环境污染是我国经济社会发展中面临的主要问题之一，其中又以水污染较为突出。为协调经济发展和环境保护的关系，党的十八大报告中将生态文明建设放在与经济建设、政治建设、社会建设和文化建设同等重要的高度。目前我国已建成城镇生活污水处理厂3600多座，基本覆盖每个建制市和全国85%的县城，为改善我国水污染的困局发挥了重要的作用，使我国水环境质量有了一定的改善，但还未根本性好转。因此，分析我国污水处理存在的问题，并从生态文明的视角下探寻解决问题的对策，具有重要的现实意义。

面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，十八大报告提出把生态文明建设放在突出地位，形成“五位一体”的总布局，加大了对生态环境保护的力度^[1]。随着生态文明建设的深入和生态文明理念的推广，越来越多的学者将生态文明的概念扩大化，将其作为一种新型的文明形态，认为生态文明是工业文明发展到一定阶段的产物，是人类对传统工业文明带来的生态环境危机深刻反思的结果^[2]。具体来说，是指人类遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律而取得的物质和精神的总和；是指人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态。

水是生命之源，生产之要，生态之基，水对人类文明的重要性再怎么形容也不为过。我国是人均水资源较为短缺的国家，但是由于水环境的污染导致的水质型缺水更为严重。地表水污染已呈现出支流向干流、下游向上游、区域向流域、地表向地下蔓延的趋势。全国655个城市中，400多个以地下水为饮用水源，约占城市总数的61%，而我国地下水质监测结果较差及极差的比例高达60%^[3]，给我国的饮用水安全保障带来威胁。同时，由于水质污染，严重影响水体的自净能力与水生生物的生存，甚至导致部分物种灭绝。因此，作为环境保护的一个重要方面，水污染防治是生态文明建设的重要内容之一，与资源节约、能源使用、生态保护都有着密切联系，对于推进我国经济社会可持续发展有着重要的意义。

污水处理与水污染防治直接相关。我国城市污水处理经过多年的发展，特别是最近十年的快速发展，取得的成绩有目共睹。截至2014年3月底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53亿立方米/日，为我国的水环境改善发挥了重要作用^[4]。但是，从生态文明的视阈来看，我国污水处理仍然存在以下问题：

污水处理耗能较高。1914年英国人爱德华·阿登(Ardern E)和威廉·洛克特(Lockett W T)首次提出了“活性污泥”的概念，标志着活性污泥法的正式诞生。百年以后，世界各地至少有5万座活性污泥法水处理厂在运行，每天处理着至少5亿m³的污水，为水环境质量改善发挥着巨大的作用。传统的活性污泥法对城市污水处理发挥了重要的作用，但需要大量电耗^[5]，而我国绝大多数污水处理厂采用的工艺是活性污泥法，由此消耗大量的电能，2010年底已达到全国总用能的1%。随着我国城镇化进程的加快，污水处理规模将不断扩大，污水处理厂的能耗占比将不断提高。城市污水处理的高耗能一方面造成了污水处理设施运营成本高；另一方面，也在一定程度上加剧了我国现阶段的能源危机。对于我国以煤为主的能源结构来说，消耗大量电能就意味着燃烧大量煤炭。污水处理厂减排了水中的污染物，却增加了大气污染物和温室气体的排放，有悖于生态文明中和谐共生、全面发展的理念。

污水配套管网建设相对滞后。目前我国很多城镇污水处理厂已建设完毕，但管网建设相对滞后，由此导致一边是城镇污水收集率较低，而另一方面，污水处理厂进水量不足，负荷率较低，设备不能正常运转。另外，我国部分城市雨污没有分流，当发生强降雨时，城市排涝能力严重不足，经常引发内涝，同时造成污水外溢，污染水质。

污泥无害化处理率较低。我国污水达标排放处理率不断提高，但产生的污泥无害化处理率还处于较低水平。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80%没有得到妥善处理。治水不治泥，污染要转移。污泥的成分较为复杂，包括泥沙、纤维、动植物残体、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质。由于管理、技术及资金方面的问题，导致一些污水厂将污泥随意倾倒于垃圾场或耕地林地上，随着降雨污泥中的污染物又进入自然水体或地下水中，产生二次污染，在一定程度上抵消了“防污减排”的成果^[6]。

污水排放指标一刀切。传统的污水排放指标限值是以污水处理技术条件为基础制定的，在特定的历史条件下为控制水体污染发挥了积极的作用，但也存在一定局限，主要表现为排放指标限值一刀切，没有考虑不同受纳水体的自净能力和水环境容量。另外，我国城镇污水排放的最高标准(一级A标准)，比地表水环境质量标准的Ⅴ类还要低，导致“达标”排放污水，也是一个引起广泛关注的问题。

农村污水处理率较低。我国现在有200万个自然村，2万个建制镇，但是，很多的村镇污水没有得到无害化处理，未经处理的生活污水任意排放成为一种非常普遍的现象。大部分乡镇尚没有完整的生活污水管网，乡村收集处理设施缺乏，导致污水直接排放，污染着土壤和河流，严重地影响了村镇居民的身体健康。我国村镇污水处理率只有5%，甚至低于印度、印度尼西亚等国家。因此，我国农村的人居环境和生态环境保护面临着严峻的形势^[7]。

部分企业偷排工业废水。近年来，部分企业偷排工业废水的现象屡禁不止，有的造成了严重的水污染事件，如表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 近年的水污染事件 时间 事件 影响 2009年2月 江苏盐城因化工企业排放污水发生大范围断水 至少20万居民生活受到影响 2012年1月 广西龙江河因企业违法排放工业污水引发严重镉污染 柳州300多万居民饮水安全受到威胁 2012年12月 山西苯胺泄漏致水污染 泄露污染物在山西境内辐射流域约80公里，28个村、2万多人受到波及，同时导致邯郸大面积停水 2013年7月 江苏阜宁县澳洋工业园偷排污水 排污口位于河流中央，严重污染河水，导致鱼虾和居民在河里养的鸭子大量死亡 2014年1月 广东茂名市白沙河偷排含油化工废水等有毒有害物质 严重污染环境，致使96名学生因吸入有毒气体而出现头晕、呕吐等现象

表 1 近年的水污染事件

面对我国污水处理存在的问题，需要转变原有思维观念，从生态文明的视阈出发，探寻绿色化的污水处理技术，改变原有污水处理耗能高、资源能源回收少、产生二次污染等问题。

绿色化的污染源头控制技术。当前我国水污染严重，其深层次原因是由于我国经济发展方式粗放、治理速度赶不上污染速度等方面因素综合的结果。而水中的污染物，基本都来自于工业污水、城市污水和农村生活污水排放。因此，治理污染的关键就是要从源头控制这些污染物的产生。以生态文明理念为引领，以绿色技术为支撑，发展循环经济，推行清洁生产，推广资源再生技术，发展生态农业和绿色垃圾处理技术，将污水由“末端治理”逐步转型为“源头控制”，才是改变我国水环境污染的治本之策。

提效改造原有污水处理工艺。目前我国大量采用传统工艺的污水处理厂，虽然存在着能耗较高的问题，但也无法一时全部采用节省能源的新工艺替换，而比较现实可行的办法就是对已有工艺进行节能改造。因此，在对污水厂的改造过程中，要提标改造与提效改造并重。可以通过采用节能设备和先进控制工艺，例如精确控制曝气量、优化运行参数来提高运行效率，采用精细节能降耗系统，实现鼓风曝气精确控制和水源热泵供热和制冷，以减少能耗。

再生水回用技术。我国是世界上13个严重缺水的国家之一，目前又处于城镇化和工业化的快速发展时期，面临的水危机更为严峻。世界上一些严重缺水的国家在水资源的开发利用上，有许多值得我们借鉴和学习的地方。例如，以色列也是极度缺水的国家，其人均水资源量是世界平均水平1/33。为了解决缺水问题，1960年以色列就把回用所有污水定为国家的一项基本政策，规定所有的污水必须回用一次后才允许排放。以色列将回用水用于厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备水和回灌地下等。截至2011年，以色列的污水回用率高达75%。新加坡的新生水，将回收水采用膜技术净化，一部分供给工商业用户使用，另外一部分作为饮用水的水源水。中国再生水利用率仅占污水处理量的10%左右，在我国推广再生水回用具有重要意义，一是可以减少污水外排污染环境，二是可以节约用水，三是可以回收污水中的有用物质。因此，大力推广再生水回用是减少水体污染物、保障社会和经济可持续发展的重要环节，是生态文明理念中循环发展的生动体现。

分散点源的工业和生活污水处理技术。我国工业污水和生活污水有较多分散排污点，一般具有排污口分散、水量波动大、污染范围广、排放方式复杂等特点，因此集中型污水处理系统难以建设，比较适宜单独就地处理。兼氧膜生物反应器(FMBR)技术具有以下优点：(1)设备紧凑，有箱式和筒式两种，尺寸在十米量级上，占地面积较小。(2)投资小，仅需投资处理装备，不用铺设干管，因此节省大量资金。(3)无干管泄露，不会因为强降雨导致污水外溢从而污染自然水体。(4)可实现就地处理就地回用，便于实现污水资源化利用。因此，FMBR技术非常适用于分散点源的工业和生活污水处理。

污水生态处理技术。传统的污水处理厂投资较大，铺设管道费用较高，需要专业人员管理、操作和维护，在广大村镇地区不便于推广。而因地制宜，充分利用自然界的净化和修复能力，采用绿色化的生态处理技术，具有非常重要的意义。污水生态处理技术具有投资和管理费用相对低廉，操作、运行和管理方便，而且环境友好，基本上不涉及化学能的投入和化学品的消耗，在我国经济基础相对薄弱的中小城镇及农村地区，推广人工湿地、生态塘处理系统、蚯蚓滤池处理系统具有广阔的应用前景。

厌氧氨氧化工艺。废水不废，废水是放错地方的资源，这种观念逐渐成为人们的一种共识。厌氧氨氧化工艺给如何从废水中回收能源和资源提供了可供选择路径之一。1990年，荷兰德尔菲特技术大学研究人员开发出厌氧氨氧化工艺，即在厌氧条件下，微生物直接将NH₄+或NO₂-转变成N₂的生物氧化过程。由于厌氧氨氧化过程是自养的，因此不需要另加COD来支持反硝化作用。与常规脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺曝气能耗降低了60%，碳源减少100%，污泥量减少90%。目前，在欧洲有些污水处理厂已经采用了这种工艺，取得了显著的经济和社会效益。例如，奥地利斯特拉斯污水处理厂^[8]，以AB法与厌氧氨氧化组合工艺，处理水达标排放，产生甲烷收集利用，通过热电联产的方式，在2005年就实现了108%的能源自给率。但我国现有污水处理厂中，采用厌氧工艺的只有50座左右，正在运行的还不到30座。因此，我国应借鉴斯特拉斯污水处理厂的先进经验，从污水中回收能源，改善我国污水处理厂能耗过高的现状。

污水产藻制油技术。污水中含有大量的氮磷，容易引起水体的富营养化。而藻类具有生长速率快、收获周期短、光合利用效率高等特点，在生长过程中会吸收大量氮磷。因此基于藻类培养的污水处理技术引起了人们的高度关注。同时，通过合理地筛选和培养藻类，藻类可以炼制生物柴油，其产油率甚至高于普通的农作物^[9]，如表 2所示。所以，基于藻类培养的污水处理技术和生物柴油生产耦合技术具有广阔的前景。

表 2(Table 2)

表 2 不同植物生物柴油产率比较 (单位：升/公顷·年) 植物 棉花 大豆 向日葵 油菜籽 麻风树 油棕 藻a 藻b 产率 325 446 952 1190 1289 5950 12000 98500   注：藻a油脂含量30%(占藻细胞干重)，藻b油脂含量70%(占藻细胞干重)。

表 2 不同植物生物柴油产率比较

目前，全球基于微藻燃油的生物能源公司约有80多家，都处于研发、中试和示范阶段，我国与发达国家相比差距并不明显，也处于从实验室走向中试研发阶段。在当前能源结构以煤为主、石油天然气需要进口的情况下，发展污水产藻制油技术，不仅可以减少水中的污染物排放，还能为我国的能源供应提供有益的补充。

污水排放指标差别化。结合我国主体功能区规划，根据受纳水体的水质情况，在符合国家污水排放标准的前提下，对污水处理厂排放指标进行区域差别化处理。对于限制开发区域，执行略微严格的污水排放指标；对于禁止开发区域，执行最严格的污水排放指标。在环境容量较大的草原地区，污水排放指标可略微宽松。如果污水处理后用于农田灌溉，就没有必要脱氮除磷，既可以节省处理费用，又可以充分利用污水中的资源；而如果排放到饮用水源地内，就必须执行最严格的排放指标。

当前我国经济社会发展同时面临着水环境污染、水资源短缺、气候变化、能源危机、资源枯竭的挑战，污水处理也难于独善其身。这就需要转变原有思维观念，从生态文明的视角探寻绿色化的污水处理技术，并加大这些绿色技术的研发和利用力度，力求在有效减少水质污染的同时，还能回收能源和资源，以保证经济社会的可持续发展。