今年將是人類環(huán)境保護(hù)歷史的重要一年，全球?qū)V泛討論有關(guān)人類未來可持續(xù)發(fā)展的兩項重大議程，環(huán)境問題將再次成為當(dāng)今世界政治的核心議題。這兩個議題一是關(guān)于2015年千年目標(biāo)后的全球可持續(xù)發(fā)展新目標(biāo)的確定；其二是在今年年底的巴黎氣候峰會，人類將為把2050全球溫度升高控制在兩度之內(nèi)進(jìn)行最后的努力。這兩項議程所設(shè)定的目標(biāo)高低標(biāo)志著人類在應(yīng)對全球環(huán)境挑戰(zhàn)時是否采取一致行動的意愿中能否取得新的拐點。
在過去30年中，中國的環(huán)境保護(hù)一直在蹣跚前行。不論在戰(zhàn)略還是執(zhí)行層面，環(huán)境保護(hù)在國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的地位日益提高，但卻始終面臨著兩個尷尬的狀況，其一是環(huán)境質(zhì)量整體惡化局部改善的態(tài)勢基本沒有改變；其二是盡管擁有技術(shù)進(jìn)步等后發(fā)優(yōu)勢，我們一些主要污染物的人均GDP峰值并沒有如OECD等國家的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境關(guān)系所揭示的那樣早些到來。造成這兩個問題的原因是多方面的，但從技術(shù)層面上看，過多短期功利性的技術(shù)措施、污染控制目標(biāo)的單一與不合理、以及整體污染控制方案缺乏成本和可行性分析等均值得我們反思。由于政策和技術(shù)等諸方面的問題，在城市水污染控制中大量出現(xiàn)了重調(diào)水輕治理、重地上輕地下、重景觀輕排放、重水線輕泥線、重建設(shè)輕運行、重末端輕源頭、重規(guī)模輕質(zhì)量等問題，使得我國不論城市區(qū)域?qū)用孢€是環(huán)境行業(yè)的整體投資與技術(shù)效率不高。
坦率地講，我國的污染治理基本上延續(xù)的是發(fā)達(dá)國家的技術(shù)體系。我們在技術(shù)復(fù)制過程中所表現(xiàn)出的宏觀問題除早期經(jīng)驗不足外，深層次的原因可能更主要的是我們在治理體系上的嚴(yán)重不足。今年將在去年“大氣十條”的基礎(chǔ)上，國家出臺“水十條”，新修訂的《環(huán)境保護(hù)法》也已于2015年1月1日正式實施，希望這些新的強有力的舉措帶來的不僅僅是更多的財政投入、更嚴(yán)厲的懲處和更高大的控制目標(biāo)，而是能夠有效推動環(huán)境保護(hù)治理體系的深層次改革，在政策、技術(shù)和管理層面，真正形成制度化的長期性、整體性和科學(xué)性的解決方案。各種研究表明，中國環(huán)境質(zhì)量的整體恢復(fù)需要10～20年的時間，我們能走得多快、走得多好、能否達(dá)到目標(biāo)，將依賴于我們在新的一輪全球環(huán)境浪潮推動下，抓住國家經(jīng)濟(jì)和社會轉(zhuǎn)型這一難得的戰(zhàn)略機(jī)遇期，能否在治理體系上盡早建立起有效遏制環(huán)境惡化的制度性拐點。
水是城市發(fā)展的重要自然資源、經(jīng)濟(jì)資源、社會資源和生態(tài)基礎(chǔ)要素。早在2002年的南非約翰內(nèi)斯堡可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議上，水問題即被列為五大可持續(xù)發(fā)展的世界性挑戰(zhàn)之首。人類對水環(huán)境問題的強烈關(guān)注反映了不同國家在其歷史上尋求各自發(fā)展進(jìn)程中的共同經(jīng)驗：水資源具有不可替代的特殊戰(zhàn)略性地位。全球化、城市化和技術(shù)創(chuàng)新是本世紀(jì)推動自然和人類社會變化的核心動力，人口的增長和人口向城市的聚集所帶來的水環(huán)境問題將長期成為全球亟待解決的重要問題。從本質(zhì)上看，水問題是一個流域性和局域性的問題，它的全球化更多體現(xiàn)在全球各個地區(qū)都面臨著不同程度的水問題，而在局域?qū)用嫔希O(shè)施又表現(xiàn)了明顯的自然壟斷性。水的這兩點屬性決定了在治理空間上技術(shù)方案選擇的多樣性和治理成效上對整體技術(shù)集成而非單一技術(shù)的依賴。因此在這里，本文將不討論單一水污染控制技術(shù)的發(fā)展問題，而是從宏觀視野提出5個問題，以與大家共同商榷。
1 關(guān)于城市水污染控制技術(shù)體系問題
去年是活性污泥工藝誕辰一百周年，我們在廣泛慶祝活性污泥法在解決城市水環(huán)境問題中所發(fā)揮的核心作用時，也要清醒地認(rèn)識到，一百年來，相對于影響世界變化的各種革命性、顛覆性技術(shù)的蓬勃發(fā)展，城市水污染控制技術(shù)的進(jìn)步實在是微小的、極其遲緩的（incremental）。在城市中，不論是在污水的排放方式、收集模式上，還是在處理流程上，都在固有的傳統(tǒng)布局、結(jié)構(gòu)和工藝線上展開和修補。技術(shù)應(yīng)用的模式也仍然停留在工藝選擇、設(shè)計、經(jīng)驗積累（know-how）、規(guī)范這一傳統(tǒng)的土木工程的實踐范式中。即使信息、傳感和控制技術(shù)已廣泛深入到今天幾乎人類生活的所有方面，城市排水系統(tǒng)的運行仍然停留在粗放式、經(jīng)驗式、開環(huán)的非現(xiàn)代工業(yè)化的范疇。
百年來，城市排水系統(tǒng)一直缺乏技術(shù)變革的動力。究其原因可能來自兩個方面，其一是城市基礎(chǔ)設(shè)施的巨大投資和自然壟斷特征所帶來的技術(shù)鎖定效應(yīng)，即新技術(shù)的產(chǎn)生只能在原有技術(shù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上才更易于應(yīng)用；其二是現(xiàn)有的技術(shù)體系較好地解決了OECD國家的城市常規(guī)水污染問題。對于我們來說，技術(shù)體系上的跟蹤與復(fù)制無疑是一種安全的、易于實現(xiàn)的模式，這也是為什么過去30年來我們的城市排水系統(tǒng)建設(shè)基本沿循了歐美技術(shù)模式，而學(xué)術(shù)界很少對這一模式的合理性產(chǎn)生過集體反思和批判，從而在技術(shù)和學(xué)術(shù)上深入探討是否可以找到更好的突破性的、革命性的新范式（paradigm）。
到目前為止，全球只有OECD國家整體上完成了城市化和現(xiàn)代化進(jìn)程，人類至少還有6個甚至更多同樣體量人口的國家將以更快的速度完成城市化和現(xiàn)代化進(jìn)程。關(guān)于城市水問題的解決方案，今天最大的科學(xué)爭論是兩個問題，一是目前的城市水污染控制技術(shù)模式是否可以解決未來全球城市化所帶來的水問題，其二是在技術(shù)廣泛進(jìn)步的今天，這一技術(shù)模式是否在經(jīng)濟(jì)上仍然是最佳可行方案，從而更好地減輕人類社會特別是老齡化社會的環(huán)境負(fù)擔(dān)。第二個問題顯然更為復(fù)雜，但至少在第一個問題上的答案已經(jīng)走向了否定。由于人口密度的大幅增加和超大城市在發(fā)展中國家的大量出現(xiàn)，不論在地理空間、自然容量還是在城市與鄉(xiāng)村的營養(yǎng)物質(zhì)平衡上，以及用水形態(tài)的變化上，都從質(zhì)上（critical mass）改變了人類對城市排水設(shè)施的控制目標(biāo)要求。例如，全球性的活性氮失衡已經(jīng)呈現(xiàn)出與氣候變化同樣急迫的全球性挑戰(zhàn)。氣候變化所帶來的極端干旱和降雨沖擊的增多，對城市水環(huán)境設(shè)施的脆弱性和適應(yīng)性提出了新的要求。因此，在我們尋求今天城市水問題的技術(shù)模式時，必須以批判性思維，在學(xué)術(shù)上以全球的視角和更長遠(yuǎn)的眼界來提出我們的問題導(dǎo)向。
國家科技、建設(shè)和環(huán)保等部門歷來高度重視水污染控制技術(shù)的研發(fā)，不論是基礎(chǔ)研究、還是863計劃、攻關(guān)項目和支撐計劃，都進(jìn)行了廣泛的布局和支持。特別是在“十一五”期間，啟動了國家水重大專項，這是迄今為止人類歷史上對水污染控制技術(shù)投入強度最大的一次整體化、集團(tuán)式攻關(guān)，幾乎國內(nèi)所有的重要研究單位都加入其中。通過幾年的努力，城市主題在污水處理廠一級A升級改造、污水回用、排水管網(wǎng)收集、城市面源污染控制、污泥處理處置、城市黑臭河道水質(zhì)改善等方面取得了一系列技術(shù)突破，推動了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和成熟，帶動了城市排水設(shè)施的建設(shè)和提標(biāo)。但遺憾的是，水重大專項主要面向的是我國今天急迫解決的水環(huán)境污染問題和相關(guān)的現(xiàn)實工程需求，因此在技術(shù)體系的設(shè)計上不得不在傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)范式框架內(nèi)展開，主要注重空間上的技術(shù)集成和短期的技術(shù)示范方案。但就技術(shù)發(fā)展而言，如果我們今天不生活在未來，我們明天只能生活在過去。因此，如前所述，我們幾十年的科研布局還不是從長遠(yuǎn)的系統(tǒng)技術(shù)需求上進(jìn)行思考，這意味著我們未來的技術(shù)產(chǎn)出和選擇將會越來越依賴于今天的技術(shù)路線。今天我們需要學(xué)術(shù)界跨越傳統(tǒng)的城市排水體制和結(jié)構(gòu)、跨越傳統(tǒng)的處理工藝流程概念、跨越傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計方法、跨越自身所熟知的學(xué)術(shù)領(lǐng)域和知識范疇，以長遠(yuǎn)的、全球和區(qū)域城市化水問題而非城市水問題為導(dǎo)向，探索建立新的水環(huán)境技術(shù)范式。
2 關(guān)于建立地方和行業(yè)水環(huán)境治理績效體系問題
技術(shù)創(chuàng)新的動力來自于充分的市場競爭和法律約束。我國環(huán)保法明確規(guī)定地方政府是環(huán)境保護(hù)的責(zé)任人，但遺憾的是，本次修改后的環(huán)保法只對企業(yè)提出了明確的法律懲處約束，對由地方政府負(fù)責(zé)的社會排污（如生活污水排放）卻仍停留在較弱的法律約束上。在法律約束不健全的制度環(huán)境下，對于區(qū)域壟斷性的水行業(yè)，不論資產(chǎn)和運行的歸屬性質(zhì)如何，我們必須盡快建立起全國性的、公開的、可核實的、真正的績效標(biāo)桿體系。各國的經(jīng)驗證明，沒有這樣的標(biāo)桿體系，即使傳統(tǒng)技術(shù)體系的改進(jìn)也將極其緩慢，我們?nèi)詫⑹且粋€以資本、行政而非技術(shù)為主導(dǎo)的行業(yè)，而這樣的行業(yè)是沒有全球競爭力和技術(shù)突破希望的。英國水行業(yè)市場化改革的成功不僅是打破壟斷、引入外來資本，更重要的是建立了一套績效標(biāo)桿體系，從而帶動了整個行業(yè)在有序的競爭中大幅提高行業(yè)效率。只要我們的市場仍停留在無序、低價的惡性競爭中，就難以形成對技術(shù)的依賴。國家水專項城市主題中曾專門設(shè)立績效研究課題，但研究成果甚不理想，其核心原因不僅在于課題沒有探索采取先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，更在于數(shù)據(jù)的不可獲得。但是，今天中國的排水市場已經(jīng)完全國際化，大量國際企業(yè)參與城市水設(shè)施的運行與建設(shè)，我們沒有理由以數(shù)據(jù)保密為借口來阻礙績效體系的建立。在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)公開不僅有助于水行業(yè)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的創(chuàng)新，更將有助于建立透明、規(guī)范的市場監(jiān)督體系，從而推動行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
3 關(guān)于集成技術(shù)問題
即使在傳統(tǒng)的城市排水體系中，城市水污染控制技術(shù)的有效性也首先依賴于設(shè)施的空間布局以及收集系統(tǒng)的體制和規(guī)模結(jié)構(gòu)的設(shè)計，他們不僅影響城市排水系統(tǒng)設(shè)施的波動性、負(fù)荷強度和沖擊性，更是經(jīng)濟(jì)性和長期損耗的主要影響因素。如排水管網(wǎng)及其運行模式不僅影響污染物的沉積、降解以及由此導(dǎo)致的管網(wǎng)腐蝕，而且對污水處理廠的運行負(fù)荷沖擊、溢流量等帶來不可忽視的影響。但由于早期集成技術(shù)和空間分析技術(shù)的匱乏和認(rèn)識的局限性，學(xué)術(shù)界的主要興趣一直在“廠”的處理工藝技術(shù)上，或處理工藝的組合上，嚴(yán)重忽視了在城市空間上對各種水污染控制設(shè)施和技術(shù)的集成技術(shù)的研究。今天，隨著空間技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器和模擬技術(shù)的快速發(fā)展，城市排水系統(tǒng)的數(shù)字設(shè)計和數(shù)字運行已經(jīng)成為可能，特別是海綿城市理念的提出對低影響開發(fā)設(shè)計的需求，全面拓寬了城市排水設(shè)施傳統(tǒng)的“網(wǎng)—廠”結(jié)構(gòu)，而成為“面—網(wǎng)—廠”結(jié)構(gòu)，這無疑會大幅提升城市的排水系統(tǒng)設(shè)計的整體效益。新技術(shù)的出現(xiàn)要求改變城市排水設(shè)施現(xiàn)有的規(guī)劃設(shè)計程序，傳統(tǒng)的、經(jīng)驗式的“總規(guī)—詳規(guī)—設(shè)計”的規(guī)范模式已經(jīng)成為科學(xué)設(shè)計和集成城市水污染控制設(shè)施的制度羈絆。今天，城市排水設(shè)施已經(jīng)開始進(jìn)入到像設(shè)計冰箱這樣工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展階段，我們這一行業(yè)應(yīng)當(dāng)建立新的規(guī)劃與設(shè)計規(guī)程。也只有這樣，排水設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計才能與城市的生態(tài)設(shè)計理念實現(xiàn)真正的底層結(jié)合，從而成為城市設(shè)計的核心專業(yè)而非依附專業(yè)，
4 關(guān)于運行對技術(shù)選擇的約束問題
隨著污水處理廠大規(guī)模投入使用，我國已進(jìn)入城市排水系統(tǒng)以運行為主體任務(wù)的階段。但歷史上，不同于其他的工業(yè)化設(shè)計過程，我們在技術(shù)選擇和設(shè)施設(shè)計上很少全面考慮城市水環(huán)境設(shè)施運行對技術(shù)和設(shè)計的需求。這帶來兩個方面的突出問題，其一是妨礙了運行效率和效果的提升，近年的國際經(jīng)驗表明，傳統(tǒng)污水處理廠的能效可以有30%以上的提高空間，但在我國僅由于泵的設(shè)計不合理，就極大限制了運行效益的提升。早期的研究表明，污水處理廠的多點進(jìn)水和多點回水可以有效提升污水處理廠的處理效率和處理穩(wěn)定性，隨著在線傳感器的不斷應(yīng)用，污水處理廠可以實現(xiàn)更靈活的運行，以更好地調(diào)整系統(tǒng)各個部分負(fù)荷與污泥濃度之間的關(guān)系。但由于設(shè)計上的忽視，污水處理廠的運行技術(shù)改進(jìn)空間受到了極大限制。其二是同一類設(shè)施和工藝缺乏規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化要求，盡管各技術(shù)工藝在處理效率上相差很小，但各種工藝和工藝組合卻五花八門，非標(biāo)設(shè)計和部件也過多。表面上看，這種選擇催生了各種技術(shù)的創(chuàng)新，但這種小的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步卻為運行和維護(hù)帶來了高昂的成本和極大的不便。下一階段，我國的污水處理設(shè)施建設(shè)將面向縣鎮(zhèn)，中小污水處理廠的建設(shè)將成為主體，與大型污水處理廠相比，其運行將更不穩(wěn)定，同時由于人員素質(zhì)的限制，對解決其運行中出現(xiàn)的問題也將更加困難。因此通過開展區(qū)域性的最佳工程實踐，是否強制性地建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的工藝設(shè)計已經(jīng)成為一個需要急迫討論的問題。這一問題的核心是需要從運行效率和成本的角度判斷和評估多大的技術(shù)效率提升可以突破這些標(biāo)準(zhǔn)化的限制，從而使這一制度不成為技術(shù)創(chuàng)新的障礙。
5 關(guān)于控制標(biāo)準(zhǔn)和成本效益問題
城市污水處理設(shè)施的設(shè)計目標(biāo)從來都是與區(qū)域環(huán)境質(zhì)量和容量密切相關(guān)的，世界各國也都是依據(jù)設(shè)施的規(guī)模確定排放標(biāo)準(zhǔn)。但我們目前在污水排放標(biāo)準(zhǔn)上，不論區(qū)域排放點在哪里、不論污水處理廠的大小如何，一律采取同一標(biāo)準(zhǔn)。這種做法看起來公平與嚴(yán)格，但事實是極不科學(xué)、不合理的。它忽略了不同規(guī)模污水處理廠對排放環(huán)境影響的不同以及由此帶來的不同運行成本，忽略了城市整體排水設(shè)施的設(shè)計效益，特別是源頭控制對減排的益處可以減輕下游水廠的處理水平。為解決這一問題，我們必須改變現(xiàn)有的排水體制，要將國家對排水標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管從水廠上升到城市水體質(zhì)量的監(jiān)管，而將城市污水處理廠的監(jiān)管權(quán)力和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定留給地方，真正體現(xiàn)地方是環(huán)境保護(hù)責(zé)任主體的權(quán)利與義務(wù)的統(tǒng)一。
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