专家观点 | 生态循环发掘污水资源

为什么说术语“污水”过时了

“真正的循环经济一定包含了水资源回收。按照自然规划是应遵循的最佳准则。”Arthur Umble说。

Arthur Umble认为术语“污水”已经过时了。多年以来，全世界的工程师们设计了众多污水处理厂。传统污水处理厂之核心全部都是为了处理污水，但没有考虑过回收包括水资源在内的各种资源。

整个流程无比线性：污水流入，处理，然后再“干净”地流出。

如今，更应该把这些污水处理厂看作“水资源回收工厂（WaterResource Recovery Factories, WRRF）”。因为污水中的大多数物质都不是废物，不应该被处理掉然后弃置，而应该被回收。

随着地球自然资源逐渐稀缺，资源回收就是污水处理行业与循环经济间的联系。因此，资源回收不仅应继续坚持，更需要进一步发展。

污水中有什么？

实话实说，大多数人都不太关心污水中有什么。也就是说“污”就代表没有价值。但这是错误的认识。

流入“水资源回收工厂”的原污水有数种潜在价值：水，能量，营养和产品。

水：可饮用与不可饮用的水。目前用途中包括工业冷却，农田与园林灌溉以及水产养殖。我们应该竭尽所能地回收每一滴水。无论是像明尼苏达州这样水源充沛的地区，还是像亚利桑那州凤凰城这样缺水的地方，被回收的水都大有用途。

能量：运输燃料，包括生物燃油，电力和热量。污水中约有10%的能量以化学能形式存在；另外90%能量则是热能。因此，污水有很大的资源价值。

营养：食物或饲料。从污水中回收的营养物可以制成肥料用于粮食生产，有助于维持全球人口对食物的需要。污水中所富含的营养是维持全球可持续粮食供应中至关重要的部分。

产品：多种多样，包括药物，工业化学品，高性能材料，金属和肥料。这里主要着眼于污水中的碳基产品。碳是有机物，可以利用这些聚合物生产生物塑料，以代替普通塑料。还可以支持生物燃料工业，制药工业等。这些产品全都是存在的。

但是，怎样才是从污水中回收这些资源的最佳做法呢？转向大自然，它知道怎样做。

利用仿生态理念管理资源

仿生态的设计理念不仅是与自然共存，而是融入自然。

自然已经经历了38亿年的演化时光，自然发展出寻找与解决问题的方式方法。在短暂的人类历史中，我们所面临的一切，自然都曾经历并一一解决。我们必须审视并予以模仿。跟随着自然的指引，可以概括为3个“M”，模式（Model），指导（Mentor）和措施（Measure）。

模式（Model）：完全融入自然模式。直接与自然重新建立连接，由自然决定设计框架；

指导（Mentor）：模仿自然生存策略。自然不仅仅供给资源，更会教会人类如何使用资源；

措施（Measure）：从自然中借鉴部分措施。在大自然38亿年演化时光中，衍生出了3000万种已知物种，现在便可以作为我们存续的基准。大自然知道什么有效，什么持久——因为它就是生态标准。当我们观察自然，有两种范式需要深思。

“问题—方案”范式是被动反应式的范式。我们先面临一个问题，然后去自然中看看是否我们能使用类比法，从自然已解决的事态中寻求答案。然后我们提出并应用对策。

“方案—问题”范式则是主动学习式范式。我们首先观察自然如何运作。然后对还未发生的事态未雨绸缪。

如果我们日常观察自然（将它作为借鉴模式（Model）），它就会指导（Mentor）我们。自然会说：“这就是我运用资源的方式。”这是积极应对挑战的方式。“仿生态推动发生技术颠覆性改变，是回收资源的必要手段。”

应用仿生态的技术案例

污水处理行业才刚刚开始认识到仿生原则为资源回收技术带来的颠覆性机会。这里举一些案例：

微藻：从污水中培养微藻是颠覆性的，因为它解决了多重问题：去除营养，产生能量，同时产生碳汇。

生物高分子物质：利用从污水中回收的有机碳来构筑生物高分子物质是颠覆性的。它们具有多种用途，可以作为生物塑料、生物燃料等。且它们都是环境友好型的。这些产品可以在循环经济框架下进入市场。

生物电池-化学系统（BES）：这些系统应用仿生态准则，利用自然过程传递电子的电池原理可以分解有机物。捕获这些电子，就生产出清洁的电能。有趣的是，还可以使用BES与微藻结合，生产出生物高分子制作化学产品，从而推动循环经济。再次强调，这是一项颠覆性技术。

为什么仿生态对于循环经济来说如此关键？

仿生态为污水处理行业提供了可借鉴的模式，指导与措施。它指引着如何将污水处理从弃置方式成功过渡到循环经济。

仿生原则是目前开发中的技术核心。该技术旨在回收污水中蕴含的各种资源，将彻底颠覆传统污水处理技术。污水处理转变为循环经济后，所有事物都有其价值：货币，健康以及其它好处等等。

仿生态很有可能是让我们在处理污水的同时又能取出部分资源的唯一的途径。它帮助我们得到营养，能量，水，化学品和产品，并使其转化为了可以出售的产品。

“这对经济都是益处。这是真正的技术关键。它们是如何运转循环经济的引擎，也是我们的未来。”Arthur Umble如是说。

Arthur Umble：加拿大斯坦泰克公司（Stantec）资深副总裁，全球污水实践领导者。