去年6月，由中国城市污水处理概念厂专家委员会主办，国家高新区宜兴环保科技工业园与江苏(宜兴)环保产业技术研究院承办的“概念厂•水未来”——“我心中的城市污水处理概念厂”校园设计大赛在环境及相关专业在校学子中引起热烈反响。赛事期间吸引了全国100多所高校，160余支参赛队伍600余人共计100多份作品参赛，并涌现了数个优秀作品方案入围总决赛进行现场角逐。在本届清华大学环境学院-中持水务召开的城乡生态综合体建设国际研讨会上，分享了来自清华大学913团队的总冠军获奖方案，详细介绍了方案“六高一低”先进工艺设计、前瞻性“金木水火土+”理念及“三合一”半集中污水处理模式。
清华大学环境学院博士生：宫徽
“金木水火土+”的方案理念
概念水厂专家委员会描绘了未来污水处理厂“四个追求”的初步愿景。根植该核心理念，本方案以水质永续(水)、能量自给(火)、资源回收(金)、生境修复(木)、空间拓展(土)及环境友好(+)为目标，倾力打造“都市森林city X Plant”。
水：按需产水，水质永续。生活污水处理工艺物能消耗少，出水水质可调控，满足城市绿化、娱乐等多层次需求。
火：优化产能，能源自给。污水有机质充分回收，厌氧技术转化沼气，甲烷低耗提纯，厂区能源自给，剩余能源商业开发。
金：高值资源，养分回收。利用微藻自然过程富集污水营养物质，氮、磷资源高值利用。
木：厂林合一，释氧产绿。巧借绿植光合转化高值有机原料，促藻炼油，固碳释氧，缓解城市热岛，抑制温室效应，改善城市生境。
土：纵横有度，寸土必争。所谓“大隐隐于市”，城中厂园星罗棋布，处理单元融于景观之中，厂园交错，浑然一体，毫无尺寸之费。
+：环境友好，服务市民。结合多功能用水和城市森林等产品，建造市民广场、体育场、氧吧、娱乐场、博物馆等功能拓展单元，服务城市，“六大元素”生生不息。
“六高一低”的工艺设计
较传统污水处理工艺而言，都市森林 City X Plant工艺具有“六高一低”的特点，即“高品质出水、高N/P利用率、高能量回收、高值产出、高度集约、高社区友好、低碳排放”。
在水处理流程同时选用正渗透和反渗透两种纳米级膜孔径渗透膜，确保出水水质。
关注对氮磷元素再生利用，摒弃了传统“硝化-反硝化”过程，通过对沼液、沼渣的综合处理，利用藻类和植物的光合作用，实现了氮磷元素的资源化利用。
与传统污水处理流程中只有部分有机物转化为剩余污泥后再进行厌氧产能不同，本方案最大限度地对污水碳源进行浓缩富集，从而实现了污水中最大限度的能量回收。
传统污水处理属于污染末端治理过程，而本方案同时关注高值副产品的生产，包括提纯天然气、藻类产品等，从而使污水厂具有了社会资源再生利用加工者的角色。
与传统反应池的构型不同，本方案水处理流程以膜技术为基础，提出膜反应器与大型构筑物相结合的方案，高度集约，占地面积小。
传统污水处理多采用敞开式设计，导致污水设施易对周边环境造成臭气、异味等影响。而本方案膜过程和厌氧过程均采用封闭式设计，具有社区友好的特性。
与传统好氧污水处理流程在生化本质上相区别，本作品方法采用“厌氧转化”协同“植物利用”的模式，避免有机物大量转化为二氧化碳，并通过沼液水洗的方式实现二氧化碳的吸收，最终降低了污水处理流程的碳排放。
半集中污水处理模式
本方案并非凭空设计，而采用了奥体森林公园北园为原型。所建厂区依托现有城市元素，使得概念厂方案在北京等寸土寸金的城市建设中占据有利位置。方案采用了半集中污水处理模式，并将污水厂的内涵从单纯水处理扩延到以水为核心的生态功能的提供者。同时，结合清河污水厂与奥体北园的实际情况，提出将污水厂工艺改造和构筑物扁平化处理后，嵌入北园公园的设想，并分析了方案在节地节水方面的潜力。
探索未知未来是人类文明发展的永恒主题之一。未来会怎样?一个简单的疑问，足以吸引无数智慧的头脑去思考、激发无数的热情去探索。污水处理行业发展迄今百年历史中，有不同工艺相继涌现的黄金创新时期，也有发展相对中规中矩的平淡期，有面临尖锐水环境问题的挑战期，也有实现阶段性污染控制目标的成熟期。时至今日，历史又翻到哪一页呢?
概念厂委员会专家们推动概念厂事业的呼吁和号召，其实帮助在校学子们更好认识了当今行业的处境。在行业变革的前夜，探索未知未来正是眼下的使命。基于这样的认识，我们方案的名称City X Plant中也蕴含了这层寓意。在具体含义上，X分别代表Water(水处理和回用)、Resource(资源利用)、Green(低耗低碳社区友好);在抽象意义上，X在数学方程中代表未知数，求解X就是寻找回答未知的答案。这个方案从无到有，从简单到复杂，其实也是一个探索未知的过程。
City X Plant，X代表着技术发展的无限可能，同时作为一个变量，也代表着污水厂随着时代变迁而不断演变。作为环境行业中的一员，用已知的知识经验去追求未知的美丽明天，用不断激发的想象力和创造力去改善人们的生活，是从事环境事业终身的使命。
延伸阅读：
原标题：“概念厂•水未来”校园概念设计方案
