《Journal of Environmental Management》:Decentralized greywater treatment and reuse for non-potable purposes in Southeast Asian Nations: Toward sustainable water management
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灰水回用在东南亚的应用受政策监管缺失、技术适配不足及新兴污染物威胁制约,需加强区域协作制定标准、优化低成本技术并完善健康风险评估体系。
作者:Anh Tuan Ta, Ngo Anh Dao Ho, Van-Nghia Tran
泰国曼谷玛希隆大学公共卫生学院卫生工程系,邮编10400
摘要
快速的城市化、人口增长和气候变化加剧了东南亚国家(ASEAN)的水资源短缺问题,而许多地区的家庭废水管理仍然不足。灰水(GW)约占家庭废水的50-80%,是一种尚未得到充分利用的非饮用水再利用资源。尽管人们对灰水再利用的兴趣日益增加,但在ASEAN地区,分散式灰水处理技术仍然有限、分布不均且各国之间存在差异。本研究结合了区域指标(如水资源可用性、人均废水产生量和处理覆盖率)以及技术和制度案例研究,对分散式灰水处理和再利用进行了综合评估。本文比较了不同类型的分散式处理技术(包括生物处理、物理化学处理、基于自然的处理、膜处理和混合处理系统),从成本、土地需求、运营复杂性、治理可行性以及再利用适宜性等方面进行了分析。结果表明,虽然许多分散式灰水处理技术在技术上是可行的,有时也具有成本效益,但其大规模应用受到监管差距、监测能力有限、制度碎片化以及公众接受度挑战的制约。新兴污染物(如表面活性剂、微塑料、药物和个人护理产品残留物)对再利用安全性构成日益严重的威胁,尤其是在人口密集的城市环境中,但这些因素在当前的系统设计和监管框架中尚未得到充分重视。基于现有研究,本文指出了与新兴污染物监测、系统长期性能和健康风险评估相关的优先研究方向,并提出了在ASEAN推广分散式灰水再利用的路径,包括选择合适的技术、制定统一的再利用指南、加强机构能力以及提供有针对性的政策激励。
引言
水资源短缺已成为21世纪最紧迫的挑战之一,其主要原因在于快速的城市化、人口增长和气候变化(Bodin等人,2019年)。在东南亚,这一现象尤为明显,快速发展的城市和不断扩大的经济加剧了对有限水资源的竞争。传统的供水方法已无法满足需求,因此需要创新策略来管理和再利用水资源(Liao等人,2021年)。
废水再利用越来越被视为可持续水资源管理的重要组成部分。据估计,每年产生的废水量达3800亿立方米,其中超过80%未经处理直接排放到环境中(联合国,2017年)。在东南亚等发展中国家,快速的城市扩张和生活方式变化导致家庭废水量不断增加,其中灰水占家庭废水排放量的50-80%(Shaikh和Ahammed,2022年)。与黑水相比,灰水中的病原体、营养物质和有机物含量较低,因此处理起来相对更容易且更具成本效益(Beck等人,2013年)。根据来源不同,灰水可分为轻质灰水(来自淋浴和洗手盆)和重质灰水(来自厨房和洗衣),这反映了其质量和处理需求的差异。灰水有可能成为非饮用水用途的可靠资源,如景观灌溉、冲厕和特定工业过程(Filali等人,2022年;联合国,2017年)。
为解决水资源短缺和环境污染问题,分散式废水处理系统(DWWTSs)被越来越多地视为可持续的替代方案,尤其是在郊区和农村地区,因为集中式系统在这些地方面临技术和资金限制(Mohamed等人,2019年)。这些系统可以减少对淡水的需求、降低废水产生量并提高气候适应性。然而,在ASEAN地区的推广仍然受到政策空白、技术挑战和公众认知的制约。
要了解这些障碍,需要对该地区的具体证据进行系统的综合分析。为此,我们于2025年12月22日使用Clarivate的ISI Web of Science、ScienceDirect AI和Scopus AI(Elsevier)进行了文献搜索,关键词包括“灰水”、“废水再利用”、“分散式废水处理”、“东南亚”和“ASEAN”。此次系统搜索仅找到了三篇主要关注东南亚地区灰水再利用或废水管理的综述论文。其中一篇研究仅限于单一国家(Oh等人,2018年),而其他论文则采取了更广泛的废水管理视角(Lawrencia等人,2023年;Sotelo等人,2019年),但没有提供针对整个ASEAN地区的分散式废水处理和灰水再利用的全面综合分析。
与全球范围内的文献相比,专注于东南亚地区的综述更加稀缺。Filali等人(2022年)、Elhegazy和Eid(2020年)、Abou-Shady等人(2023年)以及Goyal和Kumar(2021年)的最新综述研究主要关注全球或多区域的灰水再利用和分散式废水处理。在这些研究中,东南亚国家通常只是作为更广泛比较分析的一部分被提及,而不是作为一个独立的区域重点。因此,明确针对ASEAN地区背景的系统综述仍然有限,这凸显了该领域研究的空白,表明需要对该地区的分散式废水处理和灰水再利用进行全面的区域评估。
本研究通过将东南亚视为一个具有共同气候压力、快速城市化、制度多样性和不均衡废水基础设施发展的社会技术系统,提供了一个以ASEAN地区为中心的综合分析。与以往主要关注处理性能或技术创新的综述不同,本研究整合了定量区域指标(如水资源可用性趋势、人均废水产生量和处理覆盖率),并结合了来自多个ASEAN国家的技术和制度案例研究。
本研究的首个贡献是明确了区域水资源压力指标与分散式灰水处理适宜性之间的联系,从而能够评估在ASEAN条件下哪些地方最适合采用分散式处理系统。这超越了单纯的技术清单,将处理方案与区域特定的资源限制和基础设施现实情况相结合。第二个贡献在于结合了技术性能和实施背景的分析。通过综合生物处理、物理化学处理、基于膜的处理、基于自然的处理系统以及治理、成本和社会接受度因素的证据,本研究指出了ASEAN地区技术可行性与大规模应用之间的脱节,这是全球综述中经常被忽视的方面。第三个贡献是识别了分散式灰水再利用的共同区域障碍和促进条件,包括监管碎片化、有限的财政激励、公众认知挑战以及地方当局的能力差距。这些见解为在ASEAN推广分散式灰水再利用提供了具体的建议,作为具有气候适应性的水资源管理策略。
总体而言,研究表明,在ASEAN地区,分散式灰水再利用受到治理、政策协调和社会经济因素的制约大于技术限制。通过系统地整合定量指标和区域案例研究,本研究提供了现有全球或发展中国家综述中未涉及的新见解,为基于证据的决策提供了支持。
方法论
本研究采用结构化的文献综述方法,系统地回顾了有关分散式灰水处理和再利用的现有知识,特别关注ASEAN国家。通过检索Web of Science、Scopus和ScienceDirect等主要科学数据库,以及联合国粮农组织(FAO)、联合国(UN)和东盟(ASEAN)等国际组织的权威出版物,确定了经过同行评审的期刊文章和相关技术报告。
该地区的水资源状况
ASEAN地区拥有丰富的淡水资源,主要河流包括湄公河、昭披耶河、马哈卡姆河和卡普阿斯河。2022年,该地区的内部可再生淡水总量约为49845.3亿立方米(粮农组织,2022年),主要来源于河流流量和降水形成的地下水补给。这些河流对该地区的生态系统、经济和不断增长的人口至关重要。
尽管自然资源丰富,ASEAN国家在管理淡水方面仍面临日益严峻的挑战
分散式灰水处理技术
基于第2节所述的原因,本节回顾了分散式灰水处理技术。已开发出两种类型的分散式系统:(i)现场定制建造的系统;(ii)商业模块化架构(Elhegazy和Eid,2020年)。虽然模块化单元适用于中小规模的应用,但投资成本在农村地区仍是一个障碍。在这种情况下,本地建造的设施因其实用性而更受欢迎
处理后灰水的应用
了解处理后灰水的潜在应用对于设定设计目标、制定质量标准和制定支持性政策至关重要。虽然在美国、中国和加拿大等高收入国家,灰水再利用已经得到了广泛研究和应用,但大多数ASEAN国家仍处于早期采用阶段。文献计量分析表明,与其他亚洲地区相比,东南亚在全球灰水再利用研究中的贡献相对较小。
ASEAN各国灰水的当前应用情况
受日益增长的水资源需求、与气候相关的水资源压力以及循环水解决方案推动,灰水再利用在ASEAN地区逐渐受到重视。试点项目、分散式系统和新兴的国家框架表明,人们越来越愿意将浴室、洗手池和洗衣产生的灰水用于非饮用水用途。然而,由于机构能力、城市发展和公众认知的差异,灰水再利用的普及程度仍然不均衡。
挑战与障碍
尽管分散式灰水再利用具有明显的好处,但在ASEAN地区的大规模应用仍面临多重障碍,包括技术限制、安全问题、财政可行性不足以及公众接受度低(Chen等人,2012年)。
未来展望与建议
ASEAN地区对淡水资源的压力不断增加,这凸显了将分散式灰水处理和再利用纳入国家和区域水资源管理战略的紧迫性。虽然现有技术在减少污染负荷和补充非饮用水供应方面具有巨大潜力,但要实现广泛的应用,还需要一系列前瞻性的协调行动,而不仅仅是技术上的可行性。
技术创新和适应将在其中发挥核心作用
作者贡献声明
Anh Tuan Ta:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。Ngo Anh Dao Ho:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。Van-Nghia Tran:撰写——审稿与编辑、初稿撰写。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。