水處理開啟新模式 未來之路仍需摸索
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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，受到了國際社會的廣泛關(guān)注。 水處理開啟新模式 未來之路仍需摸索 聯(lián)合國會員國在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：在過去的10余年間，中國城市污水排放量從329億噸發(fā)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(yù)計在2020年達(dá)到95%。盡管如此，隨著近年來有關(guān)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的呼聲越來越大，傳統(tǒng)污水處理模式存在的問題也逐漸被社會各界所認(rèn)識和持續(xù)關(guān)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(dāng)作是減少污水直排對當(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，還會有大量的剩余污泥和溫室氣體產(chǎn)生。據(jù)估算，我國污水處理行業(yè)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(chǎn)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(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，受到了國際社會的廣泛關(guān)注。然而，如何認(rèn)識污水處理模式的環(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 針對這一問題，來自中國科學(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，即通過技術(shù)和政策等多維度去降低污水處理過程中因能耗、化學(xué)品使用和溫室氣體排放等問題產(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)評估框架，并利用計算模擬與大數(shù)據(jù)方法，發(fā)展了指標(biāo)權(quán)重算法及情景時序預(yù)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(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)國家實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)字對發(fā)展中國家而言不到0.6倍。Monte-Carlo分析進(jìn)一步指出，發(fā)達(dá)國家推動模式改革后，污水處理獲得凈環(huán)境效益（NEB>0）的概率約65%，而發(fā)展中國家實現(xiàn)同一目標(biāo)的可能性低于10%。從結(jié)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(qiáng)的信號：回收污水資源確實有利于提高污水處理的環(huán)境可持續(xù)能力。 污水處理未來路在何方？ 研究人員還指出，污水排放標(biāo)準(zhǔn)會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，未來推動污水處理模式改革，尤其是實施以資源深度回收為驅(qū)動的污水處理新模式時，應(yīng)當(dāng)考慮優(yōu)化現(xiàn)行污水排放標(biāo)準(zhǔn)，實現(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，研究人員在未來情景分析中指出，全球不同國家地區(qū)推動和實施污水處理模式革新所帶來的環(huán)境可持續(xù)潛力存在較大的差異，而發(fā)展中國家在借鑒發(fā)達(dá)國家污水資源化成功案例的同時，可通過減少化學(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(rèn)識，該研究進(jìn)一步完善了污水資源管理與系統(tǒng)評估的研究體系，將為污水處理設(shè)施升級改造和未來投資建設(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《美國國家科學(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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