張健：中國環(huán)保需要3.0版本
張健一直在倡導污水源分離理念，即人類排泄物單獨收集，用于農(nóng)業(yè)資源循環(huán)，從而終結(jié)城鎮(zhèn)化帶來的高耗水高耗能、農(nóng)業(yè)資源流失、水環(huán)境富營養(yǎng)化等不可持續(xù)的歷史。
聽說過“馬桶革命”嗎？
沒錯，就是馬桶。
比爾·蓋茨認為，“人類需要重新設計馬桶，變廢為寶。”因此他在全球范圍內(nèi)發(fā)起了一場“馬桶革命”，不少大學參與了這個項目。
有媒體報道，迄今為止，全球仍有20多億人無法享受到?jīng)_水馬桶這一城市文明的成果。在一些發(fā)展中國家，因為缺少衛(wèi)生設備引發(fā)傳染病的事件一直不斷。為此，比爾·蓋茨和梅琳達·蓋茨基金會斥資2400萬美元，希望科研人員能夠開發(fā)出一種廉價且高效的超級馬桶，這種馬桶必須要在沒有自來水網(wǎng)、排污系統(tǒng)以及電力的情況下依然可以正常使用，而且每天的維護費用不能超過5美分。
在2014年底舉行的馬桶創(chuàng)意大賽中，有四個方案中選，其中有兩個都與一家中關(guān)村的企業(yè)有關(guān)，它就是萬若環(huán)境工程技術(shù)有限公司（以下簡稱“萬若環(huán)境”）。
萬若環(huán)境創(chuàng)始人張健，是環(huán)保領(lǐng)域知名專家，北京“海聚工程”入選者，曾留學德國，12年前回國創(chuàng)辦了萬若環(huán)境，從此開始了一場特別的“馬桶革命”。說到特別，是因為他運用真空負壓技術(shù)和生態(tài)循環(huán)理念，打造出一套以真空廁所為源頭的微循環(huán)排水系統(tǒng)。有別于傳統(tǒng)的集中水處理模式，張健倡導從源頭開始分離污水，讓廢物就地資源化，實現(xiàn)二次利用。
更為重要的是，他認為國內(nèi)環(huán)保理念和技術(shù)需要變革，從照搬西方模式轉(zhuǎn)變成適應中國本土的循環(huán)模式。他將其定義為“中國環(huán)保3.0”。
人們浪費了多少資源？
“一個城市的下水管網(wǎng)和污水處理廠不應該是現(xiàn)在的樣子。”
張健提出了大膽的設想，“如果人類的糞尿不再進入下水道，而是返回到田地里，作為生態(tài)農(nóng)業(yè)的支撐；糞尿輸送不再進入污水管網(wǎng)，而是就地處理，碳排放將大為降低。”
無獨有偶。德國科學院的科學家們曾大膽預言，現(xiàn)代城市的下水道系統(tǒng)將被極大地改變，這將是本世紀城市建設中的一件大事。
這樣的說法不無道理。
張健羅列了一組數(shù)據(jù)，以每年百萬人口的排泄及產(chǎn)生的污水為例：100萬人每年產(chǎn)生的污水量高達6205萬立方米，相當于30個昆明湖；耗氧量達到了2.5萬噸；氮的流失有2500噸，相當于5400噸尿素；磷的流失高達500噸，足以制成2400噸磷肥；糞便中鉀的含量有1200噸，相當于2400噸鉀肥的成分；而經(jīng)由排泄產(chǎn)生的污水處理將耗能3102萬千瓦時，相當于13萬居民一年用電的總量，碳排量竟然高達 16 萬噸。
以上數(shù)據(jù)表明，常規(guī)模式下城市對水循環(huán)、物質(zhì)循環(huán)的擾動是驚人的，是難以或無法修復的。雖然人的糞尿只占污水的百分之一，但含有污水中大部分的有機物和絕大部分營養(yǎng)鹽，回收是資源，排放是污染。
而在此模式上對環(huán)保效果的追求，只能是解決了一個問題，又帶來新的問題。
在2015年3月全國兩會上，新任環(huán)保部長陳吉寧在接受媒體采訪時感慨到，當前中國制造是一種粗獷的發(fā)展模式，但在環(huán)保領(lǐng)域又何嘗不是呢？
早在2011年，時任清華大學常務副校長的陳吉寧就已經(jīng)談到，用“單位土地第二產(chǎn)業(yè)增加值”來表征經(jīng)濟增長帶來的環(huán)境壓力，考慮到當下中國所面臨的工業(yè)化、城市化雙重壓力，環(huán)境問題勢必給技術(shù)研發(fā)帶來新的挑戰(zhàn)，如果沒有“幾倍”的技術(shù)進步的話，今天所有復制歐洲和美國的治理模式都將很難成功，今后必然會遇到問題。
更為重要的一點是，我國污水處理“重建設輕運行”現(xiàn)象較為普遍。但令人欣慰的是，以張健為代表的水處理專家的回歸，一些環(huán)保人士將視野放長遠，這些因素帶動了國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)從重投資建設逐漸向重運行服務的轉(zhuǎn)型。
“摒棄價格至上的觀念，把生命周期和能耗放在首位，讓營養(yǎng)物循環(huán)，才是健康的環(huán)保理念。”致力于小到馬桶、大到整個國家排污系統(tǒng)的變革，是張健的創(chuàng)業(yè)理想，也是他不畏艱苦、醉心于科研的根本動力。
張健身上有一種匠人心態(tài)，他認為創(chuàng)業(yè)的質(zhì)量遠比增量更重要。正是因為這種心態(tài)，他才能十幾年來堅定不移地將先進理念和技術(shù)一步步落地，在中國生根，結(jié)出豐碩的果實。
水處理引入微循環(huán)的理念
還是從小小的馬桶說起，它是污水處理的源頭。
張健團隊在馬桶創(chuàng)意大賽中提出了一種新型衛(wèi)生系統(tǒng)，包括氣沖廁所、過濾—生物干化和高濃度糞尿蒸發(fā)濃縮，旨在排泄物的源頭減量密閉收集、低溫濃縮干化、生產(chǎn)全營養(yǎng)素肥料和清潔水。
與傳統(tǒng)廁所模式相比，這一系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。例如氣沖廁所用環(huán)境空氣“沖走”糞尿，密閉無臭，同時使能耗降低到遠低于常規(guī)便器中沖洗水的供水能耗。系統(tǒng)收集的高濃度廢物在特制的裝置中與其他有機廢棄物一起進行過濾和生物干化，利用微生物放熱或太陽能將廢物中的水進行蒸發(fā)，回收冷凝水和熱量，得到全營養(yǎng)份有機肥和清潔水。
這一靈感源于何處？
張健笑答，脫胎于農(nóng)耕文明的“城市”，從誕生之日就與自然環(huán)境息息相關(guān)。然而，僅300年的工業(yè)文明發(fā)展卻導致了城市與自然隔離、對生態(tài)環(huán)境的沖擊及與自然的對抗。
19世紀中葉，英國率先引入和普及城市沖水馬桶，大規(guī)模修建城市下水道。沖水馬桶引入后，由于廁所廢水量以數(shù)十倍增加，城市中原有與排水系統(tǒng)獨立的糞坑在容量上受到巨大沖擊，原有的糞尿收集、轉(zhuǎn)運設施無法再滿足新的要求，不得不通過下水道排放。
“源于西方的城市用水排水模式存在高耗水耗能、資源流失、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可持續(xù)等一系列弊端，人口眾多的發(fā)展中國家效法常規(guī)排水模式的問題和危機已經(jīng)開始不斷凸顯。”
“在我國，遠程調(diào)水、城市水逢枯就臭遇雨就澇已開始成為普遍現(xiàn)象，污水設施規(guī)劃建設趕不上新增人口排污的問題即使在污水設施最完善的首都也時有報道。”
“除此之外，隨著國內(nèi)磷資源的短缺和土壤有機質(zhì)的匱乏，從農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全的角度，污水污染物肥料化的需求也越來越突出。”
因此，構(gòu)建低碳微循環(huán)和資源回收的水處理模式勢在必行。這不僅是一種戰(zhàn)略眼光，還是擺在人們面前的現(xiàn)實選擇。
張健認為，中國應找到一條新的出路——著手重建城市微循環(huán)。應用于水處理領(lǐng)域，就是改變既有的集中式污水處理模式，實施以微循環(huán)為核心的水處理模式。
“就水處理而言，原有的城市規(guī)劃路徑越走越艱難，必須把農(nóng)村納入進來，統(tǒng)籌規(guī)劃，使水循環(huán)系統(tǒng)在更大的空間得以實現(xiàn)，解除由于行政區(qū)界所限和傳統(tǒng)理念所限對水處理的約束。”
萬若環(huán)境正是以新農(nóng)村、小城鎮(zhèn)為第一著眼點，研發(fā)了一系列真空排水、污水源分離與資源化技術(shù)。公司自創(chuàng)辦以來，獲得了幾十項自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)領(lǐng)先的專利技術(shù)。萬若環(huán)境獲得過“國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)”榮譽、“北京市企業(yè)自主創(chuàng)新TOP100”，在國家大專院校林立的北京，自己命題、自主創(chuàng)新的污水源分離技術(shù)獲得了“2014北京市科技進步三等獎”。
回國之前，張健曾作為歐盟環(huán)境工程專家，回國為有關(guān)環(huán)保規(guī)劃提供技術(shù)咨詢，他在國內(nèi)倡導污水源分離的理念，即將污染負荷最集中的人類排泄物單獨收集，回收能量并作為綠色農(nóng)業(yè)的資源進行循環(huán)，終結(jié)人類城鎮(zhèn)化帶來的高耗水高耗能、農(nóng)業(yè)資源流失、水環(huán)境富營養(yǎng)化等不可持續(xù)的歷史。
但是，這種宣揚收效甚微，很少有人能真正理解張健內(nèi)心的緊迫感。
當被問到一位環(huán)境工程專家為什么會花這么大的血本，致力于馬桶研究呢？張健說，2001年，在柏林一次中德環(huán)保部長參加的高端研討會上，德國綠黨環(huán)保部長表示，“我們希望中國發(fā)展，但如果中國按我們的軌跡發(fā)展，就需要第二個、第三個地球，德國作為高度發(fā)達的工業(yè)國家，應該率先尋找可持續(xù)的替代方案”。
正是在這次論壇之后，張健堅定了回國開拓可持續(xù)治污方案的想法。他說，“我80年代留學環(huán)�？萍及l(fā)達的德國，工作中取得了不少成績。但是回頭來看，我們做的全是高端的末端被動治理的技術(shù)，應該更主動一些，快速城市化發(fā)展中的祖國也需要采用新的模式。”
拳拳報國之心，加上先進的環(huán)保技術(shù)，萬若環(huán)境在北京、上海、江蘇等地取得了大量的業(yè)績，一個新的城鎮(zhèn)農(nóng)村水資源利用和污水資源化藍圖正在描繪之中。
上升到整個環(huán)保領(lǐng)域，張健提出了他的“中國環(huán)保3.0版本”。1.0版本是“從無到有”做環(huán)保；2.0版本是照搬西方模式做環(huán)保；而3.0版本是適應中國本土化的以微循環(huán)模式做環(huán)保。
污水源分離模式下的新農(nóng)村景象
水處理建造出新型生態(tài)村
將污水控制住，再資源化利用，是張健倡導的微循環(huán)排水系統(tǒng)的高明所在。
“生活廢水運送到村污水處理站，衛(wèi)生間的坐便器裝有感應器，能自動沖水，如今，河北省永年南界河店村村民的生活環(huán)境更加整潔。”2013年，這個村新建了生活污水處理系統(tǒng)，杜絕了污水隨意傾倒現(xiàn)象。
有媒體報道，“在村南的生活污水處理站看到的是人工濕地綠草茵茵，沼氣池、沉淀池等都建在地下，地上植樹種花。”
但是，在2013年以前，這個村的生態(tài)卻是另一番景象。這里的居民大多使用旱廁，少數(shù)有水沖廁所的家庭用水量大，而且污水通過滲井直接排放。居民的生活雜用水沿水溝街道溢流，隨處下滲，雨季時低洼處的民宅污水成災。沒有污水處理設施，只是單純地依靠下滲地下水來解決污水問題。
“如果用常規(guī)的辦法，建設常規(guī)重力流排水管道，需要破拆原有硬化路面來重新建設，而且處理工藝復雜，投資高昂，維護難度大。”
2013年，萬若環(huán)境承接了當?shù)匚鬯幚眄椖�，團隊不僅建造了污水處理設施，還為每家每戶安裝了氣沖馬桶。
這一微循環(huán)排水系統(tǒng)的特點就在于把馬桶與污水處理相連接，從源頭開始就達到了污水分類治理的功效。具體來說，就是把源分離、負壓排水、沼氣池和人工濕地等四種比較成熟的技術(shù)融合到一起綜合運用，在國內(nèi)農(nóng)村污水治理領(lǐng)域?qū)偈讋?chuàng)，具有節(jié)水節(jié)能、運營成本低、治理效果好等優(yōu)點，很適合農(nóng)村污水排放量小、后期運營資金緊張等情況。
具體來看，這套處理系統(tǒng)采用負壓排水技術(shù)，通過負壓管道、負壓罐，把生活污水通過兩套管網(wǎng)收集過來，分類處理。
經(jīng)過源分離后的糞尿混合液輸送到沼氣池進行熟化加工，產(chǎn)出的沼氣用來作燃料，沼渣沼液作為肥料返還農(nóng)田，不但降低了處理費用，還實現(xiàn)了“零排放”，避免了廢渣二次污染。
生活廢水、餐廚垃圾粉碎物則進入沉淀池、人工濕地進行沉淀凈化，處理后的水排放到蓄水池。根據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測報告顯示，這里的蓄水池的水質(zhì)已經(jīng)達到國家一級A類排放標準。處理后的水用來灌溉農(nóng)田，清洗汽車等。
這一排水系統(tǒng)被國家住建部作為“2014 年住建部科技示范工程”加以推廣。在工程一期，萬若環(huán)境為130余戶當?shù)鼐用癜惭b了真空廁所以及可循環(huán)的污水處理設施。當?shù)鼐用裆町a(chǎn)生的污水不用再由污水管道集中輸送到幾十里外的城鎮(zhèn)集中處理，而是在當?shù)靥幚砗投卫谩?/p>
除了當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得以改善外，政府用于污水處理的維護成本也大幅降低。萬若環(huán)境在該項目報告中寫到，污水處理和運行費，每個月每戶只有 3.5 元。
值得一提的是，收集及處理設施全部自動化運行， 基本不需日常維護，管理操作簡單易行。這也提升了該項目在國內(nèi)推廣的價值。
就這樣，一個“污水遍地”的村鎮(zhèn)搖身一變成為新型生態(tài)村鎮(zhèn)的代表。
那么，為什么要在農(nóng)村采用這一新模式？
張健答到，已有的城市模式大家已經(jīng)習以為常，一時難以撼動，所以要采取“農(nóng)村包圍城市”的戰(zhàn)略。他的夢想是將來城市的小區(qū)和建筑綜合體不再排出污水而是再生水，不再排出垃圾廢物而是有機肥，農(nóng)民進城裝蔬菜的車拉走的是高標準的有機肥……
踐行理念需不斷探索和創(chuàng)新
幾年以前，萬若環(huán)境因設計奧林匹克森林公園的排水系統(tǒng)而“名震四方”。迄今為止，張健團隊走南闖北，調(diào)研了國內(nèi)不同地域的水處理系統(tǒng)，也做過許多污水處理示范工程和市場項目。盡管各地有不同的生態(tài)，但張健堅持認為，這種從源頭分離的排水系統(tǒng)可以適應源頭分離設施的多樣化，以便適應地域和水質(zhì)的多樣化。
這樣的一套排水系統(tǒng)可以在幾十人甚至上萬人規(guī)模的生活區(qū)域進行污水收集與處理。既可用于城市新區(qū)和老城的排水改造，也可用于農(nóng)村和小城鎮(zhèn)地區(qū)；既可用于風景區(qū)或水源地等環(huán)境保護區(qū)、生態(tài)示范區(qū)，又可用于那些水源緊張的地區(qū)，以及沒有現(xiàn)成下水道的土地開發(fā)或房地產(chǎn)開發(fā)項目、城市邊緣地區(qū)或城鄉(xiāng)結(jié)合部進行污水控制與資源化。
京西學校密云環(huán)境教育基地資源型排水系統(tǒng)位于北京市密云縣水源保護地，主體建筑建造在山坡上，總面積為1642 畝。萬若環(huán)境應用源分離旱廁，沼氣、灰水收集、人工潛流濕地、果園，實現(xiàn)了生活污水、垃圾資源化利用，還實現(xiàn)了零排放和最大程度的資源回收。如今，當?shù)厮猩顝U棄物已經(jīng)實現(xiàn)了資源化零排放。
奧林匹克森林公園占地 680 公頃，園內(nèi)廁所原計劃采用分散式常規(guī)廢水處理模式，處理后的廢水排入濕地或人工湖。由于排水指標的限制，特別是氮排放就大大地超出限定值，所以采用黃水源分離的模式解決了這些問題。
張健團隊綜合分析了公園園林植物及土壤需求后，黃水經(jīng)腐熟后回用公園灌溉，構(gòu)成了一個綠色奧運的重要元素。這一項目得到了時任國家領(lǐng)導人的一致好評。
萬若環(huán)境與上海環(huán)科院合作的崇明島雙津村水處理項目，采用了重力流糞尿分離便器為基礎的分散處理模式，實現(xiàn)了黃水、褐水或黑水在一定范圍內(nèi)的自動、集中收集。
這一模式使得源分離發(fā)展成為一種替代模式，用來解決多層建筑、建筑群和住宅區(qū)的現(xiàn)實問題。出于這一認識，萬若環(huán)境七年前在解放軍報社的金茂物業(yè)樓建立了一個多層負壓節(jié)水便器為基礎的黑水收集系統(tǒng)，積累了初步經(jīng)驗。
上海崇明島陳家鎮(zhèn)興建的生態(tài)辦公示范樓為地上 3 層建筑，采用負壓糞尿分離便器，黃水、褐水分別采用負壓管道收集。糞便收集至化糞池后進行凈化處理；黃水收集到一個三格尿液儲存池，分時間熟化靜置后作為肥料利用。
除此之外，公司還與北京建工學院郝曉地教授合作，在北京市小湯山興壽鎮(zhèn)一個度假村莊里開展了黃水、黑水、灰水分質(zhì)收集系統(tǒng)的實驗和示范。 黃水、褐水和黑水分別通過重力流、負壓管道不同形式的組合實現(xiàn)了多樣化的污水分質(zhì)收集。國際排水協(xié)會主席Daigger 博士等國際知名專家贊譽這一工程是“國際典范”。
黃水經(jīng)過一定時間腐熟后用于農(nóng)田灌溉�；宜ㄟ^室內(nèi)的重力流排水管道進入積水井，并通過室外真空管道收集后采用人工濕地進行凈化，然后排放至人工湖。褐水集水井通過負壓管道，與負壓便器收集到的黑水一道被輸送到沼氣罐，與秸稈、家禽糞便一起發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣用于照明和做飯，沼液、沼渣用作農(nóng)肥。
節(jié)水效果顯著的黑水負壓收集系統(tǒng)還在達沃斯會議舉辦地之一——大連國際會議中心得以應用。這一項目的重點是節(jié)水沖廁和同層排水，為規(guī)�；瘜嵤┰捶蛛x生態(tài)排水提供技術(shù)依托。
臨近采訪尾聲，身兼中國生態(tài)城市研究會城市水學組副組長的張健對記者談到，“中國不應該、也無法拷貝西方早期城市化中使用的城市排水模式，創(chuàng)新型的污水處理理念和技術(shù)的施行成為必然。”
張健堅信，這一探索和變革不僅可以為中國可持續(xù)用水和排水尋求更持續(xù)的方案，也將為所有新興發(fā)展中國家提供可資借鑒的范本。
鏈接：張健，入選北京“海聚工程”，北京市特聘專家，萬若（北京）環(huán)境工程技術(shù)有限公司董事長，“中關(guān)村高端領(lǐng)軍人才”，榮獲第四屆“北京市留學人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特別貢獻獎”。
