在我國行將進入“十三五”發(fā)展階段，俗稱“水十條”的《水污染防治行動計劃》也已由國務院批準，正式發(fā)布。按此“計劃”規(guī)定，全國七大重點流域水質到2030年時優(yōu)良比例總體需達到75%以上，城市建成區(qū)黑臭水體總體要得到消除。無疑，“水十條”的發(fā)布必將促進污水處理市場規(guī)?？涨皵U張以及新技術不斷涌現(xiàn)并及時應用。處于這種背景之下，國內從媒體、學界、一直到企業(yè)幾乎全部摩拳擦掌，各個躍躍欲試，以分割即將到來的信息、學術、乃至技術/設備這塊大“雪糕”。

“水十條”設定的2030年這一規(guī)劃期限剛好與歐美等國家倡導的未來污水處理技術路線圖時限完全一致[1-6]。為此，我們有必要在系統(tǒng)了解國際污水處理技術發(fā)展理念的同時，首先剖析中華民族幾千年來農耕文明所形成的糞尿返田這一原生態(tài)物質循環(huán)方式在可持續(xù)發(fā)展方面的意義，并以此對照當前與未來污水處理技術發(fā)展的理念與內涵，最終歸納、總結出當今世界高端技術研發(fā)與應用的目標。

本文從自然水循環(huán)基礎入手，概括人類出現(xiàn)對水循環(huán)過程中水量與水質的影響以及人類應該采取的對策。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生態(tài)基礎的破壞以及人工恢復所需要采取的技術手段。針對我國目前的城鎮(zhèn)化以及生態(tài)文明建設，指出原生態(tài)文明乃應保留與發(fā)揚的分散式處理模式。對既有城市，言明集中式處理的發(fā)展方向與以及重點目標。

1 順應自然水循環(huán)

生命之水天上來，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，對水的需求已不再是遠古時代延續(xù)生命而已，早已轉變?yōu)槟壳笆孢m自已的“奢侈”生活方式，以至于對自然水循環(huán)不滿足于順應，而是轉向改造自然的戰(zhàn)天斗地，已不再顧及水量乃至水質的變化。結果，導致人類生活越舒適，水量越匱乏、水質越惡化的窘迫現(xiàn)象，由此還引發(fā)了一系列與水相關的生態(tài)環(huán)境問題，反過來又抑制了社會經濟持續(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給來源，而且還導致降雨時內澇現(xiàn)象頻發(fā)。我們現(xiàn)在固然已認識到城市降雨所引起的生態(tài)與內澇雙重問題，并期望通過興建雨水儲蓄、下滲空間來予以解決，但龐大儲蓄設施所需空間以及建造費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，強化雨水下滲無異于是讓黑臭水下滲，導致地下水污染的風險增大。從這個意義上說，治水首先需要治污。所以，對水量調節(jié)與管理最終還要取決于對水質的控制。在此方面，污水處理出水經高級處理后回灌地下水似乎較雨水儲蓄、下滲優(yōu)勢明顯，因為它的水量、水質穩(wěn)定、可控，且不需要龐大的儲蓄空間。這方面美國加州桔縣水區(qū)(OCWD)具有非常成功和豐富的經驗，他們因此獲得了2014年新加坡李光耀水源大獎。

遠古時期，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;在水質上萬不可再靠天助我也自凈方式，必須將污染后的水質恢復如初。

2 原生態(tài)與現(xiàn)代文明

中華民族五千年燦爛文化中農耕文明占據(jù)著至少98%的時間。我們的食物來自于土地，而我們的排泄物再回歸土地，這就是我們老祖宗幾千年來在實踐中形成的所謂農耕文明。正是幾千年來我們祖先“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養(yǎng)物才沒被過度消耗。盡管目前農村較為普遍的旱廁存在衛(wèi)生和氣味等方面諸多問題，但是，糞尿收集作為原生態(tài)文明的基本元素是正確的，只是存在生態(tài)而不衛(wèi)生的問題而已。

十八世紀源于歐洲的工業(yè)革命使得城市化進程加快，由此帶來城市排水衛(wèi)生問題，導致沖水馬桶、下水道這一城市現(xiàn)代文明產物的出現(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，遠離原始蹲茅廁那種捂鼻、抬臀的尷尬姿勢。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)已建立的營養(yǎng)物循環(huán)，使磷等營養(yǎng)元素背離土地，走上一條流向海洋的不歸之路。結果，陸地磷資源因化肥消耗越來越少，而水體中磷的含量卻不斷上升，以至于出現(xiàn)湖泊、近海富營養(yǎng)化現(xiàn)象[7-8]。正因如此，沖水馬桶、下水道這一現(xiàn)代排水文明的產物正受到國際學界的普遍質疑;它們的問題主要出現(xiàn)在了生態(tài)的可持續(xù)性上。

3. 城鎮(zhèn)化建設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，這也是西方社會對中國農耕文明贊賞有加的地方，其在衛(wèi)生方面的瑕疵可以通過以水沖或微水沖的源分離為基礎的“生態(tài)衛(wèi)生”[7]方式加以解決。因此，在我國目前大興土木的城鎮(zhèn)化建設進程中原生態(tài)理念下的污水源分離方式理應保留并成為首選，這對靠近土地、易于實現(xiàn)糞尿返田的城鎮(zhèn)來說實際上是最好的處理與資源利用工藝。我國目前還有近一半的農村人口，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會。

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，應當開展和推進該領域的科學研究，尤其是為高密度城鎮(zhèn)排泄物減量化與資源化提供技術支撐。但是，對于木已成舟的既有城市來說顯然不太適用，基礎設施推倒重來要付出巨大的經濟代價，況且城市遠離土地也使得糞尿返田存在許多實際問題。所以，既有城市不得停留在當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)生的問題可以通過糞、尿、水源頭相應的分離方式加以解決, 靠在衛(wèi)生潔具或排水系統(tǒng)設計上采用糞尿(黑水)或者尿液(黃水)、糞便(褐水)單獨收集、分別輸送方式與使之與灰水、雨水實現(xiàn)分離、返田，從而達到如圖1所示既生態(tài)又衛(wèi)生的目的 [9-11]。這種以源頭分離為基礎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、瑞典等歐洲國家根據(jù)糞尿返田生態(tài)原理所設計的分散排水方式。Ecosan在北京奧運森林公園、清華大學環(huán)保樓、北京小湯山、河北邯鄲南界河店村等處已有應用或示范。源分離下的生態(tài)衛(wèi)生核心內容就是強調營養(yǎng)物、能量與水三種物質在人與土地間實現(xiàn)良性循環(huán)。

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用，最早是為了解決衛(wèi)生問題，目前已過渡到水資源保護乃至環(huán)境保護，未來則以資源與能源回收為主要目標。污水處理目標雖逐漸升級，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，這就有必要對采用已久的傳統(tǒng)技術之弊端首先進行剖析，繼而去除糟粕、取其精華，發(fā)展可持續(xù)污水處理技術。

5.1 傳統(tǒng)污水處理工藝缺陷

傳統(tǒng)污水處理技術主要弊端總結于圖3[7]，無論是有機物(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空壓機消耗能量來完成。事實上，污水中的COD是一種潛在的綠色生物質能，每kg COD約含14 MJ的代謝熱[7]。從這個意義上說，傳統(tǒng)污水處理實際上是“以能消能”。消耗化石燃料產生能量的結果是導致大量CO2排放，甚至還會出現(xiàn)因PM2.5產生而導致的霧霾現(xiàn)象。結果，以能消能固然能使水變清，但卻污染了大氣，無形中造成水污染演變?yōu)榇髿馕廴镜?ldquo;污染轉嫁”現(xiàn)象。此外，反硝化以及化學除磷需要日常消耗化學物質、產生大量剩余污泥、平面反應器占地過大等也是傳統(tǒng)污水處理工藝與生俱來的缺陷。

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，強調資源與能源回收，且為回收資源與能源而采用的技術所需能源與資源消耗量應最低，并且不產生二次污染或污染轉嫁，工藝占地也應較小。