水處理開(kāi)啟新模式 未來(lái)之路仍需摸索
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- 發(fā)布日期：2018-01-05
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在全球能源危機(jī)、氣候變化和資源緊缺等背景下，污水處理的傳統(tǒng)模式也正發(fā)生巨大改變，發(fā)展節(jié)能低碳和污水中可用物質(zhì)有效循環(huán)和深度回用的污水處理新模式，受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。 水處理開(kāi)啟新模式 未來(lái)之路仍需摸索 聯(lián)合國(guó)會(huì)員國(guó)在2000年簽訂《千年宣言》后，隨即制定出了千年發(fā)展目標(biāo)（MillenniumDevelopmentGoals，MDGs），其中具體目標(biāo)7就提出：確保環(huán)境的可持續(xù)能力。在千年發(fā)展目標(biāo)期間，全球獲得改善環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施的人口比例從54%上升到68%，全球超過(guò)21億人口獲得了改善的環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施。 全球環(huán)境衛(wèi)生事業(yè)的迅猛發(fā)展也加速了污水處理行業(yè)前進(jìn)的步伐：在過(guò)去的10余年間，中國(guó)城市污水排放量從329億噸發(fā)展到417億噸左右，漲幅超過(guò)30%；污水處理率更是快速提高，在過(guò)去的2012年，中國(guó)污水處理率超過(guò)了85%，預(yù)計(jì)在2020年達(dá)到95%。盡管如此，隨著近年來(lái)有關(guān)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的呼聲越來(lái)越大，傳統(tǒng)污水處理模式存在的問(wèn)題也逐漸被社會(huì)各界所認(rèn)識(shí)和持續(xù)關(guān)注。 開(kāi)啟污水處理的全新模式 長(zhǎng)久以來(lái)，城市污水處理廠的作用被當(dāng)作是減少污水直排對(duì)當(dāng)?shù)厥芗{水體的污染。為了達(dá)到設(shè)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，各種技術(shù)和手段被疊加或串聯(lián)使用，主要目的就是將污水中的污染物分離去除或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，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(xué)藥品外，還會(huì)有大量的剩余污泥和溫室氣體產(chǎn)生。據(jù)估算，我國(guó)污水處理行業(yè)的年電耗量占我國(guó)總電耗的2-3%。除此之外，污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮等溫室氣體，其排放量占我國(guó)非二氧化碳排放量的4-5%。 在全球能源危機(jī)、氣候變化和資源緊缺等背景下，污水處理的傳統(tǒng)模式也正發(fā)生巨大改變，發(fā)展節(jié)能低碳和污水中可用物質(zhì)有效循環(huán)和深度回用的污水處理新模式，受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。然而，如何認(rèn)識(shí)污水處理模式的環(huán)境可持續(xù)潛力缺乏科學(xué)且系統(tǒng)的方法。 污水處理的凈環(huán)境效益 針對(duì)這一問(wèn)題，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的研究人員提出了凈環(huán)境效益（NetEnvironmentalBenefit，NEB）的概念，即通過(guò)技術(shù)和政策等多維度去降低污水處理過(guò)程中因能耗、化學(xué)品使用和溫室氣體排放等問(wèn)題產(chǎn)生的環(huán)境影響，并最大化循環(huán)和回用污水及污泥中的有用物質(zhì)。針對(duì)這一概念，他們構(gòu)建出面向節(jié)能、低碳與資源深度回收的污水處理多目標(biāo)評(píng)估框架，并利用計(jì)算模擬與大數(shù)據(jù)方法，發(fā)展了指標(biāo)權(quán)重算法及情景時(shí)序預(yù)測(cè)工具。 利用上述的定量化評(píng)估方法（QuantitativeIntegratedAssessmentApproach），研究人員從全球尺度評(píng)估了污水處理模式革新的環(huán)境可持續(xù)潛力。研究發(fā)現(xiàn)：發(fā)展節(jié)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(guò)程產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷，并顯著提高污水處理的環(huán)境可持續(xù)能力。 其中，發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)施新型污水處理模式后，污水處理的環(huán)境可持續(xù)潛力提高了1.5倍，而該數(shù)字對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言不到0.6倍。Monte-Carlo分析進(jìn)一步指出，發(fā)達(dá)國(guó)家推動(dòng)模式改革后，污水處理獲得凈環(huán)境效益（NEB>0）的概率約65%，而發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)的可能性低于10%。從結(jié)果來(lái)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(qiáng)的信號(hào)：回收污水資源確實(shí)有利于提高污水處理的環(huán)境可持續(xù)能力。 污水處理未來(lái)路在何方？ 研究人員還指出，污水排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)顯著影響污水處理模式的環(huán)境可持續(xù)潛力。為此，他們呼吁，未來(lái)推動(dòng)污水處理模式改革，尤其是實(shí)施以資源深度回收為驅(qū)動(dòng)的污水處理新模式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮優(yōu)化現(xiàn)行污水排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新（technologicalinnovation）和適應(yīng)政策（adaptivepolicydevelopment）的協(xié)同調(diào)控與組合優(yōu)化，以期進(jìn)一步提高污水處理的環(huán)境可持續(xù)能力。 除此之外，研究人員在未來(lái)情景分析中指出，全球不同國(guó)家地區(qū)推動(dòng)和實(shí)施污水處理模式革新所帶來(lái)的環(huán)境可持續(xù)潛力存在較大的差異，而發(fā)展中國(guó)家在借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家污水資源化成功案例的同時(shí)，可通過(guò)減少化學(xué)品消耗和促進(jìn)污水能源回收等策略去發(fā)展符合自身發(fā)展需要的污水處理新模式。 上述研究讓我們對(duì)污水處理尤其即將迎來(lái)的污水處理模式革新有了深入的認(rèn)識(shí)，該研究進(jìn)一步完善了污水資源管理與系統(tǒng)評(píng)估的研究體系，將為污水處理設(shè)施升級(jí)改造和未來(lái)投資建設(shè)提供強(qiáng)有力的決策支持。相關(guān)成果已在世界權(quán)威刊物《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊（PNAS）》等刊物發(fā)表，并受到了學(xué)術(shù)圈、工業(yè)界和普通大眾的關(guān)注。
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