水資源的不斷往復循環有可能導致溶解性固體的不斷積累，比如鹽。而為了維持水質，我們必須嚴格控制溶解性固體在水中的含量。反滲透(RO)以及其他工藝可以過濾水中的鹽分，排出的濃水將注入咸水含水層，或者用其他工藝進一步處理，比如蒸發結晶。

有很多人會提出以下疑問，為什么不能借鑒海水淡化工藝來處理污水，以增加儲水量?雖然海水淡化工藝在 技術上并不復雜，但是這個工藝并不符合可持續發展的需求，因為它需要大量耗能。盡管技術的進步有助于降低工藝能耗，但用海水淡化工藝處理污水所需的能耗與其他工藝的能耗相比，仍然是天壤之別。因為海水中固體含量是35000mg/L，而污水中的固體含量僅為1000mg/L。

可持續發展系統中的技術應用

我們可以列舉出一些有利于可持續發展的方法：

提高當地雨水收集與利用率;

改良生活習慣，減少 用水量;

廢水回收及循環利用;

從廢水中回收能源;

回收營養物，氮、磷、纖維素等;

特殊種類廢水分類處理。

總之，有許多技術都有助于改善圖1所示的水系統，以及改進分散型或集中型水資源管理(表2)。總目標就是保護當地水資源，以滿足當地各種各樣的用水需求。

通過收集雨水來增加水資源儲備的方法十分有效，因 為雨水被收集后可以被直接利用，或者僅通過一些自然處理，就可以將其注入地下蓄水層，以備未來之需 (Strecker et al., 2005)。收集雨水的技術包括透水路面、綠色屋頂、 雨水花園等。在過去的一個世紀，這些技術都得以大力發展， 雨水收集與治理技術已變得越來越可靠、可信。

水和污水處理技術都是城市水系統的關鍵組成部分。 膜技術可以有效去除水中顆粒物質(微濾和超濾)，以及溶解性物質(納濾和反滲透)，因此膜技術在近年來的使用率得以明顯提高。把膜技術與生物技術整合在一起，就形成了生物膜反應器(MBR)，該技術作為一種高效回收水的工藝而迅速崛起 (Daigger et al., 2005; DiGiano et al., 2004)。高級氧化技術整合了臭氧、紫外光、過 氧化氫，以創造一種具有極強氧化性的氫氧自由基。除此之外，活性炭技術也廣泛用于水處理與回收。

解決環境目標的工具

“技術工具箱”中的其他工具不一定會對減少水資源消耗有太多作用，但是也許對實現其他環境目標大有幫助，比如有助于實現能量平衡和減少營養物流失。如圖2所示，洗衣用水和淋浴用水(稱為灰水)的污染物含量很低，但是卻占據著城市污水水量的最大比例 (Henze and Ledin, 2001;Tchobanoglous, 1981)。由于灰水污染程度低，只需要經過適當處理就可以成為非飲用類的再生水。所以相較于將飲用水和非飲用水合在一 起進行循環回收，單獨對灰水進行循環回收更加合理，因為單獨循環回收只需要耗費較少的能量、消費較少的資源。另外，通過使用特殊設計的熱交換器和熱泵，還能從處理灰水的過程中提取或轉移熱量，而熱能也是一 種非常重要的能源。

除了水中的熱值之外，廢水流的幾種組分中的有機物也代表了能源的主要來源。如圖2所示，大多數的有機物主要存在于衛生間和廚房所產生的生活污水中，這些廢水被定義為黑 水。黑水的水量并不大，我們更建議直接對黑水進行處理，回收其中蘊含的能源。從黑水中回收能源的技術包括熱力燃燒、厭氧消化(產沼氣)， 這些技術可以結合用在熱電聯產系統里。比如，微生物燃料電池就是一種 新興的能源生產技術 (Logan et al., 2006)。

大多數營養鹽都滯留在人畜尿液中，我們也將這種水稱為黃水。當能量管理、營養物回收和源分離相結合時，就能實現從廢水中有效提取和回收能源和營養物。實現營養物回收的 技術有很多種，比如，污水處理過程中產生的污泥富含了大量氮磷，如果將這些氮磷提取出來，可以直接作為氮肥磷肥應用于土地耕作。第二種方法是施用磷酸鹽肥料，這種肥料包含了鳥糞石或者磷酸鈣，是將磷化學沉淀之后的產物。

如表2所示，雨水收集與水回用技術在地方層面管理中最能發揮作用， 尤其是針對分散型系統。水回用技術會弱化泵的作用，因為水回用往往是就近回用，不需要遠距離輸送。相比 之下，能源管理和營養物回收技術更適用于大規模集中型系統。圖3展示 了一個綜合系統，該系統基本包含了所有的廢水流，比如灰水、黑水、黃水， 并闡明了各種廢水流應該對應采用哪種處理技術。

新技術

膜過濾系統

膜系統對深度水回收系統的發展具有至關重要的作用，并且對這種系統的開發還將持續下去。浸入式的微濾和超濾系統作為反滲透系統的預處理工藝效果非常好，可以去除大部分的可溶性物質成分。另外，膜過濾系統的改進 將推進深度污水處理技術和MBR的發展，這二者都是水回用工業的主力技術。

在MBR工藝 中， 較長的泥齡 (SRT)給微生物深度反應提供了適宜的環境，同時對抑制細菌、病毒也起到了幫助，所以MBR工藝的出水水質非常好。所以，MBR工藝是非飲用類 水回用工藝的理想備選方案。如果回用水以飲用為目的，則MBR工藝之后還需要設置反滲透工藝和紫外消毒工藝 (Tao et al., 2005, 2006)。

納米技術

近年來，納米技術已經開始被用于進一步改善膜的性能，用納米技術制成的膜材料性能更佳，比如，膜污染較緩、水力傳導性更好、允許穿透性更靈敏。反滲透技術的改良包括兩方面，膜材質和膜組件結構配置，其他領域還包括更高效的水泵輸送和能量回收系統， 以及研發新的工藝技術，例如膜蒸餾。

編輯：李丹