污水处理中的水处理系统
 
随着世界人口、城市化以及新兴生产与消费模式的快速发展，全球用水需求急剧上升，污水产生量亦与日俱增。截至目前，世界上仍有 80% 的污水未得到妥善处理而排放。
显然，污水处理已成为当今世界面临的严峻挑战之一。自 19 世纪末 20 世纪初“集中式污水处理”理念提出至今，污水处理在水污染控制、保障公共卫生与健康等方面发挥了重要的作用。然而，越来越多的实践证明，现有污水处理技术在满足污水达标排放的同时，存在着问题转移等诸多弊端。
 
一般而言，作为一项工程设施，污水处理系统的服务周期大概为 50 至 100 年，甚至更长时间，因此目前管理者所做的任何决策都将对未来的污水基础设施及其效应产生深远的影响。传统思路对待水污染物，考虑的是如何组合不同净化技术而将污染物从水中移除或降解，进而保障水环境的健康可持续。然而，在这一过程中，也会直接或间接的衍生出其他不容易察觉却至关重要的环境影响。
 “通过研究我们发现，随着污染物去除要求的不断提高，污水处理工艺的流程越来越复杂，需要投入大量的动力消耗和化学药剂，才能满足日趋严格的污水处理标准。除此之外，污水处理过程中还会伴随例如氧化亚氮、甲烷等温室气体的产生与逸散，以及污水污泥的处理处置问题。这严重影响了污水处理的可持续发展，拉低了污水处理的整体生态环境效益。”
因此，如何解决污水处理过程中能耗高、剩余污泥量大和温室气体排放等问题与当今节能减排与生态循环等可持续发展战略之间的矛盾，成了重点攻关的方向。
 “该系统以资源循环利用为导向，兼具水质再生、能源自给自足、资源回收与低碳环保等特点，并引入土壤生态系统服务的概念协同转化衍生污染物。整个系统的设计采用了前沿的可持续科学理论为指导，重组了微生物合成代谢过程中的能量和物质传输模式，让污水中的有机物、氮和磷等有用的物质以生物合成或者沉淀析出的形式得到转化或者再生，最大化地提高污染物的资源转化效率。
 
主要包括碳源再生系统（SRS）、污水处理系统（PTS）、资源回收系统（RHS）三大模块。
通过整合水质特征、系统效能、物质迁移、能量收支与生态环境影响等多层数据流，开发出了动态模拟（DPM）、物质流分析（SFA）与生命周期评估（LCA）为一体的可视化方法学，为污水资源化新体系从概念发展到工艺设计与优化提供了数据驱动的研究新方法。
通过对 REPURE 系统的能量收支分析，系统运行和维护需要的能量约 1.4 kWh·m-3，而通过能源载体燃烧获得的能量可完全满足整个系统的能量需求，同时还产出净能量 0.4 kWh·m-3。
“我们对REPUE 系统进行了环境可持续潜力评估，证实了我们一开始的猜想：通过多渠道回收污水以及污水中的污染物，是能够有效抵消污水处理过程中产生的生态环境影响，从而提高污水处理的整体资源环境效益。”。
污水处理及资源管理的概念，让污水处理发挥了更大的作用，同时引入了生态系统服务的概念，利用土壤生态系统发挥碳捕获与生物固肥的作用，提高污染物资源转化与末端利用效率。在未来，基于 REPURE 理念的下一代污水处理设施，将不再是一个纯粹的水厂，它还将身兼再生能源制备、肥料生产与生物精炼等功能，对此我们非常期待。