污水處理的未來(lái)：回歸原生態(tài)文明——廁所革命的終極目標(biāo)
郝曉地，張健
在我國(guó)行將進(jìn)入“十三五”發(fā)展階段，俗稱“水十條”的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》也已由國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，正式發(fā)布。按此“計(jì)劃”規(guī)定，全國(guó)七大重點(diǎn)流域水質(zhì)到2030年時(shí)優(yōu)良比例總體需達(dá)到75%以上，城市建成區(qū)黑臭水體總體要得到消除。無(wú)疑，“水十條”的發(fā)布必將促進(jìn)污水處理市場(chǎng)規(guī)模空前擴(kuò)張以及新技術(shù)不斷涌現(xiàn)并及時(shí)應(yīng)用。處于這種背景之下，國(guó)內(nèi)從媒體、學(xué)界、一直到企業(yè)幾乎全部摩拳擦掌，各個(gè)躍躍欲試，以分割即將到來(lái)的信息、學(xué)術(shù)、乃至技術(shù)/設(shè)備這塊大“雪糕”。
“水十條”設(shè)定的2030年這一規(guī)劃期限剛好與歐美等國(guó)家倡導(dǎo)的未來(lái)污水處理技術(shù)路線圖時(shí)限完全一致。為此，我們有必要在系統(tǒng)了解國(guó)際污水處理技術(shù)發(fā)展理念的同時(shí)，首先剖析中華民族幾千年來(lái)農(nóng)耕文明所形成的糞尿返田這一原生態(tài)物質(zhì)循環(huán)方式在可持續(xù)發(fā)展方面的意義，并以此對(duì)照當(dāng)前與未來(lái)污水處理技術(shù)發(fā)展的理念與內(nèi)涵，最終歸納、總結(jié)出當(dāng)今世界高端技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的目標(biāo)。
本文從自然水循環(huán)基礎(chǔ)入手，概括人類出現(xiàn)對(duì)水循環(huán)過(guò)程中水量與水質(zhì)的影響以及人類應(yīng)該采取的對(duì)策。以原生態(tài)文明可持續(xù)意義為背景，審視現(xiàn)代文明中排水體制對(duì)生態(tài)基礎(chǔ)的破壞以及人工恢復(fù)所需要采取的技術(shù)手段。針對(duì)我國(guó)目前的城鎮(zhèn)化以及生態(tài)文明建設(shè)，指出原生態(tài)文明乃應(yīng)保留與發(fā)揚(yáng)的分散式處理模式。對(duì)既有城市，言明集中式處理的發(fā)展方向與以及重點(diǎn)目標(biāo)。
1 順應(yīng)自然水循環(huán)
生命之水天上來(lái)，條條江河歸大海，這就是所謂的自然水循環(huán)，且早在人類誕生之前便已存在許久。人類出現(xiàn)后，對(duì)水的需求已不再是遠(yuǎn)古時(shí)代延續(xù)生命而已，早已轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳笆孢m自已的“奢侈”生活方式，以至于對(duì)自然水循環(huán)不滿足于順應(yīng)，而是轉(zhuǎn)向改造自然的戰(zhàn)天斗地，已不再顧及水量乃至水質(zhì)的變化。結(jié)果，導(dǎo)致人類生活越舒適，水量越匱乏、水質(zhì)越惡化的窘迫現(xiàn)象，由此還引發(fā)了一系列與水相關(guān)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，反過(guò)來(lái)又抑制了社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展，讓我們的舒適生活充滿尷尬。
降雨的自然歸宿除一部分以下滲方式補(bǔ)充地下水、形成湖泊、蒸發(fā)外，大部分以河流方式回歸大海。因人類的干擾，不僅水循環(huán)的路徑被部分改變，而且天然水體的自凈能力也大都被消耗殆盡。建筑物占地以及路面硬化使得城市/城鎮(zhèn)區(qū)域降雨下滲途徑被阻斷，不僅減少了地下水的補(bǔ)給來(lái)源，而且還導(dǎo)致降雨時(shí)內(nèi)澇現(xiàn)象頻發(fā)。我們現(xiàn)在固然已認(rèn)識(shí)到城市降雨所引起的生態(tài)與內(nèi)澇雙重問(wèn)題，并期望通過(guò)興建雨水儲(chǔ)蓄、下滲空間來(lái)予以解決，但龐大儲(chǔ)蓄設(shè)施所需空間以及建造費(fèi)用并非輕而易舉之事；特別是在城市黑臭水還未能首先解決的情況下，強(qiáng)化雨水下滲無(wú)異于是讓黑臭水下滲，導(dǎo)致地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)增大。從這個(gè)意義上說(shuō)，治水首先需要治污。所以，對(duì)水量調(diào)節(jié)與管理最終還要取決于對(duì)水質(zhì)的控制。在此方面，污水處理出水經(jīng)高級(jí)處理后回灌地下水似乎較雨水儲(chǔ)蓄、下滲優(yōu)勢(shì)明顯，因?yàn)樗乃�、水質(zhì)穩(wěn)定、可控，且不需要龐大的儲(chǔ)蓄空間。這方面美國(guó)加州桔縣水區(qū)（OCWD）具有非常成功和豐富的經(jīng)驗(yàn)，他們因此獲得了2014年新加坡李光耀水源大獎(jiǎng)。
遠(yuǎn)古時(shí)期，降水在回歸海洋前藉水體自凈作用基本可以將人類污染后的水質(zhì)凈化而回歸；而在目前人類“奢侈”生活狀態(tài)下，水體自凈容量早已消耗殆盡，出現(xiàn)水“穿新衣服”離開(kāi)海洋，而“著臟衣服”再回歸海洋的窘迫現(xiàn)象。久而久之，水的生態(tài)環(huán)境可想而知。
總之，人類要想可持續(xù)延續(xù)，必須遵循生態(tài)規(guī)律、順應(yīng)比自己生命更久的自然水循環(huán)，在水量上切忌巧取豪奪、肆意改變路徑，必須順其自然而后得；在水質(zhì)上萬(wàn)不可再靠天助我也自凈方式，必須將污染后的水質(zhì)恢復(fù)如初。
2 原生態(tài)與現(xiàn)代文明
中華民族五千年?duì)N爛文化中農(nóng)耕文明占據(jù)著至少98%的時(shí)間。我們的食物來(lái)自于土地，而我們的排泄物再回歸土地，這就是我們老祖宗幾千年來(lái)在實(shí)踐中形成的所謂農(nóng)耕文明。正是幾千年來(lái)我們祖先“面朝黃土背朝天”的勞作方式成就了我們先人締造的樸素生態(tài)主義，也就是被很多人喻之為的“原生態(tài)文明”。我們祖先這種原生態(tài)文明生活方式使得營(yíng)養(yǎng)物、能量和水在人與土地之間建立起一種良性人工循環(huán)，使地球上不可再生的磷等營(yíng)養(yǎng)物才沒(méi)被過(guò)度消耗。盡管目前農(nóng)村較為普遍的旱廁存在衛(wèi)生和氣味等方面諸多問(wèn)題，但是，糞尿收集作為原生態(tài)文明的基本元素其主流是好的，只是存在生態(tài)而不衛(wèi)生的問(wèn)題而已。
十八世紀(jì)源于歐洲的工業(yè)革命使得城市化進(jìn)程加快，由此帶來(lái)城市排水衛(wèi)生問(wèn)題，導(dǎo)致沖水馬桶、下水道這一城市現(xiàn)代文明產(chǎn)物的出現(xiàn)。城市人待在家里就可以坐著如廁，用水后也不必再端盆潑水；沖水馬桶不僅衛(wèi)生、方便，而且舒適、美觀，可大大提升人們的生活品質(zhì)，遠(yuǎn)離原始蹲茅廁那種捂鼻、抬臀的尷尬姿勢(shì)。然而，西方城鎮(zhèn)化中未曾有人想到，沖水馬桶和下水道打斷了人與土地間業(yè)已建立的營(yíng)養(yǎng)物循環(huán)，使磷等營(yíng)養(yǎng)元素背離土地，走上一條流向海洋的不歸之路。結(jié)果，陸地磷資源因化肥消耗越來(lái)越少，而水體中磷的含量卻不斷上升，以至于出現(xiàn)湖泊、近海富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。正因如此，沖水馬桶、下水道這一現(xiàn)代排水文明的產(chǎn)物正受到國(guó)際學(xué)界的普遍質(zhì)疑；它們的問(wèn)題主要出在了生態(tài)之上，即，衛(wèi)生而不生態(tài)。
3 城鎮(zhèn)化建設(shè)與既有城市排水體制選擇
原生態(tài)文明下糞尿返田方式“生態(tài)而不衛(wèi)生”，而現(xiàn)代文明中沖水馬桶與下水道的使用又“衛(wèi)生而不生態(tài)”。比較兩種排水體制，就生態(tài)意義而言，原生態(tài)文明方式顯然值得保留和提倡，這也是西方社會(huì)對(duì)中國(guó)農(nóng)耕文明贊賞有加的地方，其在衛(wèi)生方面的瑕疵可以通過(guò)以水沖或微水沖的源分離為基礎(chǔ)的“生態(tài)衛(wèi)生”方式加以解決。因此，在我國(guó)目前大興土木的城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中原生態(tài)理念下的污水源分離方式理應(yīng)保留并成為首選，這對(duì)靠近土地、易于實(shí)現(xiàn)糞尿返田的城鎮(zhèn)來(lái)說(shuō)實(shí)際上是最好的處理與資源利用工藝。我國(guó)目前還有近一半的農(nóng)村人口，這意味著還有一半人口仍具有保留原生態(tài)文明下的分散式污水處理之機(jī)會(huì)。
原生態(tài)文明下的分散式處理方式在生態(tài)方面的意義固然重大，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展和推進(jìn)該領(lǐng)域的科學(xué)研究，尤其是為高密度城鎮(zhèn)排泄物減量化與資源化提供技術(shù)支撐。但是，對(duì)于木已成舟的既有城市來(lái)說(shuō)顯然不太適用，基礎(chǔ)設(shè)施推倒重來(lái)要付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，況且城市遠(yuǎn)離土地也使得糞尿返田存在許多實(shí)際問(wèn)題。所以，既有城市不得停留在當(dāng)前已被鎖定的集中式處理的范疇。
4 生態(tài)排水方式
解決原生態(tài)文明下生態(tài)而不衛(wèi)生的問(wèn)題可以通過(guò)糞、尿、水三者源頭分離方式加以解決，即，通過(guò)在衛(wèi)生潔具或排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上進(jìn)行糞、尿單獨(dú)收集、分別輸送方式與使之與灰水、雨水實(shí)現(xiàn)分離、返田，從而達(dá)到如圖1所示既生態(tài)又衛(wèi)生的目的。這種以源頭分離為基礎(chǔ)的分散式處理方式被稱之為“生態(tài)衛(wèi)生（Ecosan）”，為一種生態(tài)排水方式，它是德國(guó)、瑞典等歐洲國(guó)家根據(jù)糞尿返田生態(tài)原理所設(shè)計(jì)的分散排水方式。Ecosan在北京奧運(yùn)森林公園、清華大學(xué)環(huán)保樓、北京小湯山、河北邯鄲南界河店村等處已有應(yīng)用或示范。源分離下的生態(tài)衛(wèi)生核心內(nèi)容就是強(qiáng)調(diào)營(yíng)養(yǎng)物、能量與水三種物質(zhì)在人與土地間實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
圖1 生態(tài)排水源分離后各物質(zhì)及其處理、利用方法與方向
5 集中式污水處理發(fā)展方向
集中式污水處理的出現(xiàn)源于沖水馬桶與下水道的應(yīng)用，最早是為了解決衛(wèi)生問(wèn)題，目前已過(guò)渡到水資源保護(hù)乃至環(huán)境保護(hù)，未來(lái)則以資源與能源回收為主要目標(biāo)。污水處理目標(biāo)雖逐漸升級(jí)，但均向下兼容，這是人類走可持續(xù)發(fā)展（圖2）道路的發(fā)展必然�？沙掷m(xù)發(fā)展自然也需要可持續(xù)污水處理技術(shù)，這就有必要對(duì)采用已久的傳統(tǒng)技術(shù)之弊端首先進(jìn)行剖析，繼而去除糟粕、取其精華，發(fā)展可持續(xù)污水處理技術(shù)。
圖2 可持續(xù)發(fā)展：經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三者和諧、統(tǒng)一
5.1 傳統(tǒng)污水處理工藝缺陷
傳統(tǒng)污水處理技術(shù)主要弊端總結(jié)于圖3，無(wú)論是有機(jī)物（COD）氧化還是氨氮硝化均需要消耗氧氣，而工程中氧氣提供則需要通過(guò)空壓機(jī)消耗能量來(lái)完成。事實(shí)上，污水中的COD是一種潛在的綠色生物質(zhì)能，每kg COD約含14 MJ的代謝熱。從這個(gè)意義上說(shuō)，傳統(tǒng)污水處理實(shí)際上是“以能消能”。消耗化石燃料產(chǎn)生能量的結(jié)果是導(dǎo)致大量CO2排放，甚至還會(huì)出現(xiàn)因PM2.5產(chǎn)生而導(dǎo)致的霧霾現(xiàn)象。結(jié)果，以能消能固然能使水變清，但卻污染了大氣，無(wú)形中造成水污染演變?yōu)榇髿馕廴镜?/span>“污染轉(zhuǎn)嫁”現(xiàn)象。此外，反硝化以及化學(xué)除磷需要日常消耗化學(xué)物質(zhì)、產(chǎn)生大量剩余污泥、平面反應(yīng)器占地過(guò)大等也是傳統(tǒng)污水處理工藝與生俱來(lái)的缺陷。
圖3 傳統(tǒng)污水處理技術(shù)主要弊端
5.2 可持污水處理理念
可持續(xù)污水處理視污水為資源與能源的載體，強(qiáng)調(diào)資源與能源回收，且為回收資源與能源而采用的技術(shù)所需能源與資源消耗量應(yīng)最低，并且不產(chǎn)生二次污染或污染轉(zhuǎn)嫁，工藝占地也應(yīng)較小。
圖4 可持污水處理基本思路
5.3 可持污水處理技術(shù)基礎(chǔ)
市政污水處理以COD、N、P為三大去除目標(biāo)。按圖4所示思路，COD不應(yīng)直接被氧化至CO2，而應(yīng)該是在滿足脫氮除磷碳源需要前提下將多余的COD盡可能轉(zhuǎn)化為能源（如，CH4）使用。這樣，傳統(tǒng)污水處理以去除COD為主要目的的碳氧化便被弱化、甚至被阻止。為此，凡是在脫氮除磷過(guò)程中能夠節(jié)省、甚至不消耗COD的技術(shù)便受到青睞。對(duì)此，反硝化除磷、厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術(shù)自被認(rèn)知以來(lái)，很快便應(yīng)用于工程，如，世紀(jì)之交首先在荷蘭應(yīng)用的BCSF與CANON工藝。
如圖5所示，反硝化除磷細(xì)菌（DPB）將脫氮與除磷合二為一，理論上可至少節(jié)省50%的COD和30%的供氧量。COD節(jié)省不僅意味著污泥量大幅度減少（50%），而且也暗示著進(jìn)水中多余COD可通過(guò)篩分（固態(tài)）或轉(zhuǎn)化污泥（溶解態(tài)）被直接用于厭氧消化轉(zhuǎn)化能源(CH4）。無(wú)論是曝氣量減少，還是多余COD轉(zhuǎn)化能源均意味對(duì)外源能耗依賴減少，導(dǎo)致CO2排量降低。
圖5 反硝化除磷細(xì)菌（DPB）脫氮除磷作用原理圖解
ANAMMOX實(shí)際上是一種自養(yǎng)脫氮過(guò)程，在不需要O2和COD的情況下，NH4+以NO2-作為電子接受體直接被氧化至N2，所以，它在可持續(xù)性上的意義非同小可。
圖6 ANAMMOX反應(yīng)示意圖
傳統(tǒng)污水處理工藝一般以平面占地型反應(yīng)器為主，需要占據(jù)大量土地，這對(duì)未曾規(guī)劃或需要升級(jí)污水處理的城市來(lái)說(shuō)顯得捉襟見(jiàn)肘。因此，反應(yīng)器向空間方向發(fā)展，或研發(fā)湊型工藝亦成為可持續(xù)污水處理的一個(gè)重要發(fā)展方向。在此方面，同樣率先在荷蘭應(yīng)用的好氧顆粒污泥工藝（NEREDA）優(yōu)勢(shì)明顯。與傳統(tǒng)活性污泥相比，好氧顆粒污泥工藝可節(jié)省占地70%、能量40%、投資25%，它已被國(guó)際污水處理大師Mark van Loosdrecht教授喻為將取代傳統(tǒng)活性污泥法的新生代污水生物處理技術(shù)。
6 未來(lái)污水處理技術(shù)核心
發(fā)展以資源、能源回收為主的可持續(xù)污水處理是目前乃至今后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)技術(shù)研發(fā)的核心。雖然從理論上看污水中可能含有萬(wàn)種潛在物質(zhì)/元素，但是，最為急迫和現(xiàn)實(shí)的當(dāng)屬磷回收。在能源回收方面，除有機(jī)能源外，污水溫度所含熱量亦不可小覷，它甚至可以產(chǎn)生比COD還多的能量，至少可以作為有機(jī)能源赤字的補(bǔ)充，使污水處理達(dá)到能量自己自足的“碳中和”狀態(tài)。
因此，未來(lái)污水處理方向?qū)⑹且粋�(gè)中心（可持續(xù)），兩個(gè)基本點(diǎn)（磷回收與碳中和）。技術(shù)研發(fā)始終將沿這一方向推進(jìn)和應(yīng)用。
6.1 磷回收
磷像其它物質(zhì)一樣，主要存在于地殼之中。農(nóng)耕文明時(shí)期，人與土地之間建立起一種樸素的物質(zhì)循環(huán)方式 [圖1（a）]，根本不知道開(kāi)采磷礦藏。工業(yè)革命后，人類“聰明”地發(fā)明了化肥，用之代替水沖馬桶與下水道導(dǎo)致不可能再回歸土地的營(yíng)養(yǎng)元素。結(jié)果，磷被送上一條“流放”海洋的不歸之路 [圖1（b）]；同時(shí)，導(dǎo)致地表水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象增多。按每年對(duì)磷需求量增加3%來(lái)計(jì)算，全球可以經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的磷礦將會(huì)在50 a內(nèi)用完，而全球全部磷儲(chǔ)量將在100~200 a內(nèi)耗盡。因此，磷實(shí)際上已成為國(guó)際戰(zhàn)略性資源，即，人類即將進(jìn)入依賴磷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)時(shí)代。
圖7 磷循環(huán)與磷流失
顯然，控制磷的匱乏速度必須立刻恢復(fù)已基本消失磷循環(huán)，其中，從點(diǎn)源——污水中回收磷則成為最大的一種可能。為此，市政污水與動(dòng)物糞尿（為污水中磷含量的5倍）一起已被看作是“第二磷礦”。對(duì)污水實(shí)施磷回收也意味著將水體富營(yíng)養(yǎng)化防治與磷的可持續(xù)利用有機(jī)結(jié)合，具有一石二鳥(niǎo)之作用。磷回收目標(biāo)產(chǎn)物目前對(duì)鳥(niǎo)糞石（MgNH4PO4×6H2O）趨之若鶩，因?yàn)槠渲兴?/span>P折標(biāo)P2O5后高達(dá)51.8%（基于MgNH4PO4計(jì)算）。
我們經(jīng)10年研究與調(diào)研表明，從污水中以純鳥(niǎo)糞石形式回收磷在技術(shù)十分困難、回收成本也很高，很可能出現(xiàn)買豆腐花了肉價(jià)錢的尷尬局面。況且，鳥(niǎo)糞石其實(shí)是一種緩釋肥，并不適合直接用于糧食生產(chǎn)，較合于果木、園林等施肥。事實(shí)上，磷回收產(chǎn)物更多去向應(yīng)為磷肥工業(yè)，而磷肥工業(yè)對(duì)磷礦石成分并無(wú)喜好，只求盡可能多的磷含量。不論何種磷礦石，在磷肥生產(chǎn)時(shí)都會(huì)被濕法或熱法溶解，只取其中的PO43-。這就是說(shuō)，從污水回收鳥(niǎo)糞石技術(shù)上非常困難，而實(shí)際中也沒(méi)有必要，完全可以因地制宜地回收其它形式的磷酸鹽。
6.2 碳中和
為避免、甚至消除傳統(tǒng)污水處理“以能消能”、“污染轉(zhuǎn)嫁”的弊端，歐美學(xué)者本世紀(jì)初已提出污水處理應(yīng)向著“碳中和（Carbon Neutrality）”目標(biāo)方向發(fā)展。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，美國(guó)計(jì)劃到2030年時(shí)基本實(shí)現(xiàn)污水處理碳中和運(yùn)行目標(biāo)。率先提出可持續(xù)污水處理概念的荷蘭等歐洲國(guó)家也不甘示弱，為此早已制定了著眼于包括碳中和在內(nèi)的2030年污水處理技術(shù)路線圖。
污水處理碳中和狹義目標(biāo)就是能源使用要實(shí)現(xiàn)自給自足，廣義目標(biāo)還包括因資源回收、利用所引的廠外其它耗能下降導(dǎo)致的CO2減少。顯然，污水處理要實(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行目標(biāo)，唾手可得的能源當(dāng)屬剩余污泥厭氧消化產(chǎn)CH4。然而，剩余污泥產(chǎn)量的多寡又受進(jìn)水有機(jī)物濃度的限制，并不一定能完全滿足碳中和運(yùn)行的需要，這就需要考慮利用污水余溫中所蘊(yùn)藏的可觀熱量。此外，國(guó)外一些污水處理廠甚至還采用風(fēng)能和太陽(yáng)能來(lái)滿足能量的需求。表1總結(jié)了國(guó)際上一些致力于碳中和運(yùn)行的污水處理廠情況。這些實(shí)例表明，基于剩余污泥有機(jī)物能源可以滿足或最大程度滿足碳中和運(yùn)行目標(biāo)。此外，我們針對(duì)中國(guó)污水水質(zhì)特點(diǎn)及常用工藝，以北京某大型市政污水處理廠（COD=400 mg/L）為例，詳細(xì)計(jì)算了該廠有機(jī)能源利用僅能滿足53%的碳中和運(yùn)行目標(biāo)，赤字能量可以通過(guò)水源熱泵轉(zhuǎn)換污水中熱量予以實(shí)現(xiàn)。
表1 國(guó)外污水處理廠碳中和運(yùn)行實(shí)際案例
6.3 NEWs概念與新生代污水處理技術(shù)
荷蘭應(yīng)用水研究基金會(huì)（STOWA）早在2008年以前便對(duì)可持續(xù)污水處理理念下的未來(lái)污水處理廠發(fā)展方向以及核心技術(shù)繪制了路線圖，并以“NEWs”一詞高度概括了未來(lái)污水處理廠實(shí)際上將是營(yíng)養(yǎng)物、能源與再生水三廠合一模式。
在傳統(tǒng)污水處理觀念下，處理后的再生水被視為“主”產(chǎn)品，而在可持續(xù)污水處理理念下再生水實(shí)際上變成了“副”產(chǎn)品，因?yàn)閷⒅鳟a(chǎn)品磷回收與碳中和完成后，污水隨之得到凈化，這與傳統(tǒng)目標(biāo)異曲同工。減量化®穩(wěn)定化®無(wú)害化®能源化是傳統(tǒng)污泥處理/處置的四項(xiàng)基本原則與順序。在以強(qiáng)調(diào)碳中和運(yùn)行的時(shí)代，這個(gè)四項(xiàng)基本原則并沒(méi)有改變，只是順序顛倒，以能源化作為核心。事實(shí)上，只要能將剩余污泥最大程度地轉(zhuǎn)化為能源，減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化也隨之實(shí)現(xiàn)�？梢�(jiàn)，可持續(xù)污水處理理念的核心并不是研發(fā)“高大上”的技術(shù)，而是對(duì)傳統(tǒng)觀念的否定與轉(zhuǎn)變。其實(shí)，大多數(shù)傳統(tǒng)工藝在可持續(xù)理念下依然可以發(fā)揮它們的有效作用，即使在荷蘭也沒(méi)有一座全新NEWs理念下平地而起的污水處理廠，大多數(shù)既有污水處理廠一般都是根據(jù)現(xiàn)存工藝因地制宜地按NEWs目標(biāo)逐漸完成升級(jí)改造。
對(duì)目前國(guó)際上呈現(xiàn)的一些“高大上”技術(shù)，污水處理大師Mark van Loosdrecht教授將它們視為將取代傳統(tǒng)活性污泥法的新生代工藝，并已在《Science》撰文預(yù)�？偨Y(jié)vanLoosdrecht教授預(yù)言，新生代處理工藝仍將定位于強(qiáng)調(diào)可持續(xù)性；在磷回收、碳中和兩個(gè)基本著眼點(diǎn)上，亦將考慮回收纖維素、藻酸鹽、PHA、脂類、CO2、甚至腐殖酸等。新生代核心技術(shù)主要以好氧顆粒污泥與厭氧氨氧化為主，分以下2種情形：
1）好氧顆粒污泥（主流）與厭氧氨氧化（側(cè)流）；
2）COD篩分/濃縮（預(yù)處理）與厭氧氨氧化（主流）。
然而，無(wú)論是好氧顆粒污泥還是厭氧氨氧化，其技術(shù)應(yīng)用均絕非傳統(tǒng)活性污泥那樣簡(jiǎn)單和容易，并非一般專業(yè)技術(shù)人員所能掌握，特別是主流厭氧氨氧化技術(shù)。所以說(shuō)，這些“高大上”的技術(shù)成功應(yīng)用之關(guān)鍵是工程控制技術(shù)；如果微觀上缺乏對(duì)這些技術(shù)的深刻認(rèn)識(shí)和全面把握，則難以設(shè)計(jì)完美并運(yùn)行成功。否則，這兩種技術(shù)在現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到機(jī)理研究20多年后早已遍地開(kāi)花，特別是崇尚“高大上”技術(shù)的中國(guó)。
7 總結(jié)
從農(nóng)耕文明時(shí)期對(duì)生態(tài)的文明樸素利用，到工業(yè)革命時(shí)代對(duì)生態(tài)的干擾破壞，再到現(xiàn)代文明的今天生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，人類生活的舒適性確實(shí)得到空前的提升，這一切完全仰仗于人類較其他動(dòng)物的靈性。但是，聰明反被聰明誤，被犧牲的生態(tài)環(huán)境恐將以人類生存折壽代價(jià)。雖然現(xiàn)在一些人們已經(jīng)開(kāi)始反思人類自私行為可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，但是，行動(dòng)總是落后于意識(shí)。在污水處理方面，我們總是寄希望于通過(guò)研發(fā)一些“高大上”的技術(shù)來(lái)為自己解圍，殊不知我們祖先創(chuàng)造的原生態(tài)文明完全可以解決自己的排泄物與排水問(wèn)題。這種模式與自然渾然一體，將人類生存所需的營(yíng)養(yǎng)物、能量與水非常簡(jiǎn)單和質(zhì)樸地融入了生態(tài)循環(huán)，采用的方法雖然顯得技術(shù)含量低，但非常接地氣。
縱觀集中式污水處理技術(shù)理念與發(fā)展方向，無(wú)外乎是一個(gè)中心（可持續(xù)）、兩個(gè)基本點(diǎn)（磷回收與碳中和），其內(nèi)涵實(shí)質(zhì)上與原生態(tài)文明殊途同歸，差別只是技術(shù)難度與管理水平不同而已。換句話說(shuō)，集中式處理技術(shù)發(fā)展方向是在原生態(tài)文明的基礎(chǔ)上螺旋式上升。原生態(tài)文明與可持續(xù)技術(shù)的關(guān)系可用如圖8所示的三維坐標(biāo)表示，原生態(tài)文明非常接地氣地處于Z軸為0的X、Y平面，而可持續(xù)技術(shù)則沿Z軸方向被抬高。可持續(xù)技術(shù)被抬高的Z軸，實(shí)際上就是一種技術(shù)與管理的勢(shì)能，其難度和水平非一般專業(yè)技術(shù)人員所能掌握。這一點(diǎn)絕非原生態(tài)文明來(lái)得那么簡(jiǎn)單和容易，特別是在我國(guó)目前城市污水處理設(shè)施普及率雖較高，但連黑臭水都難以治理的情況下。從這個(gè)意義上說(shuō)，我們現(xiàn)在還不必去追求什么“高大上”，只要維持并發(fā)揚(yáng)光大老祖宗創(chuàng)造的原生態(tài)文明，已經(jīng)可以解決不少問(wèn)題，至少不會(huì)出現(xiàn)農(nóng)村污水處理難的問(wèn)題。換句話說(shuō)，如果說(shuō)連我們的農(nóng)民兄弟都不用自己糞尿種田（原生態(tài)文明之基本元素）了，何談生態(tài)文明建設(shè)？！
圖8 原生態(tài)文明與可持續(xù)技術(shù)邏輯關(guān)系
（本文將發(fā)表于《中國(guó)給水排水》雜志2015年第20期“述評(píng)與討論”欄目）
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