小廠(chǎng)的美 | 瑞士一座90年不斷升級(jí)的污水廠(chǎng)

2022-04-24 10:43來(lái)源：JIEI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室作者：瓦村農(nóng)夫

在瑞士蘇黎世以東13公里的地方，有一個(gè)叫烏斯特(Uster)的小城。這個(gè)人口不到4萬(wàn)的小城，估計(jì)很多人都沒(méi)聽(tīng)過(guò)。但如果你來(lái)自紡織行業(yè)，又或者曾關(guān)注過(guò)新疆棉事件，也許會(huì)知道，這個(gè)小城里，有家公司的名字就叫Uster。

這究竟是什么企業(yè)，敢用城市的名字命名？

在此小編引用微博一位名為geo-textile的網(wǎng)友的話(huà)：“全世界的棉花檢測(cè)及棉紗檢測(cè)都是被瑞士USTER公司控制，你不用它的標(biāo)準(zhǔn)就要被退貨，中國(guó)在80年代很窮的時(shí)候?yàn)榱顺隹诿藜喓兔薏�，被逼著�?gòu)買(mǎi)瑞士昂貴的棉紗條干儀，這些公司就是坐在金字塔尖攫取超額利潤(rùn)的巨頭。新疆有很多Uster的棉花檢測(cè)儀，600萬(wàn)一臺(tái)。”

不過(guò)今天小編不是要介紹來(lái)紡織廢水處理，也不是要吹噓瑞士的機(jī)加工水平，而是想分享這座小城的污水廠(chǎng)的發(fā)展史。因?yàn)槲以诰W(wǎng)上偶遇了他們水廠(chǎng)的介紹冊(cè)子，一下子就被吸引了——一個(gè)日處理量不到2萬(wàn)的污水廠(chǎng)，居然愣是給自己整理出90年的發(fā)展史。更有趣的是，它的歷史也許能幫助我們更好地了解西方污水處理技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，所以我想在本期的專(zhuān)欄做此搬磚分享。

大蕭條下的改變

1929-1933年，史書(shū)稱(chēng)地球發(fā)生了一場(chǎng)全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，也就是著名的大蕭條(Great Depression)。但這場(chǎng)經(jīng)濟(jì)危機(jī)并沒(méi)有緩和環(huán)境的污染問(wèn)題，相反，歐洲很多水環(huán)境都在不斷惡化。瑞士也不例外：瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的學(xué)者曾統(tǒng)計(jì)過(guò)瑞士的兩個(gè)湖泊的重金屬含量變遷史，如下圖所示，在20世紀(jì)中葉前后，這些深山湖的重金屬污染到達(dá)頂峰。這也不難理解為何瑞士第一部《水保護(hù)法案》也在那個(gè)時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生（1955年）。

日內(nèi)瓦湖中心（水深 304 米）和盧塞恩湖港附近（水深 110 米）的沉積微量元素記錄（以微克/克計(jì)） | 圖源：Springer

但俗話(huà)有說(shuō)，冰凍三尺非一日之寒。

1933年，瑞士烏斯特市西邊的格里芬湖(Greifensee)出現(xiàn)了魚(yú)類(lèi)死亡的現(xiàn)象，烏斯特市自此意識(shí)到污水處理的重要性，同年開(kāi)始起草市政污水的處理計(jì)劃。不過(guò)因?yàn)榇笫挆l和不久之后的二戰(zhàn)，烏斯特市的污水廠(chǎng)計(jì)劃被擱置。這一等，就等到1956年后，才迎來(lái)自己的第一座污水處理廠(chǎng)。這也已經(jīng)是瑞士聯(lián)邦水保護(hù)法案一年后的事情了。不論怎樣，Uster總算有了自己的污水廠(chǎng)，而在隨后的60多年里，這個(gè)污水廠(chǎng)不斷地經(jīng)歷著改變。

在他們2021發(fā)布的官方污水廠(chǎng)介紹資料里，他們整理了Uster市污水處理的時(shí)間軸，我們一起看看：

1931

Uster起草第一份污水處理計(jì)劃

1932-1933

格里芬湖(Greifensee)出現(xiàn)魚(yú)被污染水體毒死現(xiàn)象

1933

該市建筑部提出通用污水項(xiàng)目(GKP)需求，并在Uster建造集中式污水廠(chǎng)。

1938

政府委員會(huì)通過(guò)這個(gè)污水廠(chǎng)項(xiàng)目，但二戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)困難使此計(jì)劃擱置。

1955

隨著經(jīng)濟(jì)向前發(fā)展，Uster的污水管網(wǎng)不斷擴(kuò)建。

同年，瑞士聯(lián)邦對(duì)水保護(hù)法案進(jìn)行修訂。

1956

Jungholz污水廠(chǎng)開(kāi)始投產(chǎn)運(yùn)行，包含機(jī)械處理和生物處理工藝。

1958

Jungholz污水廠(chǎng)加入化學(xué)除磷(80%的除磷率)

1968

本年12月，Uster就在Nänikon建造第二個(gè)污水廠(chǎng)舉行全民投票。

1971

Nänikon污水廠(chǎng)投入運(yùn)營(yíng)。

瑞士出臺(tái)新一版的水保護(hù)法案。

1973 – 1977

Jungholz污水廠(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)建，增加了兩條平行處理線(xiàn)。

1981

Jungholz污水廠(chǎng)增設(shè)混凝過(guò)濾工藝。

1985

Jungholz污水廠(chǎng)增設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。

1987

Jungholz污水廠(chǎng)開(kāi)始有污泥無(wú)害化處置系統(tǒng)。

污水管網(wǎng)長(zhǎng)80公里，大部分為雨污混合制管網(wǎng)。

1991

Jungholz污水廠(chǎng)增設(shè)第一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)

1993

本年11月，Uster市就廢除Nänikon污水廠(chǎng)進(jìn)行公投，該廠(chǎng)于1994年停運(yùn)。

1999

本年9月，市議會(huì)通過(guò)了Jungholz污水廠(chǎng)的污水余熱利用提案，并與EKZ蘇黎世電力工程公司簽訂相關(guān)合同。

2000

本年1月，污水廠(chǎng)獲得瑞士質(zhì)量和管理體系協(xié)會(huì)（SQS）的ISO14001證書(shū)，污水廠(chǎng)的余熱將用于57套公寓的供暖。

2001

本年5月，污水廠(chǎng)的辦公樓獲批擴(kuò)建。

同年11月，廠(chǎng)區(qū)加熱來(lái)源轉(zhuǎn)為沼氣燃燒。同年12月，污水廠(chǎng)更換新的熱電聯(lián)產(chǎn)燃機(jī)。

2003

5月1日，瑞士宣布污水廠(chǎng)污泥禁止用作農(nóng)業(yè)肥料。同年，污水廠(chǎng)為新增的72套公寓供暖。

同年11月，Jungholz污水廠(chǎng)獲得Médaille d'eau和瑞士能源創(chuàng)新獎(jiǎng)兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

2004

新辦公樓落成。

2007

安裝新格柵設(shè)備

2008

3月，舉行生物清潔生產(chǎn)奠基儀式：拆除舊煤氣表；

4-6月，安裝新的污泥回流泵；

8月，污水廠(chǎng)第一條處理線(xiàn)停運(yùn)并清空。

2009

6月，第一個(gè)SBR反應(yīng)器完工。

7月，安裝新的濾池進(jìn)料泵

11月，新風(fēng)機(jī)系統(tǒng)完成安裝。

12月，東區(qū)的SBR系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。

2010

6月，西區(qū)的SBR模塊投產(chǎn)運(yùn)行。

2016

11月，SBR的循環(huán)系統(tǒng)從靜態(tài)調(diào)整為動(dòng)態(tài)。

2017

9月，更換電話(huà)通訊設(shè)備，并安裝個(gè)人報(bào)警系統(tǒng)

2019

5月市議會(huì)批準(zhǔn)了污水廠(chǎng)的新擴(kuò)建計(jì)劃。

2020

安裝新的沉砂池收集砂石和油脂。

污水廠(chǎng)現(xiàn)況

看完烏斯特市的污水發(fā)展史，我們?cè)賮?lái)看看該市目前唯一的污水廠(chǎng)——Jungholz污水廠(chǎng)的現(xiàn)況。

約十年前，Jungholz污水廠(chǎng)經(jīng)過(guò)了一次擴(kuò)建(2008-2011)，如今的處理能力為48000人口當(dāng)量(PE)，主要處理烏斯特市約35000名居民和旁邊的格里芬市的約5500名居民產(chǎn)生的生活污水。在雨天，污水廠(chǎng)的處理能力可達(dá)到800升/秒。預(yù)計(jì)在2030年，污水廠(chǎng)的處理能力將提升到60000人口當(dāng)量。

目前污水廠(chǎng)采用的是SBR工藝，一共有6個(gè)SBR反應(yīng)器，HRT約8小時(shí)，出水排入格里芬湖。

Jungholz污水廠(chǎng)雖小，但五臟俱全，他們通過(guò)各種方式，在往碳中和污水廠(chǎng)邁進(jìn)，例如：

1 辦公樓屋頂裝設(shè)光伏系統(tǒng)

2 SBR反應(yīng)器采用微孔曝氣系統(tǒng)

3 在線(xiàn)控制系統(tǒng) ：溶解氧傳感器，按需曝氣，減少不必要的能耗；

4 中溫厭氧消化系統(tǒng)(35–38°C，總體積1500m³，SRT 20天)，通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備回收電力和熱能。

數(shù)據(jù)顯示，污水廠(chǎng)的電力自給率為40%，熱能自給率為100%。此外，他們還應(yīng)用了水源熱泵技術(shù)，回收污水中的余熱。目前這些熱能能為400戶(hù)約900人提供熱能。因此他們把Jungholz污水廠(chǎng)稱(chēng)作生態(tài)發(fā)電站。

此外，廠(chǎng)區(qū)有一個(gè)中水回用系統(tǒng)，對(duì)無(wú)需使用飲用水級(jí)別的用水，中控系統(tǒng)會(huì)將清潔出水分配到專(zhuān)用管道實(shí)現(xiàn)水回用。

下一個(gè)十年

話(huà)說(shuō)瑞士是世界上第一個(gè)實(shí)行新興污染物點(diǎn)源控制的國(guó)家。早在2014年，瑞士國(guó)會(huì)就批準(zhǔn)對(duì)新的水保護(hù)法案進(jìn)行修訂(Swiss Water Protection Act)，對(duì)污水廠(chǎng)出水含有的微污染物設(shè)定限值，并要求部分污水廠(chǎng)進(jìn)行改造，增加深度處理工藝，以12種指示污染物的去除率作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，且去除率不低于80%。目標(biāo)是在2040年前，對(duì)全瑞士約650座污水廠(chǎng)中的100座進(jìn)行升級(jí)改造，Jungholz污水廠(chǎng)就位列其中。

其實(shí)早在2016年，污水廠(chǎng)就已向市議會(huì)提交一個(gè)新的15年長(zhǎng)期計(jì)劃，主要分成了三個(gè)階段：

階段1 (2017 – 2020)：機(jī)械處理部分的改造，主要是更換沉砂池和辦公樓改造，

階段2 (2019 – 2025)：對(duì)污泥處理線(xiàn)進(jìn)行整修，建設(shè)兩個(gè)新的厭氧消化器；

階段3 (2024 – 2030)：生物處理工藝和深度處理的升級(jí)，加入去除微污染物的工藝技術(shù)。

第一階段的工作已經(jīng)完成。如下圖所示，一個(gè)小小的污水廠(chǎng)已經(jīng)擁有非�，F(xiàn)代風(fēng)格的辦公大樓。在小編看來(lái)，這也是全球的污水廠(chǎng)對(duì)建筑設(shè)計(jì)愈加重視的體現(xiàn)。

第二階段的工作，受疫情影響，已經(jīng)從2019年推遲到2022年2月才開(kāi)始正式實(shí)施。之所以要修建新的厭氧消化器，主要是兩個(gè)老的消化器已經(jīng)運(yùn)行多年，需要逐漸退役了。所以污水廠(chǎng)在不影響日常運(yùn)行的前提下，將新建兩個(gè)新的厭氧消化器，并在建筑設(shè)計(jì)方面也花了心思(見(jiàn)下圖)。

第三階段的工作預(yù)計(jì)在2年后開(kāi)始。瑞士貌似相當(dāng)重視微污染物問(wèn)題，著名的瑞士聯(lián)邦水科學(xué)和技術(shù)研究所（EAWAG）也在快馬加鞭測(cè)試不同去除技術(shù)的效果。估計(jì)Jungholz污水廠(chǎng)也在等待科研機(jī)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果，以便選取合適的處理方法。

有趣的是，盡管污水廠(chǎng)的工藝在不斷升級(jí)，市議會(huì)表示烏斯特市民的水費(fèi)不會(huì)因此大幅上漲，將維持在每年150法郎的水平。

除了日常的運(yùn)行，污水廠(chǎng)也參與一些科研項(xiàng)目。例如他們和Eawag合作研究SBR工藝的N2O排放和”硝化不良”的問(wèn)題，研究成果已經(jīng)發(fā)表在2021年的國(guó)際水協(xié)會(huì)的期刊Water Research上，在作者名單里大家甚至可以看到著名的Eberhard Morgenroth教授的名字。

小結(jié)

從 1956 年一路走來(lái)，我們可以看到Jungholz污水廠(chǎng)的變遷和人們生活的變化息息相關(guān)。小編覺(jué)得他們的官方總結(jié)也挺不錯(cuò)的，他們認(rèn)為，污水廠(chǎng)的變化主要有三大驅(qū)動(dòng)因素：人口發(fā)展、不斷提升的處理標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新處理技術(shù)。小編甚至認(rèn)為，既然他們有著SBR工藝，這意味著污水廠(chǎng)有條件引入好氧顆粒污泥工藝和藻酸鹽的回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水廠(chǎng)向資源回收工廠(chǎng)的轉(zhuǎn)化。如果真有這一天，烏斯特市又可以把這作為可持續(xù)發(fā)展的案例好好吹噓一下了。

最后附上一批Jungholz污水廠(chǎng)的廠(chǎng)區(qū)照片：