【专家视角】哈工大马军院士团队赵雨萌课题组Engineering：迈向可持续的城市水系统——推进低碳...

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图文导读

图1 低碳城市水系统中的分散式、源分离与低碳水处理技术关系图

本文提出了一项建设低碳可持续城市水系统的综合战略，该战略由分散式系统、源头分离和低碳水处理技术三方面构成。其中基础是构建DWS，实现从集中式水系统（CWS）向DWS过渡。即构建由无传统地下管网（家庭或农村地区）、小型地下管网（街区）和混合地下管网（大型社区）（图1a）组成的DWS。在DWS的基础上，产生的废水将便于实现源头分离（图1b）。分离产生的灰水、黄水和粪便可以进一步结合低碳水处理技术，在水处理过程中实现效率提升、碳捕获、低能耗以及能源或营养回收等，在节约资源的同时，将废水转化为水资源、能源和肥料，供给到DWS中，实现资源的循环利用。总体而言，这一战略将传统的线性水处理过程转变为资源循环过程，推动了资源的节约与回用，降低了城市水系统碳排放，对达成“双碳”愿景具有重要意义。

图2 建设DWS所需考虑的因素及与CWS的比较

在实施DWS的过程中需要考虑 社会环境 、 技术 、 成本 、 实施策略 与 环境影响 多个方面。 社会环境 方面的主要考虑因素包括制度框架、治理结构以及个人习惯，这些因素决定着是否能从公共单位、技术部门、政府部门及用户处获得正向反馈。从 技术 层面上来说，则需考虑水系统技术目标、系统的空间结构与管控方式以及适合的分散式转变技术以保证技术能够满足要求（图2a）。 成本 也是建设DWS的重要考虑因素，相较于CWS，DWS的成本更低。成本主要分为内部成本与外部成本（图2b）：内部成本是指建设过程中的直接经济支出，包括管道建设、处置和运行维护。外部成本的产生主要来自系统对社会或环境的间接影响，包括环境排放、人体健康和生态修复。在 实施策略 上，从管理难度、用户接受度、技术选择和重置成本方面考虑，由于技术锁定效应，相较于混合系统，无管网和小规模管网系统更适合建设DWS（图2c）。若DWS的建设在小规模管网系统中发展成熟，则可为混合系统转向DWS建设提供丰富的经验。从 环境影响 的角度看，DWS的平均环境影响比CWS低56%（图2d）。其中，在化石资源（FRS）类别中，DWS的环境影响仅为CWS的25.2%，证明了DWS在减少有机物排放和节约能源方面的作用。

图3 低碳城市水系统中的源分离

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