综述：污水处理厂采纳循环经济的决定因素

《Current Opinion in Environmental Sustainability》：Determinants of circular economy adoption in wastewater treatment plants

　　萨尔米斯塔·米什拉（Sarmistha Mishra）| 杜卡班杜·萨胡（Dukhabandhu Sahoo）| 索里亚布拉塔·莫哈帕特拉（Souryabrata Mohapatra）
印度理工学院布巴内斯瓦尔分校（Indian Institute of Technology Bhubaneswar）人文、社会科学与管理学院（School of Humanities, Social Sciences and Management），坎萨帕达（Kansapada），印度

尽管政策层面对循环经济策略的关注日益增加，但污水处理厂（WWTPs）中的资源回收仍然有限，这引发了对水系统中循环经济转型效果的不满。本研究通过对2015年至2026年间34篇经过同行评审的文献进行系统回顾，探讨了污水处理厂基于循环经济的资源回收的关键促进因素和障碍。分析识别出20个障碍和17个促进因素，并将其分为四个类别。研究发现，污水处理厂面临的主要障碍是缺乏使用先进技术进行资源回收所需的适当技能和培训。对于促进因素而言，近期技术创新以及强烈的环境保护意愿推动了污水处理厂实施循环资源回收实践。此外，该研究还结合了案例分析，以确定污水处理厂成功实施循环水回收的具体策略。

《当前环境可持续性观点》（Current Opinion in Environmental Sustainability）2026年，第81卷：101652页
本文来自一个专题讨论“加速水资源领域的循环经济转型”（Accelerating Transition to Circular Economy in the Water Sector）的门刊，由索里亚布拉塔·莫哈帕特拉（Souryabrata Mohapatra）、贝内迪克特·鲁洛（Bénédicte Rulleau）、杜卡班杜·萨胡（Dukhabandhu Sahoo）和康斯坦丁诺斯·察加拉基斯（Konstantinos Tsagarakis）编辑。

**引言**
目前，废水是全球产生的最大量废物之一[1, 2, 3, 4]。通过在水处理厂（WWTPs）中实施循环经济（CE）和资源回收概念，废水可以被视为一种可再生资源，从中可以回收材料、能源和水[2, 5, 6, 7]。循环经济的愿景是通过回收废水流中丢失的资源来减少对初级资源的依赖[8, 9, 10]。国际规划文件中关于环境保护的目标，如可持续发展[11]和循环经济的采纳[12]，决定了污水处理厂作为现代企业的整体发展方向[12]。循环经济强调对来自废物的二次原材料进行更可持续的管理，以及对初级自然资源的合理利用[13, 14, 15]。资源回收（如水[16, 17••]、能源[19, 20, 21]和营养物质[22•, 23, 24]）是污水处理厂实际应用循环经济的重点。

然而，循环经济框架在污水处理厂中的实际应用受到多种因素的影响，包括技术准备不足[17••, 25]、消费者负面认知[26]、特殊的经济状况[22]、地方性法规要求[4, 27]，以及一些促进因素，如环境保护的意愿[28]、与公共机构的合作[29]、对再生水和肥料的需求[17]以及技术创新[30]。尽管大量文献聚焦于提高污水处理厂经济效益和功能性的新技术创新[31, 32, 33]，但关于这些污水处理厂中循环经济采纳的非技术方面的研究却相对较少。为填补这一空白，本文进行了全面的系统文献回顾（SLR），综合并分类了污水处理厂基于循环经济进行资源回收的关键障碍和促进因素。研究还分析了所选研究中污水处理厂面临的障碍和促进因素的分布模式，并通过案例分析进一步探讨了特定情境下的策略和可行的循环资源回收路径。

**方法和研究概况**
本研究基于过去十年（2015–2025年）在Scopus和Web of Science上发表的科学同行评审文章进行了系统文献回顾（SLR），以确定污水处理厂向循环资源回收转型的关键促进因素和障碍。PRISMA 2020（系统评价和元分析的优先报告项目，Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses）被选为最合适的SLR框架，因其结构清晰的方法论、详尽的检查清单和明确的流程图，确保了整个回顾过程的透明度和完整性[34]。我们使用关键词（见表S2）进行搜索，以评估这些关键词的有效性。首次搜索产生了963个潜在结果，其中Scopus中有420篇，Web of Science中有543篇。我们立即排除了215篇重复文献（见图1），然后根据定义的纳入-排除标准（见表S3）筛选出34篇论文作为主要研究来源。最终样本论文的摘要见表S1，其研究概况见注释S1。

**结果**
**障碍与促进因素的分类**
向循环经济技术的转型存在许多障碍和促进因素，这些因素可能影响污水处理厂的有效实施[26••, 35•]。本研究分析了这些关键障碍和促进因素（见图S3和S4）。对34项研究的全面审查确认了20个主要障碍和17个关键促进因素。这些障碍和促进因素被分为四类：政策和监管因素、文化和心理因素、市场和经济因素以及基础设施和技术因素（见表1）。

| 障碍 | 促进因素 |
|----------------------------------|--------------------------------------|
| 政策和监管因素 | 弱烈且矛盾的政策 | 17••, 22•, 36 |
| | 政府激励 | 28, 50 |
| | 监管和行政负担 | 4, 17••, 18•• |
| | 针对污染物的法规 | 45, 48•• |
| | 缺乏政府协调 | 4, 22•, 37 |
| | 与公共机构的合作 | 22•, 29, 40 |
| | 政治不稳定 | 26••, 39 |
| | 环境立法 | 37, 48•• |
| | 缺乏有效的法律框架 | 37, 42••, 44 |
| | | |
| 文化和心理因素 | 消费者负面态度 | 17••, 22•, 28, 36 |
| | 利益相关者缺乏意识 | 5, 45, 46 |
| | 环境保护意愿 | 41, 48••, 51 |
| | 不愿采用新技术 | 37, 48•• |
| | 对循环解决方案的需求 | 44, 45 |
| | 缺乏利益相关者合作 | 46, 51 |
| | 积极的公众舆论 | 17••, 37, 45 |
| | 缺乏成功的参考项目 | 42••, 46 |
| | | |
| | | |
| 市场和经济因素 | 高短期成本 | 35•, 49, 52 |
| | 对再生水和肥料的需求 | 17••, 37, 40 |
| | 输入质量不足 | 22•, 29 |
| | 回收过程运营成本低 | 17••, 28, 45 |
| | 融资渠道有限 | 22•, 29, 44 |
| | 公私资金可用性 | 29, 30, 48•• |
| | 回收资源价格高 | 4, 45 |
| | 再生产品销售收入 | 26••, 28, 51 |
| | 投资回报期长 | 44, 45 |
| | 水资源和其他营养物质有限 | 26••, 28, 44, 53 |
| | | |
| 基础设施和技术因素 | 缺乏循环基础设施 | 22•, 46, 54 |
| | 创新技术 | 26••, 28, 38, 53 |
| | 先进技术不足 | 4, 51, 54 |
| | 缺乏熟练操作人员 | 22•, 38, 42• |
| | 适当技能和培训 | 4, 22•, 46 |
| | 充足的基础设施 | 17••, 42• |
| | 产品安全性不明确 | 18••, 22• |
| | 建立交流平台 | 26••, 29, 48• |
| | 污染物存在 | 28, 55 |

**结论**
目前的政策和矛盾的公共机构导致重要政策实施出现不必要的延误[36, 37]。分散的政策和行政负担阻碍了污水处理厂采用循环资源回收设施[17••, 38]。尽管这些变化不可避免，但由于政治不稳定，优先事项经常发生变化，使得做出明智决策变得更加困难[26••, 39]。Giannoccaro等人[40]和Ometto等人[28]指出，政府提供的财政激励（如税收补贴）可以鼓励污水处理厂投资资源回收实践。Smol等人[26]和Mavugara等人[22]的研究表明，大多数污水处理厂受地方政府管辖，因此其运营受某些政治派别行为的影响，这表明即使是国内也缺乏政府协调。因此，不同机构（如大学研究人员和污水处理厂管理层）之间的合作是另一个重要促进因素，对于引入有效的 Water Smart CE 方案至关重要[17••, 41, 42•]。此外，缺乏支持循环经济高效成功实施的强大法律框架，以及缺乏明确的法规指引，使得利益相关者承担了巨大责任，他们在污水处理厂的 Water Smart CE 实施中起着关键作用[29, 37, 38]。

**文化和心理因素**
公众普遍对参与循环经济采纳不感兴趣，因为他们对资源回收所带来的挑战和机会缺乏认识，尤其是因为对节能、环境保护和健康益处的不了解[26••, 44]。终端用户对再生资源的需求不足直接反映了社会对这些材料的负面看法[17••, 36, 38]。因此，在利益相关者中建立正确的意识至关重要，因为对再生产品的积极态度以及环境保护的意愿在循环资源回收的采纳和实施中起着重要作用[17••, 45]。同时，利益相关者之间的协调与合作不足也阻碍了从废水和污泥中回收资源的过程[46, 47]。由于运营者不愿采用新技术，该地区的公众参与废水处理的程度也很低[48]，这凸显了迫切需要循环解决方案[45]。此外，缺乏具有丰富相关经验和成功项目记录的领导者，导致管理领导和项目管理不足[42••, 46, 49]。在这种情况下，许多成功的本地水资源再利用项目也促进了污水处理厂采用循环经济[35]。

**市场和经济因素**
市场和经济因素包括政府及金融机构对污水处理厂成功实施循环经济实践的资金支持有限，因为这些实践在初期需要较高成本[28, 38, 53]。污水处理厂从废物中回收肥料所带来的潜在收入可能成为运营者的主要动力[28, 51]。然而，由于这些支出的长期回报期，为循环经济相关的研究、开发和创新提供资金较为困难[18••, 37, 52]。现有文献将对再生资源的需求视为经济驱动力之一[38, 53]，但污水处理厂认为这一需求具有重要意义。然而，维护回收和回收系统的高昂成本成为主要障碍，使得利用副产品开展业务变得困难，进而降低了终端用户的需求[4, 20]。此外，高质量输入的缺乏也是一个关键障碍[22]，但同时也成为保护自然环境（尤其是初级资源）的主要动力[28]。

**基础设施和技术因素**
根据Arias等人[56]和Mavugara等人[22]的研究，缺乏专门的循环基础设施（如能源、水或原材料回收系统）是实现污水处理厂资源回收的关键障碍。另一个重要障碍是缺乏具备自主操作工具和设备以及从废水和污泥中回收资源所需专业技能的劳动力[46, 53]。大多数污水处理厂未能充分利用污泥中的营养物质（氮、磷），因为其工艺流程缺乏相应的技术解决方案[17••, 42•]。此外，回收产品的安全性和质量不确定性，以及新兴污染物的存在，增加了终端用户和监管机构的疑虑[22•, 55]。然而，现代处理技术的应用可以提高资源回收效率，从而提升污水处理厂的循环系统性能[38, 53, 57]。近年来，随着更多关注将先进解决方案应用于污水处理厂，科学家、企业家和其他利益相关者之间的合作得到了行业会议、联合项目和人员交流的强大支持[29, 48•]。因此，向循环经济转型需要发展技能、知识和基础设施方面的能力[38, 48•]。这为技术转让、培训计划以及与外国合作伙伴的交流创造了机会，促进了当地知识的积累和长期发展（42••，58）。讨论与策略制定：对34项研究进行的系统文献评估发现了20个阻碍因素和17个促进因素，这些因素影响了废水处理厂（WWTPs）采用循环资源回收实践。为了进一步丰富我们的发现，该研究还分析了WWTPs所面临的这些阻碍因素和促进因素的出现模式。根据我们的研究结果，现有文献中最常提到的障碍是缺乏适当的技能和培训，其次是高短期成本（见图S5）。这一发现与先前的研究结果一致，包括Skalny和Smol [53]的研究，他们指出了技术专业人才的短缺和技术知识的不足，这些都是在水行业实施循环经济（CE）的关键要求。Ometto等人[28]指出，由于循环技术和基础设施需要大量的初期投资，许多运营商未能成功实施循环策略。因此，建议为工厂操作员和管理人员组织定期的培训研讨会，并发行绿色债券来为WWTPs的可持续废水基础设施提供资金，以支持循环经济的成功实施。在促进因素方面，研究发现创新的技艺进步在文献中出现的频率最高，其次是环保意识（见图S6）。这些发现与Nyambiya等人[42]和Hao等人[41]的研究结果一致，他们强调先进的治疗技术和资源回收创新显著提高了循环实践的可行性和可扩展性。此外，环保意识也被广泛认为是重要的行为促进因素，因为环保价值观、以可持续性为导向的领导力以及利益相关者的意识鼓励了循环解决方案的采用，特别是在水行业[48]。在这方面，研究强调了为内部研发和合作研究项目分配预算的必要性，以及对WWTP操作员和当地社区开展有针对性的宣传活动。

此外，为了进一步改进研究结果，该研究还对一个通过目的性抽样技术选定的印度废水处理厂进行了案例研究，展示了WWTPs实施循环资源回收的几种方法（见表S5）。该案例研究强调了一种结构化且行动导向的路径，通过同时解决关键障碍和加强关键促进因素来加速WWTPs中循环经济的采用（见图2）。战略路径的详细解释见附注S2。

**结论、政策含义和局限性：**
本研究不仅简单地识别了影响WWTPs采用循环经济的因素，还提供了对其形成机制的结构性理解。通过系统地综合文献，研究发现向循环经济的转型不仅受到单一维度的限制，而是受到人类、经济、技术和制度因素的共同影响。特别是与技能相关的障碍和成本约束的突出表明，循环经济的采用既是能力与投资的挑战，也是技术上的挑战。同时，技术创新和环保意识的强烈体现表明，这一转型正受到技术和可持续性价值观发展的积极推动。从实际政策意义的角度来看，建议让WWTPs的利益相关者了解循环经济可能带来的好处，以及水资源、能源和原材料的回收，并将相关政策纳入考虑。某些WWTP的工人应接受针对性培训，以提高他们的技能，并学习如何使用不同的技术来成功回收资源。此外，应为研发和合作研究项目分配专门的预算，并提供激励措施，如绿色认证、税收优惠和认可奖励，以支持可持续实践。由于水和废水管理规则的变化，这些解决方案可能会在未来几年内得到实施。尽管有所贡献，但这项研究也存在一些局限性。首先，文献回顾（SLR）仅限于2015年至2026年间发表的34篇同行评审论文，可能遗漏了相关的灰色文献、行业报告或非英文出版物，从而限定了研究范围的广度。其次，研究结果主要基于一个案例研究，这可能限制了特定情境策略在不同制度和地理环境下的普遍适用性。未来结合多个实证案例研究或大规模调查的研究可以提高研究结果的稳健性和外部有效性。

**资金支持：**
作者未获得任何资金来开展这项研究。开放获取资源的获取是由CAUL及其成员机构支持和组织的。