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水是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的寶貴自然資源。多年來，由于世界各國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市人口急劇增加，工業(yè)和生活用水增多，大量的生產(chǎn)和生活污水排入江河、湖泊及滲入地下，導(dǎo)致眾多水源遭受污染，許多地區(qū)嚴(yán)重缺水，直接威脅到當(dāng)?shù)厝藗兊纳詈徒】?。保護(hù)生態(tài)，保護(hù)水資源，已刻不容緩。目前，世界各國政府正逐步采取有效措施，喚醒人們保護(hù)自然資源的意識(shí)，節(jié)約用水。同時(shí)加大投入，研發(fā)各種新技術(shù)，科學(xué)治理污水。

1新加坡——綜合治理，新水當(dāng)?shù)?/p>

新加坡政府環(huán)境及水資源部自1972年成立后，一直致力于發(fā)展綜合排污系統(tǒng)工程，以便收集和處理污水。污水通過完全分流制排水系統(tǒng)，采用活性污泥工藝進(jìn)行二級(jí)處理，然后就近排入附近水體，最終流入近海，或輸送至附近再生水廠作為“新水”，進(jìn)行循環(huán)利用。近年來，新加坡又引進(jìn)了膜生化反應(yīng)器技術(shù)，使污水處理廠省去了預(yù)處理、曝氣、沉淀等工藝，效果甚佳。此法既省時(shí)省力，又減少了污水處理廠的占地面積，在一定程度上起到了節(jié)能的作用。新加坡法律規(guī)定，建于地上的污水處理廠周圍的隔離帶需2km寬，建于地下的污水處理廠周圍的隔離帶需要200m寬。但近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市區(qū)不斷向外擴(kuò)展，新加坡原有的污水處理廠越來越靠近市區(qū)，廠區(qū)所處的地塊也價(jià)格暴漲。為節(jié)省土地、擴(kuò)大污水處理規(guī)模，新加坡政府提出了未來的污水收集和處理體系采用深層隧道系統(tǒng)。其總體設(shè)想是：支線排水管道從現(xiàn)有排水系統(tǒng)收集污水，由重力輸送至深水管道。深水管道的污水再由重力輸送到最終的兩個(gè)大型新建污水處理廠進(jìn)行深度處理。污水處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，由排海口向深海排放，或進(jìn)行循環(huán)利用。為此，新加坡計(jì)劃在本島比較偏遠(yuǎn)的東西兩端位置修建“樟宜”和“大氏”2個(gè)新污水處理廠，將現(xiàn)有的6座污水處理廠采用深層隧洞系統(tǒng)連接起來，以重力流的方式將污水送至東、西2座大型污水處理廠。由于用兩個(gè)大型污水處理廠取代眾多小型污水廠，運(yùn)行、維護(hù)更為高效和經(jīng)濟(jì)，規(guī)模效應(yīng)更為明顯，污水廠出水也便于引到更遠(yuǎn)的深海排放。原有的6座污水處理廠逐步淡化其作用甚至最終取消，從而提升周圍物業(yè)的發(fā)展價(jià)值，污水處理廠本身的地塊也可以另尋新的用途。新污水處理廠修建分兩期工程：一期工程連接4座污水處理廠，這4座污水處理廠的污水通過深層隧洞輸送至新建的“樟宜”污水處理廠，采用活性污泥工藝進(jìn)行二級(jí)處理后進(jìn)行深海排放。二期工程擬連接其余2座污水處理廠，將污水輸送至新建的“大氏”污水處理廠。深層隧道采用重力非滿流形式，混凝土澆注，直徑為35～65m，掩埋深度30～70m，設(shè)計(jì)使用年限為100a，隧道設(shè)計(jì)使用期內(nèi)無需維修，最長距離的部分達(dá)40km。污水廠采用地下式，分為3層，泵站揚(yáng)程80m，污泥消化后主要用于海洋填埋，污泥消化能量用于場(chǎng)區(qū)發(fā)電。樟宜污水處理廠是新加坡重要的深隧道下水系統(tǒng)，致力于可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約土地、循環(huán)利用水資源和保護(hù)環(huán)境。樟宜污水處理廠于2008年建成，位于新加坡東部的國際機(jī)場(chǎng)附近，占地32hm2，日處理污水80萬m3，潛在日處理能力240萬m3，擁有新加坡規(guī)模第一的新生水廠。2009年6月新加坡公用事業(yè)局宣布正式啟用。6月23日，新加坡總理李顯龍?jiān)H自出席了樟宜污水處理廠的啟用儀式。2009年初，在瑞士舉辦的“2009全球水務(wù)獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮上，該工程榮獲“年度水務(wù)項(xiàng)目”稱號(hào)。該項(xiàng)目是依托高新科技產(chǎn)品——膜材料，才得以達(dá)到低成本人工水文循環(huán)的目的。經(jīng)過處理的廢水→微濾→反滲透膜過濾→紫外消毒→再生水。膜技術(shù)的成功、規(guī)模應(yīng)用，使得再生水成本不斷降低，并且再生水的水質(zhì)優(yōu)良和穩(wěn)定，從而促進(jìn)再生水的大量應(yīng)用。

2奧地利——先進(jìn)的植物凈水技術(shù)

對(duì)奧地利來說，推動(dòng)先進(jìn)的植物凈水技術(shù)并不僅僅是出于環(huán)保因素的考慮，主要在于這項(xiàng)技術(shù)比較適合奧地利的國情。利用龐大的生活污水處理系統(tǒng)來處理生活污水，對(duì)于很多散布在較為偏遠(yuǎn)地區(qū)的奧地利小村鎮(zhèn)來說，無論在技術(shù)上，還是在財(cái)政上都是一個(gè)難題，但植物凈水技術(shù)卻在這方面有著特殊的優(yōu)勢(shì)。以上奧地利州的格林巴赫鎮(zhèn)為例，通過引進(jìn)植物凈水技術(shù)，這個(gè)小鎮(zhèn)成為了奧地利污水處理的典范。格林巴赫鎮(zhèn)坐落在海拔900m的山區(qū)，全鎮(zhèn)只有120個(gè)居民，其中1/3是農(nóng)民。最初由于當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)成本和維護(hù)費(fèi)用的擔(dān)心，沒有鋪設(shè)普通的公共污水管道。后來，海因里希施拉格水利合作社介入，提出了建立成本低，獨(dú)立于公共污水處理系統(tǒng)之外，運(yùn)行和管理方便的植物凈水設(shè)施的計(jì)劃，受到了居民的歡迎。2005年9月項(xiàng)目開工，兩個(gè)面積各為300m2，作為污水處理設(shè)施的田畦僅用半年就建成了，經(jīng)過處理后的潔凈水直接用于農(nóng)田灌溉。工程項(xiàng)目還得到了政府稅收的優(yōu)惠和公共促進(jìn)資金的支持。每戶居民需承擔(dān)的建設(shè)費(fèi)只有2700歐元，運(yùn)行費(fèi)為2.65歐元/m3，而上奧地利州政府則投入2.4萬歐元。項(xiàng)目總共48.6萬歐元的投資中約30萬歐元，都可以通過非常優(yōu)惠的長期貸款的形式償還。目前，奧地利的植物凈水技術(shù)已經(jīng)比較成熟，經(jīng)過大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證和實(shí)踐的檢驗(yàn)，證明這是一項(xiàng)科學(xué)和環(huán)保的新技術(shù)。植物凈水設(shè)施的核心部分是土壤過濾池，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前垂直設(shè)置的地表過濾裝置最為普遍。它實(shí)際上是一定面積的由特殊沙礫填滿并種植蘆葦屬的植物的田畦，底部和周圍用錫箔板與土壤隔離，大約1m深。要建立一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的植物凈水設(shè)施則是一項(xiàng)十分精細(xì)的工程。對(duì)建筑設(shè)計(jì)、材料裝填和污水分配都有很高的技術(shù)要求。這項(xiàng)技術(shù)的環(huán)境和社會(huì)負(fù)擔(dān)很小，不需要其他技術(shù)設(shè)備支持，也無需定期更換原材料，只要正確地配置沙礫，既不能太稀，也不能過密，就能保證地表的滲透性不會(huì)下降，植物凈水設(shè)施可以連續(xù)運(yùn)行20a以上。而且，植物凈水設(shè)施有很強(qiáng)的自我調(diào)節(jié)能力，也是一般凈水裝置不能比擬的。如果長時(shí)間沒有水進(jìn)入植物凈水裝置，裝置可以通過阻塞裝置防止設(shè)備中的水流出。同時(shí)，如果流入水量過大，系統(tǒng)也會(huì)通過自我調(diào)節(jié)防止溢水。即使裝置中14a沒有水，也不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。從技術(shù)角度來說，植物凈化污水過程主要有以下幾步。首先是機(jī)械凈化，建立污水匯集坑，通過沉淀將不可溶解的污染物剔除；其次是間歇性地注入，通過一個(gè)特殊的污水分配裝置間歇性地將只含有可溶解污染物的污水從污水坑中平均注入植物凈化池的土壤表面；再次是土壤過濾，在植物凈化池中，污水通過1m深的土壤過濾層從上往下過濾。土壤過濾池最上面一層是10cm厚的沙層，由直徑1～4mm的沙礫組成，這部分不僅發(fā)揮平均滲透污水的作用，同時(shí)也起到了防止落葉和垃圾的作用；最后是生態(tài)凈化，在土壤過濾層中的植物和微生物分解污染物，凈化后的潔凈水可直接用于灌溉。近年來，在技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，一些奧地利公司開發(fā)生產(chǎn)出了用合成材料制造的用于隔離過濾池與土壤的專用板材，采用現(xiàn)代的焊接技術(shù)進(jìn)行焊接。凈化污水的植物種類也從單一的蘆葦類植物，擴(kuò)大到了生命力很強(qiáng)的燈心草、薹類植物。出于美化環(huán)境的考慮，許多企業(yè)也開始使用美麗的觀賞植物作為材料，比如沼澤生鳶尾類植物。這些技術(shù)創(chuàng)新大大增強(qiáng)了植物凈水技術(shù)的安全性和觀賞性。位于維也納東北20km到干森道夫市南部的蓋特納霍夫就是一個(gè)典型的范例。從1982年到1988年，經(jīng)過4年規(guī)劃和2年建造，終于在這里建成了奧地利第一個(gè)生態(tài)居民區(qū)。這里的植物凈水設(shè)施是社區(qū)綜合節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，為上百居民提供污水處理服務(wù)。設(shè)施由3個(gè)高中低三層設(shè)置的水池組成，中間一層采用滲透性較好的砂石材料鋪填，種植大量蘆葦，底部用錫箔板建成與土壤隔離的生態(tài)過濾池，最上面一層是污水匯集池，用于沉淀不可溶解物，同時(shí)還是沼氣發(fā)電裝置的組成部分。最下面一層是潔凈水池，也是一個(gè)美麗的池塘，通過風(fēng)車的動(dòng)力使池塘的水保持流動(dòng)，池塘內(nèi)花草魚蟲俱有，成為居民區(qū)一景。同時(shí)，通過植物凈水設(shè)施和水循環(huán)利用設(shè)施的結(jié)合，小區(qū)成功實(shí)現(xiàn)了節(jié)約飲用水。這里每人每天平均消耗飲用水只有52L，而奧地利平均水平為每人每天160L。奧地利環(huán)保節(jié)能協(xié)會(huì)的調(diào)查表明，對(duì)于少于50人的居民區(qū)而言，植物凈水裝置要比一般的凈水設(shè)備成本低。而對(duì)超過50人的居民區(qū)來說，雖然購置和安裝的成本會(huì)增加，但通過較低的運(yùn)營和維護(hù)成本也能達(dá)到節(jié)約的目的。在奧地利，植物凈水裝置的使用者都非常滿意，特別是它的維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本很低。不過，奧地利政府在積極評(píng)價(jià)這項(xiàng)技術(shù)的同時(shí)，也提到目前仍存在的不足。第一，如果生態(tài)凈水池面積很大，污水分配裝置很難將污水平均分配到每一平方米的土層；第二，在生態(tài)凈水池中首次種植的植物生長很慢，為了改善植物根部的供水情況促進(jìn)生長，使用者往往蓄水，這可能導(dǎo)致植物腐爛；第三，如果冬天天氣寒冷，凈水效果也會(huì)打折扣；第四，與一般凈水設(shè)施相比，植物凈水設(shè)施的功效調(diào)控較為困難。這些都是植物凈水技術(shù)需要繼續(xù)改進(jìn)的方面。

3德國——多種節(jié)能措施并駕齊驅(qū)

薩克森州是德國東部人口最多、工業(yè)化程度最高的州，位于易北河岸邊的卡地茨污水處理廠管理著德累斯頓市1730km的下水管道，負(fù)責(zé)處理該市99％的污水處理，其中包括74萬人口的生活污水。1991年以來，政府投入近3億歐元裝修下水道系統(tǒng)，投入2.65億歐元翻新污水處理設(shè)備，2002年以來又投入5000萬歐元進(jìn)行維修，還通過出售股份向社會(huì)融資1億9千萬歐元，并通過收取污水處理費(fèi)（市民人均每天0.2歐元，按照當(dāng)?shù)氐馁徺I力相當(dāng)于一個(gè)小面包的價(jià)格），把該廠建成了歐洲最現(xiàn)代化的污水處理廠之一。據(jù)介紹，該州年人均GDP22500歐元，這是一個(gè)高得“嚇人”的數(shù)字。就是這樣一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的州，污水處理廠節(jié)能低碳措施之豐富，卻讓人嘆為觀止。首先是利用太陽能發(fā)電?？ǖ卮奈鬯幚韽S裝置了當(dāng)?shù)刈畲蟮奶柲馨l(fā)電設(shè)備，2002年正式投入使用，可以提供該廠日常用電的1％；然后是廢水發(fā)電，在排水口裝置了發(fā)電設(shè)施，用凈化后的污水發(fā)電，可以提供日常用電的大約3％；近期一座熱能發(fā)電設(shè)施又投入建設(shè)，準(zhǔn)備將污水中攜帶的熱能提取出來；而一個(gè)現(xiàn)代化的沼氣發(fā)電廠也在興建之中，這是該廠寄望最高的發(fā)電項(xiàng)目，預(yù)計(jì)投入使用后，可以提供該廠日常用電的50％。一個(gè)“富州”的污水處理廠，居然使用了4種發(fā)電方法來解決自身所需的電能，其中3種電能直接來自于污水，這是德國高度重視節(jié)能低碳環(huán)保工作的一個(gè)縮影。另據(jù)介紹，德國柏林附近一家污水處理廠每天播放奧地利作曲家莫扎特的音樂，以此刺激細(xì)菌生長，加速污染物的分解，達(dá)到降低能源成本的目的。廠方估計(jì)，莫扎特的音樂每月可以節(jié)省1200多歐元的成本。奧地利曾有一家廢物處理廠表示，莫扎特的音樂讓分解污物的細(xì)菌“工作更積極”，幫助他們降低了成本。柏林南郊的特羅伊恩布利金污水處理廠日前也開始測(cè)試一種特殊的立體音響系統(tǒng)。據(jù)稱，莫扎特音樂中的音速波與氧氣一起，能刺激微生物更高效地分解污物，為污水處理廠節(jié)省成本。這套音響系統(tǒng)是德國Mundus開發(fā)的，能夠精確復(fù)制音樂會(huì)中的震動(dòng)和聲音。該公司工程師表示：“莫扎特的音樂對(duì)人的效果非常好，他的音樂節(jié)奏中存在一種特殊的融洽品質(zhì)?！比绻Ч诲e(cuò)，盡管特羅伊恩布利金污水處理廠每月要花錢租借音響系統(tǒng)，但每年卻可以節(jié)省上萬歐元的成本。

4美國——挖掘潛在能源

城市污水不僅氣味難聞、污染水道，而且治理成本高昂、令人畏懼。而日前美國紐約市計(jì)劃將污水處理廠，以及大量的淤泥、甲烷與廢水“副產(chǎn)品”作為一項(xiàng)資產(chǎn)——潛在的可再生能源?！都~約時(shí)報(bào)》稱，此舉對(duì)于該市的環(huán)保部門而言是一個(gè)轉(zhuǎn)變。環(huán)保局一直以來僅僅扮演著水利及環(huán)保的角色，而非能源生產(chǎn)者。如同美國其他城市一樣，紐約市也在尋求降低污水處理及其過程中溫室氣體排放的成本，現(xiàn)在又開始將廢物視為未開發(fā)的資源。事實(shí)上，加熱燃料可以從淤泥和丁醇中提煉得來，而這些原料又都可以從廢水中生長的藻類植物提取。污水處理廠可以銷售甲烷為家庭供能。目前，紐約市每年污水處理需要支出4億美金，不包括資本投資，而上述的新項(xiàng)目能夠更加穩(wěn)定長效地管控污水處理過程。紐約市環(huán)保專員卡斯威爾•郝勒威（CaswellF.Holloway）表示：“這絕對(duì)不是天方夜譚、遙不可及。事實(shí)上我們?cè)缇烷_始了這個(gè)進(jìn)程，這是切實(shí)可行的?！奔~約居民每天會(huì)產(chǎn)生13億加侖污水，污水處理廠處理后會(huì)殘余1200噸淤泥，這些廢物最后送往垃圾填埋場(chǎng)填埋。目前環(huán)保局正在為這些“垃圾”尋找買家以便發(fā)揮新的效用。紐約官員們希望能夠在2013年簽約建設(shè)。他們稱淤泥的用途廣泛，可以產(chǎn)生清潔能源氣體，也可廣泛用于其他傳統(tǒng)領(lǐng)域，如肥料、鋪路以及建筑材料等。官員們表示，最大的潛在能源是污水處理廠脫硫罐里的甲烷氣體。該市污水處理廠產(chǎn)生甲烷氣的一半已經(jīng)用于提供14家污水處理廠所需20%的能量，而這14家廠每年的電費(fèi)高達(dá)5000萬美元?，F(xiàn)在紐約市想將剩余的另一半甲烷推入市場(chǎng)，避免浪費(fèi)。目前該市已經(jīng)與美國國家電網(wǎng)建立合作，紐約布魯克林區(qū)的NewtownCreek廢水處理場(chǎng)明年有望給該市的天然氣網(wǎng)絡(luò)增加甲烷氣體，為2500戶家庭供熱。紐約在在尋找私營合作伙伴，希望在污水處理廠周邊建立生產(chǎn)電、熱及蒸汽的公司，產(chǎn)生的能源不僅能為污水處理廠供熱，也可以在市場(chǎng)上銷售。美國自然資源保護(hù)委員會(huì)的律師埃里克古德斯坦（Eric.A.Goldstein）表示：“現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和進(jìn)一步裝備結(jié)合才能解決城市的問題。”