EST觀點(diǎn) | 污水資源化：回收嘛，為什么，在哪兒？
污水資源化是指將污水處理后再利用，以減少對(duì)新鮮水源的依賴，同時(shí)減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。這一過程涉及多個(gè)方面，包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和社會(huì)接受度等。以下是關(guān)于污水資源化的詳細(xì)解釋：
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為什么回收？
- 污水資源化利用的主要原因是水資源短缺和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。通過回收和處理污水，可以減少對(duì)新鮮水源的消耗，同時(shí)減少污水排放對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。這有助于提高水資源的利用效率，保護(hù)水資源，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
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在哪兒回收？
- 污水資源化利用的地點(diǎn)包括城鎮(zhèn)生活污水處理、工業(yè)廢水處理、農(nóng)業(yè)灌溉用水、景觀和生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水等多個(gè)領(lǐng)域。具體來說，城鎮(zhèn)生活污水處理通過系統(tǒng)分析生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水需求，合理布局再生水利用基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)污水的資源化利用。工業(yè)廢水則通過開展企業(yè)用水審計(jì)、水效對(duì)標(biāo)和節(jié)水改造，推進(jìn)企業(yè)內(nèi)部工業(yè)用水循環(huán)利用，提高重復(fù)利用率。此外，還包括農(nóng)業(yè)灌溉用水、景觀和生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水的應(yīng)用。
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技術(shù)進(jìn)展：
- 隨著科技的進(jìn)步，污水資源化技術(shù)不斷發(fā)展，如新型脫氮除磷技術(shù)、膜分離技術(shù)、膜生物反應(yīng)器技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用大大提高了污水處理的效果和效率，使得更多的污水能夠被安全有效地再利用。
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政策支持：
- 政府通過制定相關(guān)政策，如完善價(jià)格機(jī)制、加大財(cái)政金融激勵(lì)、引導(dǎo)社會(huì)資本投入等，來推動(dòng)污水資源化利用的發(fā)展。同時(shí)，通過科技引領(lǐng)和試點(diǎn)示范，加強(qiáng)關(guān)鍵共性技術(shù)裝備研發(fā)，推廣普及先進(jìn)適用技術(shù)工藝，探索形成可復(fù)制、可推廣的污水資源化利用模式。
綜上所述，污水資源化利用是通過技術(shù)和政策手段，將污水處理后再利用的過程，旨在解決水資源短缺和環(huán)境污染問題，同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展12。
EST觀點(diǎn) | 污水資源化：回收嘛，為什么，在哪兒？
編者按
氣候變化和環(huán)境惡化所帶來的生存威脅以及自然資源枯竭使得可持續(xù)發(fā)展和碳中和備受關(guān)注。污水凈化/處理盡管最終可以保護(hù)人類健康，但過程卻導(dǎo)致物質(zhì)熵增，根本上卻進(jìn)一步惡化了生態(tài)環(huán)境。從污水中回收資源而非摧毀之是減緩熵增、甚至實(shí)現(xiàn)逆熵增的有效途徑（回顧往期內(nèi)容）。簡(jiǎn)言之，通過從污水中回收資源與能源，改變物質(zhì)單向流動(dòng)路徑可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，最終契合藍(lán)色發(fā)展目標(biāo)。污水資源化是將看似一無是處的“廢物”資源化為具有高附加價(jià)值的產(chǎn)品并予以回收與利用，包括有機(jī)質(zhì)、氮、磷、能源和水資源等。然而，有關(guān)從污水中回收什么資源、從哪兒回收以及為什么回收？這些問題在學(xué)界和工程界還存在不少爭(zhēng)議。本學(xué)術(shù)觀點(diǎn)基于團(tuán)隊(duì)往期多項(xiàng)成果綜合而成，以助同行明晰污水潛在資源“是什么、在哪兒和為什么（What, Why 和Where, 即，W3問題）”，該觀點(diǎn)近期發(fā)表于Environmental & Science Technology 的Viewpoint 欄目。
整理 | 李季
校核 | 郝曉地
核心要點(diǎn)
1
變廢為寶：盡可能從污水或污泥中回收和生產(chǎn)、開發(fā)具有高附加值產(chǎn)品，如，PHA和EPS等；
2
化學(xué)能回收：污泥干化后直接焚燒，而非厭氧消化，一步到位處理污泥，高效回收有機(jī)能源；
3
4
磷與金屬回收：焚燒灰分進(jìn)一步用于回收磷和金屬等；
余溫?zé)崮埽?/strong>出水余溫?zé)崮芑厥沼靡灾茻�，用于直接建筑供�?制冷，污泥干化、農(nóng)業(yè)溫室等目的。
觀點(diǎn)概述
首先，有機(jī)物（COD）是㶲（Exergy）與碳基復(fù)合體。生物處理環(huán)節(jié)有機(jī)質(zhì)（COD）被直接氧化為二氧化碳（CO2）而摧毀，過程中只有一部分有機(jī)質(zhì)被轉(zhuǎn)化為細(xì)菌細(xì)胞/污泥。傳統(tǒng)上，污泥厭氧消化因沼氣利用而可實(shí)現(xiàn)部分有機(jī)質(zhì)能源轉(zhuǎn)化并利用，因此還會(huì)獲得政府經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。然而，污泥厭氧消化能源轉(zhuǎn)化效率很低（<15%，回顧往期內(nèi)容），其可持續(xù)性（加速熵增，回顧往期內(nèi)容）已受到質(zhì)疑。實(shí)際上，將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，如，胞外聚合物（EPS）、聚羥基烷酸酯（PHA），這不僅可實(shí)現(xiàn)資源回收，還能帶來巨大經(jīng)濟(jì)收益，因?yàn)檫@些生物質(zhì)材料可替代或減少部分石油基化學(xué)品，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)。
其次，磷礦資源即將耗盡，繼續(xù)從污水等點(diǎn)源回收磷。相比除磷，污水磷回收更具現(xiàn)實(shí)意義。研究雖證實(shí)以鳥糞石（MgNH4PO4·6H2O）和藍(lán)鐵礦（Fe3(PO4)2·8H2O）可實(shí)現(xiàn)污水/污泥磷回收，但污泥焚燒灰分磷回收效率則更高、技術(shù)更簡(jiǎn)單（可回收進(jìn)水總磷的80%~90%），還可順帶回收金屬和其它元素。
污水氮回收盡管也備受關(guān)注（對(duì)環(huán)境有積極影響），但氮與磷不同，并非稀缺性元素。氮回收應(yīng)更多關(guān)注能源效率問題！Haber-Bosch工藝是當(dāng)前生產(chǎn)合成氨（如，尿素）很成熟且非常高效的技術(shù)，而污水氮回收往往能耗更高、且工藝復(fù)雜，其最終對(duì)環(huán)境的總影響評(píng)價(jià)不可忽視。在處理高濃度氨液體（如，尿液）時(shí)，以銨根形式回收的氮回收才可能具有一定可持續(xù)性，但工程實(shí)際仍需要輔以復(fù)雜且資源消耗密集型工藝。
最后，需要探尋抵消污水處理廠能耗的清潔能源，以助實(shí)現(xiàn)污水處理碳中和運(yùn)行。太陽(yáng)能雖具有一定潛力，但因廠區(qū)有限面積限制僅能彌補(bǔ)約10%的運(yùn)行能耗。如上所述，污泥厭氧消化能源轉(zhuǎn)化效率也不是很高（<15%進(jìn)水COD化學(xué)能）。相反，污泥干化直接焚燒，進(jìn)水COD化學(xué)能轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)32%，實(shí)乃高效經(jīng)濟(jì)的有機(jī)能源回收途徑（回顧往期內(nèi)容）。近年來，基于出水生產(chǎn)綠氫似乎也被關(guān)注之，但只有綠色或谷電能源（如，風(fēng)能/太陽(yáng)能或夜間剩余谷電）作為輸入生產(chǎn)的氫方可稱得上綠氫；否則，得不償失，會(huì)造成約20%電量損失。
與化學(xué)能和太陽(yáng)能相比，出水余溫?zé)崮芑厥諠摿薮�，可達(dá)化學(xué)能的6~8倍之多�？锼惚砻�，出水余溫可回收電當(dāng)量分別為1.77 kW·h/m3（供熱，ΔT=4°C；COP=3.5）和1.18 kW·h/m3（制冷，ΔT=4°C；COP=4.8）。雖余溫?zé)崮転榈推焚|(zhì)熱能，但可直接用于區(qū)域供暖/制冷、農(nóng)業(yè)溫室，甚至可低溫污泥干化，完全可取代干化對(duì)煤電能源的依賴（回顧往期內(nèi)容）。水務(wù)和能源部門可共同規(guī)劃利用這部分熱能，潛力巨大。當(dāng)然，污水余溫?zé)崮芙粨Q應(yīng)以處理出水作為媒介，而不應(yīng)在污水管線上原位直接交換，以避免冬季水溫降低而影響后續(xù)污水處理廠生物處理效果。
技術(shù)路徑
相較于當(dāng)前資源或能源回收“分散”、“獨(dú)立”的看法，論文觀點(diǎn)關(guān)注于資源與能源的綜合利用，而不是“單打獨(dú)斗”或“各自為政”。“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”才能“相得益彰”，以提高污水資源與能源回收利用效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水處理廠碳中和運(yùn)行，最終達(dá)成可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
在循環(huán)/藍(lán)色經(jīng)濟(jì)背景下，基于污水資源與能源回收路線，建議綜合回收技術(shù)主要包括4個(gè)關(guān)鍵步驟：
1、盡可能從污水和污泥中提取并生產(chǎn)高價(jià)化學(xué)品，如，PHA和EPS，并探尋其高效利用方式，以創(chuàng)造潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
2、實(shí)現(xiàn)污泥處置的“蛙跳”，越過厭氧消化，脫水污泥直接低溫干化后焚燒，以最大程度回收COD化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)將不能發(fā)電的低品位余溫?zé)崮芟蚩梢愿邷匕l(fā)電的污泥焚燒轉(zhuǎn)化；
3、從污泥焚燒灰分中回收磷，順帶回收金屬和其它元素；
4、重點(diǎn)關(guān)注出水余溫?zé)崮芑厥�，用于污泥干化、建筑及溫室保溫等，以替代部分化石能源�?/p>
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文章原文
原文信息：Resource Recovery from Wastewater: What, Why, and Where? Xiaodi Hao, Ji Li, Ranbin Liu, and Mark C. M. van Loosdrecht. Environmental Science & Technology Article ASAP. DOI: 10.1021/acs.est.4c05903
本期編輯：趙子衡
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關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見
發(fā)改環(huán)資〔2021〕13號(hào)
各省、自治區(qū)、直轄市人民政府，國(guó)務(wù)院各部委、各直屬機(jī)構(gòu)：
污水資源化利用是指污水經(jīng)無害化處理達(dá)到特定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，作為再生水替代常規(guī)水資源，用于工業(yè)生產(chǎn)、市政雜用、居民生活、生態(tài)補(bǔ)水、農(nóng)業(yè)灌溉、回灌地下水等，以及從污水中提取其他資源和能源，對(duì)優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)、增加水資源供給、緩解供需矛盾和減少水污染、保障水生態(tài)安全具有重要意義。目前，我國(guó)污水資源化利用尚處于起步階段，發(fā)展不充分，利用水平不高，與建設(shè)美麗中國(guó)的需要還存在不小差距。為加快推進(jìn)污水資源化利用，促進(jìn)解決水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)損害問題，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)國(guó)務(wù)院同意，現(xiàn)提出以下意見。
一、總體要求
（一）指導(dǎo)思想。以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會(huì)精神，深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行綠水青山就是金山銀山理念，堅(jiān)持“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，按照黨中央、國(guó)務(wù)院決策部署，在城鎮(zhèn)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村等領(lǐng)域系統(tǒng)開展污水資源化利用，以缺水地區(qū)和水環(huán)境敏感區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，以城鎮(zhèn)生活污水資源化利用為突破口，以工業(yè)利用和生態(tài)補(bǔ)水為主要途徑，做好頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，完善政策措施，強(qiáng)化監(jiān)督管理，開展試點(diǎn)示范，推動(dòng)我國(guó)污水資源化利用實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
（二）基本原則。
節(jié)水優(yōu)先、統(tǒng)籌推進(jìn)。秉持“節(jié)水即治污”的理念，堅(jiān)持節(jié)水優(yōu)先，強(qiáng)化用水總量和強(qiáng)度雙控。將污水資源化利用作為節(jié)水開源的重要內(nèi)容，再生水納入水資源統(tǒng)一配置，全面系統(tǒng)推進(jìn)污水資源化利用工作。
因地制宜、分類施策。根據(jù)本地水資源稟賦、水環(huán)境承載力、發(fā)展需求和經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等因素分區(qū)分類開展污水資源化利用工作，實(shí)施差別化措施�？茖W(xué)確定目標(biāo)任務(wù)，合理選擇重點(diǎn)領(lǐng)域和利用途徑，實(shí)行按需定供、按用定質(zhì)、按質(zhì)管控。
政府引導(dǎo)、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)約束，嚴(yán)格監(jiān)管考核，規(guī)范市場(chǎng)主體行為。完善價(jià)格機(jī)制，加大財(cái)政金融激勵(lì)，引導(dǎo)社會(huì)資本投入，充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用。
科技引領(lǐng)、試點(diǎn)示范。增強(qiáng)科技支撐，加強(qiáng)關(guān)鍵共性技術(shù)裝備研發(fā)，推廣普及先進(jìn)適用技術(shù)工藝。開展試點(diǎn)示范，探索形成可復(fù)制、可推廣的污水資源化利用模式。
（三）總體目標(biāo)。到2025年，全國(guó)污水收集效能顯著提升，縣城及城市污水處理能力基本滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，水環(huán)境敏感地區(qū)污水處理基本實(shí)現(xiàn)提標(biāo)升級(jí)；全國(guó)地級(jí)及以上缺水城市再生水利用率達(dá)到25%以上，京津冀地區(qū)達(dá)到35%以上；工業(yè)用水重復(fù)利用、畜禽糞污和漁業(yè)養(yǎng)殖尾水資源化利用水平顯著提升；污水資源化利用政策體系和市場(chǎng)機(jī)制基本建立。到2035年，形成系統(tǒng)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的污水資源化利用格局。
二、著力推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域污水資源化利用
（四）加快推動(dòng)城鎮(zhèn)生活污水資源化利用。系統(tǒng)分析日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水需求，以現(xiàn)有污水處理廠為基礎(chǔ)，合理布局再生水利用基礎(chǔ)設(shè)施。豐水地區(qū)結(jié)合流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善需求，科學(xué)合理確定污水處理廠排放限值，以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放為主，實(shí)施差別化分區(qū)提標(biāo)改造和精準(zhǔn)治污。缺水地區(qū)特別是水質(zhì)型缺水地區(qū)，在確保污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放前提下，優(yōu)先將達(dá)標(biāo)排放水轉(zhuǎn)化為可利用的水資源，就近回補(bǔ)自然水體，推進(jìn)區(qū)域污水資源化循環(huán)利用。資源型缺水地區(qū)實(shí)施以需定供、分質(zhì)用水，合理安排污水處理廠網(wǎng)布局和建設(shè)，在推廣再生水用于工業(yè)生產(chǎn)和市政雜用的同時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，通過逐段補(bǔ)水的方式將再生水作為河湖濕地生態(tài)補(bǔ)水。具備條件的缺水地區(qū)可以采用分散式、小型化的處理回用設(shè)施，對(duì)市政管網(wǎng)未覆蓋的住宅小區(qū)、學(xué)校、企事業(yè)單位的生活污水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理后實(shí)現(xiàn)就近回用�；痣�、石化、鋼鐵、有色、造紙、印染等高耗水行業(yè)項(xiàng)目具備使用再生水條件但未有效利用的，要嚴(yán)格控制新增取水許可。
（五）積極推動(dòng)工業(yè)廢水資源化利用。開展企業(yè)用水審計(jì)、水效對(duì)標(biāo)和節(jié)水改造，推進(jìn)企業(yè)內(nèi)部工業(yè)用水循環(huán)利用，提高重復(fù)利用率。推進(jìn)園區(qū)內(nèi)企業(yè)間用水系統(tǒng)集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)用水、分質(zhì)用水、一水多用和梯級(jí)利用。完善工業(yè)企業(yè)、園區(qū)污水處理設(shè)施建設(shè)，提高運(yùn)營(yíng)管理水平，確保工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放。開展工業(yè)廢水再生利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)和用水管理，推動(dòng)地方和重點(diǎn)用水企業(yè)搭建工業(yè)廢水循環(huán)利用智慧管理平臺(tái)。
（六）穩(wěn)妥推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水資源化利用。積極探索符合農(nóng)村實(shí)際、低成本的農(nóng)村生活污水治理技術(shù)和模式。根據(jù)區(qū)域位置、人口聚集度選用分戶處理、村組處理和納入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)等收集處理方式，推廣工程和生態(tài)相結(jié)合的模塊化工藝技術(shù)，推動(dòng)農(nóng)村生活污水就近就地資源化利用。推廣種養(yǎng)結(jié)合、以用促治方式，采用經(jīng)濟(jì)適用的肥料化、能源化處理工藝技術(shù)促進(jìn)畜禽糞污資源化利用，鼓勵(lì)漁業(yè)養(yǎng)殖尾水循環(huán)利用。
三、實(shí)施污水資源化利用重點(diǎn)工程
（七）實(shí)施污水收集及資源化利用設(shè)施建設(shè)工程。推進(jìn)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)全覆蓋，加大城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)建設(shè)力度，消除收集管網(wǎng)空白區(qū)，持續(xù)提高污水收集效能。加快推進(jìn)城中村、老舊城區(qū)等區(qū)域污水收集支線管網(wǎng)和出戶管連接建設(shè)，補(bǔ)齊“毛細(xì)血管”。重點(diǎn)推進(jìn)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)破損修復(fù)、老舊管網(wǎng)更新和混接錯(cuò)接改造，循序推進(jìn)雨污分流改造。重點(diǎn)流域、缺水地區(qū)和水環(huán)境敏感區(qū)結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源稟賦和水環(huán)境保護(hù)要求，實(shí)施現(xiàn)有污水處理設(shè)施提標(biāo)升級(jí)擴(kuò)能改造，根據(jù)實(shí)際需要建設(shè)污水資源化利用設(shè)施。缺水城市新建城區(qū)要因地制宜提前規(guī)劃布局再生水管網(wǎng)，有序開展相關(guān)建設(shè)。積極推進(jìn)污泥無害化資源化利用設(shè)施建設(shè)。
（八）實(shí)施區(qū)域再生水循環(huán)利用工程。推動(dòng)建設(shè)污染治理、生態(tài)保護(hù)、循環(huán)利用有機(jī)結(jié)合的綜合治理體系，在重點(diǎn)排污口下游、河流入湖（海）口、支流入干流處等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)因地制宜建設(shè)人工濕地水質(zhì)凈化等工程設(shè)施，對(duì)處理達(dá)標(biāo)后的排水和微污染河水進(jìn)一步凈化改善后，納入?yún)^(qū)域水資源調(diào)配管理體系，可用于區(qū)域內(nèi)生態(tài)補(bǔ)水、工業(yè)生產(chǎn)和市政雜用。選擇缺水地區(qū)積極開展區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)示范。
（九）實(shí)施工業(yè)廢水循環(huán)利用工程。缺水地區(qū)將市政再生水作為園區(qū)工業(yè)生產(chǎn)用水的重要來源，嚴(yán)控新水取用量。推動(dòng)工業(yè)園區(qū)與市政再生水生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)單位合作，規(guī)劃配備管網(wǎng)設(shè)施。選擇嚴(yán)重缺水地區(qū)創(chuàng)建產(chǎn)城融合廢水高效循環(huán)利用創(chuàng)新試點(diǎn)。有條件的工業(yè)園區(qū)統(tǒng)籌廢水綜合治理與資源化利用，建立企業(yè)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)用水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水循環(huán)利用和分級(jí)回用。重點(diǎn)圍繞火電、石化、鋼鐵、有色、造紙、印染等高耗水行業(yè)，組織開展企業(yè)內(nèi)部廢水利用，創(chuàng)建一批工業(yè)廢水循環(huán)利用示范企業(yè)、園區(qū)，通過典型示范帶動(dòng)企業(yè)用水效率提升。
（十）實(shí)施農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水以用促治工程。逐步建設(shè)完善農(nóng)業(yè)污水收集處理再利用設(shè)施，處理達(dá)標(biāo)后實(shí)現(xiàn)就近灌溉回用。以規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)為重點(diǎn)，探索完善運(yùn)行機(jī)制，開展畜禽糞污資源化利用，促進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合農(nóng)牧循環(huán)發(fā)展，到2025年全國(guó)畜禽糞污綜合利用率達(dá)到80%以上。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、京津冀、珠三角等有條件的地區(qū)開展?jié)O業(yè)養(yǎng)殖尾水的資源化利用，以池塘養(yǎng)殖為重點(diǎn)，開展水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水治理，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用、達(dá)標(biāo)排放。
（十一）實(shí)施污水近零排放科技創(chuàng)新試點(diǎn)工程。選擇有代表性的國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱國(guó)家高新區(qū)）開展技術(shù)綜合集成與示范，研發(fā)集成低成本、高性能工業(yè)廢水處理技術(shù)和裝備，打造污水資源化技術(shù)、工程與服務(wù)、管理、政策等協(xié)同發(fā)力的示范樣板。在長(zhǎng)三角地區(qū)遴選電子信息、紡織印染、化工材料等國(guó)家高新區(qū)率先示范，到2025年建成若干國(guó)家高新區(qū)工業(yè)廢水近零排放科技創(chuàng)新試點(diǎn)工程。
（十二）綜合開展污水資源化利用試點(diǎn)示范。聚焦重點(diǎn)難點(diǎn)堵點(diǎn)，因地制宜開展再生水利用、污泥資源化利用、回灌地下水以及氮磷等物質(zhì)提取和能量資源回收等試點(diǎn)示范，在黃河流域地級(jí)及以上城市建設(shè)污水資源化利用示范城市，規(guī)劃建設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)再生水規(guī)�；�。選擇典型地區(qū)開展再生水利用配置試點(diǎn)工作。通過試點(diǎn)示范總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，形成可復(fù)制可推廣的污水資源化利用模式。創(chuàng)新污水資源化利用服務(wù)模式，鼓勵(lì)第三方服務(wù)企業(yè)提供整體解決方案。建設(shè)資源能源標(biāo)桿水廠，開展污水中能量物質(zhì)回收試點(diǎn)。
四、健全污水資源化利用體制機(jī)制
（十三）健全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。推進(jìn)制定節(jié)約用水條例，鼓勵(lì)污水資源化利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水開源減排。加快完善相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)，將再生水納入城市供水體系。推動(dòng)制修訂地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，提出差別化的污染物排放要求和管控措施。抓緊制定再生水用于生態(tài)補(bǔ)水的技術(shù)規(guī)范和管控要求，適時(shí)修訂其他用途的污水資源化利用分級(jí)分質(zhì)系列標(biāo)準(zhǔn)。制修訂污水資源化利用相關(guān)裝備、工程、運(yùn)行等標(biāo)準(zhǔn)。
（十四）構(gòu)建政策體系。制定區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)、典型地區(qū)再生水利用配置試點(diǎn)、工業(yè)廢水循環(huán)利用、污泥無害化資源化利用、國(guó)家高新區(qū)工業(yè)廢水近零排放科技創(chuàng)新試點(diǎn)等實(shí)施方案，細(xì)化工作重點(diǎn)和主要任務(wù)，形成污水資源化利用“1+N”政策體系。研究制定“十四五”污水資源化利用等相關(guān)規(guī)劃。研究污水資源化利用統(tǒng)計(jì)方法與制度，建立科學(xué)統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)體系。完善用水總量控制指標(biāo)中非常規(guī)水源利用指標(biāo)考核相關(guān)規(guī)定，加大再生水等非常規(guī)水源利用的權(quán)重，實(shí)行分類考核。完善取水許可管理制度，編制實(shí)施入河（海）排污口監(jiān)督管理指導(dǎo)文件。
（十五）健全價(jià)格機(jī)制。建立使用者付費(fèi)制度，放開再生水政府定價(jià)，由再生水供應(yīng)企業(yè)和用戶按照優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的原則自主協(xié)商定價(jià)。對(duì)于提供公共生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能的河湖濕地生態(tài)補(bǔ)水、景觀環(huán)境用水使用再生水的，鼓勵(lì)采用政府購(gòu)買服務(wù)的方式推動(dòng)污水資源化利用。
（十六）完善財(cái)金政策。加大中央財(cái)政資金對(duì)污水資源化利用的投入力度。支持地方政府專項(xiàng)債券用于符合條件的污水資源化利用建設(shè)項(xiàng)目。鼓勵(lì)地方設(shè)計(jì)多元化的財(cái)政性資金投入保障機(jī)制。鼓勵(lì)企業(yè)采用綠色債券、資產(chǎn)證券化等手段，依法合規(guī)拓寬融資渠道。穩(wěn)妥推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域不動(dòng)產(chǎn)投資信托基金試點(diǎn)。探索開展項(xiàng)目收益權(quán)、特許經(jīng)營(yíng)權(quán)等質(zhì)押融資擔(dān)保。落實(shí)現(xiàn)行相關(guān)稅收優(yōu)惠政策。
（十七）強(qiáng)化科技支撐。推動(dòng)將污水資源化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)納入國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃、“十四五”生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃，部署相關(guān)重點(diǎn)專項(xiàng)開展污水資源化科技創(chuàng)新。引導(dǎo)科研院所、高等院校、污水處理企業(yè)等組建污水資源化利用創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，重點(diǎn)突破污水深度處理、污泥資源化利用共性和關(guān)鍵技術(shù)裝備。編制污水資源化利用先進(jìn)適用技術(shù)和實(shí)踐案例，推廣一批成熟的工藝、技術(shù)和裝備。及時(shí)發(fā)布國(guó)家鼓勵(lì)的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備目錄。
五、保障措施
（十八）加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)。按照中央部署、省級(jí)統(tǒng)籌、市縣負(fù)責(zé)的要求，推進(jìn)指導(dǎo)意見實(shí)施。壓實(shí)地方責(zé)任，各�。▍^(qū)、市）政府抓緊組織制定相關(guān)規(guī)劃或?qū)嵤┓桨�；市縣政府擔(dān)負(fù)主體責(zé)任，制定計(jì)劃，明確任務(wù)，確保各項(xiàng)工作順利完成。國(guó)家發(fā)展改革委加強(qiáng)綜合協(xié)調(diào)，科技部、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、市場(chǎng)監(jiān)管總局等部門按照職責(zé)分工做好相關(guān)工作，加強(qiáng)水資源節(jié)約集約利用、水污染防治、水生態(tài)保護(hù)、污水資源化利用、相關(guān)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的統(tǒng)籌，形成工作合力，協(xié)調(diào)解決相關(guān)重大問題。
（十九）強(qiáng)化監(jiān)督管理。督促有關(guān)方面嚴(yán)格實(shí)行區(qū)域流域用水總量和強(qiáng)度雙控制度，強(qiáng)化水資源管理考核和取用水管理，確�！秶�(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》落到實(shí)處。嚴(yán)格監(jiān)督實(shí)施再生水納入水資源統(tǒng)一配置的要求。嚴(yán)格自備井管理，限期依法關(guān)閉未經(jīng)批準(zhǔn)和公共供水管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的自備井。健全污水資源化水質(zhì)全過程監(jiān)測(cè)體系，強(qiáng)化污水處理達(dá)標(biāo)排放監(jiān)管，逐步建立覆蓋污水資源化全過程的風(fēng)險(xiǎn)防控預(yù)警體系，確保污水資源化安全利用。
（二十）加大宣傳力度。結(jié)合世界水日、中國(guó)水周、全國(guó)城市節(jié)水宣傳周等主題宣傳活動(dòng)，采取多種形式廣泛深入開展宣傳工作，加強(qiáng)科普教育，提高公眾對(duì)污水資源化利用的認(rèn)知度和認(rèn)可度，消除公眾顧慮，增強(qiáng)使用意愿。完善公眾參與機(jī)制，充分發(fā)揮輿論監(jiān)管、社會(huì)監(jiān)督和行業(yè)自律作用，營(yíng)造全社會(huì)共同參與污水資源化利用的良好氛圍。
國(guó)家發(fā)展改革委
科技部
工業(yè)和信息化部
財(cái)政部
自然資源部
生態(tài)環(huán)境部
住房城鄉(xiāng)建設(shè)部
水利部
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部
市場(chǎng)監(jiān)管總局
2021年1月4日
北京大學(xué)主辦
文章信息
- 張麗, 劉陽(yáng)生
- ZHANG Li, LIU Yangsheng
- 1995-2014年廢水資源回收研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析--基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法及數(shù)據(jù)
- Development and Trend Analysis of Wastewater Resource Recovery Research Based on Bibliometrics Methods and Data during the Period 1995-2014
- 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 52(2): 374-382
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2016, 52(2): 374-382
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文章歷史
- 收稿日期: 2014-12-03
- 修回日期: 2015-03-29
- 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-03-16
引用本文 |
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人類對(duì)自然資源的耗竭, 資源回收利用越來越受到國(guó)際社會(huì)的重視。其中, 廢水資源化作為資源回收利用的一個(gè)方面, 已成為環(huán)境工程領(lǐng)域重要的研究方向之一。為了深入了解目前廢水資源回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀, 及時(shí)把握其發(fā)展新動(dòng)向及其前沿, 采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法可以獲得最有價(jià)值的信息。
文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)最早由Pritchard[1]提出, 隨著各個(gè)學(xué)科的發(fā)展, 對(duì)于文獻(xiàn)計(jì)量分析的需求也越來越多。近年來, 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)廣泛應(yīng)用于各研究領(lǐng)域已發(fā)表學(xué)術(shù)論文的統(tǒng)計(jì)研究中, 以便對(duì)當(dāng)前研究和未來研究方向有具體的了解和認(rèn)識(shí)[2]。目前, 利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法對(duì)環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域研究狀況的分析包括長(zhǎng)江中下游河湖濕地研究[3]、中國(guó)生態(tài)脆弱性[4]、我國(guó)碳排放[5]、氣候政策建模研究[6]、清潔生產(chǎn)[7]、土壤重金屬污染[8]和焚燒技術(shù)[9]等。
科學(xué)引文索引(Science Citation Index, SCI)來自美國(guó)科學(xué)信息研究所(Institute for Scientific Information, ISI)的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(Web of Science Databases), 是文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析中最重要和最常用的源數(shù)據(jù)庫(kù)[10]。本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法, 利用SCI收錄的廢水資源回收領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
1 數(shù)據(jù)來源本文基于科學(xué)引文檢索擴(kuò)展版(Science Citation Index Expanded, SCIE)基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
通過擬定廢水資源回收主題, 選取該領(lǐng)域被引率較高的幾篇綜述文章以便對(duì)該領(lǐng)域有一定了解, 在此基礎(chǔ)上, 利用資源(resource or material* or energy or heat)、回收(reclamation or reuse or recovery or recycl*)、廢水(wastewater or sewage or effluent)等關(guān)鍵詞之間的組合限定, 寫出總的檢索式(見附錄)。根據(jù)檢索式, 檢索出11468篇文章, 利用SCI提供的Analyze Results系統(tǒng)、Excel透視表、Endnote軟件和ucinet軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 包括全球論文發(fā)表數(shù)年度變化趨勢(shì)分析、主要研究領(lǐng)域分析及分領(lǐng)域論文年度變化趨勢(shì)分析、學(xué)科分布情況及學(xué)科分布年度變化趨勢(shì)、國(guó)家分布特征、國(guó)家研究實(shí)力比較以及中國(guó)和美國(guó)論文發(fā)表總體水平年度變化趨勢(shì)與比較分析、全球研究機(jī)構(gòu)實(shí)力比較、國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與國(guó)際科研機(jī)構(gòu)論文發(fā)表總體水平年度變化趨勢(shì)與比較分析、發(fā)表論文期刊分布特點(diǎn)及期刊所屬領(lǐng)域分析以及論文關(guān)鍵詞分析。根據(jù)這些分析結(jié)果了解當(dāng)前廢水資源回收領(lǐng)域發(fā)展情況, 并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。
2 全球廢水資源回收研究進(jìn)展分析2.1 論文發(fā)表數(shù)年度變化1995-2014年SCI收錄有關(guān)廢水資源回收的相關(guān)論文共11468篇。從圖 1中論文數(shù)隨年份(1995-2014)變化情況可以看出, 廢水資源回收領(lǐng)域研究起步較早, 1995年發(fā)表論文數(shù)便接近200篇, 從1998年開始呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。實(shí)際上, 當(dāng)放開檢索范圍時(shí)間限制時(shí), 發(fā)現(xiàn)從1991年開始, 廢水資源回收方面的論文數(shù)目增長(zhǎng)較快, 由25篇(1990年)一下子增加到116篇(1991年)。根據(jù)搜索資料發(fā)現(xiàn), 廢水資源回收領(lǐng)域發(fā)展迅速的原因是1991年日本、美國(guó)兩國(guó)在污水深度處理工藝(如新型脫氮除磷技術(shù)、膜分離技術(shù)、膜生物反應(yīng)器技術(shù)等)方面取得較大的進(jìn)展, 兩個(gè)國(guó)家的論文數(shù)量占當(dāng)時(shí)所有論文數(shù)量的90%以上。
| 圖 1. 1995-2014年廢水資源回收領(lǐng)域論文數(shù)Figure 1. Total number of articles related to wastewater resource recovery during 1995-2014 |
中水回用是一直以來關(guān)注度比較高的課題。該技術(shù)包括物理化學(xué)方法和生物方法, 如吸附、膜分離技術(shù)等。工業(yè)廢水里往往含有加工殘余的有價(jià)值物質(zhì)(如氮、磷、金屬元素以及高分子殘留物), 回收這些有價(jià)值的物質(zhì), 可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。按照資源回收的目標(biāo), 廢水資源回收研究主要可以劃分為水資源回收(中水回用)、能源能量回收和廢水資源物料回收三方面。按照統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析(圖 2), 水資源回收方面發(fā)表的文章數(shù)量占總文章數(shù)的72.0%;其次是物料回收, 所占比例為24.2%;能量回收所占比例最低, 為3.8%。從各個(gè)領(lǐng)域論文隨年份變化情況(圖 3)可以看出, 物料回收方面, 在1995年之前就有人提出廢水中的氮、磷元素的回收課題, 但該方向的論文增長(zhǎng)幅度并不大。近幾年, 磷回收利用再度變成研究熱點(diǎn), 主要是因?yàn)槿祟悓?duì)磷資源將近枯竭現(xiàn)狀的關(guān)注。由于當(dāng)前全世界都面臨水資源耗竭的問題, 各國(guó)不得不將大部分的注意力放在水資源回用上。因此, 水資源回用的研究一直長(zhǎng)盛不衰, 特別是2000年以后, 該領(lǐng)域論文數(shù)目增長(zhǎng)非常迅速。能源回收則相對(duì)是一個(gè)比較新的概念, 20世紀(jì)幾乎很少有人關(guān)注, 發(fā)表的文章數(shù)也較少。之后, 隨著微生物燃料電池的興起, 對(duì)廢水資源中的能源回收起到一定的促進(jìn)作用, 因此能源回收在2010年后發(fā)展較迅速, 目前已成為值得關(guān)注的研究領(lǐng)域。
| 圖 2. 廢水資源回收各個(gè)不同領(lǐng)域論文發(fā)表比例Figure 2. Proportion of published articles in different fields of wastewater resource recovery |
| 圖 3. 1995-2014年廢水資源回收各個(gè)不同領(lǐng)域論文發(fā)表情況Figure 3. Total number of articles in different fields of Wastewater resource recovery during 1995-2014 |
2.2 學(xué)科分布特征
按照學(xué)科分布對(duì)11468篇論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 結(jié)果表明廢水資源回收主要分布在環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、水資源、化學(xué)工程、生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué)等139個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。
從論文數(shù)量分布上看(圖 4), 環(huán)境科學(xué)所占比例為21.03%;其次是環(huán)境工程、水資源和化學(xué)工程3個(gè)學(xué)科領(lǐng)域, 分別為14.71%, 14.67%和11.50%;排名其后的是生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué), 占4.17%。從各學(xué)科論文數(shù)年增長(zhǎng)速度來看(圖 5), 環(huán)境科學(xué)學(xué)科論文數(shù)量在2009-2012年沒有增長(zhǎng), 而在2013年得到跨越式的增長(zhǎng), 增長(zhǎng)速度最快, 而環(huán)境工程和水資源學(xué)科增長(zhǎng)相對(duì)較緩。這從一個(gè)側(cè)面反映廢水資源回收在這些學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)以及學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r。環(huán)境科學(xué)偏重于理論研究, 說明廢水資源回收理論性的研究增長(zhǎng)較快, 工程應(yīng)用類文章滯后于理論研究, 這也是很多研究方向普遍存在的現(xiàn)象。
| 圖 4. 1995-2014年不同學(xué)科領(lǐng)域論文分布情況Figure 4. Proportion of articles in different field of disciplines during 1995-2014 |
| 圖 5. 1995-2014年不同學(xué)科領(lǐng)域論文發(fā)表情況Figure 5. Total number of articles in different fields of disciplines during 1995-2014 |
2.3 各國(guó)研究實(shí)力比較
通過已發(fā)表論文總數(shù)、總被引用量以及平均引用率等對(duì)各國(guó)研究實(shí)力進(jìn)行比較。在1995-2014年發(fā)表的11468篇關(guān)于廢水資源回收論文中, 美國(guó)發(fā)表 1609篇, 占總數(shù)的14.03%。中國(guó)發(fā)表 1577篇, 緊隨美國(guó)之后。另外, 西班牙、印度和澳大利亞3個(gè)國(guó)家發(fā)表論文數(shù)在500~1000篇之間; 加拿大、日本、英國(guó)、意大利、巴西等國(guó)發(fā)表論文數(shù)在400~500篇之間。發(fā)表文章總數(shù)并不是衡量一個(gè)國(guó)家研究實(shí)力的唯一標(biāo)準(zhǔn), 總被引用量也是衡量指標(biāo)之一。從表 1可以看出, 美國(guó)、中國(guó)、西班牙、印度以及澳大利亞的文章被引次數(shù)都超過10000次, 中國(guó)居第2位。但是從平均引用率(平均引用率是最能評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家發(fā)表文章質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù))來看, 排名前十的國(guó)家(除中國(guó)和巴西外)所發(fā)表文章的平均引用率均超過10, 其中美國(guó)所發(fā)表文章的平均引用率達(dá)到22.08, 排名第一; 其次是加拿大, 為19.10;排名第三的是意大利, 為18.52。綜合以上3個(gè)因素, 無論從文章發(fā)表量, 總被引用量和平均引用率來看, 美國(guó)、西班牙、印度都相對(duì)較高。從總體上看, 中國(guó)雖然發(fā)表的文章總數(shù)較多, 但是平均引用率相對(duì)較低, 說明中國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)表文章的質(zhì)量還有待提高, 也需要進(jìn)一步得到國(guó)際同行的認(rèn)可。
| 排名 | 國(guó)家 | 總發(fā)表量 | 總被引用量 | 平均引用率 |
| 1 | 美國(guó) | 1609 | 35522 | 22.08 |
| 2 | 中國(guó) | 1577 | 16169 | 10.25 |
| 3 | 西班牙 | 878 | 14330 | 16.32 |
| 4 | 印度 | 687 | 12067 | 17.56 |
| 5 | 澳大利亞 | 602 | 10209 | 16.96 |
| 6 | 加拿大 | 494 | 9435 | 19.10 |
| 7 | 日本 | 465 | 5666 | 12.18 |
| 8 | 韓國(guó) | 457 | 5678 | 12.42 |
| 9 | 意大利 | 424 | 7852 | 18.52 |
| 10 | 巴西 | 423 | 3182 | 7.52 |
通過比較中國(guó)和美國(guó)文章發(fā)表總數(shù)、總被引用量和平均引用率隨年度變化情況, 證明中國(guó)學(xué)者發(fā)表文章的質(zhì)量已經(jīng)不遜于美國(guó)。從圖 6可以看出, 美國(guó)近20年在廢水資源回收領(lǐng)域發(fā)表文章數(shù)量呈現(xiàn)一個(gè)平緩增長(zhǎng)趨勢(shì); 中國(guó)雖然在廢水資源回收方面的研究起步較晚, 一開始研究力量也比較薄弱, 但是中國(guó)研究者在此領(lǐng)域發(fā)表的論文總數(shù)隨年度的變化卻呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢(shì)。從1995年幾乎為零的起步到2008年之后, 中國(guó)在年度發(fā)表文章數(shù)量上已趕超美國(guó), 2014年發(fā)表的論文總數(shù)為美國(guó)的兩倍。圖 7和8分別對(duì)兩國(guó)在不同年份發(fā)表論文的總被引用量和平均被引率進(jìn)行比較, 發(fā)現(xiàn)中國(guó)論文的總被引用量在2010年后開始趕超美國(guó)。從平均被引率來看, 中國(guó)最近3年所發(fā)表文章的平均被引率由原來的與美國(guó)差距很大到現(xiàn)在的基本上一致, 說明中國(guó)所發(fā)表文章的質(zhì)量相對(duì)于過去有很大的提高, 中國(guó)研究者在該領(lǐng)域的影響力已經(jīng)初步形成。
| 圖 6. 1995-2014年中國(guó)和美國(guó)發(fā)表論文總數(shù)隨年度變化情況Figure 6. Total number of published articles between China and USA during 1995-2014 |
| 圖 7. 1995-2014年中國(guó)和美國(guó)發(fā)表論文總被引用量隨年度變化情況Figure 7. Total number of quotations of the published articles between China and USA during 1995-2014 |
| 圖 8. 1995-2014年中國(guó)和美國(guó)發(fā)表論文平均引用率隨年度變化情況Figure 8. Average quotation rates of the published articles between China and USA during 1995-2014 |
2.4 全球機(jī)構(gòu)研究實(shí)力比較
目前, 全球有5586個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)表了關(guān)于廢水資源回收方面的論文, 其中前十位的研究機(jī)構(gòu)如表 2所示。中國(guó)科學(xué)院(Chinese Academy of Sciences)發(fā)表的論文總數(shù)最多, 共計(jì)231篇。印度科學(xué)與工業(yè)研究理事會(huì)(India Council of Scientific Industrial Research)、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)(University of California System)、印度理工學(xué)院(India Institute of Technology)、清華大學(xué)(Tsinghua University)、西班牙科學(xué)研究理事會(huì)(Consejo Superior de Investiga-ciones Cientificas)、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院(Centre National de la Recherche Scientifique)以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)(Harbin Institute of Technology)等機(jī)構(gòu)發(fā)表論文均在100篇以上�？蒲袡C(jī)構(gòu)按發(fā)表文章數(shù)排名情況, 從一個(gè)側(cè)面反映了一個(gè)國(guó)家的綜合科研實(shí)力。結(jié)合2.3節(jié)中國(guó)家發(fā)表論文情況來看, 排名前四的國(guó)家分別是美國(guó)、中國(guó)、西班牙和印度。這4個(gè)國(guó)家分別都有代表性的研究機(jī)構(gòu)入選, 說明這些國(guó)家在廢水資源處理領(lǐng)域的研究已經(jīng)形成一定的國(guó)際影響力。
| 次序 | 研究機(jī)構(gòu) | 總發(fā)表量 | 總被引用量 | 平均引用率 |
| 1 | 中國(guó)科學(xué)院 | 231 | 2514 | 10.88 |
| 2 | 印度科學(xué)與工業(yè)研究理事會(huì) | 167 | 2348 | 14.06 |
| 3 | 美國(guó)加利福尼亞大學(xué) | 156 | 3365 | 21.57 |
| 4 | 印度理工學(xué)院 | 133 | 3390 | 25.49 |
| 5 | 清華大學(xué) | 114 | 1129 | 9.90 |
| 6 | 西班牙科學(xué)研究理事會(huì) | 111 | 2993 | 26.96 |
| 7 | 法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院 | 101 | 2332 | 23.09 |
| 8 | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) | 100 | 801 | 8.01 |
| 9 | 佛羅里達(dá)州立大學(xué) | 93 | 2054 | 22.09 |
| 10 | 澳大利亞昆士蘭大學(xué) | 91 | 1762 | 19.36 |
從機(jī)構(gòu)發(fā)表文章的總被引用量上分析, 印度理工學(xué)院發(fā)表的133篇文章當(dāng)中, 總被引用量達(dá)到3390次, 平均引用率為25.49。排名其后的是美國(guó)加利福尼亞大學(xué), 發(fā)表的156篇文章中總被引用量為3365次, 平均引用率達(dá)到21.57。從平均引用率來看, 排名第一的當(dāng)屬西班牙國(guó)家科學(xué)研究理事會(huì)。該機(jī)構(gòu)發(fā)表的111篇論文總被引用量為2993次, 發(fā)表論文的平均引用率達(dá)到26.96。因此, 綜合三者來看, 印度理工學(xué)院、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)以及西班牙科學(xué)研究理事會(huì)在當(dāng)前廢水資源回收領(lǐng)域綜合實(shí)力最強(qiáng)。
從表 2還發(fā)現(xiàn), 按論文發(fā)表總量排名前十的研究機(jī)構(gòu)中, 來自中國(guó)的有3所, 分別是排名第一的中國(guó)科學(xué)院、排名第5的清華大學(xué)以及排名第8的哈爾濱工業(yè)大學(xué), 這3個(gè)研究機(jī)構(gòu)在廢水資源回收方面的研究實(shí)力較強(qiáng)。但是, 從論文的引用率來看, 這3個(gè)機(jī)構(gòu)并不占優(yōu)勢(shì)。
從圖 9可以看出, 中國(guó)科學(xué)院文章發(fā)表總數(shù)從2009年開始急劇上升, 遠(yuǎn)高出其他研究機(jī)構(gòu); 清華大學(xué)發(fā)表的論文總數(shù)從2014年開始呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。從圖 10看出, 中國(guó)科學(xué)院和清華大學(xué)近3年發(fā)表文章的平均引用率與國(guó)外兩個(gè)頂尖研究機(jī)構(gòu)非常接近。論文的引用量在一定程度上會(huì)隨著時(shí)間的增加而增加, 因此近期發(fā)表文章的引用量會(huì)相對(duì)較低。中國(guó)雖然在廢水資源回收方面的研究起步較晚, 但是最近幾年呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)式增長(zhǎng), 中國(guó)代表性研究機(jī)構(gòu)論文引用情況與國(guó)外代表性研究機(jī)構(gòu)的差距已經(jīng)逐漸縮小, 表明中國(guó)機(jī)構(gòu)發(fā)表論文的影響力不斷增大。
| 圖 9. 1995-2014年代表性研究機(jī)構(gòu)發(fā)表論文總數(shù)Figure 9. Total number of published articles by the repre-sentative institute during 1995-2014 |
| 圖 10. 1995-2014年代表性研究機(jī)構(gòu)發(fā)表論文平均引用率Figure 10. Average quotation rates of articles by the represen-tative institute during 1995-2014 |
2.5 發(fā)表論文期刊分布特點(diǎn)
1995-2014年關(guān)于廢水資源回收方面的11468篇論文共發(fā)表在1177個(gè)學(xué)術(shù)期刊上, 其中405個(gè)期刊發(fā)表論文篇數(shù)在4篇以上, 占期刊總數(shù)的34.4%, 占論文總數(shù)的90.3%; 20個(gè)期刊發(fā)表論文篇數(shù)在100以上, 占期刊總數(shù)的1.7%, 占論文總數(shù)的46.0%。這表明1.7%的期刊囊括了46.0%的廢水資源回收領(lǐng)域的論文。表 3列出相關(guān)期刊的文章發(fā)表量、總被引用量、平均被引率, 期刊的排名是綜合考慮到這三方面的排名之后得出的。排名第一的期刊為《Water Research》, 發(fā)表論文總量為480篇, 論文總被引用量排名第一, 平均引用率達(dá)到33.92。期刊影響因子排名較前, 無疑為廢水資源領(lǐng)域中的期刊首選。《Environmental Science and Technology》排名第二, 發(fā)表文章數(shù)僅為172篇, 但是文章的平均引用率排名第一, 達(dá)到56.73。作為環(huán)境領(lǐng)域的頂級(jí)期刊, 它對(duì)環(huán)境領(lǐng)域的影響力體現(xiàn)在環(huán)境領(lǐng)域研究中的各個(gè)方面。從期刊的領(lǐng)域小類歸屬來看, 《Water Research》, 《Environmental Science and Technology》和《Journal of Hazardous Materials》屬于工程, 環(huán)境(engineering, environ-mental)領(lǐng)域; 《Desalination》和《Water Science and Technology》屬于水資源(water resources)領(lǐng)域; Bioresource Technology屬于生物工程與應(yīng)用微生物(biotechnology and applied microbiology)領(lǐng)域; 《Journal of Membrane Science》屬于高分子科學(xué)(polymer science)領(lǐng)域; 《Chemosphere》屬于環(huán)境科學(xué)(environmental science)領(lǐng)域; 《Separation and Purification Technology》屬于工程, 化工(engin-eering, chemical)領(lǐng)域。從大類來看, 這些期刊分屬于工程技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)3個(gè)領(lǐng)域。
| 排名 | 期刊名稱 | 總發(fā)表量 | 總被引用量 | 平均引用率 | 影響因子 | 小類 |
| 1 | Water Research | 480 | 16283 | 33.92 | 4.655 | 工程, 環(huán)境 |
| 2 | EST | 172 | 9758 | 56.73 | 5.257 | 工程, 環(huán)境 |
| 3 | Desalination | 685 | 11910 | 17.39 | 3.041 | 水資源 |
| 4 | Water Science and Technology | 1138 | 12568 | 11.04 | 1.102 | 水資源 |
| 5 | Journal of Hazardous Materials | 324 | 9114 | 28.13 | 3.925 | 工程, 環(huán)境 |
| 6 | Bioresource Technology | 361 | 7286 | 20.18 | 4.750 | 生物工程與應(yīng)用微生物 |
| 7 | Journal of Membrane Science | 145 | 4483 | 30.92 | 4.093 | 高分子科學(xué) |
| 8 | Chemosphere | 168 | 4559 | 27.14 | 3.137 | 環(huán)境科學(xué) |
| 9 | Separation and Purification Technology | 178 | 4248 | 23.87 | 2.894 | 工程, 化工 |
| 10 | Science | 5 | 172 | 34.40 | 31.027 | 綜合性期刊 |
2.6 研究者分析
通過對(duì)1995-2014年有關(guān)廢水資源回收方面的11468篇論文作者進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 列出排名前十的廢水資源回收領(lǐng)域研究者名單, 結(jié)果見表 4。從發(fā)表文章數(shù)量來看, 排第一位的是澳大利亞悉尼科技大學(xué)的Saravanamuthu Vigneswaran教授, 20多年來一直從事水處理、廢水管理以及廢水資源回收與循環(huán)利用方面的研究工作, 共發(fā)表 40篇該領(lǐng)域的論文。從影響力來看, 來自比利時(shí)根特大學(xué)的Willy Verstraete教授以及來自沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)和德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Jörg E. Drewes教授的H因子均為17, 論文的平均引用率均大于30, 其中Jörg E. Drewes教授發(fā)表論文的平均引用率達(dá)到36.89。從作者單位來看, 澳大利亞悉尼科技大學(xué)有兩位研究者分別列第一位和第三位(Saravanamuthu Vigneswaran教授和Huu H. Ngo教授)。Huu H. Ngo教授主要關(guān)注水的可持續(xù)利用、廢水處理與再利用技術(shù)。從對(duì)國(guó)家/地區(qū)和研究機(jī)構(gòu)的分析對(duì)比可以看出, 中國(guó)目前缺乏真正有影響力的科學(xué)家來帶動(dòng)廢水資源回收領(lǐng)域核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。
| 排名 | 研究者 | 論文發(fā)表量 | 總被引用量 | 平均引用率 | H因子 | 作者所屬機(jī)構(gòu) |
| 1 | Saravanamuthu Vigneswaran | 40 | 579 | 14.48 | 13 | 悉尼科技大學(xué) |
| 2 | Willy Verstraete | 38 | 1190 | 31.32 | 17 | 比利時(shí)根特大學(xué) |
| 3 | Huu H. Ngo | 34 | 350 | 10.29 | 11 | 悉尼科技大學(xué) |
| 4 | Gideon Oron | 31 | 453 | 14.61 | 13 | 以色列本-古里安大學(xué) |
| 5 | Rajeshwar D. Tyagi | 29 | 454 | 15.66 | 12 | 加拿大魁北克大學(xué) |
| 6 | Jörg E. Drewes | 28 | 1033 | 36.89 | 17 | 沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)、德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué) |
| 7 | Ioannis K. Kalavrouziotis | 28 | 242 | 8.64 | 8 | 希臘約阿尼納大學(xué) |
| 8 | Thomas Wintgens | 27 | 678 | 25.11 | 13 | 瑞士生態(tài)創(chuàng)業(yè)研究所 |
| 9 | Jose-Antonio Mendoza-Roca | 25 | 402 | 16.08 | 13 | 西班牙巴侖西亞理工大學(xué) |
| 10 | Jaeweon Cho | 25 | 438 | 17.52 | 12 | 韓國(guó)延世大學(xué) |
2.7 論文關(guān)鍵詞分析
通過關(guān)鍵詞, 讀者可以對(duì)文獻(xiàn)全文有一定了解。使用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法分析關(guān)鍵詞, 可以了解研究方向和發(fā)展趨勢(shì), 對(duì)于指導(dǎo)科學(xué)和項(xiàng)目研究具有重要的意義。在1995-2014年廢水資源回收的相關(guān)研究中, 頻次在前十位的關(guān)鍵詞為phosphorus, adsorption, reverse osmosis, ultrafiltration, irrigation, heavy metals, nanofiltration, struvite, membrane bioreactor, anaerobic digestion。其中, 反滲透(re-verse osmosis)、超濾(ultrafiltration)、納濾(nanofil-tration)代表廢水資源水回用中膜技術(shù)的研究方向; 磷(phosphorus)、鳥糞石(struvite)代表廢水磷資源回收的研究熱點(diǎn); 重金屬(heavy metals)代表廢水資源中物料回收利用方向, 在回收重金屬研究中頻次最高; 吸附(adsorption)、膜生物反應(yīng)器(membrane bioreactor)、厭氧消化(anaerobic digestion)以及廢水再利用中的灌溉(irrigation)是水資源回收利用研究較為廣泛的主題。從這些關(guān)鍵詞分析可以看出, 污水回用、金屬回收、磷回收以及廢水處理膜技術(shù)、膜生物反應(yīng)器、厭氧消化等都是當(dāng)前廢水資源回收領(lǐng)域主要關(guān)注的研究?jī)?nèi)容。
將1995-2014年劃分為4個(gè)時(shí)間段, 排名前十的關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)如圖 11所示�？梢钥闯�, 磷(phosphorus)一直位于前兩位, 并且隨著年份增加, 磷作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率增加非常明顯, 說明污水中磷回收問題越來越受到研究者的關(guān)注, 也是當(dāng)前污水資源回收中的熱點(diǎn)研究方向。近年來, adsorption在關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率上一直排在第一位, 原因在于固體吸附劑能有效去除廢水中多種污染物, 特別是采用其他方法難以有效處理的劇毒和難降解的污染物, 經(jīng)處理后出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定, 因而吸附法在廢水處理中有不可取代的作用。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格、水資源回收利用的日益迫切, 吸附法在廢水處理中的作用越來越重要。其次, 反滲透、超濾、納濾作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率也明顯增加, 主要是因?yàn)檫@幾種膜技術(shù)是污水回用處理中的關(guān)鍵技術(shù)。近年來, 膜生物反應(yīng)器、污水污泥中的厭氧消化處理過程、污水中重金屬回收問題也是比較熱門的研究課題, 從科學(xué)研究到工程應(yīng)用, 都備受關(guān)注。
| 圖 11. 1995-2014年前10個(gè)引用頻率最高的關(guān)鍵詞Figure 11. Top 10 most frequency of quoted key words during 1995-2014 |
利用Ucinet軟件對(duì)關(guān)鍵詞之間的內(nèi)部聯(lián)系進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)排名前十的關(guān)鍵詞中, 除irrigation與其他關(guān)鍵詞基本上沒有聯(lián)系之外, phosphorus, struvite與adsorption之間, 以及reverse osmosis, nanofiltration與ultrafiltration等關(guān)鍵詞之間均有緊密的聯(lián)系, 因此, 中心性分析結(jié)果呈現(xiàn)均一分布, 較為分散。
3 結(jié)論本文通過SCI提供的Analyze Results和Cita-tion Report鏈接對(duì)檢索到的11468篇廢水資源回收研究論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 描繪了全球和中國(guó)在廢水資源回收的研究情況。分別列出全球和中國(guó)排名前十的研究機(jī)構(gòu)和研究者, 分析論文的年度分布和應(yīng)用領(lǐng)域分布, 并比較各國(guó)及各研究機(jī)構(gòu)的科研實(shí)力, 進(jìn)而分析全球和中國(guó)廢水資源回收領(lǐng)域的研究進(jìn)展和趨勢(shì)。
分析結(jié)果表明: 1) 論文發(fā)表數(shù)量隨年度變化趨勢(shì)為穩(wěn)中有升, 論文數(shù)量增加最快的領(lǐng)域?yàn)樗Y源回收(即水資源再生利用); 2) 從論文的學(xué)科分布來看, 主要集中分布在環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、水資源、化學(xué)工程、生物技術(shù)與應(yīng)用微生物領(lǐng)域, 其中環(huán)境科學(xué)論文年度增長(zhǎng)速度最快; 3) 從國(guó)家研究實(shí)力來看, 美國(guó)、西班牙、印度論文發(fā)表量、總被引用量和平均引用率水平都比較高。中國(guó)發(fā)表論文的平均引用率遠(yuǎn)低于這些國(guó)家, 但是通過對(duì)平均引用率年度變化情況分析得出, 中國(guó)最近3年發(fā)表論文的平均被引率與美國(guó)的差距已經(jīng)不明顯, 說明中國(guó)發(fā)表論文的質(zhì)量已有很大提高; 4) 從全球機(jī)構(gòu)研究實(shí)力來看, 印度理工學(xué)院、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)以及西班牙科學(xué)研究理事會(huì)是當(dāng)前廢水資源回收領(lǐng)域綜合實(shí)力最強(qiáng)的3個(gè)研究機(jī)構(gòu)。中國(guó)近幾年代表性研究機(jī)構(gòu)論文引用情況與國(guó)外代表性研究機(jī)構(gòu)的差距逐漸縮小, 中國(guó)研究機(jī)構(gòu)正不斷提升在國(guó)際社會(huì)的影響力。
總之, 未來廢水回收領(lǐng)域仍然會(huì)以水資源再利用為主要方向, 廢水中各種可利用資源的研究也將穩(wěn)步發(fā)展, 廢水中能源回收是個(gè)新興課題, 被認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿Α?/p>
附錄:
總檢索式: #5 OR #4 OR #3 OR #2 OR #1
#1 TI=(wastewater or sewage or effluent) AND TS=(reuse or recycl* or reclamation or recovery)
#2 TS=(wastewater or sewage or effluent) AND TI=(reuse or recycl* or reclamation or recovery)
#3 TS=(“resource recycl*” or “resource reclamation” or “resource reuse” or “resource recovery” or “material* recycl*” or “material* reclamation” or “material* reuse” or “material* recovery” or “energy recovery” or “heat recovery”) and TS=(wastewater or sewage or effluent)
#4 TS=(“wastewater recycl*” or “wastewater reclamation” or “wastewater reuse” or “wastewater recovery” or “sewage recycl*” or “sewage reclamation” or “sewage reuse” or “sewage recovery” or “effluent recycl*” or “effluent reclamation” or “effluent reuse” or “effluent recovery”)
#5 TS=(phosphorus recovery or phosphate resource or struvite or nutrient recovery or metal* recovery) AND TS=(wastewater or effluent or sewage)
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