共建清洁美丽世界之城镇水环境治理篇

郑祥，程荣，郑江，宋文波，宋桂杰，李安

（1.中国人民大学，北京 100872；2.北京城市排水集团有限责任公司，北京 100044；3.北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082）

1 我国城镇水环境治理行业发展现状

1.1 政策规划引领行业发展

我国高度重视城镇水环境治理行业的发展，相继出台了多项有利于水务行业的利好政策，如《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《关于进一步规范城镇（园区）污水处理环境管理的通知》等，进一步加强了对水务行业的监管，促使水治理市场化不断提升，推动了水务环保产业总体规模的扩大[1]。

2018 年12 月，生态环境部、国家发展和改革委员会联合印发《长江保护修复攻坚战行动计划》（以下简称《行动计划》）。《行动计划》提出，到2020 年年底，长江流域水质优良（达到或优于Ⅲ类）的国控断面比例达到85%以上，丧失使用功能（劣于Ⅴ类）的国控断面比例低于2%；长江经济带地级及以上城市建成区黑臭水体控制比例达90%以上；地级及以上城市集中式饮用水水源水质达到或优于Ⅲ类比例高于97%。《行动计划》明确以改善长江生态环境质量为核心，以长江干流、主要支流及重点湖库为突破口，统筹山水林田湖草系统治理，坚持污染防治和生态保护“两手发力”，推进水污染治理、水生态修复、水资源保护“三水共治”，突出工业、农业、生活、航运污染“四源齐控”，深化和谐长江、健康长江、清洁长江、安全长江、优美长江“五江共建”，创新体制机制，强化监督执法，落实各方责任，着力解决突出的生态环境问题，确保长江生态功能逐步恢复，环境质量持续改善。

2019 年2 月18 日，中共中央、国务院印发《粤港澳大湾区发展规划纲要》（以下简称《规划纲要》），《规划纲要》针对强化水资源安全保障问题，提出坚持节水优先，大力推进雨洪资源利用等节约水、涵养水的工程建设。《规划纲要》明确提出，实施最严格的水资源管理制度，加快制定珠江水量调度条例，严格珠江水资源统一调度管理。加快推进珠三角水资源配置工程和对澳门特别行政区第四供水管道的建设，加强饮用水水源地和备用水源安全保障达标建设，以及环境风险防控工程建设，保障珠三角及港澳供水安全。加强粤港澳水科技、水资源合作交流。《纲要规划》针对加强环境保护和治理问题，提出开展珠江河口区域水资源、水环境及涉水项目管理合作，重点整治珠江东西两岸污染，规范入河（海）排污口设置，强化陆源污染排放项目、涉水项目和岸线、滩涂管理。加强海洋资源环境保护，更加重视以海定陆，加快建立入海污染物总量控制制度和海洋环境实时在线监控系统。实施东江、西江及珠三角河网区污染物排放总量控制，保障水功能区水质达标。加强东江、西江、北江等重要江河水环境保护和水生生物资源养护，强化深圳河等重污染河流系统治理，推进城市黑臭水体环境综合整治，贯通珠江三角洲水网，构建全区域绿色生态水网。

2020 年以来，《关于推进污水资源化利用的指导意见》《中华人民共和国长江保护法》等一系列政策法规发布，拓展了水务企业的业务范围，拓宽了盈利渠道，提升了盈利能力。

《水污染防治行动计划》明确提出到2020 年，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大重点流域水质优良（达到或优于Ⅲ类）比例总体达到70%以上；到2030 年，全国七大重点流域水质优良比例总体达到75%以上。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》提出“十四五”期间，新增和改造污水收集管网8 万km，新增污水处理能力2000 万t/d；推进城镇污水管网全覆盖，开展污水处理差别化精准提标，推广污泥集中焚烧无害化处理，城市污泥无害化处置率达到90%，地级及以上缺水城市污水资源化利用率超过25%[2]。

2021 年6 月，国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部、生态环境部联合印发的《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出以提升城镇污水收集处理效能为导向，以设施补短板强弱项为抓手，统筹谋划、聚焦重点、问题导向、分类施策，加快形成布局合理、系统协调、安全高效、节能低碳的城镇污水收集处理及资源化利用新格局，实现污水处理高质量发展、可持续发展，以满足人民群众日益增长的优美生态环境需要。

1.2 碳达峰碳中和推动行业创新发展

2020 年9 月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表了重要讲话，指出中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。

2021 年2 月，国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，明确指出要坚定不移贯彻新发展理念，全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，统筹推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳达峰、碳中和目标。到2035 年，绿色发展内生动力显著增强，绿色产业规模迈上新台阶，重点行业、重点产品能源资源利用效率达到国际先进水平，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。推进城镇污水管网全覆盖。推动城镇生活污水收集处理设施“厂网一体化”，加快建设污泥无害化资源化处置设施，因地制宜布局污水资源化利用设施，基本消除城市黑臭水体。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》中明确指出，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降。

“十四五”是实现我国碳排放达峰的关键期，也是推动经济高质量发展和生态环境质量持续改善的攻坚期，推动实现碳达峰与水环境综合治理领域的高度协调统一。

预计到2030 年，我国整个污水处理行业的温室气体排放量将接近全国温室气体排放量的3%，水污染防治领域转变方向，实现低碳甚至“零碳”污水处理迫在眉睫。

水污染防治领域实现碳中和是一项系统性工程。碳达峰碳中和目标的提出对水污染防治领域将会产生深远影响，必将促进水污染治理领域、降低处理能耗、提升能量回收能力等创新工艺的发展；低碳产品等将应运而生并占据市场；水污染治理领域的自产清洁能源技术和产品将迈入快速发展之路。

碳达峰碳中和目标的提出，将促进再生水的循环利用，促进城市污泥的资源化和综合利用技术发展。

未来污水处理技术将以可持续发展为核心，以实现碳回收和磷回收为基本发展方向。反硝化除磷技术和能够大幅降低脱氮成本的厌氧氨氧化技术将得到迅速发展。

在城镇污水治理领域，行业产生的温室气体排放比重较小，但其单位产值能耗高，属于能源密集型行业，而且排放的主要为甲烷、氧化亚氮等非二氧化碳温室气体，深度减排难度大。传统污水处理关注污水的治理效果，本质是以能耗换水质，要实现碳达峰碳中和目标，仍面临很多问题和挑战。

水务行业作为供排水民生保障类行业，应当以实现碳达峰碳中和目标为契机，加快绿色低碳改造，尽快转型构建新业态与新模式，开发绿色低碳和可持续新工艺，挖掘碳减排潜力，实现减污与降碳协同增效。从“十四五”时期开始，必须要以新发展理念为指导，推动经济结构调整，大幅提高能效标准，加快能源价格税收改革，推动我国走上一条高能效、低能耗的新型现代化发展道路。

从2060 年前实现碳中和目标看，更要把节能和提高能效放在突出位置。节能增效不是一项技术措施，而是涉及发展理念、发展道路、生产方式、生活方式的重大任务，需要从全过程、各领域加以强化。持久推进节能增效，既是一项重大的社会工程，也是一项艰巨的系统工程。

1.3 总体发展状况

1.3.1 行业竞争格局变化

随着央企国企的跨界进军，水务行业竞争加剧。传统水务企业近年来总营收、净利润增速均呈下降趋势，虽然流动性出现回暖趋势，但全行业资产负债率仍在逐年上升。相比之下，近年来跨界进军水环境治理行业的中电建、中交建、三峡集团等央企营收、净利润均稳步增长。央企国企的跨界进军，推动了水务行业的投资并购热潮，加速了行业洗牌，使国资对水务行业的引领作用日趋显现，以国资主导投资、民企专注技术与运营的产业格局进一步形成。

1.3.2 工程业务收缩，注重提质增效运营

随着城市水处理市场的逐渐饱和，重建设轻运营的时代即将转向提质增效与可持续运营，排污管网运维、污水收集、污染物削减、再生水利用等环节越来越受到重视，在概念水厂的引领下，推动灰色设施向绿色设施改造，逐步降低水处理的能耗、物耗和碳排放，推动水务行业绿色可持续发展。与此同时，城市原有的新建工程市场也将切换至升级改造、运营维护监管等。

1.3.3 城市空间饱和，农村市场接力

自《水污染防治行动计划》发布以后，我国水环境监管重心从总量控制转向质量改善，政策口径也从点污染源治理向面污染源治理转变，效果导向更加明确。2019 年，我国城市污水处理率已达到96.81%，而农村污水处理率仅为30%左右，因此未来我国水环境治理的短板和重点将集中在农村领域。随着政府和社会资本合作（PPP）模式进一步规范、环保督察和专项行动持续加码，农村污水处理的市场需求将加速释放，单体污水处理与黑臭水体治理类项目主战场将从城市切换至农村，行业发展潜力较大[4]。

1.3.4 智慧水务崛起，运维转型升级

我国管网漏损率高，水处理效能低下，运营管理上存在以现有能量消灭潜在能量、以药物去除污染物等不可持续问题，难以保障水处理单元高效精准运行，因此发展智慧水务势在必行。随着物联网、大数据、云计算及移动互联网等新技术不断融入水处理各个环节，智慧水务将迎来广阔的发展前景，尤其是华为、中国移动、中国联通等信息技术类企业的加入，将推动智慧水务行业，乃至整个水务行业的变革和高质量发展。

1.4 水环境和河湖流域治理

“十一五”至今，我国水环境和河湖流域治理工作经历了从起步到深化发展的阶段。治理重点由最初的“三河三湖”、南水北调沿线的污染减排，迈入了以效果为导向的流域水环境治理阶段，重点流域包括京津冀、长三角、珠三角等。我国水环境治理理念由单个污水处理厂、管网、河道治理等点源治理向“厂网河湖岸”一体化综合治理方向发展。

截至2019 年，全国1940 个国家地表水考核断面中，水质优良（I—III 类）断面比例为74.9%，同比上升了3.9 个百分点；劣V 类断面比例为3.4%，同比下降3.3 个百分点。地级及以上城市排查污水管网6.9 万千米，消除污水管网空白区1000 多平方千米，完成了18.8 万个村庄的农村环境综合整治。2019 年，899 个县级水源地3626 个问题中整治完成3624 个，累计完成2804 个水源地10 363 个问题整改，7.7 亿居民饮用水安全保障水平得到巩固提升。全国295 个地级及以上城市2899 个黑臭水体中，已完成整治2513 个，消除率为86.7%，其中36个重点城市的消除率为96.2%，其他城市的消除率为81.2%。全面完成长江流域2.4 万km 岸线、环渤海3600km 岸线及沿岸2km 区域的入河、入海排污口排查。

《水污染防治行动计划》规定的第一阶段到2020 年的各项指标已基本完成，第二阶段水环境的治理重点将聚焦于“厂网河湖岸”一体化的流域综合治理、村镇污水处理及城市黑臭水体剩余量排查消除等领域。

1.5 水资源可持续管理

1.5.1 污水处理厂升级改造

我国早期建设的污水处理厂受排放标准要求低、相关工艺技术不成熟等因素的影响，脱氮除磷能力有限，导致出水水质中仍然有大量的氮、磷元素存在。对早期建设的污水处理厂进行提标改造，提高对污水中氮、磷的去除率，对我国水生态环境改善具有重大意义。

目前，根据不同地区政府要求和受纳水体环境容量要求，部分地区已完成或正在进行污水处理厂提标改造工作，污水处理厂出水水质标准由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级B 标准提升至一级A 标准。

1.5.2 污水/污泥资源化、能源化与循环利用

随着城市化进程加快，污水处理厂数量逐年增加，处理能力逐步提高，污水处理过程中产生的污泥量也急剧增加。目前多数污水处理厂处置污泥的方法是将污泥浓缩后运输至垃圾填埋厂堆放，少部分污水处理厂将污泥进行焚烧处理。未来需进一步提高技术设备与污泥性质的适应性和匹配性，提高脱水干化效率、降低设备投资及运行成本，加强污泥处理单元技术装备与上下游工艺技术的整合对接，拓展污泥处理产物的出路，探索污泥中有价资源的回收与利用。

1.5.3 污水处理厂运营管理

随着水、泥、气、声全面治理的推进及处理标准的逐步提升，污水处理厂设备设施体现出工艺链条长、工艺环节多、上下游联系紧密、设备设施种类复杂、数量庞大、时间跨度长等特点，同时新设施集中投产，对新技术、新设备使用经验不足，系统不完善的问题凸显，污水处理厂运行不确定性增加。如何找到运行过程中存在的问题，有计划、有步骤地进行解决，是目前污水处理厂运行管理的重点。

随着《水污染防治行动计划》和《中华人民共和国水污染防治法》的相继实施，污水处理厂的水、泥、气、声的全方位、瞬时达标已提上日程。与此同时，外部监管日益严格，社会各界对污水处理厂的运行提出了更高的要求。

全面提升管理能力，提高管理效率。强化全面管理，除常规水、泥指标外，强化对气、能源、资源、碳排放、噪声等指标管理，确保污水处理厂水、泥、气、声共治，资源消耗合理。强化过程管理，根据不同工艺建立模块化、标准化单元运行标准，精准控制各单元运行参数，进一步增强水质预控能力，确保运行稳定。加强工艺调控监管力度，避免不及时工艺调控造成出水水质波动，提高系统稳定性。细化生产系统管理界面，明确管理标准，强化“放管服”，提高生产调度、信息传达的及时性、准确性，提高管理效率。加强交流平台建设，强化技术人员的能力提升，增强信息共享。对照国际先进水平，加强精细化管理，提高节能降耗水平。强化自产能源应用，提高应用效率。推行生产过程精细控制，深入实施推广精确药剂投加系统和精确曝气系统。

利用自控技术、“互联网+”技术，构建智能再生污水处理厂。从优化自控控制和智能化调控策略进行技术开发。仿真模拟污水处理厂工艺流程，形成基于数学模型的工艺预警和决策调控的专家分析系统，预测水质变化和环境变化对运行效果的影响，建立预警机制，通过数学模拟提供决策建议，实现工艺优化、节能降耗、水质达标的目的。通过智能系统实现精准控制，逐步提高自控系统控制精度、控制可靠性、控制智能化，实现污水处理厂运行成本降低、节能降耗、智能化运行少人值守的目标。

1.6 农村污水和污泥治理

近十年，我国村镇基础设施建设发展较快，年均增速12%。但村镇排水设施整体与城市相比仍有较大差距。村镇水环境设施建设存在明显的不平衡。根据《全国农村环境综合整治“十三五”规划》，到2020 年，新增完成环境综合整治的建制村有13 万个，累计达到全国建制村总数的三分之一以上[6]。

1.6.1 排放标准

目前，大部分省（自治区、直辖市）制定了地方性的农村污水处理排放标准，而且大部分以《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级B 的各项指标限值作为标准。没有出台排放标准的地区普遍直接使用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的相关指标作为排放标准。

北京的农村污水处理排放标准是目前国内最严格的农村污水处理排放标准，其地标A 远高于城镇标准的一级A，这样严格的标准在国际上也不多见。这一严格的排放标准使工艺选择面临极大的困难。

2020 年，江苏省发布的《农村生活污水处理设施水污染排放标准》（DB 32/3462—2020）中增加了出水用于资源化利用的内容。处理后的污水可执行相应的资源化利用场景的标准，如用于灌溉即执行《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）。

在国家层面上还没有统一的农村污水处理排放标准，目前主要参照执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）。

1.6.2 技术发展

从2008 年住房和城乡建设部发布《镇（乡）村排水工程技术规程》起，全国陆续发布了农村污水治理相关的技术规范、规程、指南等文件，为农村污水治理工程提供了技术支持。

部分地区也发布了农村污水治理技术规范、规程、指南，如江苏省已发布了《农村生活污水处理适用技术指南（试行）》《农村环境连片整治生活污水处理适用技术指南》等。

村镇污水治理初期，全国各地以镇级污水治理项目为主，治理技术也是以城镇污水处理厂常用工艺为主要方向，包括厌氧—缺氧—好氧法（A2O）、序批式反应器（SBR）、氧化沟等。随着深入到自然村的农村污水治理项目逐渐发展起来，城镇污水常用工艺已不适应农村小型化、波动大、变化快等特点，因此逐渐催生出了净化槽、一体化污水处理装备等新型技术产品。

农村污水具有排放不规律、水量负荷瞬时冲击大、污染负荷不稳定等特点。为克服这些不利因素，国内农村污水治理也充分吸收国外先进经验。例如，欧洲主流的农村（分散式）污水治理技术包括SBR、垂直流迷宫（VFL）等工艺，充分利用全混处理、多点回流等方式实现间歇处理、稳定达标，程序控制系统是其技术核心。

1.6.3 运营模式

目前农村污水治理运维模式主要包括政府管理、村民自主管理、委托专业公司管理等模式。

政府管理模式：由政府成立专职部门或机构统一对管辖区内污水处理设施进行分类管理，有利于增强队伍的专业化水平和实现队伍自身约束，但会带来财政压力大、执行效率低等问题，一定程度上会降低执法部门对运营管理的监管效果。

村民自主管理模式：污水处理设施运营管理权移交给行政村，村民担任运营管理员。乡镇政府及街道办事处负责定期巡检、落实资金补助等工作。行政村直接负责设施的维护管理工作。

委托专业公司管理模式：村镇污水处理设施可委托给具有生活污水处理设施运营管理资质的专业公司来管理，可将设施按区域划分委托给多个专业公司运营管理，通过引入市场竞争的方式促进收费合理化。该模式需要较大的资金支持，比较适合经济较为发达地区及重点水域。

1.7 水处理领域重大技术装备

随着国家水处理行业不断发展，我国水处理领域的技术装备也取得了很大的进步，近20 年，装备的国产化水平在不断提高。根据全国部分大中城市水务企业的调查统计，2000 年以前，水处理主要工艺环节的关键设备，国产化率不足30%，2010 年该比例提高到65%，2016 年该比例已经达到80%以上。国产化设备品类丰富，设备品种与质量差异较大，很多设备采用的标准与国际标准存在一定差距，从总体水平来看，部分设备能够接近或达到国际先进水平，个别设备可以达到国际领先水平，国产化设备自主研发能力和技术水平有待进一步提升。

在城镇污水处理厂升级改造和污水再生利用方面，针对高标准的污水处理厂新建及改造项目，重点发展了低成本高标准、低能耗高效率的污水处理技术及装备；在农村污水治理方面，与农村改厕、改厨及垃圾治理相配套的综合治理技术装备得到研发和应用，重点发展了抗冲击负荷能力强、易维护、低成本、见效快的技术装备和一体化技术装备；在水环境治理方面，研发与应用了各类控源截污、内源污染防治及资源化利用方面的技术装备。

2 我国城镇水环境治理行业发展机遇与挑战

2.1 提高城镇污水处理能力，对现有污水处理设施进行升级改造

2020 年7 月，国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部联合印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，明确我国县级及以上城市污水处理能力仍存在缺口，尤其是随着城市对污水处理能力的要求越来越高，我国污水处理厂的污水处理规模将进一步提高，城镇污水处理市场将进一步扩大。现有的污水收集管网和污水处理厂面临进一步升级改造，应提高污水收集能力，推动污水处理系统信息化建设，从而实现污水无害化、资源化利用。

2.2 农村污水处理给水处理行业带来新机遇

城乡发展不平衡是我国发展的突出问题，也是“十四五”期间要重点解决的问题。城乡发展不平衡体现在经济、教育、医疗、社会保障和公共服务等方面，农村污水处理就是重要方面之一。近年来农村污水处理问题也日益受到关注。与城镇污水处理不同，农村污水治理缺少国际经验，很多难题尚未解决，未来几年国家城乡一体化和乡村振兴战略将为环保水处理行业开拓新的市场，带来新的发展机遇[7]。

2.3 注重生态修复，做到“人水和谐”

“十四五”期间的水生态环境保护工作，要在水环境改善的基础上，更加注重水生态保护修复，注重“人水和谐”，让群众拥有更多生态环境获得感和幸福感，这为水处理行业发展提出了新的发展方向。修复和保护水生态是生态文明建设的更高要求，也是人民追求美好生活的必要条件，在提升水环境质量的基础上修复水生态环境成为环保水处理领域的重要发展方向。

2.4 未来水环境污染治理主要在流域治理

流域治理具有系统性强、单体项目投资金额大等特点。随着生活污水处理率、垃圾处理率的快速提升，以及其他各类点源污染得到一定程度控制，流域治理已被明确提上日程。目前流域治理已经达到万亿级市场并将继续增长。未来三年将是流域治理空间最大、释放最为迅速的时期[8]。

2.5 形成以绿色高效水处理技术为核心的行业竞争力

随着国家“十四五”规划的展开，绿色发展成为今后发展的主题。环保行业经过多年的发展，水处理技术已经趋向成熟，国内很多企业的治理效果早已达到甚至超过国家标准，对于水处理企业而言，技术和管理是关键要素，高性价比的技术解决方案和高水平管理服务成为环保企业的核心竞争力。目前行业内已经出现大规模并购，特别是技术型公司越来越多，随着国家清洁生产、绿色发展理念提出的新的工业布局正在形成[9]。

2.6 碳达峰碳中和目标背景下，水环境综合治理领域的发展路线

长期来看，碳排放量将是衡量一个产业绿色发展水平的重要评价标尺，企业的技术路线选择、管理水平等方面必须遵循正确的价值方向，才能在市场竞争中获得持续优势。

如何解决污染物去除、污水处理出水水质达标与碳中和之间的矛盾，研究降耗低碳的污水治理相关技术和措施，形成优化技术路线，将成为行业实现碳中和碳达峰的重点工作，企业需要将污染物减排与降碳并重，并将降碳作为中长期的发展方向。

碳减排纳入环境监管后，会对相关企业提出更高要求。未来，碳排放量将成为评价一个企业管理能力或者技术路线可持续水平的重要指标。

如何能够实现污水处理厂的能量平衡或能量自给，以及统筹考虑材料设备加工、污水处理能耗与物耗、污泥处理的运输与利用等全生命周期的碳排放是需要解决的问题。目前实现碳达峰碳中和的相关技术储备不足，现有技术不能很好地实现碳中和，尤其是农村污水处理的技术及运营问题更为凸显。此外，很多技术设施属于处理效果好但能耗高的工艺处理方法，需要进一步改良与优化，以便实现节能降碳。

现有大部分污水处理厂达标严重依赖耗材或者药剂，未来可能会被更高效更具性价比的工艺路线替代。因此，未来当本领域企业判断技术路线和企业内部管理方式是否是可持续的最优解时，不应单纯地以消除污染物的效果或是否节约成本来衡量，而是必须要考虑低碳因素。长期来看，碳排放量将是衡量一个产业绿色发展水平的重要评价标尺，企业的技术路线选择、管理水平等方面必须遵循正确的价值方向，才能在市场竞争中获得持续优势。

水环境治理碳中和的狭义目标就是能源使用要实现自给自足，广义目标还包括因资源回收、利用所引发的厂外其他耗能下降导致的二氧化碳减少。水环境治理要实现碳中和主要来自两种途径：（1）剩余污泥厌氧消化产能；（2）污水余热资源的回收。随着我国城镇化的推进和污水处理设施的完善，我国城镇污水处理规模超过2 亿t/d，由此产生的污泥量突破6000 万t/d（以含水率80%计）。污泥具有污染和资源的双重属性，污泥处理过程消耗大量的药剂和能源，同时以填埋为主的处置方式还会造成大量温室气体排放。在碳中和目标背景下，未来污泥处理处置应以节能降耗及资源能源回收为目标，通过现有技术提升与绿色低碳技术开发，实现过程能耗降低、化学药剂替代、逸散性温室气体控制，以及生物质清洁能源回收等，以提升我国污泥处理处置的碳减排水平。

沼气发电行业将成为减碳方面关联收益较大的领域，污泥厌氧消化和沼气发电不仅可减少温室气体排放，还可节约能源，在碳中和目标背景下将有较大的发展前景。

污水热能充分开发利用既能帮助污水处理厂间接（通过能量输出与能量交换）实现碳中和运行目标，还能帮助污水处理厂扭亏为盈，使环境、经济、社会三者效益有效统一。

碳达峰碳中和是国之大计，需要国家有关部门联合起来，支持行业实现碳达峰碳中和的相关举措，对行业制定统一的减排要求，提出能源损耗和资源循环等方面的约束性要求，推动单个企业落实碳减排，最终实现市政环保设施减排的整体最优解决方案。

3 我国城镇水环境治理行业发展展望

3.1 我国环保产业进入高质量发展新阶段

（1）政策驱动效应转化为政策与市场双驱动机制[10]

美国等发达国家的经验表明，为环保产业提供稳定、细致、可操作性强的环保政策非常重要。我国目前的环保政策日趋完善，将在建立完善的环保税收政策、提供配套财政支持、激励环保产业相关产品和服务发展方面取得更大进展。随着政策的逐步完善，市场竞争机制将逐步建立。

（2）核心技术将不断突破，驱动环保产业高质量发展[11]

预计未来15—20 年，在水环境监测领域，我国将研制一系列基于光谱质谱技术的高端环境监测仪器，实现痕量环境污染物的高灵敏探测，形成较大规模的高端环境监测仪器产业。在水处理领域，新型绿色混凝药剂、无磷阻垢药剂、高级氧化催化剂、离子选择性分离膜、电驱膜脱盐设备、混盐安全固化设备等关键设备与药剂产品将在冶金、化工、石化、制药等工业领域大规模应用。我国自主研发的膜材料和装备将在海水淡化、污水再生利用等领域广泛应用，为解决我国水危机做出重要贡献。

（3）环保服务业将迅猛发展，环保产业结构将更加合理

我国环保服务业收入由2011 年的1700 亿元增长到2019 年的约11 200 亿元，在全行业所占比重由2011 年的45%提升到2019 年的63%，已经成为带动产业发展的主导力量。未来10 年内，综合环境服务、环境咨询服务、污染治理设施第三方运营、社会化环境监测、环境管家等行业将快速发展，环保产业结构将更加合理。

（4）新技术新装备创新能力加强，国际竞争力大幅度提升[11]

“十二五”时期以来，我国环保市场的国际化步伐开始加快，环保装备制造业2015 年出口交货值为162.6 亿元，“十二五”期间增幅达到39.7%，出口国家集中在印度、越南、巴西、智利等新兴工业国家。近年来逐渐向美国、德国、新加坡等发达国家扩展，未来将在水处理、垃圾焚烧、危险废物处置、土壤修复等领域形成竞争优势。此外，我国作为温室气体排放大国，同时作为未来环保技术的主要应用市场，相应的新技术新装备将被不断开发应用，竞争优势更加明显。

3.2 生态环境质量持续改善攻坚期促进行业全面发展

3.2.1 流域水生态重建与功能恢复

（1）2022—2025 年

在流域水生态系统重建方面：摸清京津冀、长江经济带、黄河流域等重点流域的生态完整性本底，构建流域生态完整性评价的指标体系，提出流域水生态完整性理论的初步框架。

在流域水生态功能恢复技术方面：集成创新构建出农业面源污染技术体系；解决京津冀和长江经济带重点地区地下水污染诊断与预防的关键技术瓶颈；构建大尺度区域地下水污染防控技术体系框架，提出京津冀和长江经济带重点区域地表水及地下水污染联合防控与水生态协同修复的重大技术解决方案，并在其他国家重点战略区域开展推广应用。

在河网水系生态环境修复技术方面：在河流微生境塑造、水文过程调控、生源要素调节、河流生态系统食物网健康维持、关键生物连通等技术方面取得重要进步。在滨海湿地水文连通和生物连通修复、生态重建、生物多样性保育、生态补偿等方面取得重要进展，并在黄河、长江、珠江三角洲等河口滨海湿地实施。

在湖沼湿地生态修复的系统解决方案方面：在湖沼湿地水晕水质预警预报、水生植被修复、水生食物网修复、湖泊富营养化控制、水华蓝藻资源化、湖泊生态健康长效保障技术等方面取得重要进步，并在典型湖沼湿地实施，为我国未来开展湖沼湿地系统修复提供坚实的技术基础。

（2）2025—2030 年

在流域水生态系统重建方面：完善流域水生态完整性理论；构建完备的流域水生态环境标准体系，提出国家重点战略区域的水生态修复目标与技术路线图。

在流域水生态功能恢复技术方面：构建健全的流域水陆一体的水污染控制和河湖一体的水生态修复技术体系，并纳入国家战略予以实施。

在河网水系生境修复技术方面：实现基于生源物质—初级生产力—次级生产力全过程的生态系统保护、生态廊道结构优化等成套技术的广泛应用。

在湖沼湿地生态修复的系统解决方案方面：形成综合提升生态服务、维持生态系统稳定的湖沼湿地生态修复成套技术，以及富营养化湖泊生态修复的系统解决方案，并广泛应用。

3.2.2 智慧水系统构建

（1）2022—2025 年

在水信息智能感知技术方面：开发出特征污染物与水质综合毒性现场检测的高密度感知技术，排放限值满足生活饮用水卫生标准要求，形成成套星空地一体化感知技术和标准体系。

在水信息综合模拟与智能响应方面：建成具有自主知识产权的多尺度水系统全过程动态模拟器，达到国际先进水平，并针对京津冀、长江经济带等国家重点发展区域，构建以流域为单元的精细化、多尺度水系统全过程动态模拟分布参数集。

（2）2025—2030 年

在水信息智能感知技术方面：开发出新兴微量污染物现场快速高灵敏检测的生物传感技术，实现重金属类特征污染物指标的高精度遥感观测。

在水信息综合模拟与智能响应方面：形成智慧水系统构建技术体系与标准体系，全面开展综合性应用示范，针对不同类型区域，提出水系统综合调控策略集和智慧水系统建设途径。

在智慧水系统的流域和区域应用示范方面：建立以水生态健康安全为导向的第二代智慧水系统，覆盖全国五大流域河流的100%国控断面和70%省控断面。到2035 年，形成我国流域智慧管理平台建设技术标准体系，并在全国五大流域所有水系控制断面进行推广应用。

3.2.3 全过程绿色减排与水污染控制技术

（1）2022—2025 年

在城市污水再生与资源循环方面：突破能源自给与高值化资源回收协同的污水处理关键技术，创建新一代污水处理厂的建设、运行、维护与能源供给模式，形成与水生态相适应的污水排放标准，打造厂—网—河一体化、安全可靠的城市水环境智慧化建管平台，在不同区域开展技术示范应用。

在村镇水环境治理方面：形成针对不同类型农村的污染治理综合目标、技术方案和智慧化管理系统，全面开展综合性技术应用示范。

（2）2025—2030 年

在城市污水再生与资源循环方面：形成针对不同类型城市的水环境治理综合目标、技术方案、智慧化管理系统与标准体系，全面开展综合性技术应用示范，使技术整体上达到国际领先水平。

在村镇水环境治理方面：集成村镇污水与废弃物协同处理的水环境治理关键技术，形成适合我国美丽乡村建设的水环境治理技术体系与标准体系。

3.2.4 核心关键材料与重大装备

自主研发适于我国国情的水处理工业支撑装备系统及城市水系统韧性管网支撑装备系统，研发空地一体化智慧流域水环境监控预警和智慧城市水务管理支撑装备系统，逐步构建我国水污染治理核心关键材料与重大装备的科技支撑体系和标准体系。

（1）2022—2025 年

突破智能膜材料、靶向吸附材料、仿生水处理药剂产品化关键技术，自主研发系列化、标准化的高速分离、高速厌氧等支撑性水处理装备，并在典型工业行业完成技术示范；突破高精高稳水质在线传感关键技术，研发广谱高端的水质分析装备系统；研发管网智能检测装备和新型修复机器人，并在典型流域进行示范应用。

（2）2025—2030 年

突破厌氧过程主导的生物处理装备化和仿生处理装备化关键技术，通过若干工业行业水处理技术示范，为支撑工业全过程绿色化提供核心技术系统；研发高动态适应性的流域水环境智能化监控预警装备系统和城市供排水管网监控预警运维修复装备系统，在我国主要城市及重点流域进行示范应用，大幅度提高城市水系统管网安全运行保障率。

形成水处理工业3.0 支撑装备体系，从智能材料到多元仿生水处理工业化支撑装备系统；形成较完备的空地一体化智慧流域水环境监控预警和智慧城市水务管理支撑装备系统，形成城市水系统韧性管网支撑装备系统，服务于我国90%以上的重点流域及城市，实现城市水系统管网安全运行保障率达到95%，全面支撑我国城市水系统和流域水环境智慧管理服务能力的提升。

3.3 新一轮科技革命带动下的行业技术进步

3.3.1 人工智能（AI）技术

AI 是计算机科学的一个分支，是研究和开发用于模拟、延伸和拓展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的技术科学。近年来，随着计算机算力的大规模发展及算法的不断突破，为水环境污染防控、水质安全保障、涉水设施优化重构及流域生态系统管理等技术的研发和创新提供了强大的工具。

3.3.2 前瞻性和颠覆性技术

以环境科技与新兴技术交叉融合为驱动，突破以合成生物技术、纳米技术和信息技术为核心特征的前瞻性、颠覆性水环境治理与生态修复技术，将支撑水污染控制与治理科技的进步与跨越式发展。

3.4 市场空间预测

3.4.1 排污管网提质增效

“十四五”期间，我国将重点推进排污管网提质增效，新增和改造污水收集管网8 万km。《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》（以下简称《“十四五”规划》）明确提出，到2025 年基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区，原则上全国城市生活污水集中收集率应达到70%以上或比2020 年提高5 个百分点以上。预计新建排污管网投资在4500 亿元以上，老旧管网改造需投资在3000 亿元以上，雨污合流改造投资在1500 亿元以上，若考虑建成后的管网运维费用，则“十四五”期间排污管网领域将释放1 万亿元的市场规模。

3.4.2 污水处理与资源化

“十四五”期间我国将进一步推进污水处理与资源化利用，到2025 年，城市和县城的污水处理能力基本满足经济社会发展需要，县城污水处理率达到95%以上；水环境敏感地区污水处理基本达到一级A 排放标准。《“十四五”规划》明确提出，“十四五”期间新增污水处理能力2000 万m3/d；新建、改建和扩建再生水生产能力不少于1500 万m3/d。因此预计“十四五”期间全国污水处理与资源化的投资在2000亿元左右。

3.4.3 污泥处理处置及资源化利用

“十四五”期间我国将更加重视污泥的处理处置及资源化利用。《“十四五”规划》明确提出，城市和县城污泥无害化、资源化利用水平进一步提升，城市污泥无害化处置率达到90%以上；长江经济带、黄河流域、京津冀地区建制镇污水收集处理能力、污泥无害化处置水平明显提升。“十四五”期间，新增污泥（含水率80%的湿污泥）无害化处置设施规模不少于2 万t/d，这部分投资预计约为100 亿元，而且每年的处理处置费用在60 亿元左右，因此“十四五”期间污泥处理处置投资与运营费用将超过500 亿元。

3.4.4 农村污水治理

《全国农村环境综合整治“十三五”规划》提出到2020 年，我国农村污水处理率要达到30%以上。但目前大部分农村缺乏污水收集管网与处理设施，农村污水处理能力年复合增速在8%左右，推进速度较慢。农村污水治理2020 年产值约为844 亿元，到2035 年将形成2000 亿元的市场空间。

3.4.5 流域综合治理

“十四五”期间全国重点流域水生态环境质量标准将有所提升，而且将把城镇污水处理和水环境综合治理相结合，实现规模化效应和协同效应。按照每千米流域治理投资在8000 万元测算，黑臭水体治理投资将达到500 亿元左右，流域治理投资将在2000 亿元左右。生态环境部环境规划院根据《水污染防治行动计划》的工程项目，采用基于重点领域工程任务量的测算方法，依据投资单价和工程任务量两个参数进行了初步估算，完成《水污染防治行动计划》约需投资4.6 万亿元。其中城市黑臭水体治理、地表水饮用水水源环境保护、地下水污染防治、地表水水质保持、水质良好水体及入海河流劣Ⅴ类消除等工程措施投资需求达1.8 万亿元[12]。