美國(guó)的城市衛(wèi)生治理起源于18世紀(jì)，從對(duì)街道垃圾傾倒的治理發(fā)展到19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初的廢水收集時(shí)代，但這個(gè)時(shí)期還極少有廢水處理的理念。直到20世紀(jì)中葉，隨著美國(guó)《清潔水法案(theClean Water Act)》的頒布，人們開(kāi)始系統(tǒng)關(guān)注廢水處理，并先后提出了二級(jí)處理和深度處理的理念。根據(jù)《英國(guó)醫(yī)學(xué)雜志(the British Medical Journal)》最近對(duì)11341名讀者進(jìn)行的民意調(diào)查，統(tǒng)計(jì)出“廢水收集”和“廢水處理”是過(guò)去兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)人類(lèi)社會(huì)中最重要的公共衛(wèi)生事業(yè)。
同樣，負(fù)責(zé)這一公共事業(yè)的管理機(jī)構(gòu)也在隨之進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換。早年，污水處理公司幾乎都是私人所有并經(jīng)營(yíng)，隨著各國(guó)政府逐漸意識(shí)到現(xiàn)代衛(wèi)生設(shè)施是保證人口健康和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵之一，從而政府開(kāi)始紛紛介入對(duì)污水收集的管控。美國(guó)的城市公共工程部門(mén)逐漸出現(xiàn)分支，并演變?yōu)?a target="_blank" title="城市污水新聞專(zhuān)題">城市污水管理部門(mén)。在“清潔水法案”頒布的最初幾十年里，由于治理難度的增加和財(cái)政復(fù)雜性的提升，許多城市污水管理機(jī)構(gòu)正式過(guò)渡為國(guó)有，這些合并后的機(jī)構(gòu)通常規(guī)模較大、地域性強(qiáng)、獨(dú)立性強(qiáng)、管理職能廣泛。由于公用事業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力的多元化，這些機(jī)構(gòu)內(nèi)甚至擁有律師、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、科學(xué)家、管理專(zhuān)家和工程師等多種類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員。
今天，美國(guó)的城市污水管理機(jī)構(gòu)是世界上最先進(jìn)和最有效的公用事業(yè)機(jī)構(gòu)之一。他們?yōu)槊绹?guó)90%以上的人口提供服務(wù)，其管理范圍影響美國(guó)幾乎所有的河流、湖泊、水域，他們管理著超過(guò)5000億美元的凈資產(chǎn)，每年融資約250億美元，每年管理的合并預(yù)算超過(guò)550億美元。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局和各州的分析，經(jīng)過(guò)污水處理，可以去除90%以上的有機(jī)物，大約55%的營(yíng)養(yǎng)物和幾乎所有的有害細(xì)菌。
回望美國(guó)污水管理機(jī)構(gòu)走過(guò)的150年，變革的挑戰(zhàn)從未停止。2013年，全國(guó)清潔水協(xié)會(huì)(NACWA)、水環(huán)境與回用基金會(huì)(WERF)、水環(huán)境聯(lián)盟(WEF)聯(lián)名遞交了一份報(bào)告——《TheWater Resource Utility of the Future——A Blueprint forAction》(簡(jiǎn)譯為《未來(lái)污水廠行動(dòng)藍(lán)圖》)，該報(bào)告系統(tǒng)介紹了美國(guó)過(guò)去和未來(lái)在水環(huán)境領(lǐng)域如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與變革所付出的實(shí)踐與規(guī)劃。本期《創(chuàng)新水吧》將帶領(lǐng)讀者們共同解讀這份面向未來(lái)的行動(dòng)藍(lán)圖。
如何定義“未來(lái)污水廠”
除了傳統(tǒng)的公眾健康和環(huán)境保護(hù)之外，“未來(lái)污水廠”提出了新的訴求。“未來(lái)污水廠”的目標(biāo)是以創(chuàng)新的方式可持續(xù)利用資源，從廢水中分離、提取、回收或轉(zhuǎn)換有再利用價(jià)值的水、能源和資源，以降低成本、增加收入并助力當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)?！拔磥?lái)污水廠”還提出通過(guò)合理開(kāi)展流域共享、搭建創(chuàng)新的合作伙伴關(guān)系、采用適用性管理技術(shù)，使共享水資源的多方可以更充分地保持聯(lián)系，以確保最大限度地提高環(huán)境效益。
“未來(lái)污水廠”模型
轉(zhuǎn)型的動(dòng)力
為什么美國(guó)要提出“未來(lái)污水廠”的理念，為什么污水管理機(jī)構(gòu)大多表示贊同并付諸于實(shí)踐?可能包括以下三點(diǎn)原因。
來(lái)自于污水管理機(jī)構(gòu)這些年來(lái)職務(wù)角色的自然轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)近百年的經(jīng)驗(yàn)累積，除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)目標(biāo)之外(去除污染物等)，污水管理機(jī)構(gòu)還意識(shí)到，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物、汞和新興污染物而言，最有效的和最經(jīng)濟(jì)的解決方案是直接掌控其處置權(quán)，而不是讓更多編外人員插手其中。來(lái)自于財(cái)政的壓力。在美國(guó)的許多缺水地域，特別是西部干旱地區(qū)，正逐漸逼近城市水源極限，與此同時(shí)，能源成本穩(wěn)步上升，地方政府的預(yù)算也因?yàn)橘Y產(chǎn)置換成本和實(shí)際處理成本的上升而被逐年拉低。在某些情況下，客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)廢水服務(wù)的能力也有限。因此，“未來(lái)污水廠”的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一就來(lái)自財(cái)政壓力。對(duì)自愿采取轉(zhuǎn)型的污水管理機(jī)構(gòu)而言，從單純的廢水處理轉(zhuǎn)向可持續(xù)的資源管理，都將以降低成本和增加收入的形式帶來(lái)凈收益。轉(zhuǎn)型確實(shí)可以給環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)帶來(lái)好處。環(huán)境方面，減少二氧化碳的排放量，回收資源和能源。節(jié)約產(chǎn)生的效益又將以減緩費(fèi)率增加和投資的方式反作用于社區(qū)，進(jìn)一步強(qiáng)化服務(wù)和改善環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)方面，企業(yè)將獲得更多的資金來(lái)投資工廠和設(shè)備以及開(kāi)展研發(fā)。這部分投資的結(jié)果將為技術(shù)和制造業(yè)創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)，從而帶動(dòng)一系列實(shí)體經(jīng)濟(jì)需求，政府也有可能獲得增長(zhǎng)的稅收。在當(dāng)?shù)?，污水管理機(jī)構(gòu)可以從這些價(jià)值動(dòng)力中分得紅利，并以需求增加和收入增加的形式回饋給公用事業(yè)。在全國(guó)范圍內(nèi)，能源自給將會(huì)減少進(jìn)口需求，并拉動(dòng)更健康的貿(mào)易平衡。
美國(guó)“未來(lái)污水廠”代言人
卡姆登市政公用管理事業(yè)局
卡姆登市政公用管理事業(yè)局(The Camden County Municipal Utility Authority(CCMUA))位于新澤西州西南部，為該區(qū)域37個(gè)社區(qū)、約50萬(wàn)人口服務(wù)，該污水廠的設(shè)計(jì)流量為80MGD，平均流量為58MGD，二級(jí)處理工藝采用純氧活性污泥工藝，出水排入特拉華河(Delaware River)。在過(guò)去的幾年中，CCMUA通過(guò)執(zhí)行“未來(lái)污水廠”的理念，大大緩解了該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)壓力。CCMUA采取的措施主要包括將現(xiàn)有建筑改為綠色既能建筑、采用太陽(yáng)能光伏板、從生物質(zhì)中回收甲烷、提高污水廠運(yùn)行效率。通過(guò)這一系列舉措，污水廠的運(yùn)維成本大幅下降，其中通過(guò)太陽(yáng)能光伏板每年可節(jié)省大約30萬(wàn)美元能源成本。該廠計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)完全能源自給，預(yù)計(jì)屆時(shí)每年將節(jié)省300萬(wàn)美元。
密爾沃基大都會(huì)污水管理局
密爾沃基大都會(huì)污水管理局(The Milwaukee Metropolitan Sewerage District(MMSD))位于威斯康星州，緊鄰密歇根湖，為當(dāng)?shù)?8個(gè)社區(qū)、約110萬(wàn)用戶(hù)提供污水處理服務(wù)，是威斯康星州最大的污水處理排放大戶(hù)。MMSD旗下有兩座污水處理廠，分別位于瓊斯島(Jones Island)和橡樹(shù)灣南岸(the South Shore in OakCreek)，目前由威立雅運(yùn)營(yíng)。瓊斯島污水處理廠建成于1925年，是美國(guó)最早成功運(yùn)行活性污泥工藝的污水處理廠之一，也是美國(guó)第一座將污泥處理為有機(jī)肥進(jìn)行銷(xiāo)售的污水處理廠(有機(jī)肥命名為Milorganite)，這座高壽的污水處理廠被美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)指定為美國(guó)歷史性土木工程地標(biāo)之一(Historic Civil Engineering Landmark)。
MMSD是“未來(lái)污水廠”先驅(qū)者之一，榮獲美國(guó)水獎(jiǎng)等多項(xiàng)殊榮。MMSD設(shè)定了25年發(fā)展計(jì)劃，堅(jiān)持可持續(xù)、低成本、高效率。MMSD轉(zhuǎn)型“未來(lái)污水廠”的兩個(gè)基本原則是(1)以持續(xù)發(fā)展為基調(diào)，平衡經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)之間的發(fā)展步調(diào);(2)成立戰(zhàn)略聯(lián)盟和流域水質(zhì)合作體系。MMSD改建了大批綠色建筑、采用了可再生能源、并采取了多項(xiàng)有利于減輕氣候變暖的措施。目前，該廠已實(shí)現(xiàn)100%能源自給，碳排放量也比2005年降低了90%。
瓊斯島污水處理廠(JonesI sland WWTP)
東灣市政公用事業(yè)局
東灣市政公用事業(yè)局(The East Bay Municipal Utility District(EBMUD))位于加州，是1923年根據(jù)加州“市政公用事業(yè)法”成立的公用事業(yè)公司，主要服務(wù)奧克蘭和舊金山以東周邊地區(qū)，服務(wù)人口約為68.5萬(wàn)。二級(jí)處理工藝的最大處理流量為168MGD，初級(jí)處理工藝的最大流量可達(dá)320MGD，污水廠設(shè)有容積為415MGD的流量調(diào)節(jié)池，平均每天處理廢水量為6300萬(wàn)加侖。
EBMUD是“未來(lái)污水廠”先驅(qū)者之一，從20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，就一直致力于污水處理廠回收、再利用和生產(chǎn)可再生能源。通過(guò)將社區(qū)內(nèi)的食物垃圾(當(dāng)?shù)夭宛^的油脂、釀酒廠和農(nóng)場(chǎng)的食物垃圾)回收，與污水廠的污泥混合進(jìn)行協(xié)同厭氧消化，產(chǎn)生的沼氣用以發(fā)電，除了可以滿(mǎn)足自身的用電需求，剩余的電還能并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。該沼氣發(fā)電項(xiàng)目投資約為3100萬(wàn)美元，產(chǎn)電量為55000兆瓦時(shí)/年，每年可節(jié)約300萬(wàn)美元的能源成本，并且與2010年相比，每年的碳減排量為13300噸。
漢普頓路衛(wèi)生事業(yè)局
漢普頓路衛(wèi)生事業(yè)局(The Hampton Roads Sanitation District(HRSD))成立于1940年，位于佛吉尼亞州南部，服務(wù)約17個(gè)社區(qū)、160萬(wàn)人口。HRSD運(yùn)營(yíng)著9座大型污水處理廠和4座小型污水處理廠，每天污水處理量為249MGD。HRSD被公認(rèn)為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，遵守著極為嚴(yán)苛的弗吉尼亞污染物排放清除系統(tǒng)(VPDES)的許可排放標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)由弗吉尼亞州環(huán)境質(zhì)量部頒發(fā)許可證，經(jīng)過(guò)審查、修訂，每5年重新印發(fā)一次。
HRSD運(yùn)營(yíng)之一的南塞蒙德污水處理廠(Nansemond WWTP)以其營(yíng)養(yǎng)物回收工藝而出名。該廠采用的是Ostara磷回收工藝，可將污泥脫水過(guò)程中85%的磷和25%的氮進(jìn)行回收，轉(zhuǎn)化為緩釋肥料Crystal Green?。化肥收入抵消了資本和運(yùn)營(yíng)成本，還提高了整個(gè)工廠的效率，并取代了磷肥開(kāi)采，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境收益。同時(shí)，還安裝了太陽(yáng)能光伏板和風(fēng)力渦輪機(jī)，并將建筑改建為綠色建筑，通過(guò)采用可再生能源為其設(shè)施供電，降低能源成本并減少碳排放。
南塞蒙德污水處理廠(Nansemond WWTP)
來(lái)源:中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究 作者:張婧怡
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