水資源的不斷往復(fù)循環(huán)有可能導(dǎo)致溶解性固體的不斷積累，比如鹽。而為了維持水質(zhì)，我們必須嚴(yán)格控制溶解性固體在水中的含量。反滲透(RO)以及其他工藝可以過(guò)濾水中的鹽分，排出的濃水將注入咸水含水層，或者用其他工藝進(jìn)一步處理，比如蒸發(fā)結(jié)晶。

有很多人會(huì)提出以下疑問(wèn)，為什么不能借鑒海水淡化工藝來(lái)處理污水，以增加儲(chǔ)水量?雖然海水淡化工藝在 技術(shù)上并不復(fù)雜，但是這個(gè)工藝并不符合可持續(xù)發(fā)展的需求，因?yàn)樗枰罅亢哪堋１M管技術(shù)的進(jìn)步有助于降低工藝能耗，但用海水淡化工藝處理污水所需的能耗與其他工藝的能耗相比，仍然是天壤之別。因?yàn)楹Ｋ泄腆w含量是35000mg/L，而污水中的固體含量?jī)H為1000mg/L。

可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用

我們可以列舉出一些有利于可持續(xù)發(fā)展的方法：

提高當(dāng)?shù)赜晁占c利用率;

改良生活習(xí)慣，減少 用水量;

廢水回收及循環(huán)利用;

從廢水中回收能源;

回收營(yíng)養(yǎng)物，氮、磷、纖維素等;

特殊種類(lèi)廢水分類(lèi)處理。

總之，有許多技術(shù)都有助于改善圖1所示的水系統(tǒng)，以及改進(jìn)分散型或集中型水資源管理(表2)。總目標(biāo)就是保護(hù)當(dāng)?shù)厮Y源，以滿足當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的用水需求。

通過(guò)收集雨水來(lái)增加水資源儲(chǔ)備的方法十分有效，因 為雨水被收集后可以被直接利用，或者僅通過(guò)一些自然處理，就可以將其注入地下蓄水層，以備未來(lái)之需 (Strecker et al., 2005)。收集雨水的技術(shù)包括透水路面、綠色屋頂、 雨水花園等。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)，這些技術(shù)都得以大力發(fā)展， 雨水收集與治理技術(shù)已變得越來(lái)越可靠、可信。

水和污水處理技術(shù)都是城市水系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。 膜技術(shù)可以有效去除水中顆粒物質(zhì)(微濾和超濾)，以及溶解性物質(zhì)(納濾和反滲透)，因此膜技術(shù)在近年來(lái)的使用率得以明顯提高。把膜技術(shù)與生物技術(shù)整合在一起，就形成了生物膜反應(yīng)器(MBR)，該技術(shù)作為一種高效回收水的工藝而迅速崛起 (Daigger et al., 2005; DiGiano et al., 2004)。高級(jí)氧化技術(shù)整合了臭氧、紫外光、過(guò) 氧化氫，以創(chuàng)造一種具有極強(qiáng)氧化性的氫氧自由基。除此之外，活性炭技術(shù)也廣泛用于水處理與回收。

解決環(huán)境目標(biāo)的工具

“技術(shù)工具箱”中的其他工具不一定會(huì)對(duì)減少水資源消耗有太多作用，但是也許對(duì)實(shí)現(xiàn)其他環(huán)境目標(biāo)大有幫助，比如有助于實(shí)現(xiàn)能量平衡和減少營(yíng)養(yǎng)物流失。如圖2所示，洗衣用水和淋浴用水(稱為灰水)的污染物含量很低，但是卻占據(jù)著城市污水水量的最大比例 (Henze and Ledin, 2001;Tchobanoglous, 1981)。由于灰水污染程度低，只需要經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理就可以成為非飲用類(lèi)的再生水。所以相較于將飲用水和非飲用水合在一 起進(jìn)行循環(huán)回收，單獨(dú)對(duì)灰水進(jìn)行循環(huán)回收更加合理，因?yàn)閱为?dú)循環(huán)回收只需要耗費(fèi)較少的能量、消費(fèi)較少的資源。另外，通過(guò)使用特殊設(shè)計(jì)的熱交換器和熱泵，還能從處理灰水的過(guò)程中提取或轉(zhuǎn)移熱量，而熱能也是一 種非常重要的能源。

除了水中的熱值之外，廢水流的幾種組分中的有機(jī)物也代表了能源的主要來(lái)源。如圖2所示，大多數(shù)的有機(jī)物主要存在于衛(wèi)生間和廚房所產(chǎn)生的生活污水中，這些廢水被定義為黑 水。黑水的水量并不大，我們更建議直接對(duì)黑水進(jìn)行處理，回收其中蘊(yùn)含的能源。從黑水中回收能源的技術(shù)包括熱力燃燒、厭氧消化(產(chǎn)沼氣)， 這些技術(shù)可以結(jié)合用在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)里。比如，微生物燃料電池就是一種 新興的能源生產(chǎn)技術(shù) (Logan et al., 2006)。

大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)鹽都滯留在人畜尿液中，我們也將這種水稱為黃水。當(dāng)能量管理、營(yíng)養(yǎng)物回收和源分離相結(jié)合時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)從廢水中有效提取和回收能源和營(yíng)養(yǎng)物。實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物回收的 技術(shù)有很多種，比如，污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥富含了大量氮磷，如果將這些氮磷提取出來(lái)，可以直接作為氮肥磷肥應(yīng)用于土地耕作。第二種方法是施用磷酸鹽肥料，這種肥料包含了鳥(niǎo)糞石或者磷酸鈣，是將磷化學(xué)沉淀之后的產(chǎn)物。

如表2所示，雨水收集與水回用技術(shù)在地方層面管理中最能發(fā)揮作用， 尤其是針對(duì)分散型系統(tǒng)。水回用技術(shù)會(huì)弱化泵的作用，因?yàn)樗赜猛蔷徒赜?，不需要遠(yuǎn)距離輸送。相比 之下，能源管理和營(yíng)養(yǎng)物回收技術(shù)更適用于大規(guī)模集中型系統(tǒng)。圖3展示 了一個(gè)綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本包含了所有的廢水流，比如灰水、黑水、黃水， 并闡明了各種廢水流應(yīng)該對(duì)應(yīng)采用哪種處理技術(shù)。

新技術(shù)

膜過(guò)濾系統(tǒng)

膜系統(tǒng)對(duì)深度水回收系統(tǒng)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，并且對(duì)這種系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還將持續(xù)下去。浸入式的微濾和超濾系統(tǒng)作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理工藝效果非常好，可以去除大部分的可溶性物質(zhì)成分。另外，膜過(guò)濾系統(tǒng)的改進(jìn) 將推進(jìn)深度污水處理技術(shù)和MBR的發(fā)展，這二者都是水回用工業(yè)的主力技術(shù)。

在MBR工藝 中， 較長(zhǎng)的泥齡 (SRT)給微生物深度反應(yīng)提供了適宜的環(huán)境，同時(shí)對(duì)抑制細(xì)菌、病毒也起到了幫助，所以MBR工藝的出水水質(zhì)非常好。所以，MBR工藝是非飲用類(lèi) 水回用工藝的理想備選方案。如果回用水以飲用為目的，則MBR工藝之后還需要設(shè)置反滲透工藝和紫外消毒工藝 (Tao et al., 2005, 2006)。

納米技術(shù)

近年來(lái)，納米技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始被用于進(jìn)一步改善膜的性能，用納米技術(shù)制成的膜材料性能更佳，比如，膜污染較緩、水力傳導(dǎo)性更好、允許穿透性更靈敏。反滲透技術(shù)的改良包括兩方面，膜材質(zhì)和膜組件結(jié)構(gòu)配置，其他領(lǐng)域還包括更高效的水泵輸送和能量回收系統(tǒng)， 以及研發(fā)新的工藝技術(shù)，例如膜蒸餾。

編輯：李丹