看世界各国的污水处理方法

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水是人类社会赖以生存和发展的宝贵自然资源。多年来，由于世界各国经济不断发展，城市人口急剧增加，工业和生活用水增多，大量的生产和生活污水排入江河、湖泊及渗入地下，导致众多水源遭受污染，许多地区严重缺水，直接威胁到当地人们的生活和健康。保护生态，保护水资源，已刻不容缓。目前，世界各国政府正逐步采取有效措施，唤醒人们保护自然资源的意识，节约用水。同时加大投入，研发各种新技术，科学治理污水。

1新加坡——综合治理，新水当道

新加坡政府环境及水资源部自1972年成立后，一直致力于发展综合排污系统工程，以便收集和处理污水。污水通过完全分流制排水系统，采用活性污泥工艺进行二级处理，然后就近排入附近水体，最终流入近海，或输送至附近再生水厂作为“新水”，进行循环利用。近年来，新加坡又引进了膜生化反应器技术，使污水处理厂省去了预处理、曝气、沉淀等工艺，效果甚佳。此法既省时省力，又减少了污水处理厂的占地面积，在一定程度上起到了节能的作用。新加坡法律规定，建于地上的污水处理厂周围的隔离带需2km宽，建于地下的污水处理厂周围的隔离带需要200m宽。但近年来，随着经济的不断发展，市区不断向外扩展，新加坡原有的污水处理厂越来越靠近市区，厂区所处的地块也价格暴涨。为节省土地、扩大污水处理规模，新加坡政府提出了未来的污水收集和处理体系采用深层隧道系统。其总体设想是：支线排水管道从现有排水系统收集污水，由重力输送至深水管道。深水管道的污水再由重力输送到最终的两个大型新建污水处理厂进行深度处理。污水处理达到标准后，由排海口向深海排放，或进行循环利用。为此，新加坡计划在本岛比较偏远的东西两端位置修建“樟宜”和“大氏”2个新污水处理厂，将现有的6座污水处理厂采用深层隧洞系统连接起来，以重力流的方式将污水送至东、西2座大型污水处理厂。由于用两个大型污水处理厂取代众多小型污水厂，运行、维护更为高效和经济，规模效应更为明显，污水厂出水也便于引到更远的深海排放。原有的6座污水处理厂逐步淡化其作用甚至最终取消，从而提升周围物业的发展价值，污水处理厂本身的地块也可以另寻新的用途。新污水处理厂修建分两期工程：一期工程连接4座污水处理厂，这4座污水处理厂的污水通过深层隧洞输送至新建的“樟宜”污水处理厂，采用活性污泥工艺进行二级处理后进行深海排放。二期工程拟连接其余2座污水处理厂，将污水输送至新建的“大氏”污水处理厂。深层隧道采用重力非满流形式，混凝土浇注，直径为35～65m，掩埋深度30～70m，设计使用年限为100a，隧道设计使用期内无需维修，最长距离的部分达40km。污水厂采用地下式，分为3层，泵站扬程80m，污泥消化后主要用于海洋填埋，污泥消化能量用于场区发电。樟宜污水处理厂是新加坡重要的深隧道下水系统，致力于可持续发展、节约土地、循环利用水资源和保护环境。樟宜污水处理厂于2008年建成，位于新加坡东部的国际机场附近，占地32hm2，日处理污水80万m3，潜在日处理能力240万m3，拥有新加坡规模第一的新生水厂。2009年6月新加坡公用事业局宣布正式启用。6月23日，新加坡总理李显龙曾亲自出席了樟宜污水处理厂的启用仪式。2009年初，在瑞士举办的“2009全球水务奖”颁奖典礼上，该工程荣获“年度水务项目”称号。该项目是依托高新科技产品——膜材料，才得以达到低成本人工水文循环的目的。经过处理的废水→微滤→反渗透膜过滤→紫外消毒→再生水。膜技术的成功、规模应用，使得再生水成本不断降低，并且再生水的水质优良和稳定，从而促进再生水的大量应用。

2奥地利——先进的植物净水技术

对奥地利来说，推动先进的植物净水技术并不仅仅是出于环保因素的考虑，主要在于这项技术比较适合奥地利的国情。利用庞大的生活污水处理系统来处理生活污水，对于很多散布在较为偏远地区的奥地利小村镇来说，无论在技术上，还是在财政上都是一个难题，但植物净水技术却在这方面有着特殊的优势。以上奥地利州的格林巴赫镇为例，通过引进植物净水技术，这个小镇成为了奥地利污水处理的典范。格林巴赫镇坐落在海拔900m的山区，全镇只有120个居民，其中1/3是农民。最初由于当地居民对成本和维护费用的担心，没有铺设普通的公共污水管道。后来，海因里希施拉格水利合作社介入，提出了建立成本低，独立于公共污水处理系统之外，运行和管理方便的植物净水设施的计划，受到了居民的欢迎。2005年9月项目开工，两个面积各为300m2，作为污水处理设施的田畦仅用半年就建成了，经过处理后的洁净水直接用于农田灌溉。工程项目还得到了政府税收的优惠和公共促进资金的支持。每户居民需承担的建设费只有2700欧元，运行费为2.65欧元/m3，而上奥地利州政府则投入2.4万欧元。项目总共48.6万欧元的投资中约30万欧元，都可以通过非常优惠的长期贷款的形式偿还。目前，奥地利的植物净水技术已经比较成熟，经过大量科学实验的验证和实践的检验，证明这是一项科学和环保的新技术。植物净水设施的核心部分是土壤过滤池，随着技术的进步，目前垂直设置的地表过滤装置最为普遍。它实际上是一定面积的由特殊沙砾填满并种植芦苇属的植物的田畦，底部和周围用锡箔板与土壤隔离，大约1m深。要建立一个运转良好的植物净水设施则是一项十分精细的工程。对建筑设计、材料装填和污水分配都有很高的技术要求。这项技术的环境和社会负担很小，不需要其他技术设备支持，也无需定期更换原材料，只要正确地配置沙砾，既不能太稀，也不能过密，就能保证地表的渗透性不会下降，植物净水设施可以连续运行20a以上。而且，植物净水设施有很强的自我调节能力，也是一般净水装置不能比拟的。如果长时间没有水进入植物净水装置，装置可以通过阻塞装置防止设备中的水流出。同时，如果流入水量过大，系统也会通过自我调节防止溢水。即使装置中14a没有水，也不会影响设备的正常运转。从技术角度来说，植物净化污水过程主要有以下几步。首先是机械净化，建立污水汇集坑，通过沉淀将不可溶解的污染物剔除；其次是间歇性地注入，通过一个特殊的污水分配装置间歇性地将只含有可溶解污染物的污水从污水坑中平均注入植物净化池的土壤表面；再次是土壤过滤，在植物净化池中，污水通过1m深的土壤过滤层从上往下过滤。土壤过滤池最上面一层是10cm厚的沙层，由直径1～4mm的沙砾组成，这部分不仅发挥平均渗透污水的作用，同时也起到了防止落叶和垃圾的作用；最后是生态净化，在土壤过滤层中的植物和微生物分解污染物，净化后的洁净水可直接用于灌溉。近年来，在技术创新的推动下，一些奥地利公司开发生产出了用合成材料制造的用于隔离过滤池与土壤的专用板材，采用现代的焊接技术进行焊接。净化污水的植物种类也从单一的芦苇类植物，扩大到了生命力很强的灯心草、薹类植物。出于美化环境的考虑，许多企业也开始使用美丽的观赏植物作为材料，比如沼泽生鸢尾类植物。这些技术创新大大增强了植物净水技术的安全性和观赏性。位于维也纳东北20km到干森道夫市南部的盖特纳霍夫就是一个典型的范例。从1982年到1988年，经过4年规划和2年建造，终于在这里建成了奥地利第一个生态居民区。这里的植物净水设施是社区综合节能环保系统的有机组成部分，为上百居民提供污水处理服务。设施由3个高中低三层设置的水池组成，中间一层采用渗透性较好的砂石材料铺填，种植大量芦苇，底部用锡箔板建成与土壤隔离的生态过滤池，最上面一层是污水汇集池，用于沉淀不可溶解物，同时还是沼气发电装置的组成部分。最下面一层是洁净水池，也是一个美丽的池塘，通过风车的动力使池塘的水保持流动，池塘内花草鱼虫俱有，成为居民区一景。同时，通过植物净水设施和水循环利用设施的结合，小区成功实现了节约饮用水。这里每人每天平均消耗饮用水只有52L，而奥地利平均水平为每人每天160L。奥地利环保节能协会的调查表明，对于少于50人的居民区而言，植物净水装置要比一般的净水设备成本低。而对超过50人的居民区来说，虽然购置和安装的成本会增加，但通过较低的运营和维护成本也能达到节约的目的。在奥地利，植物净水装置的使用者都非常满意，特别是它的维护费用和运行成本很低。不过，奥地利政府在积极评价这项技术的同时，也提到目前仍存在的不足。第一，如果生态净水池面积很大，污水分配装置很难将污水平均分配到每一平方米的土层；第二，在生态净水池中首次种植的植物生长很慢，为了改善植物根部的供水情况促进生长，使用者往往蓄水，这可能导致植物腐烂；第三，如果冬天天气寒冷，净水效果也会打折扣；第四，与一般净水设施相比，植物净水设施的功效调控较为困难。这些都是植物净水技术需要继续改进的方面。

3德国——多种节能措施并驾齐驱

萨克森州是德国东部人口最多、工业化程度最高的州，位于易北河岸边的卡地茨污水处理厂管理着德累斯顿市1730km的下水管道，负责处理该市99％的污水处理，其中包括74万人口的生活污水。1991年以来，政府投入近3亿欧元装修下水道系统，投入2.65亿欧元翻新污水处理设备，2002年以来又投入5000万欧元进行维修，还通过出售股份向社会融资1亿9千万欧元，并通过收取污水处理费（市民人均每天0.2欧元，按照当地的购买力相当于一个小面包的价格），把该厂建成了欧洲最现代化的污水处理厂之一。据介绍，该州年人均GDP22500欧元，这是一个高得“吓人”的数字。就是这样一个经济发达的州，污水处理厂节能低碳措施之丰富，却让人叹为观止。首先是利用太阳能发电。卡地茨污水处理厂装置了当地最大的太阳能发电设备，2002年正式投入使用，可以提供该厂日常用电的1％；然后是废水发电，在排水口装置了发电设施，用净化后的污水发电，可以提供日常用电的大约3％；近期一座热能发电设施又投入建设，准备将污水中携带的热能提取出来；而一个现代化的沼气发电厂也在兴建之中，这是该厂寄望最高的发电项目，预计投入使用后，可以提供该厂日常用电的50％。一个“富州”的污水处理厂，居然使用了4种发电方法来解决自身所需的电能，其中3种电能直接来自于污水，这是德国高度重视节能低碳环保工作的一个缩影。另据介绍，德国柏林附近一家污水处理厂每天播放奥地利作曲家莫扎特的音乐，以此刺激细菌生长，加速污染物的分解，达到降低能源成本的目的。厂方估计，莫扎特的音乐每月可以节省1200多欧元的成本。奥地利曾有一家废物处理厂表示，莫扎特的音乐让分解污物的细菌“工作更积极”，帮助他们降低了成本。柏林南郊的特罗伊恩布利金污水处理厂日前也开始测试一种特殊的立体音响系统。据称，莫扎特音乐中的音速波与氧气一起，能刺激微生物更高效地分解污物，为污水处理厂节省成本。这套音响系统是德国Mundus开发的，能够精确复制音乐会中的震动和声音。该公司工程师表示：“莫扎特的音乐对人的效果非常好，他的音乐节奏中存在一种特殊的融洽品质。”如果效果不错，尽管特罗伊恩布利金污水处理厂每月要花钱租借音响系统，但每年却可以节省上万欧元的成本。

4美国——挖掘潜在能源

城市污水不仅气味难闻、污染水道，而且治理成本高昂、令人畏惧。而日前美国纽约市计划将污水处理厂，以及大量的淤泥、甲烷与废水“副产品”作为一项资产——潜在的可再生能源。《纽约时报》称，此举对于该市的环保部门而言是一个转变。环保局一直以来仅仅扮演着水利及环保的角色，而非能源生产者。如同美国其他城市一样，纽约市也在寻求降低污水处理及其过程中温室气体排放的成本，现在又开始将废物视为未开发的资源。事实上，加热燃料可以从淤泥和丁醇中提炼得来，而这些原料又都可以从废水中生长的藻类植物提取。污水处理厂可以销售甲烷为家庭供能。目前，纽约市每年污水处理需要支出4亿美金，不包括资本投资，而上述的新项目能够更加稳定长效地管控污水处理过程。纽约市环保专员卡斯威尔•郝勒威（CaswellF.Holloway）表示：“这绝对不是天方夜谭、遥不可及。事实上我们早就开始了这个进程，这是切实可行的。”纽约居民每天会产生13亿加仑污水，污水处理厂处理后会残余1200吨淤泥，这些废物最后送往垃圾填埋场填埋。目前环保局正在为这些“垃圾”寻找买家以便发挥新的效用。纽约官员们希望能够在2013年签约建设。他们称淤泥的用途广泛，可以产生清洁能源气体，也可广泛用于其他传统领域，如肥料、铺路以及建筑材料等。官员们表示，最大的潜在能源是污水处理厂脱硫罐里的甲烷气体。该市污水处理厂产生甲烷气的一半已经用于提供14家污水处理厂所需20%的能量，而这14家厂每年的电费高达5000万美元。现在纽约市想将剩余的另一半甲烷推入市场，避免浪费。目前该市已经与美国国家电网建立合作，纽约布鲁克林区的NewtownCreek废水处理场明年有望给该市的天然气网络增加甲烷气体，为2500户家庭供热。纽约在在寻找私营合作伙伴，希望在污水处理厂周边建立生产电、热及蒸汽的公司，产生的能源不仅能为污水处理厂供热，也可以在市场上销售。美国自然资源保护委员会的律师埃里克古德斯坦（Eric.A.Goldstein）表示：“现有的基础设施和进一步装备结合才能解决城市的问题。”