張 悅　　 王樹成

1 城市污水處理設備科研開發(fā)背景分析

　　在今后相當一段時期內(nèi)，我國將繼續(xù)處于高速的城市化進程中，據(jù)預測，到2010年建制城市數(shù)量將由現(xiàn)在的668個增加到800個；建制鎮(zhèn)由現(xiàn)在的19200多個增加到25000個以上；城鎮(zhèn)人口總量將從現(xiàn)在的3.8億增加到6.7億。城市污水處理廠作為重要的基礎設施之一，必將隨著城市化的進程得到迅猛發(fā)展。
　　目前我國城市污水平均日排放量約1.1億m³，但二級處理率不足15%。根據(jù)最新頒布的《城市污水處理及污染防治技術政策》的要求：到2010年全國設市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%、設市城市的污水處理率不低于60%、重點城市的污水處理率不低于70%。要實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標，城市污水處理事業(yè)必須以超常規(guī)的速度發(fā)展，預計工程建設投資將超過2500億元（其中污水處理設備投入約300億元）。近年來，中央政府十分重視城市污水處理廠的建設，持續(xù)以增發(fā)國債方式資助工程建設。各地方政府也不斷加大資金投入力度。最近，國務院主管領導又明確指出，要“痛下決心”，加快污水處理工程建設，遏止水環(huán)境惡化趨勢。
　　可以預見，在工程建設推動和國家政策引導的雙重作用下，先進適用的工藝技術和高品質(zhì)的國產(chǎn)設備必將有著巨大的市場需求。
　　但是，我國城市污水處理工藝和設備的科技現(xiàn)狀與工程建設的巨大需求極不適應，科研成果缺乏系統(tǒng)化集成，難以提供具有工藝與設備綜合優(yōu)勢的成套技術；工藝和設備的選擇缺乏技術依據(jù)，急待建立較全面的評價準則體系；科技要素在招投標過程中未占有應有的地位，科技成果的工程化缺乏規(guī)范的渠道；尚未建立開放、公正的競爭機制，難以形成工程總承包市場，具備綜合技術能力的“工程公司”缺乏發(fā)展環(huán)境條件。這些問題已制約著我國污水處理事業(yè)的健康發(fā)展。
　　可喜的是，正在編制的“十五”科技發(fā)展規(guī)劃，把污水處理工藝和設備的科研開發(fā)置于十分重要的地位，國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委和科技部都有可觀的資金投入計劃，尤其對污水處理成套技術和設備的科研開發(fā)，將給予較大力度的支持。
　　我們認為，實施新的科技攻關計劃，必須改革傳統(tǒng)的科研機制和方式，應從技術集成和機制改革兩方面加強研究和探索，主要思路是：建立符合國情、先進適用的技術平臺，為污水處理提供具有工藝和設備綜合優(yōu)勢的成套技術；形成科技優(yōu)先的良性競爭機制，推動科研技術力量切入工程建設主戰(zhàn)場，將科技攻關融合于工程建設的全過程，從根本上解決工程轉化問題，真正發(fā)揮科研成果的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 國內(nèi)外技術現(xiàn)狀和國內(nèi)現(xiàn)有基礎

2.1 西方發(fā)達國家污水處理設備開發(fā)和工程化的特征
　　美國、德國等西方發(fā)達國家污水處理已經(jīng)有上百年歷史，污水處理率普遍達到80%以上（美國已有污水處理廠15500多座），大規(guī)模的工程建設時期已經(jīng)過去。但是，隨著水環(huán)境保護要求日益嚴格和污水處理標準的不斷提高，以及開拓國際市場的需要，對新的工藝和高品質(zhì)設備依然有較大的需求，污水處理產(chǎn)業(yè)仍處于上升發(fā)展階段，并保持在技術上的領先地位。這些國家在污水處理設備開發(fā)和工程化、市場化方面具有一些特點，值得我們借鑒：
　?。?）設備制造企業(yè)專而精。國外企業(yè)注重特色產(chǎn)品的品質(zhì)提高和技術的精益求精。投入大量研發(fā)力量，保持品牌產(chǎn)品在世界上的領先水平。比如美國U. S. Filter公司的曝氣轉碟和排泥橋，Eimco公司的立式表曝機，WT公司的加藥加氯設備；德國Passarvant公司的轉刷，Roediger公司的污泥消化設備；瑞典飛力公司的潛水泵，Alfa-lava公司的離心脫水機；丹麥HV公司的高速透平風機，芬蘭Nopon公司的橡膠曝氣頭等。往往一個產(chǎn)品要持續(xù)研發(fā)完善幾十年，不斷賦予傳統(tǒng)產(chǎn)品以新的技術生命，使之成為工程建設的首選產(chǎn)品，占據(jù)較大的市場份額。
　?。?）工藝研究和設備開發(fā)密切結合。在工藝研究的同時特別重視配套設備的設計開發(fā)，將工藝的優(yōu)越性以集成化的設備來體現(xiàn)。一個新工藝的誕生往往伴隨著一套專利設備的推出，同時進入市場。而盈利點主要在設備上。比如，三溝式氧化溝工藝附帶著轉刷設備；卡魯塞爾氧化溝必用立式表曝機；奧貝爾氧化溝專用曝氣轉碟；CAST工藝總伴隨著擁有專利的撇水器等。外國公司在宣傳它的先進工藝時，其商業(yè)目的往往是推銷成套設備。工藝和設備的捆綁可大大提高設備的市場競爭力，設備的利潤又部分投入于工藝的研究，如此形成良性循環(huán)。
　?。?）工程公司是推進新型設備工程化、市場化的主體。即使在西方國家，污水處理項目的主要投資者依然是政府，一般均采取公開招標方式，選擇工程總承包公司進行項目建設。在設備采購方面，通常采用“成套設備交鑰匙”總包方式。設備總包商將承擔系統(tǒng)的二次設計（包括工藝概念設計）、設備集成、安裝調(diào)試、操作培訓等多方面義務。這是國際通用的供貨方式，以此為主要業(yè)務的“工程公司”在發(fā)達國家和香港已成為一個重要行業(yè)。近年來，國外工程公司大舉進入國內(nèi)市場，象法國的Degremont公司、OTV公司，荷蘭的DHV公司，瑞典的Purac公司，奧地利的VA-WABAG公司等。在中國都有成功的業(yè)績。這些工程公司一般并不直接制造設備，但具備工藝研究、設備開發(fā)、系統(tǒng)集成和工程承包的綜合能力，擁有拿手的工藝和設備技術，有穩(wěn)定的設備制造合作伙伴，具有很強的國際競爭力。工程公司已經(jīng)成為將新型設備工程化、市場化的主體。
　?。?）政府對開拓設備的國際市場予以大力支持。發(fā)達國家一般積極提供優(yōu)惠的政府貸款，用于發(fā)展中國家的污水處理項目建設。但附加嚴格的條件：大部分貸款只能用于采購它們國家的成套設備。大力扶持本國的設備制造業(yè)和工程公司，全力開拓國際市場。
2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀、已有技術基礎和主要存在問題
　　自90年代以來，我國污水處理事業(yè)得到迅速發(fā)展，到1999年底，我國已有城市污水處理廠398座，其中二級生化污水處理廠272座，生化處理能力為1118萬m³/d。如果這些污水處理廠都能滿負荷運行，則污水生化處理率可達11.6%。目前尚有近200座污水處理廠正在施工建設或進行項目前期工作。今后數(shù)年內(nèi)，污水處理廠建設將進入高峰期，擬建的污水處理廠預計達1000余座。
　　在1989至1997年期間開工建設的污水處理廠，約90%使用了國外政府或國際金融組織的貸款，絕大部分采用了進口成套設備。由于大部分市場被占擠，國內(nèi)設備制造業(yè)受到抑制，科技投入不足，產(chǎn)品以仿制為主，質(zhì)量水平較低。
　　我國大規(guī)模的污水處理廠建設絕不可能依賴昂貴的進口設備，設備國產(chǎn)化問題已經(jīng)迫在眉睫。1997年建設部提出了“加快城市污水集中處理行業(yè)發(fā)展及設備國產(chǎn)化”的專項報告，得到國務院幾位主要領導的高度重視，專門對設備國產(chǎn)化問題作了重要批示。1998年以來，國家加大了對污水處理設備研發(fā)的投入：國家計委設立了包括污水處理設備在內(nèi)的環(huán)保設備國產(chǎn)化專項，給予一定力度的國債支持；國家經(jīng)貿(mào)委提供數(shù)百萬元資金，用于12種關鍵設備的科研開發(fā)；科技部利用“九五”科技攻關滾動資金，繼續(xù)支持污水處理設備的研究。與此同時，上海、天津、沈陽等城市積極支持大型企業(yè)進行設備開發(fā)，并相繼建立以污水處理設備為主導產(chǎn)品的環(huán)保產(chǎn)業(yè)基地；國內(nèi)設計研究院也積極貫徹國務院領導提出的：在國產(chǎn)化過程中“要引進技術”的指示，與國際知名公司合作，開發(fā)生產(chǎn)具有世界先進水平的污水處理關鍵設備；一批以股份制方式組建的工程公司開始進入設備承包市場。
　　從現(xiàn)有的技術基礎看，我國已經(jīng)基本具備污水處理成套設備的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品的質(zhì)量水平也有大幅度的提高。目前，一批立足于國產(chǎn)設備的中小型污水處理廠已經(jīng)投入運行或正在建設之中。
　　但是國產(chǎn)污水處理設備整體質(zhì)量水平并不高，大部分設備尚處于“可用”階段，距“好用”仍有相當差距。目前主要問題依然在缺乏技術集成和市場機制不規(guī)范兩個方面：
　?。?）工藝研究設計與設備開發(fā)制造嚴重脫節(jié)。缺乏成龍配套、具有二者綜合優(yōu)勢的成套技術。設計院負責工藝設計，業(yè)主以自己的好惡選擇設備，沒有技術單位對二者的有機結合負責，埋下質(zhì)量隱患。
　?。?）在利益的驅動下，目前仍盛行單機采購，缺乏設備成套和系統(tǒng)集成的技術支持。設備聯(lián)動和自動化控制極為困難，整體質(zhì)量水平較低。
　?。?）惡性競爭，低價中標。高技術、高質(zhì)量的設備難以獲得應用。
　?。?）地方保護作崇，低水平重復嚴重。城市領導普遍忽視污水處理設備的技術含量，一味強調(diào)“本地化”。這一傾向已經(jīng)嚴重影響設備國產(chǎn)化事業(yè)向高水平、規(guī)?；较虬l(fā)展。
　　針對上述問題，在“十五”期間應從技術和機制兩方面進行綜合研究及探索，力求引導污水處理技術和設備向工程化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；⒏咚椒较虬l(fā)展。

3 新時期的科研目標及主要研究內(nèi)容建議

3.1 主要目標
　　通過“十五”科技攻關計劃的實施，力求獲得4方面成果：
　?。?）建立污水處理工藝和設備的科技評價體系，為工程建設的技術決策提供較科學、系統(tǒng)的依據(jù)；
　?。?）提出先進適用、集工藝和設備綜合優(yōu)勢的污水處理成套技術，初步建立我國污水處理工藝和設備的技術平臺；
　?。?）實施示范工程，探索科技攻關和工程建設有機結合的方法及程序，建立科研成果工程化的順暢渠道。在此基礎上，完成規(guī)范化、政策化工作，確立科技進步在工程建設中的重要地位；
　　（4）扶持具備工藝研究、設備開發(fā)、系統(tǒng)集成和營銷服務綜合實力的工程公司或企業(yè)集團，初步形成國際競爭力。
3.2 主要研究內(nèi)容
　　（1）重點內(nèi)容之一：城市污水處理成套技術評價準則研究及工程應用
　　在國內(nèi)外調(diào)查研究的基礎上，確立城市污水處理成套技術的科技評價準則和指標體系，作為項目立項、可行性研究及工程設計的評審依據(jù)之一；探索建立科技優(yōu)先的財政資助機制，為大規(guī)模的工程建設推薦可靠、先進、適用、經(jīng)濟的工藝技術和國產(chǎn)裝備。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　·各級污水處理技術的劃分原則和適用條件研究；

　　·污水處理技術優(yōu)化選擇的基本準則和評測試驗方法研究；
　　·主要工藝技術經(jīng)濟指標和評價準則的研究；
　　·主要設備技術經(jīng)濟指標和評價準則的研究；
　　·污水處理工程建設評審（評估）程序中，科技評價準則和指標體系的研究；
　　·工藝技術和設備成套供貨招投標程序中，科技評價準則和指標體系的研究；
　　· 污水處理工程后評估（評優(yōu)）程序中，科技評價準則和指標體系的研究。
　　· 相關準則、指標體系和實施程序的規(guī)范化、政策化。
　　（2）重點內(nèi)容之二：城市污水一級強化處理成套技術開發(fā)和工程化
　　最新頒布的《城市污水處理及污染防治技術政策》，首次將一級強化處理技術列入主導工藝之一，為貫徹“根據(jù)本地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平和自然環(huán)境條件及地理位置等因素合理選擇處理方式”原則提供了技術基礎，有利于污水處理普及率的提高和污水處理工程的分步實施。但我國一級強化處理技術研究尚處于起步階段，工程應用基本是空白，急迫需要開發(fā)研究相關的工藝技術、藥劑產(chǎn)品、加藥設備、絮凝反應設備和高效固液分離裝置，具有很廣泛的工程應用前景。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　·物化處理法工藝技術、藥劑產(chǎn)品、成套設備的集成化開發(fā)及工程應用；
　　·化學生物聯(lián)合一級強化法工藝技術、藥劑產(chǎn)品、成套設備的集成化開發(fā)及工程應用；
　　·生物絮凝吸附法工藝技術和成套設備的集成化開發(fā)及工程應用；
　　·水解酸化法工藝技術和成套設備的集成化開發(fā)及工程應用。
　　（3）重點內(nèi)容之三：城市污水二級和二級強化處理成套技術開發(fā)和工程化
　　對成熟的常規(guī)二級處理技術進行調(diào)研和評估，在優(yōu)選數(shù)項成套技術進行標準化、系列化設計。重點研究高效低耗的二級強化處理（除磷脫氮）技術，開發(fā)成套設備，為重點流域和大中城市的污水處理廠建設提供技術支持。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　·對常規(guī)二級處理成套技術進行調(diào)研、評估和優(yōu)選，提出標準化、系列化成套技術設計成果；
　　·A/O、A²O改進工藝技術和成套設備集成化開發(fā)及工程應用；
　　· SBR改進工藝技術和成套設備集成化開發(fā)及工程應用；
　　· 分步進水除磷脫氮工藝技術和成套設備集成化開發(fā)及工程應用；
　　· 奧貝爾氧化溝工藝技術和成套設備集成化開發(fā)及工程應用。
　　· 浮動曝氣工藝技術和成套設備集成化開發(fā)及工程應用。
　?。?）重點內(nèi)容之四：污泥處理及處置成套技術開發(fā)和工程化
　　預計到2010年，我國城市污水處理廠的濕污泥產(chǎn)量將達2000萬t以上。污泥的處理和處置已經(jīng)成為迫在眉睫的難題。污泥轉化成有機肥或復混肥，在技術經(jīng)濟上是可行的，可以替代化肥，減少面源污染。污泥干化和制肥技術在“七五”、“八五”和“九五”期間已經(jīng)取得階段性科研成果，但仍需進一步完善并開發(fā)更高效的成套裝置，尤其應加快工程化進程。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　· 污泥濃縮與脫水一體化技術和成套設備的開發(fā)及工程應用；
　　· 污泥干化減容技術和成套設備的開發(fā)及工程應用；
　　· 污泥動態(tài)發(fā)酵制肥技術和成套設備的開發(fā)及工程應用。

4 科技攻關項目組織實施的新思路

4.1 總體思路
　　傳統(tǒng)的科技攻關（包括國家計委的環(huán)保設備專項和經(jīng)貿(mào)委的設備開發(fā)項目）實施程序為：科研單位或生產(chǎn)企業(yè)提出開發(fā)研究項目，經(jīng)專家論證立項，撥付科研資金，研制設備樣機，尋求示范工程，鑒定驗收。最大的弊病在于，設備開發(fā)與工藝技術分離、科研與工程脫節(jié)，最終的工程化一直是“老大難”問題，科研成果難以為工程設計者和工程建設者認可。
　　因此，傳統(tǒng)的科技攻關的組織方式和實施辦法必須進行必要的改革。新的思路是：
　　科技攻關必須將工程化貫穿始終，一方面，強化科技優(yōu)先的工程建設評估程序，輔以政府資助的方式，形成工程建設對科技成果的迫切需求；另一方面，必須將工程建設的業(yè)主和院所的科研專家密切結合，作為承擔科研課題的聯(lián)合主體，以工程的需求作為科研立項原則，將科技攻關和工程可行性研究、工程設計、工程建設全過程融合，從根本上解決工程轉化問題。更深入一步，鼓勵工程公司或產(chǎn)業(yè)集團通過市場競爭以科技優(yōu)勢獲得成套設備供貨合同，科研資金投入到供貨合同，作為成套設備中科技攻關內(nèi)容的資助，將成套設備供貨和科研開發(fā)真正融合為一體。
4.2 具體實施方案
　　科技資金投入部門（如計委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等）和行業(yè)主管部門（建設部）密切結合，充分發(fā)揮行業(yè)主管部門的宏觀控制和組織作用，以新建污水處理工程為載體，給予必要的資金支持，有效實施科技攻關計劃。具體實施步驟為：
　　· 以擇優(yōu)委托方式進行污水處理工藝和設備的科技評價體系的研究，并提出初步成果；
　　· 科技資金投入部門和建設部聯(lián)合征集城市（鎮(zhèn)）污水處理工程項目；
　　· 有關專家對上報項目進行甑選，入選工程項目必須具備以下條件：
　　1）已經(jīng)批準立項，建設資金基本落實；
　　2）在工藝和成套設備選擇方面有尋求技術支持的需求；
　　3）有意愿通過全國招標的方式選用包含攻關內(nèi)容的工藝和設備；
　　3）在二至三年內(nèi)工程能夠建成投產(chǎn)。
　　· 入選工程項目可以獲得科技補助資金，建成后將命名為“污水處理成套技術和設備示范工程”（由科技投入部門和建設部聯(lián)合命名）
　　· 由業(yè)主和專家共同編制含有科技攻關內(nèi)容的成套設備招標文件；
　　· 公告或邀請投標主體，它們必須具備科研開發(fā)、系統(tǒng)建成和工程承包的能力?？梢允牵簱碛屑夹g研究中心的生產(chǎn)企業(yè)，科研院所和生產(chǎn)企業(yè)的聯(lián)合體，具有相應實力的工程公司等。
　　· 對工藝和成套設備合同投標；
　　· 由有關部門的專家和業(yè)主專家共同評標，應用科技評價指標體系（軟課題成果）進行定量評審，優(yōu)選中標單位，由業(yè)主最終確定中標單位；
　　· 中標單位與業(yè)主簽定成套設備承包合同；
　　· 中標單位和業(yè)主聯(lián)合，與科技投入部門（或建設部）就設備承包合同中的科研內(nèi)容簽定科技攻關合同；
　　· 國家提供的科研經(jīng)費（一般占設備承包合同金額的15%～20%），抵作設備承包合同價款的一部分，可以直接撥付給中標單位，首先用于科研開發(fā)；
　　· 中標單位履行合同，參與工程建設的全過程，對成套設備整體負總責，業(yè)主按合同規(guī)定支付其余資金；
　　· 中標單位和業(yè)主共同承擔科技攻關任務，確保科研成果在工程中發(fā)揮應有的作用；
　　· 工程竣工，業(yè)主對成套設備驗收，并投入正常運行；
　　· 科技投入部門和建設部按照科技攻關合同進行鑒定和驗收。合格者命名為“污水處理成套技術和設備示范工程”。
　　按照目前城市污水處理工程的建設需求，建議首批實施示范工程15～20個，規(guī)模為4～10萬m³/d，盡可能覆蓋幾種主導工藝技術和成套設備，確保具有較高的科技含量。
　　預計每個項目平均設備價約1500萬元，總共設備金額為2～3億元，科研補助資金約5000萬元。
　　建議與國債的支持結合考慮，盡量加大支持力度，以產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益和社會效益。