回顧百年來(lái)的發(fā)展變革，污水處理技術(shù)為改善人類居環(huán)境，推動(dòng)人類文明進(jìn)步產(chǎn)生了巨大影響。面對(duì)氣候變化、能源危機(jī)、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(lái)發(fā)展方向應(yīng)從碳減排和資源利用的角度來(lái)探索思考。結(jié)合集中式和分散式處理理念各自的優(yōu)點(diǎn)，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(dāng)今社會(huì)，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(wú)到有，與各個(gè)時(shí)代的社會(huì)需求緊密聯(lián)系的，經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)時(shí)間幾經(jīng)變革才形成今天的模樣?；仡櫸鬯幚硐到y(tǒng)發(fā)展歷史上的重大變革，有利于人們對(duì)污水處理進(jìn)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(lái)有之。從字面意思可以看出，早期的排水系統(tǒng)承擔(dān)的主要任務(wù)既非收集也非處理，而僅僅實(shí)現(xiàn)污水的即時(shí)排放。首個(gè)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(duì)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(duì)完整的污水處理系統(tǒng)。到20世紀(jì)60年代美國(guó)又提出了具有超前思維的“21世紀(jì)水廠”的概念，即將污水處理達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水業(yè)未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。沿此思路，在新世紀(jì)初新加坡開發(fā)了Newater 工藝，通過(guò)傳統(tǒng)的生物處理加雙膜法，實(shí)現(xiàn)了從污水到飲用水的回用，帶動(dòng)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(jìn)一步擴(kuò)展，如果再考慮到污水中蘊(yùn)含的生物質(zhì)能和營(yíng)養(yǎng)元素，廣義污水處理系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)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(lái)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(lái)的污水處理技術(shù)的考慮

    1 、我國(guó)傳統(tǒng)污水處理工藝路線面臨的挑戰(zhàn)近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化、能源緊缺等問(wèn)題，碳減排在各行各業(yè)如火如荼地進(jìn)行。我國(guó)目前如對(duì)電力能源、汽車等行業(yè)，整個(gè)社會(huì)都提出了降低能耗、減少二氧化碳排放的要求。然而對(duì)環(huán)境行業(yè)，這個(gè)理應(yīng)最“綠色”的行業(yè)，卻并沒有充分發(fā)展利用切實(shí)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(wèn)題也需引起人們思考。誠(chéng)然，就現(xiàn)階段來(lái)講，環(huán)境行業(yè)重點(diǎn)或許在于治理污染。作為非生產(chǎn)性行業(yè)，碳減排的問(wèn)題可以暫緩考慮。但以長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展性眼光來(lái)看，我國(guó)傳統(tǒng)污水處理工藝路線在不遠(yuǎn)的未來(lái)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(diǎn)污水處理是典型的高能耗行業(yè)。通過(guò)污泥厭氧消化過(guò)程，可以回收利用污水中的部分能源，然而目前我國(guó)建設(shè)的厭氧消化廠僅不足3%，短期無(wú)法實(shí)現(xiàn)未來(lái)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(duì)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(yuǎn)目前污水處理廠大量采用延時(shí)曝氣等工藝和取消初沉池的設(shè)計(jì)，與國(guó)際主流技術(shù)不一致。在系統(tǒng)規(guī)劃理念上相對(duì)落后，導(dǎo)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(guò)長(zhǎng)途的輸運(yùn)才能實(shí)現(xiàn)真正的回用。針對(duì)各自國(guó)情，歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)目前就污水處理技術(shù)在未來(lái)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(guó)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(duì)污水進(jìn)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(jìn)行徹底的回收，同時(shí)緩解污水末端處理過(guò)程中產(chǎn)生的運(yùn)輸以及生產(chǎn)化肥產(chǎn)生的能源消耗、污染排放等問(wèn)題。源分離處理系統(tǒng)摒棄污水輸運(yùn)管網(wǎng)，以符合清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的源頭減量、循環(huán)利用、全過(guò)程控制為原則，實(shí)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(guó)在源分離領(lǐng)域也進(jìn)行了積極的探索實(shí)踐。奧林匹克公園和鄂爾多斯生態(tài)城鎮(zhèn)是其中兩個(gè)典型項(xiàng)目，卻都沒有取得良好的實(shí)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(guó)承擔(dān)不起分散處理的緩慢推進(jìn)，中國(guó)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(dǎo)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(lái)發(fā)展可能的趨勢(shì)之一。集中與分散問(wèn)題專家聶梅生教授認(rèn)為未來(lái)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(zhǎng)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(gè)工業(yè)時(shí)代的觀點(diǎn)，不是文明時(shí)代的觀點(diǎn)”。結(jié)合我國(guó)國(guó)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(guó)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(jìn)入污水廠時(shí)先完成濃縮預(yù)處理后，分別得到富含有機(jī)物的污水濃縮液和低濃度污水，之后再進(jìn)行下一步的資源化利用的污水處理方式，最終實(shí)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(wèn)題，同時(shí)要考慮技術(shù)人員的接受程度，公眾接受程度以及社會(huì)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(yǔ)

    現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)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(lái)的發(fā)展方向應(yīng)從碳減排和資源利用的角度來(lái)設(shè)計(jì)思考。結(jié)合集中式和分散式處理各自的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)和開發(fā)還需要更多的研究和探索。