在全球气候变化的背景下，污水处理的传统思维方式也正发生巨大改变，发展节能低碳以及污水中可用物质有效循环和资源化利用的污水处理新模式受到了国际社会的广泛关注。然而，如何认识污水处理模式的环境足迹尚缺乏科学的方法。
针对上述问题，中国科学院生态环境研究中心刘俊新研究组（水污染控制技术研究组）开展了一系列的研究工作，并通过与国内外科学家深入交流，构建出面向节能、低碳与资源回收的污水处理多目标评估新框架；利用计算模拟和大数据分析方法，对全球52个国家1990–2010年数据进行规律挖掘和动态拟合，建立了基于时间序列的评估指标权重分配模型，进而评估了发达国家与发展中国家污水处理模式的净环境效益（NEB），并对2020年进行情景预测。
研究发现：发达国家实施基于资源回收的新型污水处理模式后，污水处理耦合资源回收产生的环境效益约有154%的增量，而该数字对于发展中国家而言仅不到60%。蒙特卡洛分析进一步指出，发达国家推动模式革新后，新污水处理模式获得净环境效益的概率约为65%，而发展中国家实现这一目标的可能性低于10%。换言之，在同等技术发展水平下，将污水中有机质转化为沼气能源、将氮磷元素转化为缓释肥料（鸟粪石）、而剩余污泥以堆肥形式进行土壤回用的污水处理与资源回收集成模式更适合发达国家。对于发展中国家而言，在谨慎借鉴发达国家成功模式的同时，应当探寻符合自身国情的污水处理新模式。情景分析建议，发展中国家的污水处理厂可通过减少化学品使用及促进生物能回收来有效提高污水处理过程的环境可持续性。本研究亦呼吁，推动污水处理模式改革应当全面考虑技术与政策的组合优化。
上述最新研究成果以自由撰稿形式在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表（Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2015, online publication, DOI: 10.1073/pnas.1410715112）。
该系列研究得到国家自然科学基金、环境模拟与污染控制重点联合实验室（生态环境研究中心）自主课题等项目资助。
相关研究论文及链接：
1. X. Wang, P.L. McCarty, J. Liu*, N.-Q. Ren, D.-J. Lee, H.-Q. Yu, J. Qu, 2015. Probabilistic evaluation of integrating resource recovery into wastewater treatment to improve environmental sustainability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI: 10.1073/pnas.1410715112. (http://www.pnas.org/content/early/2015/01/14/1410715112.abstract)
2. X. Wang, J. Liu*, N.-Q. Ren, H.-Q. Yu, D.-J. Lee, X. Guo, 2012. Assessment of multiple sustainability demands for wastewater treatment alternatives: A refined evaluation scheme and case study. Environmental Science & Technology, 46(10): 5542-5549. (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es300761x)
3. X. Wang, J. Liu*, N.-Q. Ren, Z. Duan, 2012. Environmental profile of typical anaerobic/anoxic/oxic wastewater treatment systems meeting increasingly stringent treatment standards from a life cycle perspective. Bioresource Technology, 126: 31-40. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852412013466)
水污染控制实验室
环境水质学国家重点实验室
2015年1月21日