我國(guó)是上人口做多的。目前面臨的問(wèn)題有水資源缺乏、用水浪費(fèi)嚴(yán)重、水質(zhì)污染得不到改善等問(wèn)題。水資源的問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)乃至的重要問(wèn)題。隨著人口、城市化以及新興生產(chǎn)與消費(fèi)模式的快速發(fā)展，全球用水需求急劇上升，污水產(chǎn)生量亦與日俱增。截至目前，上仍有 80% 的污水未得到妥善處理而排放。 

顯然，污水處理已成為當(dāng)今面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。據(jù)聯(lián)合國(guó)估計(jì)，到 2050 年，全球?qū)⒂屑s 70% 的人口生活在城市，但隨著城市的擴(kuò)張，污水處理系統(tǒng)的需求和壓力也顯著增長(zhǎng)。

自 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初“集中式污水處理”理念提出至今，污水處理在水污染控制、保障公共衛(wèi)生與健康等方面發(fā)揮了重要的作用。然而，越來(lái)越多的實(shí)踐證明，現(xiàn)有污水處理技術(shù)在滿足污水達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，存在著問(wèn)題轉(zhuǎn)移等諸多弊端。例如，在美國(guó)，污水基礎(chǔ)設(shè)施可占據(jù)公共電力使用的近 24%。雖然不同污水處理系統(tǒng)對(duì)能源的需求量不同，但一般而言，污水處理廠高達(dá) 30%的年運(yùn)營(yíng)成本通常用工藝單元的動(dòng)力能耗。

這無(wú)疑給資源與生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。

但新的思路也在產(chǎn)生。權(quán)威期刊在線發(fā)表了新研究論文，該文創(chuàng)造性提出了污水處理協(xié)同資源循環(huán)利用的親自然新范式，并開(kāi)發(fā)出了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的污水處理研究新方法。

一般而言，作為一項(xiàng)工程設(shè)施，污水處理系統(tǒng)的服務(wù)周期大概為 50 至 100 年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，因此目前管理者所做的任何決策都將對(duì)未來(lái)的污水基礎(chǔ)設(shè)施及其效應(yīng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。傳統(tǒng)思路對(duì)待水污染物，考慮的是如何組合不同凈化技術(shù)而將污染物從水中移除或降解，進(jìn)而保障水環(huán)境的健康可持續(xù)。然而，在這一過(guò)程中，也會(huì)直接或間接的衍生出其他不容易察覺(jué)卻至關(guān)重要的環(huán)境影響。

當(dāng)然，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者其實(shí)一直在探索可持續(xù)的污水處理新技術(shù)。但是，我們對(duì)于污水處理的全生命周期環(huán)境影響尚缺乏充分的認(rèn)識(shí)。

目前國(guó)際社會(huì)都在提倡面向節(jié)能減排或者資源回收的污水處理新技術(shù)，但是推動(dòng)這一項(xiàng)技術(shù)革新，是否能夠帶來(lái)資源與生態(tài)環(huán)境效益？能產(chǎn)生多大的效益？會(huì)否滋生新問(wèn)題？如何提出切實(shí)解決問(wèn)題的新技術(shù)與新方法？”這引發(fā)研究人員的深入思考。而這些問(wèn)題恰恰是研發(fā)新一代污水處理技術(shù)的關(guān)鍵所在

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨著污染物去除要求的不斷提高，污水處理工藝的流程越來(lái)越復(fù)雜，需要投入大量的動(dòng)力消耗和化學(xué)藥劑，才能滿足日趨嚴(yán)格的污水處理標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，污水處理過(guò)程中還會(huì)伴隨例如氧化亞氮、甲烷等溫室氣體的產(chǎn)生與逸散，以及污水污泥的處理處置問(wèn)題。這嚴(yán)重影響了污水處理的可持續(xù)發(fā)展，拉低了污水處理的整體生態(tài)環(huán)境效益。

因此，如何解決污水處理過(guò)程中能耗高、剩余污泥量大和溫室氣體排放等問(wèn)題與當(dāng)今節(jié)能減排與生態(tài)循環(huán)等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之間的矛盾，成了重點(diǎn)攻關(guān)的方向。

在開(kāi)篇提到的報(bào)道中，有專家提出了一個(gè)名為“REPURE”的污水處理系統(tǒng)新范式。

該系統(tǒng)以資源循環(huán)利用為導(dǎo)向，兼具水質(zhì)再生、能源自給自足、資源回收與低碳環(huán)保等特點(diǎn)，并引入土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念協(xié)同轉(zhuǎn)化衍生污染物。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了前沿的可持續(xù)科學(xué)理論為指導(dǎo)，重組了微生物合成代謝過(guò)程中的能量和物質(zhì)傳輸模式，讓污水中的有機(jī)物、氮和磷等有用的物質(zhì)以生物合成或者沉淀析出的形式得到轉(zhuǎn)化或者再生，大化地提高污染物的資源轉(zhuǎn)化效率。

 基于 REPURE 的污水處理系統(tǒng)新框架。主要包括碳源再生系統(tǒng)（SRS）、污水處理系統(tǒng)（PTS）、資源回收系統(tǒng)（RHS）三大模塊。

文章中通過(guò)整合水質(zhì)特征、系統(tǒng)效能、物質(zhì)遷移、能量收支與生態(tài)環(huán)境影響等多層數(shù)據(jù)流，開(kāi)發(fā)出了動(dòng)態(tài)模擬（DPM）、物質(zhì)流分析（SFA）與生命周期評(píng)估（LCA）為一體的可視化方法學(xué)，為污水資源化新體系從概念發(fā)展到工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究新方法。

通過(guò)對(duì) REPURE系統(tǒng)的能量收支分析，系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)需要的能量約 1.4 kWh·m-3，而通過(guò)能源載體燃燒獲得的能量可完全滿足整個(gè)系統(tǒng)的能量需求，同時(shí)還產(chǎn)出凈能量 0.4 kWh·m-3。

這一新系統(tǒng)革新了污水處理及資源管理的概念，讓污水處理發(fā)揮了更大的作用，同時(shí)引入了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念，利用土壤生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮碳捕獲與生物固肥的作用，提高污染物資源轉(zhuǎn)化與末端利用效率。在未來(lái)，基于 REPURE 理念的下一代污水處理設(shè)施，將不再是一個(gè)純粹的水廠，它還將身兼再生能源制備、肥料生產(chǎn)與生物精煉等功能，對(duì)此我們非常期待。可以說(shuō)，這項(xiàng)研究工作讓我們對(duì)于滿足人類繁榮發(fā)展且維持生態(tài)系統(tǒng)健康這個(gè)巨大難題有了新的破解思路和方法”。

這一污水處理新模式的未來(lái)前景：以資源回收為導(dǎo)向的污水處理新技術(shù)，尤其是融入節(jié)能、低碳與生態(tài)循環(huán)概念的新系統(tǒng)和新模式，在未來(lái)肯定會(huì)成為主流技術(shù)。因?yàn)楫?dāng)前我們面臨的環(huán)境變化問(wèn)題是多樣化和復(fù)雜化的，這需要我們能夠提出應(yīng)對(duì)綜合問(wèn)題的集成技術(shù)與耦合體系。相信在未來(lái)五到十年，污水資源化肯定會(huì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，各方團(tuán)體深入合作，推動(dòng)新系統(tǒng)的規(guī)?；l(fā)展與應(yīng)用。