从“洗手间到厨房间”的转变:未来将实现可持续用水
2016-01-12 10:32:00   来源:环球网
内容摘要
在一些饱受干旱和人口增长压力之苦的地区,很多城市已经开始进行废水的回收处理并再次作为饮用水供应市民。这不仅是因为这样做已经变得十分必要,未来倡导可持续用水的前景也要求我们这样做。

 

在很多水资源专家和管理者看来,“从洗手间到厨房间”这件事正变得越来越具有现实意义。在世界的一些地区,排放的废水——是的,也包括你冲马桶的水。现在这些水正在开始被回收并进行处理,直到将其净化到引用水的程度。

很多人到这里可能会感觉不舒服。但实际上,回收并经过净化处理的废水,其安全性和口感和其他普通的饮用水并无二致——不管是自来水还是瓶装水。“如果非要说出点什么不一样的地方的话,那么好像回收处理得到的饮用水口感稍带点甜味。”西澳大利亚大学的环境工程师安纳斯·加都阿尼(Anas Ghadouani)这样评价。

但不管如何,对于很多人来说,要他们接受饮用回收净化处理水的前景总是显得不那么容易。然而在一些饱受干旱和人口增长压力之苦的地区,很多城市实际上早就已经开始着手开展这项工作,那就是进行废水的回收处理并再次作为饮用水供应市民。这不仅是因为这样做已经变得十分必要,未来倡导可持续用水的前景也要求我们这样做。

因此,如果你到现在为止还没有喝上回收净化处理的水的话,那么估计你很快就会喝上的。加都阿尼说:“这是毫无疑问的,这是一定会发生的事。”

当然我们在这里所说的废水不仅仅包括厕所间排出的水——想一想你每次洗菜或是洗苹果的时候用过的水,或是你在家用软管洗车的时候使用的大量自来水。所有这些水都是一种未有充分被利用的资源,并且这种资源数量众多。澳大利亚墨尔本大学化学工程师皮特·斯卡尔斯(Peter Scales)表示:“利用这种资源成本更加便宜,并且是一种来源有保障的资源。”如果一座普通城市能够完全利用它产生的废水,那么这座城市可以将其城市运行所需的必要水量削减60%以上。

 

回收的废水用于农业灌溉或其他非饮用目的的使用早已非常普遍。但事实上处理这种水体和将其净化到饮用水程度所需的技术是类似的,并且这样的技术多年前便已经出现了。

首先,你需要将水体中的固体杂质和其他颗粒物过滤干净。随后开展的一个步骤被称为“反渗透”,在此过程中将可以把水体中那些最细小的微粒都过滤掉。而作为额外的安全保障,经过处理后的水体还将经受紫外线照射以杀灭其中可能含有的各种致病微生物。斯卡尔斯表示:“我们可以将水体净化到非常纯净的地步,远比水库或河流中的水更加干净。”

但不可避免的,这其中一定也会有一些弊端。就在近期,美国宾夕法尼亚大学的心理学家保·罗辛(Paul Rozin)和一个研究小组对2000名美国人开展了调查,发现其中有49%的人表示愿意尝试饮用回收净化后得到的饮用水,但也有13%的人明确表示了拒绝,其余的人则对此态度矛盾,不置可否。对于一部分人来说,不管你对他说多少遍这水是安全的,可以饮用的,也不管你拿出多少证据来试图说服他都是徒劳的——他内心对此的厌恶和反感是难以克服的,即便是在最干旱的情况下还是一样。

西澳大利亚州是地球上最为干燥的地区之一,而全球气候变暖只会让这一趋势愈发恶化。加都阿尼表示:“这里就像是干旱之都。”他说:“模型计算得到的结果如此,事实上情况也正如所料。”比如,2015年珀斯地区的水库库容仅为724亿升,还不到城市所需水量的1/3。

为了摆脱干旱,“水公司”在2006年启动了海水淡化工程,利用离岸工厂进行海水淡化处理。海水淡化成本高昂,但非常有效。今天,该地区用水量的39%来自海水淡化,地面水源提供了43%的用水,剩下的缺口则由水库储水补足。但随着干旱天气的持续以及当地人口数量的增加,对废水进行回收和净化处理将是一条在节约成本前提下解决这一问题的不错路径。

这家公司目前正在模仿美国加州奥兰治县此前就已经开展的一种做法,那就是将回收并经过净化处理的废水注入地下含水层,从而补充地下储水层。这样一来,地下储水层就成为了一座天然水库,而如果要在地面上人工兴建一座水库将是非常昂贵的,另外更重要的是这样做避免了直接向居民供应废水回收净化处理得到的水体,从而成为居民们的一种心理缓冲,将这种做法产生的心理影响减少到最低。尽管经过处理的水从各项指标上看就已经达到了可饮用水的标准,但很多人还是感觉经过地下岩层的天然过滤之后的水体才是真正干净的,是他们愿意去饮用的。

在2012年,“水公司”完成了一次为期三年的试验,在此期间该公司回收并净化处理了数百万升水体并努力尝试让当地居民能够接受这一新的水源供应。该公司还专门建立了一座访客中心并配置了专门的导览员,向前来参观的居民介绍整个废水回收处理流程,同时也与当地政府合作,向政府部门、社区居民以及当地原住民团体介绍这种净化处理技术的优势。事实证明,这种从草根阶层发力的做法似乎开始显示出成效,最新的民调显示当地民众对于采用这项技术的支持率已经稳定在70%以上。鲁格表示:“我们的成功主要得益于社区的广泛参与,我们做到了。”

现在,这家公司正在扩大他们在废水处理净化方面的能力,在2013年至2014年间,他们回收净化处理了超过100亿升水体。在接下来的几年时间里,“水公司”还将建成一座全规模处理工厂,每年能够稳定保持140亿升水体的处理能力,而如果形势需要,还可以将处理能力快速提升至每年280亿升。最终,回收并净化处理的废水将占据整个珀斯市20%左右的水供应量。

 

雨水收集和利用

对于污水回收利用、海水淡化技术的大量应用,当然更加重要的是节水技术的推广,正在帮助珀斯成为一座不怕干旱的城市。鲁格表示:“我们的做法已经成为其他国家研究学习的案例,他们想要了解我们是如何应对日渐干旱的气候转变的。”

在这一过程中,珀斯市所采取的多管齐下的策略相当关键。比如另外一项很珍贵的水资源就是降水,如果你能够充分进行城市污水的回收利用,并收集所有的城市降水,那么你几乎就能够满足整座城市的全部用水需求了。

然而要想让人们能够从心理上接受污水回收处理得到的饮用水,并建造能够大范围收集雨水的基础设施将需要耗费数年乃至数十年的时间。斯卡尔斯表示:“等到干旱真正降临时,你再想临时紧急上马污水回收利用技术或是大规模雨水收集工程就已经来不及了。你需要做的是在平常数十年的时间里逐步推进这项工作,以便让居民对此做法有充分的了解并从心理上有适应的时间,只有这样他们才会理解并接受这样的做法。”

在世界其他一些地区,如新家皮,比利时,以及纳米比亚首都温得和克以及美国德克萨斯州城市威奇托福尔斯都已经开始了对污水的回收利用。最终,由于全球人口数量的不断增加,世界其他地方也必将开始这样做,正如斯卡尔斯所言:“他们别无选择。”

在世界上绝大部分的最大型城市中,如亚洲和南美洲的一些巨型城市,缺乏干净的饮用水正在导致疾病的流行。斯卡尔斯指出:“那里缺水的原因是他们的地表水体遭受到了污染。”但事实上对这些受污染水体的处理手段和污水回收净化处理是一样的,因此从技术方面来说两者是等同的。

因此不管你管这一技术叫什么——净化、回收或是“从洗手间到厨房间”,它所代表的其实都是同一件事,那就是:为了我们所有人都能够拥有洁净的饮用水。

 

北美地区利用回收污水解决干旱现象

为解决加州史上最严重的缺水危机,橘郡(OrangeCounty)将污水回收再变成饮用水的成功案例,已引来加州其他都市的有意效法。

橘郡将污水回收、并变成饮用水的成功做法,已成为解决当前加州缺水危机的可行方式。只不过专家也警告,要让再生水变成饮用水的计画能广为推行至加州其他地区,必须要克服民众喝再生水的心理障碍。

打开水龙头,流出来的是清澈无杂质的饮用水。然而大家想像不到的是,它在45分钟前才刚从橘郡废水处理厂的水管流出。在这座特殊的净水厂,透过多项净化程序,让回收的污水转变成民众可饮用的水,其水质甚至比有品牌的瓶装水更好。

水荒让人类想喝污水

负责橘郡这座特殊净水厂的总经理马科斯(MikeMarkus)表示,“污水被分解成只剩下单纯的H、2与O”。他的此言不假,若没有加入矿物质,被净化后的饮用水尝起来根本无味无色。

为因应加州百年来最严重的干旱,该州州长布朗(JerryBrown)上月决定实施限水,以节省水资源的使用。面临这场缺水危机,尽管许多解决措施因应而生,但不是被认为争议性过高、就是耗费成本过大。

其中被认真考虑的方案,一项是节省用水、另一项是开发水资源,例如将太平洋海水透过淡化处理,而变成饮用水。

还有一项受到广泛注意的对策,就是橘郡将污水回收转变成饮用水,不过此举面临行销挑战可能远超出技术挑战。

 

再生水在灌溉上经常被使用,像是加州许多城镇的紫色水管,就是把污水运送到高尔夫球场、动物园与农场进行再次使用。

提供洛杉矶西南区17个都市的WestBasinMunicipalWaterDistrict水力公司,共生产5类“量身打造”的水,以供灌溉、冷却水塔与烹煮之用。

此外,有些环保人士还要求加州民众把在洗脸、淋浴、盆浴及洗衣过后的“污水”回收,用来浇花或灌溉。

只不过要鼓励民众饮用再生水,的确需要克服心理障碍。早在1990年代圣地牙哥与洛杉矶也曾实施过类似计画,但最后却因为遭到民众难以接受所喝的水可能曾来自马桶,而宣告失败。洛杉矶当时斥资5,500万美元所建立的净水厂,就是在民众激烈的抗拒心理下,最后回收的水沦为灌溉之用。

喝再生水卫生吗?

不过橘郡的作法则有所调整。由于深知想要克服民众饮用再生水的观念不易,橘郡这座特殊净水厂,并没有让净化后的水直接流向饮用水处理厂,反而是把这些水导向地底下,补充含水层的水分,再透过天然水进行稀释。藉由这样的环境缓冲,也为民众提供心理的缓冲,不再感觉自己是在饮用“再生水”。

橘郡这座造价4.81亿美元的净水厂是在前一次乾旱时正式启用。马科斯表示,在天时地利配合,让污水变成饮用水的计画能顺利达成。在这次乾旱中期,橘郡净水厂更完成1.42亿美元的扩张计画,将可提升日产能超过4成至1亿加仑。

污水回收再利用目前也推广至全美其他地区,像是德州某些气候特别炎热的都市等,此外加州其他地区也在考虑是否全面进行污水回收。

2014年11月圣地牙哥议会投票通过一项29亿美元的净水计画,目标是在2035年前提供该都市每日用水的3分之1。加州圣塔克拉拉谷净水厂则希望透过再生水的计画,能在2022年前符合至少1成的用水需求。

 

香港污水收集系统覆盖93%人口 治污经验或可引鉴

与深圳一衣带水的香港,历经百年由昔日地处边陲的小渔村成长为耀眼的东方之珠,而香港的城市发展同样离不开对河流治污的苦苦探寻和辛勤实践。

据香港环境保护署(下称“香港环保署”)提供的《2014香港河溪水质报告》的数据显示,2014年香港河溪的总达标率为90%,自2005年以来,香港河溪水质总达标率一直在85%以上,整体水质状况良好。  

香港环保署表示,近年香港河溪水质的改善是实施各项污染管制法规和策略的成果,其中包括《水污染管制条例》、禽畜废物管制计划和污水收集整体计划。

污水何往?香港的河流治污经验或可引为借鉴。

管制禽畜废物污染 养殖需申请饲养禽畜牌照

背景:禽畜饲养严重污染水环境

2015年12月31日,在深圳茅洲河107国道段,看到多家沿河分布但已关停的禽畜饲养场,“禽畜养殖所产生的污染严重影响茅洲河水质,这些养殖场都是近两个月关停的。”茅洲河河道管养员张先生介绍道。

与此类似的是,禽畜饲养场所产生的污染也曾严重影响香港的水环境。据香港环保署介绍,1987年,香港首次颁布禽畜废物管制计划,管制禽畜废物有关的污染,并于1994年再次修订该计划并实行至今。

举措:实施禽畜废物管制计划

法例管制是香港禽畜废物管制计划的重要手段。香港根据各地区的生态状况,将各地区划分为管制区、限制区和禁制区。其中管制区禽畜养殖者需领有渔农自然护理署署长签发的饲养禽畜牌照,限制区不准成立新的养殖场且现有养殖场需领有牌照,而在禁制区内严禁养殖禽畜。

其中管制区和限制区的牌照发放已全部在1997年1月1日前完成,而在不同的区域内,还对应有严格的排放标准并在1995年7月至1997年7月的两年间逐年强化。

而已登记的禽畜养殖者可向香港环境保护署申请基本设施拨款,以减轻设置废物处理设施而造成的经济负担。所有固体禽畜废物必须按《禽畜废物管理工作守则》及《废物处置条例》的规定处理,养殖者需每隔一段指定时间将固体废物运往指定收集地点,倒入指定收集容器。早在2003年,香港环境运输及工务局局长廖秀冬就表示政府每年已耗费约1400万港元协助农民处理猪粪。

 

此外,香港环保署还编印指南,向养殖者介绍趁干铲出法、湿处理及干湿混合处理法、木糠床养殖法等处理禽畜污染物的方法。

严格的处罚措施促成着禽畜废物管制计划的落实。根据香港《废物处置条例》第15条的规定,在禽畜废物禁制区内养殖禽畜将处以10万港币的罚款,未能遵守法定消减污染通知书的指令将处以5万港币的罚款。

效果:减轻水污染成效显著

香港禽畜废物管制计划实施20多年来,在减轻水污染方面取得了显著成效。根据《2014香港河溪水质报告》的信息,在禽畜废物管制计划实施后,香港元朗区的大部分禽畜农场已停止运营,元朗河的水质从计划实施前的1986年的“极劣”改善至2014年的“普通”。

30年前开始治污推进“净化海港计划”将污水化学处理

背景:香港治理维多利亚湾污染

深圳湾和维多利亚湾是深港两地各自的重要地理坐标,潺潺流水在都市喧闹处的流淌便利了航运,也平添了几分诗意。自上世纪八十年代后期,香港开始实施净化海港计划,在治理维多利亚湾的污染方面取得了一定成效,这也为我们治理深圳河流污染提供了借鉴。  

举措:通过污水处理厂处理污水

“净化海港计划”是香港就收集及处理维多利亚港两岸一带污水所制定的一项工程策略。第一期计划将从九龙及香港岛部分地区所收集的污水输送到昂船洲污水处理厂进行化学处理,并已于2001年底开始投入服务。经过了一连串的研究、测试和公共咨询后,香港更制定了分两阶段进行的第二期计划(即第二期甲及第二期乙)。第二期甲计划将进一步收集港岛北及港岛西南一带的污水及扩建昂船洲污水处理厂,以确保在污水量增加后有足够的化学处理能力,并为所有污水进行消毒;在第二期乙计划进行后,更会提供生物处理设施。“净化海港”第二期甲计划已于2009年开始实施。

效果:维港整体水质显著改善

据香港环保署介绍,“净化海港计划”第一期计划处理排入维多利亚港约75%的污水,建造工程自1994年展开,其中包括新建一座位于昂船洲的化学强化一级污水处理厂和全面提升7个基本污水处理厂,收集自九龙、青衣、葵涌、将军澳及港岛东部地区的污水通过七条隧道输往昂船洲。其中包括一条全长23.6公里的深层排污管道,能够将170万吨的污水从九龙和港岛东北部输送到昂船洲的污水处理厂,该污水处理厂是世界上规模最大的同类设施之一。计划第一期自2001年年底投入服务后,维港的整体水质已有显著的改善。

据香港环境保护署的统计资料显示,自1997年昂船洲污水处理厂投入使用后,维多利亚港海水的非离子氨含量下降了31%,大肠杆菌含量下降了50%。

但在2001年“净化海港计划”第一期完成后,流入维多利亚海港的污水仍有约25%未经过充分处理。香港在进行公众咨询后,制定了计划处理来自港岛北面和西南面的污水。香港将耗资175亿港元去执行“净化海港计划”第二期甲。计划包括改善港岛北面和西南面的初级污水处理设施;建造一个管道网络,将现时只经初级处理的污水输送到昂船洲;亦会扩充昂船洲现时的化学处理设施及增建新的污水消毒设施。

 

“变污为宝”新加坡也有招

裕廊岛位于新加坡西南部,这里企业林立,是新加坡的能源与化工中心,也是世界级的炼油石化基地,新建的号称全球最大规模地对二甲苯(俗称PX)工厂也落户该处,因此污水排放最为集中。裕廊工业区与居民区相距仅约9千米,而在这两地中间,则是有着东南亚“鸟类天堂”之称的裕廊飞禽公园,栖息着数千只飞禽。

 

据媒体报道,在新加坡,各家工厂的污水都必须经过预处理达标后,才能排入公共下水道。接着,污水流入公共事业局系统的工厂,由该局负责进一步处理,最后才可以排入大海。新加坡通过完全分流制排水系统,采用上流式厌氧污泥床工艺对污水进行二级处理,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循环利用。此外,新加坡广泛采用了新兴的膜生物反应器技术,效果好且能减少污水处理厂的占地面积。

对位于裕廊岛的石化企业而言,它们排放的污水必须处理到合乎《环境保护与管理条例》的标准,然后才可以安全地排入大海或者进行工业再利用。胜科工业集团是裕廊岛上最大的工业污水处理公司,除了直接处理工业污水,也将部分本应排入自然水体的处理尾水进行回用。这种“闭环水管理模式”可以把化工客户最复杂、最脏的工业污水通过污水处理及中水回用的技术转换成最干净纯度最高的去离子水,最后再反供给客户。(如需转载,请注明来源自科技世界网)