作者：王凱軍、宮徽、金正宇
回顧百年來的發(fā)展變革，污水處理技術(shù)為改善人類居環(huán)境，推動人類文明進步產(chǎn)生了巨大影響。面對氣候變化、能源危機、資源緊缺等全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)，結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的要求，污水處理系統(tǒng)未來發(fā)展方向應(yīng)從碳減排和資源利用的角度來探索思考。結(jié)合集中式和分散式處理理念各自的優(yōu)點，依托膜混凝技術(shù)的末端分離分散處理模式是一種有益的創(chuàng)新嘗試。
一、影響世界的污水處理技術(shù)和系統(tǒng)概念
當今社會，由抽水馬桶、下水道和污水廠構(gòu)成的污水處理系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代城市文明的象征之一。污水處理系統(tǒng)的發(fā)展從無到有，與各個時代的社會需求緊密聯(lián)系的，經(jīng)過近一個世紀時間幾經(jīng)變革才形成今天的模樣。回顧污水處理系統(tǒng)發(fā)展歷史上的重大變革，有利于人們對污水處理進行系統(tǒng)的理性思考。
雖然城市的排水設(shè)施起初并不系統(tǒng)，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(tǒng)承擔的主要任務(wù)既非收集也非處理，而僅僅實現(xiàn)污水的即時排放。首個變革世界污水處理系統(tǒng)的事件是抽水馬桶的出現(xiàn)。從污水處理系統(tǒng)層面上講，馬桶的出現(xiàn)對現(xiàn)代管網(wǎng)系統(tǒng)的形成起到了決定性的變革作用，從家庭到管網(wǎng)到污水處理廠形成了相對完整的污水處理系統(tǒng)。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(yè)未來發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。沿此思路，在新世紀初新加坡開發(fā)了Newater 工藝，通過傳統(tǒng)的生物處理加雙膜法，實現(xiàn)了從污水到飲用水的回用，帶動了新加坡水業(yè)跨躍式發(fā)展，使其一躍成為世界性水務(wù)中心。
污水處理系統(tǒng)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(zhì)能和營養(yǎng)元素，廣義污水處理系統(tǒng)已經(jīng)擴大為包括生活污水、雨水、工業(yè)廢水、污水處理廠，再生水廠，以及再生水管理和資源回收設(shè)備的完整體系。未來的污水處理技術(shù)也應(yīng)該從廣義的系統(tǒng)角度出發(fā)，綜合的考慮污染物的去除和資源能量的循環(huán)利用。
二、面向未來的污水處理技術(shù)的考慮
1 、我國傳統(tǒng)污水處理工藝路線面臨的挑戰(zhàn)
近年來，為應(yīng)對全球氣候變化、能源緊缺等問題，碳減排在各行各業(yè)如火如荼地進行。我國目前如對電力能源、汽車等行業(yè)，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(huán)境行業(yè)，這個理應(yīng)最“綠色”的行業(yè)，卻并沒有充分發(fā)展利用切實符合可持續(xù)發(fā)展理念的環(huán)境技術(shù)。污水處理高能耗的現(xiàn)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(xiàn)階段來講，環(huán)境行業(yè)重點或許在于治理污染。作為非生產(chǎn)性行業(yè)，碳減排的問題可以暫緩考慮。但以長遠的發(fā)展性眼光來看，我國傳統(tǒng)污水處理工藝路線在不遠的未來注定面臨以下諸多挑戰(zhàn)。
（1）節(jié)能降耗的挑戰(zhàn)——缺乏著力點
污水處理是典型的高能耗行業(yè)。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(shè)的厭氧消化廠僅不足3%，短期無法實現(xiàn)未來碳減排的要求。基于活性污泥法的傳統(tǒng)污水處理技術(shù)在曝氣等環(huán)節(jié)上的節(jié)能降耗潛力也相對有限。
（2）技術(shù)發(fā)展方向面臨挑戰(zhàn)——距可持續(xù)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(shè)計，與國際主流技術(shù)不一致。在系統(tǒng)規(guī)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(jīng)過長途的輸運才能實現(xiàn)真正的回用。針對各自國情，歐美發(fā)達國家分別就再生水回用、污水生物質(zhì)能利用、氮磷回收等領(lǐng)域展開不同側(cè)重的研究，而我國目前就污水處理技術(shù)在未來可持續(xù)發(fā)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(fā)展與應(yīng)用
與傳統(tǒng)集中式系統(tǒng)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(chǎn)生的運輸以及生產(chǎn)化肥產(chǎn)生的能源消耗、污染排放等問題。源分離處理系統(tǒng)摒棄污水輸運管網(wǎng)，以符合清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的源頭減量、循環(huán)利用、全過程控制為原則，實現(xiàn)最大程度污水能源與資源回收。
源分離系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注，我國在源分離領(lǐng)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(tài)城鎮(zhèn)是其中兩個典型項目，卻都沒有取得良好的實際效果�？傮w上，目前技術(shù)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(shù)的本土化，源分離技術(shù)也沒有與現(xiàn)有的管理體系相結(jié)合，間接導致社區(qū)民眾接受程度低。
3、末端分離分散污水處理系統(tǒng)
污水處理模式由目前的集中式向集中與分散相結(jié)合發(fā)展是未來發(fā)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(yīng)用新技術(shù)更傾向分散式的。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部仇保興副部長指出“要超越福特式大規(guī)模、集中式處理的舊框框，這是一個工業(yè)時代的觀點，不是文明時代的觀點”。結(jié)合我國國情而言，基于“末端分離”的分散污水處理系統(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)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(xiàn)污水充分的資源化。
末端分離的污水處理系統(tǒng)的發(fā)展面臨的不僅僅是技術(shù)問題，同時要考慮技術(shù)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(xù)發(fā)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(jié)語
現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢與弊端值得反思和總結(jié)。結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的要求，污水處理系統(tǒng)未來的發(fā)展方向應(yīng)從碳減排和資源利用的角度來設(shè)計思考。結(jié)合集中式和分散式處理各自的優(yōu)點，末端分離的分散處理模式是一種值得探討的創(chuàng)新嘗試。然而末端分離的分散式處理系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)還需要更多的研究和探索。
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