天）=1500元/天                       　　　　　　1150000 mg/l   　　　　　　　　则α（削减系数）=————————  =   332 mg/l·元   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3469元   　　332 vs 65，分散治理削减系数是传统污水处理模式的5倍。   　　而实际情况会令这个差距更加大，因为，很多地方实际污水量要比规划少得多，在“规模效应”之下，污水厂建设通常远远大于实际污水收集量。这样一来，实际的投资削减系数就会下降到60-70。只有分散式的“一厂多点”的15%左右，优劣更加明显。    　 “削减系数”越高，表明这种技术体系单位投资效率越高。我们提出“削减系数”的概念，旨在提出一种新的技术评判模式，这种评判模式有助于中国发掘性价比最优的污水治理技术。          我国城市经济能力尚不强，何况广大的农村地区。对于城市污水处理后的出水要求应根据我国国情，制定相应适当的标准，不必一律向发达国家看齐，要求绝对的达标。发达国家的城市污水厂出水标准也是随经济能力逐步提高的，象污水处理事业发达的美国在七十年代主要采用膜法，70％的污水处理厂采用高负荷生物滤池，其原因主要是它的造价低、运行稳定、能耗小。后来随着经济实力的增强，出水标准提高，生物滤池不能满足要求，才逐渐采用活性污泥法等。因此我们应在适当的标准的基础上，选择适合我国国情的，削减系数最高的技术工艺。    　　3，理清主次，锁定目标    　　——达标与削减结合，完成总量削减目标    　　在“集中式治理”模式之下，污水厂达标似乎成为了环保各界唯一的目标。而忘记了，总量削减才是我们国家总控的目标，点上的达标是实现总量削减的手段。        手段与目标不清，产生了很多奇怪的现象。    　　例如，南方某城镇，全镇污水自然汇集到“城东”流入一个饮用水源。省里环保局要求镇政府将污水引导到“城西”建一个污水厂，然后排入另外的水系，以此保护城东的饮用水源。初衷是好的。       但是，镇里财政困难，无力承担数千万元的管网和污水厂建设。镇里提出首先在“城东”投资数十万元建一个泛氧化塘，用人工基质提升处理能力，使污水大幅削减进入饮用水源；第二步，在省里拨下管网钱之后，再在城西建污水厂。这样分两步走，既是镇里力所能及的，又有效保护了饮用水源。        结果，省里环保部门与建设部门扯皮，以镇里的这个方案不符合污水厂建设规范，不符合饮用水源保护条例为由，否决了。于是，镇里污水继续“合法地”流入饮用水源。        这是一个多么悲哀的结局，我们的应用水源被各部门“依法”污染着。这就是手段与目标错位之下的政策悖论。    　　因此，环保部门和建设部门应该解放思想，理清手段与目标的关系，不能做出以“手段”为由阻碍了目标的达成。    　　这一点，与上述第2点的“削减系数”息息相关。假如目标清晰，则会鼓励各级政府量力而行，选择地方政府负担得起的“削减系数”最高的技术工艺，完成总量削减的任务。而假如各职能部门机械地围绕“手段”工作，则会领到地方政府停工待料，等待上级政府拨款，而因为我们本文第一章节提到的国力原因，这个等待将会遥遥无期，污水继续“依法”直排！    　　另外，流域总量削减总体目标的监控应该是“流域断面”。这是另外一个问题，以后另文讨论。    　　4，科学规划，长短兼容    　　--提高污水处理单元的兼容性，减少污水厂重复建设    　　“集中式治理”模式并非不可行，而仅仅是与中国目前的国力所不相符而已。那么，我们在提倡以“分散式治理”思路解决目前中国总体国力之下的污水治理问题的同时，还需要考虑的是未来的发展，也就是说，当我们的国力强大到一定程度，或者某些地方经济发展到可以支持建设大规模集中式污水处理厂的时候，该如何操作？   　　这里涉及到的是一个“未雨绸缪”的超前规划问题。    　　我们认为，这个短期污水分散治理，未来污水集中处理的长短期兼容思想，应该被制订到一个区域的长远建设规划里。    　　具体而言，我们建议在建设规划里，对未来集中式污水处理厂的工艺选择，应选择与分散式模式可以兼容的工艺，以便暂时用在分散式治理工艺里（如稳定塘）的人工“基质”，可以被用作集中式污水处理厂的填料。这样就可以最大限度地减少重复建设的资源浪费。诸如此类。    　　那么，这种思路之下，也许生物固着法（接触氧化法）应该是较优的选择，而不是活性污泥法。    　　5，保护生态，发展循环经济    　　--最大限度的保持水态原貌    　　“水是城市活的灵魂，如果我们进行错误的城市水系改造，必将导致城市特色流失，功能萎缩，影响城市可持续发展和人对环境的友好。”这是建设部副部长仇保兴在2005年5月30日举行的首届“城市水景观建设和水环境治理国际研讨会”上阐述的观点。    　　集中式的污水处理思路，实际上很大程度改变了一个流域原有的水态，城内河网历史上往往都有纳污功能，将污水截走，也就使之失去了补水。很多城市的内河干涸都是来自于污水被截走。    　　“分散治理”的思路，基本上不改变原有水态，只是实现污水削减净化后排回内河，甚至在 “河中治污”，这样就最大程度地保持了水态原貌，从而保护了原有生态，起码不至于以保护环境之名破坏生态。    　　从循环经济的角度出发，分散式治理思路比起集中式处理思路更加具有可操作性。以集中式之理思路处理完的污水，应该处在整个流域的下游，要实现中水回用，就需要再建回用管网以输送回城。从经济的角度来讲，建管网收集污水尚且不是我国国力所能承受得起的，更遑论建设回用管网？    　　而分散式治理要发展水资源循环经济就容易实现得多，污水经过就地处理，就能实现就地回用，所需要的，无非是在稳定塘或者人工湿地或者接触氧化池里，多放点人工基质，令它们的处理能力再深度提升而已。    　　总结而言，我们认为，中国目前应当在中国现有国力条件下，量力而行，在经济欠发达地区推行分散式污水治理模式，实现全国水污染“总量削减”的根本目标。本文权当抛砖引玉，引起各界对此问题的关注，以推动中国水资源治理思路的良性变革。