综述：面向山区的低温韧性废水管理：一种环境与可持续的方法

《Current Opinion in Environmental Sustainability》：Low-temperature resilient wastewater management for mountainous regions: an environmental and sustainable approach

　　

山区的废水管理受到低温、崎岖地形和基础设施有限的制约。在高海拔旅游目的地，不充分且不可持续的废水做法对脆弱的水生生态系统构成重大风险。除了旅游业，扩张的商业农业、城市化和农田边缘化进一步加剧了废水的产生并加速了水质恶化。如果没有既能满足旅游和农业需求又能保护生态完整性的综合且可持续的管理战略，这些压力将继续损害山区环境。针对此类区域的有效废水处理系统必须具有气候韧性、适应复杂地形、得到熟练的操作和维护支持，并能应对废水量和特征的季節性波动。本研究批判性地评估了与高海拔废水管理相关的挑战，并提出了开发可持续、资源高效处理解决方案的途径。

引言

山脉被称为世界的水塔，是重要的全球资产。研究强调了这些水塔对气候变化的敏感性，并强调了了解这些地区未来水资源可获得性的重要性 1, 2•。气候变化、气温上升、加速的冰川退缩和改变后的降水模式正在严重影响山区的水资源可用性 [3]。面临气候变化威胁的最关键水塔是兴都库什 - 喜马拉雅山区（HKH），其跨度约为 3500 公里，在八个国家产生了十大河流系统 [4]。

在所有与气候变化并列的人类活动中，影响山区水体最重要的活动是冬季旅游业。冬季旅游业对于区域经济发展以及当地人口的福祉至关重要，特别是在亚洲、欧洲和北美。市场趋势预测 2023 年至 2033 年旅游业将增长 6% [5]。奥地利西部联邦州的冬季旅游业通常从 11 月持续到 4 月，导致废水产生出现明显的季節性波动，往往超过污水处理厂的设计容量 [6]。进水负荷在冬季可升至约 220 000 人口当量（PE），而淡季则低于 90 000 PE，温度范围为 9 至 18°C [7]。旅游高峰期可使污水流入量增加多达 12 倍（1.2–15.1 m3>

在印度，旅游业正在推动印度喜马拉雅山区（IHR）的快速经济增长 [9]。2012 年至 2018 年间，冬季旅游区的住宿容量和床位入住率分别增长了 18% 和 2.8% [10]。这种扩张加剧了用水消耗和废水产生，对生态系统、公共健康和野生动物构成了风险 9, 11。第 392 届议会常务委员会报告指出，日益增加的游客活动和不受监管的家庭旅馆、酒店及其他设施的建设增加了对自然资源的压力，导致其过度开采 [12]。此类未经登记的开发往往导致处理系统过载。这不仅增加了 PE，还提高了脂肪输入量，脂肪、油和油脂（FOG）在市政废水中的总 COD 中占比高达 30–40% [13]。因此，有效的处理战略对于在不断涌入的游客潮中保护环境质量、维持水生生态系统稳定以及保障公共健康至关重要。

尽管对山区废水管理的关注日益增加，但对处理挑战和新兴技术的全面批判性评估仍然有限。本研究确定了影响寒冷、高海拔环境下处理性能的关键环境和运营约束，包括低温、复杂地形和季节变异性。它强调了需要具有成本效益、稳健的处理战略，并在循环经济框架内提出可适应的技术升级，以实现有韧性的山区卫生系统。

章节摘要

山区全球废水管理实践

山区废水处理极具挑战性（图 1）。偏远位置、崎岖地形、恶劣气候、流量和强度的季节变异性以及稀疏的人口限制了系统性能 [14]。困难的地形使污水处理厂（WWTP）的安装变得复杂，而偏远性限制了可达性和物流 [5]。分散的定居点增加了输送网络的成本和复杂性，通常倾向于分散系统；然而，

传统工艺

在美国、加拿大、欧洲和中国等冬季恶劣的国家，处理单元通常被覆盖、建在地下、隔热或进行热保护。虽然成本高昂的处理工艺如活性污泥工艺（ASP）、序批式反应器（SBR）和移动床生物膜反应器（MBBR）在这些发达国家找到了应用，但它们在山区地形中的实施仍然稀缺。相反，偏远和崎岖的地区更多地依赖于

基于自然的处理

基于自然的处理系统，特别是人工湿地（CWs），越来越被认为是寒冷、高海拔地区分散式废水管理的最合适选择 22, 31。CWs 将处理与生态系统功能相结合，同时需要最少的能源和操作人员输入 22, 32, 33, 34。

实地研究表明，具有广泛根系和高耐寒性的物种，如 Carex sp.，可以在...下保持根区氧气传输和磷吸收

设计气候韧性的废水管理系统

为山脉设计废水管理系统需要超越“适用性”处理，明确工程化对气候和负荷变化的韧性。系统必须保持操作简单且维护成本低，但对长期零度以下温度、高度可变的液压和有机负荷以及间歇性操作具有韧性。同样关键的是它们在冬季关闭后快速功能恢复的能力，以便生物性能和出水

山区废水管理中的循环经济

循环经济原则为以资源稀缺、生态脆弱和高服务成本为特征的山区可持续废水管理提供了一个统一的框架。可持续系统越来越多地向分散式、非电网方法和源头分离转移 [50]。尿液分流和黑水 - 灰水分流等卫生战略可以显著减少温室气体排放和富营养化，同时实现水、

未来展望与结论

山区低温韧性废水管理需要结合厌氧生物膜和颗粒基生物处理工艺以及稳健的基于自然的系统的处理系统，以缓冲高海拔定居点典型的液压、有机和热冲击。从工程角度来看，可持续设计必须明确整合气候韧性、温室气体框架和循环经济指标，以便对 WWTP 的评估不仅基于去除

竞争利益声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能被认为影响了本论文报告的工作。

致谢

作者感谢印度科学与工业研究委员会 - 国家环境工程研究所的主任和出版委员会对手稿进行审核（CSIR-NEERI/KRC/2026/MAY/WM/1）。这项工作部分得到了 EES-FTT 下的CSIR-国家实验室计划的支持，通过赠款号 MLP207。作者的奖学金赠款（印度大学拨款委员会（UGC）的 SRF 190520856226 和科学与工业研究委员会、人力资源发展组的 JRF 31/GATE/16(38)/2024-EMR-I）

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