作者：王凱軍、宮徽、金正宇
回顧百年來的發展變革，污水處理技術為改善人類居環境，推動人類文明進步產生了巨大影響。面對氣候變化、能源危機、資源緊缺等全球環境變化的挑戰，結合可持續發展的要求，污水處理系統未來發展方向應從碳減排和資源利用的角度來探索思考。結合集中式和分散式處理理念各自的優點，依托膜混凝技術的末端分離分散處理模式是一種有益的創新嘗試。
一、影響世界的污水處理技術和系統概念
當今社會，由抽水馬桶、下水道和污水廠構成的污水處理系統已經成為現代城市文明的象征之一。污水處理系統的發展從無到有，與各個時代的社會需求緊密聯系的，經過近一個世紀時間幾經變革才形成今天的模樣。回顧污水處理系統發展歷史上的重大變革，有利于人們對污水處理進行系統的理性思考。
雖然城市的排水設施起初并不系統，但古今中外歷來有之。從字面意思可以看出，早期的排水系統承擔的主要任務既非收集也非處理，而僅僅實現污水的即時排放。首個變革世界污水處理系統的事件是抽水馬桶的出現。從污水處理系統層面上講，馬桶的出現對現代管網系統的形成起到了決定性的變革作用，從家庭到管網到污水處理廠形成了相對完整的污水處理系統。到20世紀60年代美國又提出了具有超前思維的“21世紀水廠”的概念，即將污水處理達到飲用水的標準，對水業未來發展產生了深遠影響。沿此思路，在新世紀初新加坡開發了Newater 工藝，通過傳統的生物處理加雙膜法，實現了從污水到飲用水的回用，帶動了新加坡水業跨躍式發展，使其一躍成為世界性水務中心。
污水處理系統的概念也得到進一步擴展，如果再考慮到污水中蘊含的生物質能和營養元素，廣義污水處理系統已經擴大為包括生活污水、雨水、工業廢水、污水處理廠，再生水廠，以及再生水管理和資源回收設備的完整體系。未來的污水處理技術也應該從廣義的系統角度出發，綜合的考慮污染物的去除和資源能量的循環利用。
二、面向未來的污水處理技術的考慮
1 、我國傳統污水處理工藝路線面臨的挑戰
近年來，為應對全球氣候變化、能源緊缺等問題，碳減排在各行各業如火如荼地進行。我國目前如對電力能源、汽車等行業，整個社會都提出了降低能耗、減少二氧化碳排放的要求。然而對環境行業，這個理應最“綠色”的行業，卻并沒有充分發展利用切實符合可持續發展理念的環境技術。污水處理高能耗的現狀亟待改變，二氧化碳的排放問題也需引起人們思考。誠然，就現階段來講，環境行業重點或許在于治理污染。作為非生產性行業，碳減排的問題可以暫緩考慮。但以長遠的發展性眼光來看，我國傳統污水處理工藝路線在不遠的未來注定面臨以下諸多挑戰。
（1）節能降耗的挑戰——缺乏著力點
污水處理是典型的高能耗行業。通過污泥厭氧消化過程，可以回收利用污水中的部分能源，然而目前我國建設的厭氧消化廠僅不足3%，短期無法實現未來碳減排的要求。基于活性污泥法的傳統污水處理技術在曝氣等環節上的節能降耗潛力也相對有限。
（2）技術發展方向面臨挑戰——距可持續理念漸行漸遠
目前污水處理廠大量采用延時曝氣等工藝和取消初沉池的設計，與國際主流技術不一致。在系統規劃理念上相對落后，導致資源再生利用存在先天不足，例如目前回用水往往需要經過長途的輸運才能實現真正的回用。針對各自國情，歐美發達國家分別就再生水回用、污水生物質能利用、氮磷回收等領域展開不同側重的研究，而我國目前就污水處理技術在未來可持續發展方向上還沒有特別明確的討論和思考。
2、源分離污水處理模式在我國的發展與應用
與傳統集中式系統不同，源分離作為顛覆性的變革，采用在源頭對污水進行分別的方式收集和處理污水。源分離式收集利于將氮、磷元素進行徹底的回收，同時緩解污水末端處理過程中產生的運輸以及生產化肥產生的能源消耗、污染排放等問題。源分離處理系統摒棄污水輸運管網，以符合清潔生產、循環經濟和可持續發展的源頭減量、循環利用、全過程控制為原則，實現最大程度污水能源與資源回收。
源分離系統在世界范圍內得到廣泛關注，我國在源分離領域也進行了積極的探索實踐。奧林匹克公園和鄂爾多斯生態城鎮是其中兩個典型項目，卻都沒有取得良好的實際效果。總體上，目前技術和管理上還存在一定不足，高速城市化的中國承擔不起分散處理的緩慢推進，中國龐大的管理體系也限制了分散式處理技術的本土化，源分離技術也沒有與現有的管理體系相結合，間接導致社區民眾接受程度低。
3、末端分離分散污水處理系統
污水處理模式由目前的集中式向集中與分散相結合發展是未來發展可能的趨勢之一。集中與分散問題專家聶梅生教授認為未來應用新技術更傾向分散式的。住房和城鄉建設部仇保興副部長指出“要超越福特式大規模、集中式處理的舊框框，這是一個工業時代的觀點，不是文明時代的觀點”。結合我國國情而言，基于“末端分離”的分散污水處理系統或許是更適用于我國的新模式。與源分離模式不同，基于“末端分離”的資源化處理路線指污水在管網系統的末端，即在進入污水廠時先完成濃縮預處理后，分別得到富含有機物的污水濃縮液和低濃度污水，之后再進行下一步的資源化利用的污水處理方式，最終實現污水充分的資源化。
末端分離的污水處理系統的發展面臨的不僅僅是技術問題，同時要考慮技術人員的接受程度，公眾接受程度以及社會管理體系。尋求符合可持續發展理念的有效合理污水處理模式還需要不懈地探索努力。
三、結語
現有污水處理系統的優勢與弊端值得反思和總結。結合可持續發展的要求，污水處理系統未來的發展方向應從碳減排和資源利用的角度來設計思考。結合集中式和分散式處理各自的優點，末端分離的分散處理模式是一種值得探討的創新嘗試。然而末端分離的分散式處理系統的設計和開發還需要更多的研究和探索。
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