逼上梁山
从眼泪中开启的新水源探索之路
1965年的一个清晨，新加坡政府被马来西亚政府单方面宣布“独立”。周边伊斯兰国家环绕，华人占据80%以上人口、自然资源极度缺乏的新加坡，此时如风浪中一叶孤舟，飘摇不定，危机四伏。
作为经济社会生存发展的命脉之一，水资源就是新加坡政府要化解的头号危机。新加坡是全世界水资源最为匮乏的国家之一，80%以上的淡水资源都要依靠从马来西亚进口。“二战”期间，日军在占领马来西亚后切断水源，令新加坡无法支撑、不战而降的阴影曾长久笼罩在国民心头。
“在水资源上的任何一项政策，都会让我们屈膝”。在独立后的首次记者招待会上，新加坡时任首相李光耀难以自已，伤心落泪。而接下来新加坡50多年不断探索、寻求并最终解决水资源的传奇故事，一开始就被赋予了悲情的色彩。
屡败屡战
制定基于20年的总体规划
1971年，新加坡在联合国的协助下，邀请以色列专家为新加坡水资源进行调研规划，结果却令人失望：以色列专家根据本国经验为新加坡设计的以减少蒸发量为核心的保水方案，因不符合新加坡国情而被舍弃。沮丧之余，新加坡决心自己寻找解决之道。同年，总理办公室下设了水规划机构，研究新常规水源的范畴和可行性。
1972年，基于未来20年的新加坡水质总体规划编制完成，明确指出了减少进口水源依赖的重要性，引入非常规水源(污水回用和海水淡化)的概念。新加坡公用事业管理局(PUB)一名普通的工程师在报告中提到，接下来的时间，污水的合理回用将成为非常经济和必要的手段，同时建议回用水在一个大型蓄水池通过长时间的停置自净过程进行稀释。
当时简单的两句，事实上勾勒了三十年后闻名世界的新加坡NEWater的雏形，成为系统的核心内容。
1974年， 新加坡环境部(ENV)下属的污水处理局建设了水再生试点工厂，应用反渗透，离子交换，电渗析和氨吹脱等先进工艺，水质达到WHO的饮水标准，但因为成本过高，膜污染处理复杂，运行14个月之后关闭。
1986年，新加坡公用事业局重点建设滨海等城市集水区，同时开始研究降低海淡和再生水的技术。当时海淡成本是河水和水库水处理成本的10倍。此时，新加坡领导人开始放出信号，“如果人们如此糟蹋用水，他们就得准备支付10倍以上的水费——李显龙”，并开始在全社会大力推广节水方案和措施。
自上而下的认知逐步形成，但出于规模、质量、成本、可靠性和安全性等问题的综合考虑，在1985年以前，新加坡仍然围绕进口水源进行努力。
1987年 李光耀宣布，新加坡考虑从印度尼西亚取水的可能性，当时的取水量可达到100亿加仑每天。但受制于政治问题，进展缓慢，尤其是在2008年金融危机后，因为政治问题而叫停。
1990年，新加坡同马来西亚签订补充协议，允许柔佛上游建坝调节水量。将取水量从1.2亿上调至2.5亿，这终于暂时性缓解了新加坡的水资源危机。
总理带头饮用
全面转向再生水生产使用 NEWater诞生
1990年代开始，反渗透膜技术的成本开始逐步降低到可接受程度，新加坡开始系统探索非常规水资源。
1996年 新加波相关部门开展了海水淡化的实地可行性和工程研究;1998年海水淡化的技术验证和工程示范进展顺利，决定建设海水淡化工厂。
受到海水淡化项目进展的激励，新加坡公用事业局和环境部还联合开展了如何利用二级污水处理进行水回收利用可行性的评估。派遣团队赴美国加州的21世纪水厂进行长期的调研学习，并拨付经费1400万美元，进行研究并建设勿洛示范厂(10000吨/天)。
1999年 ，PUB决定海水淡化厂可以由私营部门兴建，处理后的水将由PUB购买。第一个海水淡化项目由新加坡的凯发公司中标，采取DBOO(设计-建设-拥有-运营)模式，这也成为新加坡以PPP开展水处理相关工作的通行商业模式。
2000年5月，勿洛水回用示范厂建成投产。在后续两年中，根据美国环保署和世界卫生组织的饮用水标准，加上对接近190项参数进行了超过25000次的测试分析，PUB和国际专家小组得出了再生水水质安全性优于常规饮用水的结论。
2001年， 连同合并的排水、污水部门，新加坡公用事业局并入环境部，开始着手为国家建立一个新的水资源发展计划。
新的PUB组建完成之后，呈报国会的第一份议案就指出：水资源总体规划还没被审核，而且水资源协议到期后新加坡将如何规划尚未纳入议程。在后续新的规划中，替代方案被提出，并指出可能收集到的雨水量，可再生和可淡化的水量。此时，新加坡的水资源政策，终于从认识和行动全面坚决地转向再生水的生产和利用。
2002年，作为37周年国庆活动的序幕，吴作栋总理第一个饮用了新生水(NEWater)，并同时宣布，今后新加坡人的饮用水将是新生水和自来水的混合水，此举产生了巨大的轰动效应，NEWater之名在国际上被广泛传播。
NEWater是指城市污水经过常规二级处理后，再经过反渗透处理等工艺所获得的达到饮用水标准的新生水。
NEWater的生产流程如下：传统污水处理厂二级处理的出水将作为NEWater水厂的进水，首先经过精细格栅过滤，在进入微滤或者超滤工艺单元，主要去除细颗粒物，出水进入反渗透工艺单元，去除细菌、病毒以及大部分溶解盐。反渗透出水进行紫外消毒，最终净化为“NEWater”。
也在同一年，受到NEWater示范项目成功的鼓舞，PUB提出重新制定新加坡的供水水质规划——“四个国家水龙头”计划，计划到2060年，即与马拉西亚供水协议到期前一年，新加坡将完全实现水资源的自给自足，在新加坡的总人口已达到目前的3倍的前提下，海水淡化和NEWater能够满足水资源需求量的80%，其中NEWater占55%。
从出路到商路
NEWater产品复制扩张
2003年，新加坡以DBOO模式(Design-Build-Own-Operate,即设计-建设-拥有-经营模式)相继建设了三座规模适中的NEwater水厂，并采用PUB推荐的技术路线。三座水厂全部由新加坡本土企业建设(凯发、胜科、吉宝)，由世界一流的环境工程咨询公司——西图公司进行工程技术管理。
通过前期试验示范厂的实验数据和后续水厂的工程集成，新加坡本土水务公司获取了工艺运行的第一手资料，并在工程设计和管理运行上积累了宝贵的经验，完成了基于NEWater工艺对国外先进技术的引进和整合，孕育了良好的产业基础。同时NEWater的供水产量也稳步上升，于2006年达到新加坡总供水量的10%。
志在千里
打造环境及水务方案研发中心乃至世界水务枢纽
进入新世纪，可持续淡水供应及废水管理的需求已成为重要的国际课题，许多国家、城市及企业都在积极寻求创新的解决方案及水务技术。NEWater成熟稳定的工艺路线和大规模的推广应用，使之具有极大的产业发展空间。新加坡当局决定将NEWater作为未来水资源危机解决方案进行推广和不断研发。
2006年，新加坡政府宣布将于五年内投入3.3亿新元(4.7亿美元)，立志将新加坡打造为环境及水务方案的研发中心，乃至世界水务枢纽。同时专门成立了环境与水务行业发展委员会(EWI，Environment and water industry program)来承担此历史使命。
2007年， PUB获得斯德哥尔摩水工业资源奖，组委会对PUB的工作给予了极高评价：“新加坡所采用的一些水科技，其他国家也有，但是通过先进科技加上完善管理，使新加坡的系统变得独一无二，可供其他城市参考和借鉴。”
利用独特的区域经济优势和NEWater产生的品牌效应，新加坡筹划设立了新加坡国际水周活动(Singapore International Water Week)。2008年，首届水周隆重召开，吸引了各国政要、众多专家学者、技术骨干和商务人士的参与。为期五天的水周内容涵盖政府高峰论坛、国际学术会议、设备博览会和商务论坛等等。此外，新加坡还设立了以首任总理李光耀命名的新加坡水奖(Lee Kuan Yew Water Prize)。
目前，新加坡水周也成为世界上最具影响力的水业盛典，李光耀水奖已经成为代表水界最高荣誉的奖项之一。通过国际一流的智力资源的集聚，不但使新加坡不断汲取新的水处理知识，还吸引了更多的优秀人才。
2015年，新加坡已经吸引了全世界超过180家水行业公司和26家私营水研究中心安家落户。环境及水务业为新加坡国内生产总值贡献了大概17亿新元的产值，创造了1.1万个就业岗位。同时，新加坡继续追加在水务方面的科研和产业发展资金。总理李显龙宣布政府将拨款2亿元发展水务业，预计到了2020年，该产业产值将达28.5亿元，就业人数也将增至15000名。
精进不休
在技术与节能指标上追求持续领先
近年来，在气候变化和能源与水资源制约的前提下，为适用于未来再生水厂的应用需要，新加坡公用事业局(PUB)开始着眼于技术升级和设备改造。PUB制定了“出水水质、能源可持续性、环境可持续性”3个关键评价标准，用以上述工作是否取得预期阶段性控制目标。
而基于此标准，PUB根据相关污水处理技术水平和节能降耗效果的分析，制定出污水处理工艺能源自给率三阶段目标。
近期目标(2017年)——改造棕色水厂(Brownfield)。利用已经成熟以及正在试验中的技术升级现有再生水厂，使能源自给率不低于40%，并降低10%的剩余污泥产量。
短期目标(2022年)——关闭部分棕色水厂，新建绿色水厂(Greenfield)。
在约5年时间内设计新的再生水厂;利用目前实验室研发技术，使能源自给率超过80%，并降低25%的剩余污泥产量。
长期目标——未来绿色水厂(Greenfield)。
其目标是，2030年后达到能源自给自足、实现碳中和运行目标。这一目标已经与世界先进国家保持同步，并在一定程度有所超越。
目前，新加坡正在就两个再生水厂工艺方案进行实验室测试。其中，主流ANAMMOX工艺以及厌氧膜生物反应器(AnMBR)，将在大约10年内得到实验与中试验证。而主流ANAMMOX工艺是世界上目前所知最为节能的工艺。
一个水行业世界名牌背后的秘密
新加坡水故事的起点，是这个国家为克服水资源匮乏问题而进行的努力和探索。经过五十多年的持续工作，他们的收获是本国水资源问题的解决方案，一个响亮的国际品牌，一套完备的水工业体系和科技创新体系。这样的成果，相信已经大大超乎当初的预料。
以NEWater的成功为例，为什么新加坡在水资源管理、创新方面会如此高效，吸引了很多国内专家和同行研究，归因各有不同，比如领导人的远见卓识，最严格的水资源管理制度，先进的商业运作系统等等。
技术路线明确
战略上坚定不纠结，战术上持续学习优化
在我个人看来，新加坡的国土面积，社会治理体系和水资源的极端匮乏，自然形成了新加坡举国对水资源保护和利用的高度重视，也是一个相对好治理的空间尺度(毕竟新加坡和1.6个北京海淀区的面积差不多)，很早实现了阶梯水价、雨污分流、工业污水和生活污水的分质排放等一系列执行良好的政策价值机制，这是NEWater能够得以实现的社会基础。
而对技术路线的坚定以及务实的工作方式，也是他们取得成功的重要因素。
笔者在2015年为了研究新加坡的水处理创新体系，曾在新加坡开展了为期一周的调研，调研期间，来自各个机构的被访问者都提到了新加坡提倡的思考方式——长远思考，跨界思考和再思考。也就是在战略目标上坚定决心不纠结，在战术细节上持续学习，优化和改进。
在NEWater的案例中，新加坡其实很早确定了污水回用的战略，并坚定选择了膜技术为其主导工艺，这在当时是比较超前和具有冒险精神的，新加坡的尝试也从学习，尝试，失败，到再尝试，成功，这一时间跨度长达30年，但对于这一技术路线的选择从未动摇过。
最终在上世纪末抓住技术进步和成本降低的机遇，实现工程应用，解决本国问题，然后抓住全世界范围内水资源匮乏的机遇，积极扩张海外市场，带动本国行业起飞。可以说，NEWater不是规划出来的，而是随着时间，用耐心，一点点“长”出来的。
法定机构主导
良好的“操作系统”
新加坡的公用事业管理局是整个新加坡水资源管理的“中枢”。新加坡NEWater是在公用事业的复杂体系中诞生的。参与主体繁多，推动公用事业，并不断优化迭代，同时还能实现优秀的产业竞争力、为社会接受则是一个世界级难题。
他们设计出一个将重大工程，将商业推广，公民教育，科技创新和企业孵化不同节点环环相扣，合二为一的运作系统，这就必须要提到PUB的机构性质。
中国国内的研究文章对PUB的认识也没有统一，政府机构，事业单位，国有企业，各种表述都曾出现过。因为这种操作模式确实在国内少见。
在新加坡的社会治理结构中，PUB是作为法定机构而设立的，它确实身兼政府部门，事业单位和国有企业的各种职能为一身，通过一套复杂的机制设计来保障公平与效率的平衡。
关于新加坡法定机构的描述，感兴趣的读者可以在网上查阅更多的资料，简言之，就是通过国会立法来保障其法律地位，聘请社会贤达成立董事会并保持战略眼光，全球招聘职业经理人来保持高效管理，经费来源有国家拨款和商业经营两部分，收入可以内部分配，但须向全社会公开。各个措施相互支撑也相互制约，促进这个体系高效廉洁的运转。
新加坡的各项公用事业就是由各类法定机构来运行的，是新加坡在英国法定机构继承基础上的一次创新，到今天为止，新加坡23个法定机构全部实现资产的良好管理，并都保持盈利。
生产型研发
高效的科技成果转化机制
NEWater具有长期稳定的扩张计划和清晰的创新愿景，开放的合作体系，大规模的科研投入，再加上新加坡亚洲商业中心的地理位置，促成新加坡逐渐在一段时间内成为先进技术和产业模式的“水枢纽”。
而如何将重大工程和科研投入，实实在在地转为产业推动力，新加坡的实证研发和示范研发机制功不可没。水处理技术从实验室到中试再到生产规模使用，须经历一个长期过程，而新技术的应用，获得业主的信任和试用的成本也很高，这也是水处理技术推广难和推广慢的问题所在。
新加坡通过技术路线图，创新扶持计划和生产型研发体系，将这个过程在时空尺度最大程度的缩短。通过向全球发布技术指南，征集先进技术，优秀的技术成果即可在水厂进行生产实验，政府在资金，现场服务和水质监测方面提供服务和监督，并组织行业专家，企业家，投资人做过程的优化指导。被验证的合格技术，进入NEWater的技术采购目录，也会很快获得投资人的青睐，这样的操作体系，也是新加坡创新性企业大量涌现的主要原因。
公共事业品牌化
为社会认知和产业推广创造良好条件
污水——再生水——饮用水的推广在全世界都遭遇了很大的挑战，而在新加坡率先取得了成功，这其中有新加坡强力政府的推动功劳，但新加坡为塑造品牌进行的一系列卓有成效的努力，也居功至伟。
比如NEWater这个名字就比再生水要高明太多。将wastewater改为usedwater，就是典型的商业领域改变认知、占领认知的范例。
在促进公众认知和接受方面，新加坡还同步还启动了针对NEWater的社会沟通计划，包括新生水NEWater的命名，水质检测数据的全面公开，NEWater的市民接待中心建设等。
同时，NEWater的工艺相对简单，二级出水后的单元全部可以装备化、模块化进行提供，便于商业推广。
第三，通过新加坡水周这一水务行业IP的塑造，NEWater的形象更是得到了世界范围内的推广和认可。
后记
NEWater可以说是水处理行业的一个传奇。因为它将国家意志、科技、产业、品牌结合起来，凝聚于一个产品上，在特定的时间，结合国内外广泛的需求，实现了令人炫目的成就。相比之下，NEWater的鼻祖，美国的21水厂虽然在时间上领先数十年，但在知名度和行业推广上就相形见绌了。
如果我们将污水厂当成产品的话。新加坡的“产品经理”，更善用运用更多的资源，在一个大趋势的面上进行产品的创新和推广，美国的同行则更多停留在一个点上来进行工作。不过这些方面，美国人已经意识到并开始弥补，2016年研究院和IWA共同组织的美国考察团参观了21水厂，得知他们现在也在塑造和品牌推广方面开始加大投入。
受限于本身市场和国际竞争，尤其是面对来自欧美和中国同行的竞争，可能新加坡要延续21世纪前十年取得的成就会更加困难，这方面PUB的官员在接受我们采访的时候也有很强的危机意识。我们仍然相信并期待这种危机意识会推动新加坡推出更多的创新公共服务产品。比如去年，我们就曾多次介绍过的应时应季调节污水厂以及垃圾场和污水厂合建的模式，都是他们不断应对挑战而产生的优秀创新成果。
来源:中宜环科环保产业研究 作者:高嵩
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