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王凱軍老師在科研上卓有成就。特別是，他和中國第一代環(huán)保工作者一起工作，經歷了中國環(huán)保重大事件的全過程。

在弟子們一再要求下，他開始陸續(xù)回顧從業(yè)以來的經歷和經驗，在此基礎上，口述了《環(huán)�；貞涗洝�。綠茵陳和913工作室一起，有幸記錄整理相關內容。此書目前正在出版流程中，不日將與各位讀者見面。

創(chuàng)新思維一直是王老師從業(yè)以來的核心思維方式，無論是在環(huán)境技術方面還是推動企業(yè)成長方面，都有許多成功范例，這在我們之前發(fā)布的十篇文章中已有體現。

本篇節(jié)選自回憶錄的第八章，講述了王凱軍老師如何對地下污水處理廠這個新芽予以關注、呵護，并助力、規(guī)范其成長。地下污水處理廠是邊緣創(chuàng)新范式的新典范，它發(fā)端于小眾，破圈到主流。

近日，國務院辦公廳印發(fā)《關于進一步盤活存量資產擴大有效投資的意見》，明確提出：“因地制宜積極探索污水處理廠下沉、地上地下空間綜合開發(fā)，有效盤活周邊可開發(fā)土地等資產”。6月15日，央視財經頻道《經濟信息聯播》對中國水環(huán)境集團北京通州河東資源循環(huán)利用中心進行報道，將其作為探索促進盤活存量和改擴建有機結合的典型案例。

地下污水處理廠建設方式從其出現到發(fā)展，我就予以了特別關注。

從十幾年前北控內部討論馬來西亞潘岱項目開始，到鼓勵中國水環(huán)境集團董事長侯鋒以此作為工程博士論文選題，我支持中國水環(huán)境地下污水處理廠的技術方向，策劃和參與制定行業(yè)標準和水專項立題研究，并倡導地下污水處理廠是行業(yè)踐行生態(tài)文明建設的重要抓手，是中國超越國際水處理行業(yè)發(fā)展的一個重要標志。

從一個人搖旗吶喊、孤軍奮戰(zhàn)，到行業(yè)能夠開始認同，到現在能夠形成一定氣候，非常不容易。一方面是因為我堅持認為這是一個重要的技術方向，最主要的原因還是產業(yè)界有一兩個公司堅持不懈地實踐，做出了讓世人公認的成績。因此，認真總結這一發(fā)展歷程，提出下一步的發(fā)展方向，也是非常重要的工作。

01地下污水處理廠如何邁出了關鍵一步

Key step

我國污水處理廠的建設取得了舉世矚目的成績，目前，已建成5000多個大型污水處理廠，日處理能力將近2億m³/d。與此同時，污水處理行業(yè)依舊存在諸多難題，例如污水廠占地面積大、鄰避效應嚴重、能耗藥耗高、資源回收率低等，這嚴重影響了污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

記得在北京建肖家河污水處理廠時，由于鄰避問題，很多周邊居民反對，特別是一墻之隔的圓明園花園，有很多投訴。當時，沒有人敢接這個廠的環(huán)評，桑德老總文一波打電話找到我,我安排人做了這個項目的環(huán)評。

肖家河污水處理廠建成后，十余年時間里，周邊的土地也沒有開發(fā)。污水處理廠占地50畝，卻影響了周邊將近1000畝地的價值。我的博士宮徽采用網絡爬蟲工具，從某網站抓取了北京市2016年某日和2017年某日的所有房價信息，構建雙重差分模型，分析其對周邊經濟社會影響。結果表明，處理規(guī)模為4萬m³/d的某污水廠，直接投資2億元（5%），直接占地73畝，土地價值7.5億（15%），對周邊3.2平方公里房價抑制金額為45.8億元（80%）。

可見，傳統地上式污水處理廠會嚴重影響周邊地區(qū)的土地價值，與此形成鮮明對比的則是城市公園的存在，紫竹院、龍?zhí)逗�、陶然亭等城市公園對周邊房價有大幅度的正面提升功能。從整個城市發(fā)展角度考慮，發(fā)人深思。

進入“十二五”以來，地下式污水處理廠探索成為行業(yè)熱點領域。一方面，它顛覆性地改變了原有污水廠的功能形態(tài)，更好兼顧了社區(qū)、環(huán)境和土地等要素，獲得了城市管理者的青睞；另一方面，其建設方式引發(fā)了行業(yè)針對投資、安全和運行問題的否定和爭議。在我看來，這種“一邊爭議，一邊落地”的場景讓人非常有緊迫感，迫使身臨其境的人們去主動深入思考。

地下污水處理廠的早期建設，考慮要素主要是異地搬遷所引起的污水廠重建和管道等投資問題。比如，中國水環(huán)境集團建設貴陽某污水處理廠方案，建設地下污水處理廠可節(jié)省管網投資約11億元，調水補水的電費每年節(jié)約大約3000萬元，節(jié)約土地1000余畝。原地建設地下污水處理廠出水要求更高，達到地表水IV類，實現了南明河生態(tài)補水1.6億m³/年，使得其成為水資源100%回用的成功案例。

在這樣的大背景下，“十二五”期間出現了一系列的地下污水處理廠，數據統計顯示其所占比重仍然較低（＜2%），但增長趨勢明顯，處理水量和投資總額增量部分分別占污水處理廠處理水量和總投資的6%和12%左右。我把這一階段稱為“發(fā)展初期”，期間，關于地下式污水廠發(fā)展的爭論不斷，引發(fā)了媒體及國際專家的廣泛關注。

中國水環(huán)境董事長侯鋒曾任北控水務副總經理，在北控期間他負責過馬來西亞潘岱地下污水處理廠建設。離開北控之后，他建立了中國水環(huán)境公司，以地下污水處理廠建設作為公司的重要技術方向，他是第一批清華大學工程博士，我們一起討論將他的博士論文選題定為地下污水處理廠相關問題研究。

在聚焦地下污水處理廠的工程博士論壇上

配合國家為重大專項設立的工程博士制度，我和左劍惡教授從培養(yǎng)行業(yè)領軍人物這一基本要求出發(fā)，給前幾批的文一波、侯峰、許國棟、李力等工程博士量身定制村鎮(zhèn)污水處理、地下污水處理廠、生態(tài)綜合體和流域治理等高峰論壇的題目，引起行業(yè)較大關注，確實達到了推動行業(yè)發(fā)展的初衷。

2015年，我們以清華大學工程博士高峰論壇的名義，為侯鋒適時組織了“聚焦地下污水處理廠”的國際研討會，邀請國內同行、荷蘭與日本專家與會研討。工程博士高峰論壇是我和左劍惡為第一屆工程博士生量身打造，第一發(fā)言人一定是工程博士本人，目標定為能在一個細分行業(yè)引領技術發(fā)展趨勢，從而體現行業(yè)領軍人才的培養(yǎng)目標。當時地下污水處理廠仍然是一個有爭議的話題，但我認為有爭議的課題才有挑戰(zhàn)性，同時才可能具有引領性。

污水處理廠無論是采用排放標準的一級A，還是一級B，在生態(tài)上都是負的。如何把負資產變成正資產，不光排放要達標，還要生態(tài)友好、環(huán)境友好、社區(qū)友好。正是在此次論壇中，首次提出將污水處理廠“負資產”變?yōu)樯鷳B(tài)“正資產”理念，也成為一個時期內我們推動地下污水處理廠建設的主導思想，將被動建設轉化為主動追求。國外同行，荷蘭與日本專家的案例，也給了我們信心。

如我所預料，高峰論壇上有不同意見，我的態(tài)度是趨利避害，引導這一趨勢走向健康發(fā)展的軌道。我們應當站在時代的角度，宏觀審視地下污水廠的現象，發(fā)揮和利用其優(yōu)勢，順勢而為。

會議之后，媒體詳細報道了會議宗旨和內容。王洪臣教授打電話給我，提醒我說，你們搞的這個會議不太妥當。他認為，現在的建設方式是原封不動將地上污水處理廠工藝和流程搬到地下，沒有創(chuàng)新意義，這種說法應該代表了當時行業(yè)相當一部分人的主流意見。

電話里我隨口引用了恩格斯的名言，“猿從樹上到地下，是完成猿變成人的關鍵性一步”，我進一步解釋：只有到了地下之后，才會引發(fā)一系列技術進步和變革的需求，比如，除臭需求、改變二沉池的需求，最后會導致對高效、節(jié)地等工藝變革的根本性需求。

02地下污水處理廠需要修煉內功

Underground sewage treatment plant needs to cultivate internal skills

地下污水廠建設之所以負面聲音不斷，是因為其確實面臨著一定的問題和挑戰(zhàn)，比如：單位建設投資高（高于地上廠2-3倍）；通風、除臭能耗高（地下封閉空間）；占地靠池深建設困難（生化池和二沉池占地比例超過70%）；提標升級改造難等。

我們的態(tài)度是正視這些由于地下污水處理廠的出現而產生的新問題，重新審視有別于地上污水處理廠建設的工藝，研究了適合地下污水處理廠建設的一系列減少占地、降低投資、提高效率的新技術、新途徑，具體思路有下面幾條：

減少二次沉淀池占地是降低投資的途徑之一。

二沉池非常占地方，也是地下廠建設的主要難點，需要改進現有沉淀池形式。在地上采用的是平流式沉淀池，結構復雜，運行難度大，占地面積大，圓形輻流式結構也無法在地下箱體中采用。所以，最初二沉池是大家的主要攻關對象，有的采用雙層沉淀池。最終，矩形周進周出沉淀池被大家接受為下沉式污水處理廠的優(yōu)選池型，其水力負荷可達1.5m³/平方米·h，出水SS可以穩(wěn)定達標。

生化處理工藝是污水處理廠主要占地的單元，從生物處理方面，膜生物反應器(MBR)具有優(yōu)勢，污泥濃度高(8~10g/L)、沒有二沉池、出水效果好、反應高效，節(jié)省占地，能夠避免二沉池建設，現階段工藝成熟可直接應用，是地下式污水處理廠可選的主體工藝之一。

另外，好氧顆粒污泥技術在國際上比較熱門，沉降速度快（30-70 m/h），省去二沉池，節(jié)省占地，出水水質良好，其出水TN可低于4mg/L，TP僅為0.3mg/L。若成功推廣應用至地下式污水處理廠，可節(jié)約75%以上占地面積和30%能耗。

我反復建議中國水環(huán)境在地下污水處理廠采用好氧顆粒污泥技術，為此我跟中國水環(huán)境龐洪濤等人到荷蘭兩三次，并且邀請代爾夫特大學我的師兄van Lier教授來中國交流。

后來，中國水環(huán)境、代爾夫特以及清華一起簽訂了建立研究中心的三方協議，但是由于新冠疫情原因，中心還沒有開展實質性工作，這也是挺遺憾的。

國際技術交流中的小插曲

這里有非常意思的兩個事情，荷蘭DHV公司前期在中國的公司鬧得很不愉快，所以，他們對中國人比較防備，不允許中國人參觀他們的好氧顆粒污泥示范工程。

有一年，在葡萄牙布里斯班開IWA水大會，我們提出來請曲久輝院士去看看好氧顆粒污泥，與代爾夫特的Mark當面協商，他同意安排。但是，到了布里斯班，曲久輝院士卻沒有訪問成，因為DHV不同意。

說起來我還是十分幸運的，有一次，我在西班牙開完厭氧大會后順訪荷蘭，直接找到van Lier教授，正好Mark的學生，做好氧顆粒污泥的女博士Merle畢業(yè)后，到van Lier組里作助教。他倆帶著我還有我的幾個學生，參觀了好氧顆粒污泥的示范工程，這已經是他們的第二代產品。從圓形鋼結構反應器改為方形混凝土結構反應器，這種改變對于放大是非常有益的。城市污水領域，圓形反應器適合小規(guī)模情況，一旦要到大規(guī)模還是要方形混凝土結構。

還有一件事讓我有些感慨。談到合作研究，荷蘭有很好的社會分工系統，大家都非常自覺地遵守，van Lier和Mark都在一個學校，他說：我們約定了好氧顆粒污泥的研究由Mark負責，能不能跟你們合作研究，得聽Mark的意見�？梢娙思一ハ嘧鹬貙Ψ降难芯款I域和對方的知識產權，對在研究中主動避免重復研究非常重視，這些觀念根深蒂固。

技術路線上，中國水環(huán)境第二代地下污水處理廠技術是通過水專項支持研究MBBR技術方向，開發(fā)了固定床節(jié)地型生化處理（HBR）工藝。它無需二沉池，處理負荷高，采用的是高填充比的固定床，大幅節(jié)省占地75%以上，實現了污水生物處理的高效節(jié)地目標。

應用中面臨一些與標準相關的實際問題，比如，地下污水處理廠環(huán)評要求，仍然要按照地上污水處理廠設置隔離距離；地下污水處理廠設計的消防要求，即使是敞口的水池也要嚴格按照消防規(guī)范1000平米分室，增加了許多投資。這一系列問題也阻礙了地下污水處理廠的發(fā)展。

我安排中國水環(huán)境公司申報生態(tài)環(huán)保部標準的編制，當時我不好直接出面。第一次答辯時，專家就沒有認可這一方向，認為對于地下污水處理廠有不同意見，不宜制定標準，可見當時輿論不利于地下污水處理廠技術發(fā)展。后來，我們一起申報了中國環(huán)保協會的團體標準，這是第一個地下污水處理廠標準，受到中國水環(huán)境公司的重視。

我組織出版了《地下再生水廠覽勝》一書，2022年4月經由清華大學出版社出版

03逐漸影響產業(yè)界的選擇

Influence the industry

安徽國禎由于感謝我對他們公司發(fā)展的一些建議，請我去講過兩次課，其中一次講的是生態(tài)文明、建設下地下污水處理廠，他們很感興趣，我們給他們做過一個咨詢報告，提出了地下污水處理廠建設的一些模式。

后來，我們編撰地下污水處理廠畫冊，把他們的幾個案例也收入了，從案例上來看，他們最初的地下污水處理廠建設形式比較單一，后期建設形式有了很大變化，主要體現在要素的增加和內容的豐富，也就是我們提到的生態(tài)綜合體理念，被他們所接受。

影響地下污水處理廠的投資的主要因素是池體結構，一般地下污水處理廠結構設計采用三層或三層以上結構。在地上層布置綠化景觀，營造主題公園；地下負一層為設備層，布置預處理設備、鼓風機、變電間、除臭、加藥和污泥處理等設備；地下負二層（-15m）是構筑物，包括：預處理池、曝氣池、二沉池等二級處理構筑物、三級處理裝置和污泥濃縮池等。這種超深結構在很大程度影響了污水處理廠的投資。

在北京東壩地下污水處理廠的豎向布置上，我們進行了創(chuàng)新探索，采用地上與地下相結合的方式。這種建設方式有以下幾點考慮：第一改進了地下污水處理廠地下多層結構，降低投資費用；另外，操作層主要是在地面之上，避免消防的一些硬性要求，采光好使得運行環(huán)境更加明快；最后，實際上也解決了地下污水處理廠建設過程中的企業(yè)效益問題。

地下三層結構的地下污水廠，在地面上建設花園、綠地和濕地具有良好的社會效益，但是，企業(yè)很難獲得經濟效益。把地上的構筑物檢修和地上空間省出來以后，作為企業(yè)的研發(fā)中心和實驗基地，甚至今后可作為企業(yè)進一步發(fā)展的辦公場所。起碼在這樣一個兩萬噸的污水處理廠，通過結構設計，企業(yè)增加了幾千平米的用房。

東壩未來污水處理廠值得一提，在技術上有突破，首先是關于地下污水處理廠探索的新實踐，提出了針對城市中心區(qū)地下廠的一種建設方式。工藝采用磁分離方法的碳源濃縮、部分厭氧氧化以及水解液的利用方式都是新的實踐。

04生態(tài)綜合體的超越

Beyond the boundary

2016年10月，我們又召開關于污水處理廠生態(tài)綜合體建設的工程博士高峰論壇，提出將城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體建設與地下污水廠相結合。

城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體建設為主題的工程博士論壇

生態(tài)文明建設是中國在社會發(fā)展方面的一次創(chuàng)舉。所謂“生態(tài)文明”，是以人與自然、人與人、人與社會和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮為基本宗旨的社會形態(tài)。美國國家人文科學院院士小約翰·柯布（John B. Cobb, Jr.）曾撰文指出“直接進入生態(tài)文明的發(fā)展抉擇帶給中國一個千載難逢的偉大機會，這個機會是中國獨有的領導世界的機會……中國應該抓住直接進入生態(tài)文明這一千載難逢的偉大歷史機遇。”

生態(tài)綜合體概念的提出，可以說是污水處理的行業(yè)踐行生態(tài)文明理念的一次社會實踐。幾年前，我去參加歐洲水科技周交流會議，做了相關報告，國外學者馬上表示：公共基礎設施就應該這樣建設，我們歐洲說得多，沒有機會實踐。污水處理廠可成為良好的載體，與周邊社區(qū)融合，為居民提供各類服務，是未來引領世界技術進步的方向之一。

在生態(tài)文明大背景下，特別是進入“十三五”時期以來，地下式污水處理廠的總處理規(guī)模和總投資增量明顯，分別占同期污水處理廠處理水量和總投資的18%和30%左右。眾所周知，發(fā)展趨勢要看增量，而不是看存量，因此，地下污水處理廠的建設趨勢已經很明顯。

05地下污水處理廠的歷史機遇

Historical opportunities

為明確未來的發(fā)展趨勢，首先要明確一個基本問題，就是地下污水處理廠為什么在中國蓬勃發(fā)展？

九十年代，我剛回國，在DHV公司第一個中國項目——成都市三瓦窯污水處理廠工作過一段時間。后來聽說由于城市發(fā)展問題，這個污水處理廠于2013年被炸掉，隨后跨江新建。幾年后，該廠再次被城市包圍，再次面臨重建問題。

環(huán)境學院在蘇州建立清華大學蘇州環(huán)境創(chuàng)新研究院時，我曾經提議，蘇州環(huán)境院建在改造的地下污水處理廠內，研究院大樓在污水處理廠之上，這個方案曾經被列入考慮范圍。我們在蘇州調研分析蘇州市現有城市污水廠與城市公園的分布情況。其中，姑蘇區(qū)城東污水廠毗鄰古護城河和蘇州大學，周邊居民區(qū)環(huán)繞，距古城相門700米（直線）；高新區(qū)新區(qū)污水廠，毗鄰京杭運河，距離蘇州市政府1.3公里（直線），目前為重點發(fā)展區(qū)；高新區(qū)鎮(zhèn)湖污水廠規(guī)模4萬噸，距離虎丘區(qū)政府2公里（直線），面臨居民投訴問題。

污水廠被城市包圍這一現象的出現，與我國的城市化率有關系。美國及歐洲從十九世紀末到上世紀中期，用了近70年時間從30%的城市化率發(fā)展到60%，而污水處理廠是在城市化后期開始建設，而我國從本世紀初到目前，只用了20年時間達到了同樣的城鎮(zhèn)化率水平，污水處理廠大規(guī)模建設也同期建設完成。因此，污水處理廠的建設跟城市發(fā)展同步進行，所以，大部分早期污水處理廠被城市逐步包圍。

就是這種種現實問題，催生了地下污水處理廠在中國的蓬勃開展。

值得注意的是，我國在快速的城市建設過程中，忽略了很多問題，城市綠地公園就是其中之一。聯合國最佳標準是人均60平方米綠地面積，而我國在2019年人均綠地面積僅為14.4 平方米，有較大差距。

再以北京方莊污水處理廠為例，占地4.9公頃，遠大于或接近于北京許多重要的街心公園，如會城門公園（2.5公頃）、南館公園（2.62公頃）、團結湖公園（4.6公頃）。由此可見，污水廠若將地面部分建成公園，對城市綠地的增加是至關重要的。

除城市綠地外，快速城鎮(zhèn)化也導致了城市公共服務體系的缺失。從數據調研可以看到，我國現階段人均體育場面積是日本1/13；美國博物館超過35000家，平均8500人擁有一座博物館，而在我國，平均250000人擁有一座博物館，美國是我國人均占有量的30倍。

“十九大”對國家治理體系和治理能力現代化提出要求，新時代大國治理需要轉向公共服務。在城市更新進程中，在補齊城市基礎設施和公共服務設施的短板方面，地下污水處理廠應該起到主導作用。這些都為地下污水處理廠的建設提供了良好的契機。

我認為地下污水處理廠是我國社會發(fā)展到一定階段的重要選擇之一，不能說是唯一選擇，但是，如果能夠結合城市更新和城市發(fā)展，這就應該是一個正確選擇，也給污水處理行業(yè)發(fā)展提供了更大的空間。通過地下污水處理廠產生的技術需求，可以推動與促進污水處理技術進步，新的、更高的需求的提出，帶來研發(fā)動力。

仍然還會有很多人討論應該不應該建地下污水處理廠，我想我們爭論的內容不在一個起點上。我們考慮的問題是污水處理的發(fā)展如何符合生態(tài)文明的要求，如何不僅滿足自然需求，如何與社區(qū)的發(fā)展相融合，是不是應該讓我們的孩子享受到我們兒時的快樂，而不僅僅是地下污水處理廠投資和相關技術問題。

成都天府新區(qū)第一再生水廠是四川省最大的下沉式再生水廠，處理規(guī)模為10萬噸/天

歷史給予了我國賦予污水處理新內涵、創(chuàng)新污水處理模式的機會，我們能不能抓住這次歷史機遇？地下污水處理廠的出現使得污水處理廠建設不僅僅是建廠本身，而是城市生態(tài)文明建設的抓手，是行業(yè)實踐生態(tài)文明的一種體現，政府和社會應該積極倡導，建設以污水處理廠為核心載體的城市生態(tài)綜合體。