|
在全球能源危機、氣候變化和資源緊缺等背景下，污水處理的傳統模式也正發生巨大改變，發展節能低碳和污水中可用物質有效循環和深度回用的污水處理新模式，受到了國際社會的廣泛關注。
水處理開啟新模式 未來之路仍需摸索
聯合國會員國在2000年簽訂《千年宣言》后，隨即制定出了千年發展目標（MillenniumDevelopmentGoals，MDGs），其中具體目標7就提出：確保環境的可持續能力。在千年發展目標期間，全球獲得改善環境衛生設施的人口比例從54%上升到68%，全球超過21億人口獲得了改善的環境衛生設施。
全球環境衛生事業的迅猛發展也加速了污水處理行業前進的步伐：在過去的10余年間，中國城市污水排放量從329億噸發展到417億噸左右，漲幅超過30%；污水處理率更是快速提高，在過去的2012年，中國污水處理率超過了85%，預計在2020年達到95%。盡管如此，隨著近年來有關環境可持續發展的呼聲越來越大，傳統污水處理模式存在的問題也逐漸被社會各界所認識和持續關注。
開啟污水處理的全新模式
長久以來，城市污水處理廠的作用被當作是減少污水直排對當地受納水體的污染。為了達到設定的水質標準，各種技術和手段被疊加或串聯使用，主要目的就是將污水中的污染物分離去除或轉化為無害物質，從而使水得到凈化。為此，污水處理廠除了要消耗大量的電能和絮凝劑、消毒劑等化學藥品外，還會有大量的剩余污泥和溫室氣體產生。據估算，我國污水處理行業的年電耗量占我國總電耗的2-3%。除此之外，污水處理過程中產生的甲烷和氧化亞氮等溫室氣體，其排放量占我國非二氧化碳排放量的4-5%。
在全球能源危機、氣候變化和資源緊缺等背景下，污水處理的傳統模式也正發生巨大改變，發展節能低碳和污水中可用物質有效循環和深度回用的污水處理新模式，受到了國際社會的廣泛關注。然而，如何認識污水處理模式的環境可持續潛力缺乏科學且系統的方法。
污水處理的凈環境效益
針對這一問題，來自中國科學院生態環境研究中心的研究人員提出了凈環境效益（NetEnvironmentalBenefit，NEB）的概念，即通過技術和政策等多維度去降低污水處理過程中因能耗、化學品使用和溫室氣體排放等問題產生的環境影響，并最大化循環和回用污水及污泥中的有用物質。針對這一概念，他們構建出面向節能、低碳與資源深度回收的污水處理多目標評估框架，并利用計算模擬與大數據方法，發展了指標權重算法及情景時序預測工具。
利用上述的定量化評估方法（QuantitativeIntegratedAssessmentApproach），研究人員從全球尺度評估了污水處理模式革新的環境可持續潛力。研究發現：發展節能低碳以及資源回收的污水處理新模式，有助于緩解污水處理過程產生的環境負荷，并顯著提高污水處理的環境可持續能力。
其中，發達國家實施新型污水處理模式后，污水處理的環境可持續潛力提高了1.5倍，而該數字對發展中國家而言不到0.6倍。Monte-Carlo分析進一步指出，發達國家推動模式改革后，污水處理獲得凈環境效益（NEB>0）的概率約65%，而發展中國家實現同一目標的可能性低于10%。從結果來看，雖然仍存在一定程度的不確定性，但依然給我們傳遞了非常強的信號：回收污水資源確實有利于提高污水處理的環境可持續能力。
污水處理未來路在何方？
研究人員還指出，污水排放標準會顯著影響污水處理模式的環境可持續潛力。為此，他們呼吁，未來推動污水處理模式改革，尤其是實施以資源深度回收為驅動的污水處理新模式時，應當考慮優化現行污水排放標準，實現技術創新（technologicalinnovation）和適應政策（adaptivepolicydevelopment）的協同調控與組合優化，以期進一步提高污水處理的環境可持續能力。
除此之外，研究人員在未來情景分析中指出，全球不同國家地區推動和實施污水處理模式革新所帶來的環境可持續潛力存在較大的差異，而發展中國家在借鑒發達國家污水資源化成功案例的同時，可通過減少化學品消耗和促進污水能源回收等策略去發展符合自身發展需要的污水處理新模式。
上述研究讓我們對污水處理尤其即將迎來的污水處理模式革新有了深入的認識，該研究進一步完善了污水資源管理與系統評估的研究體系，將為污水處理設施升級改造和未來投資建設提供強有力的決策支持。相關成果已在世界權威刊物《美國國家科學院院刊（PNAS）》等刊物發表，并受到了學術圈、工業界和普通大眾的關注。
|