导读：仅靠扩建集中式污水厂难以有效缓解水资源短缺，集中-分散混合模式可降低25-37%基建成本。

（1）构建覆盖全国10,826座污水处理厂的空间数据库，实现全国尺度污水资源化潜力定量评估；

（2）揭示两大关键现实约束：一是污水供给、处理能力、缺水压力与经济可行再生水需求之间存在显著空间错配；二是集中式污水处理设施存在规模经济门槛；

（3）发现“集中+分散”混合基础设施路径在实现污水处理与再生水目标的前提下，对比于纯集中式扩张方案可削减25‑37%基建投资，为我国及全球快速城镇化地区污水基础设施规划提供科学依据。

水资源短缺是制约区域可持续发展的重要资源环境问题。污水再生利用能够替代部分常规淡水资源，是缓解水资源短缺的重要途径。近年来，我国污水处理能力和再生水利用规模持续提升，但扩大集中式污水处理能力并不意味着再生水能够在水资源短缺地区得到有效利用。污水产生与收集规模、处理能力、再生水需求及水资源短缺程度之间能否实现空间匹配，是决定污水处理效益的重要因素。

针对上述科学问题，中国科学院地理科学与资源研究所沈镭团队构建了包含全国10,826座污水处理厂的基础设施数据库，耦合污水产生、污水收集管网、再生水需求、水资源短缺、基础设施成本及未来社会经济情景（SSP）等多源数据，系统评估了我国集中式污水处理系统对于缓解水资源短缺的潜力及其经济可行性。

研究发现，我国污水供给、污水处理能力、水资源短缺与经济可行的再生水需求之间存在显著的空间错配特征（图1）。在当前经济与费用条件下，全国约有4.5亿人生活的地区可以兼顾再生水利用的成本回收、技术可行并有效缓解当地水资源压力等多重目标。这表明，再生水利用潜力并不能简单依据污水产生量或污水处理能力判断，而高度依赖于污水供给、利用需求与水资源短缺的空间协同匹配。

研究进一步厘清集中式污水处理的规模经济效率边界（图2）。按照现行污水处理收费水平，污水处理厂需要达到约6,800 - 49,700 m³/d的处理规模，才能实现收支平衡。大量尚未获得污水集中处理服务的区域，普遍存在污水产出量小、居民居住分散的特征。在这类地区强行建设大型集中式设施，不仅要铺设长距离污水收集管网，也很难达到盈亏平衡的规模条件。单纯依靠集中式设施持续扩张，经济效益与缺水缓解效果均会受到显著制约。

据此，研究提出应根据未来人口、产业与污水产生量集聚程度，合理配置集中式与分散式处理设施。测算表明，采用集中式与分散式相结合的混合模式，在同等实现全国污水处理、再生利用目标前提下，相比完全依靠集中式处理的建设路径，基础设施总投资可降低25‑37%。成本节约主要来自两方面：规避人口稀疏区域长距离收集管网建设，减少大量不具备规模效益的小型集中式污水处理厂。

研究显示，未来我国污水基础设施规划，需要从单纯追求处理能力提升与设施覆盖率，转向以需求为导向、兼顾设施规模与空间匹配的系统优化。研究成果为国家污水资源化政策落地、城镇与县域村镇污水处理布局、快速城镇化地区水资源安全保障提供重要科学支撑。

该成果以 “China’s Centralized Wastewater Treatment System Reaches Efficiency Limits in Tackling Water Scarcity” 为题发表于 Nature Water。中国科学院地理科学与资源研究所沈际杰、沈镭为共同第一作者，钟帅、李德龙为共同通讯作者。河海大学水文水资源学院和长江水利委员会水文局等单位参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划、国家重点研发计划和西藏自治区科技计划等项目资助。

图1  中国集中式污水处理系统在污水收集、处理能力和再生水利用方面面临的基础设施与需求约束。(a) 污水处理厂设计能力与实际污水处理需求之间的空间错配；(b) 污水收集管网密度与污水收集率之间的非线性关系；(c) 不同SSP情景下成熟污水收集管网覆盖的人口规模；(d) 再生水利用缓解水资源短缺效益的空间稳定性；(e) 在不同再生水利用需求下，污水处理系统实现成本回收的可能性；(f) 未来缺水地区的污水再生利用潜力。

图2  不同处理规模下集中式污水处理系统的成本约束与经济可行性。(a) 不同污水处理规模下的单位成本区间及经济可行性边界；(b) 不同因素对单位成本估算结果的影响；(c) 不同污水处理收费标准下，经济可行处理规模的变化；(d) 集中式污水处理系统各组成部分对固定资产投资的影响程度；(e) 城镇、农村现有服务区与尚未覆盖地区在污水产生量和接入管网密度上的差异；(f) 现有服务区和尚未覆盖地区中，低于经济可行规模的污水处理厂数量及其设计处理能力。

（图片来源：沈镭研究团队）

论文信息：

Shen, J., Shen, L., Zhong, S., Li, D., Li, D., Fang, J. & Bai, H. China’s Centralized Wastewater Treatment System Reaches Efficiency Limits in Tackling Water Scarcity. Nature Water (2026).

论文链接： https://doi.org/10.1038/s44221-026-00727-5