英國(guó)135年污水廠從工業(yè)革命至今的百年變遷史

摘要: 2021年3月22是第二十九屆“世界水日”，聯(lián)合國(guó)確定2021年“世界水日”主題是“Valuing Water”（珍惜水、愛(ài)護(hù)水）。同時(shí)，3月22日至28日是第三十四屆“中國(guó)水周”，水利部確定我國(guó)紀(jì)念2021年“世界水日”和“中國(guó)水周”活動(dòng)的主題為“深入貫徹新發(fā)展理念，推進(jìn)水資源集約安全利用”。本文向大家介紹一座比活性污泥法還老的污水廠。

2021年3月22是第二十九屆“世界水日”，聯(lián)合國(guó)確定2021年“世界水日”主題是“Valuing Water”（珍惜水、愛(ài)護(hù)水）。同時(shí)，3月22日至28日是第三十四屆“中國(guó)水周”，水利部確定我國(guó)紀(jì)念2021年“世界水日”和“中國(guó)水周”活動(dòng)的主題為“深入貫徹新發(fā)展理念，推進(jìn)水資源集約安全利用”。本文向大家介紹一座比活性污泥法還老的污水廠。

 

一座有135年歷史的污水廠。

 

大家應(yīng)該都知道，活性污泥法是上世紀(jì)初在英國(guó)發(fā)明的，而且Edward Ardern和William Lockett被認(rèn)為是活性污泥法的發(fā)明人，時(shí)間是1914年。

 

但其實(shí)英國(guó)污水處理的起步比活性污泥法還要早上約50年：當(dāng)年隨著工業(yè)發(fā)展，英國(guó)的人口開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，英格蘭也成為是水污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一。英國(guó)的城鎮(zhèn)反復(fù)出現(xiàn)衛(wèi)生問(wèn)題，致使著名科學(xué)家邁克·法拉第都要親自調(diào)查泰晤士河現(xiàn)狀，并投稿到《泰晤士報(bào)》告狀。在這樣的社會(huì)背景下，英國(guó)于1865年成立了第一個(gè)河道污染皇家委員會(huì)(Royal Commission on River Pollution)。 

當(dāng)年一幅描繪法拉第調(diào)查泰晤士河發(fā)臭問(wèn)題的諷刺畫(huà) | 圖源：dailybritain@wordpress
 

委員會(huì)的成立促成了1876年《河流污染預(yù)防法》的頒布，但法案本身沒(méi)有指明治理措施和技術(shù)，因此未能阻止河流污染的進(jìn)一步惡化。直到1898年，污水處理皇家委員會(huì)的成立才有了改變。這應(yīng)該是污水處理技術(shù)的里程碑——委員會(huì)協(xié)調(diào)了各方資源，以便更好地了解影響水質(zhì)的因素，并評(píng)估水處理流程。該委員會(huì)最出名的成果之一要數(shù)1908年頒布的BOD5推薦測(cè)試。他們還在1912年推出了著名的“30:20 +完全硝化”的污水處理出水標(biāo)準(zhǔn)(SS<30mg/L，BOD<20mg/L)，這對(duì)當(dāng)時(shí)的污水處理工藝是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

 

如今，泰晤士河已經(jīng)成為全球最干凈的城市河流之一。回頭來(lái)看，污水處理須記一功。在本期的專(zhuān)欄里，小編想帶大家去英國(guó)的謝菲爾德，參觀一座有135年歷史的污水廠。這個(gè)污水廠旁有一個(gè)超大型的購(gòu)物中心。英國(guó)人怎么敢在污水廠旁建購(gòu)物商場(chǎng)？我們?nèi)タ磦€(gè)究竟吧。

Meadowmall Shopping Centre | 圖源：yopa

135年歷史的污水廠

 

在去污水廠前，我先冒充個(gè)導(dǎo)游，跟大家講講謝菲爾德的歷史：

 

謝菲爾德(Sheffield)，是英國(guó)典型的老牌工業(yè)城市，它的發(fā)展史幾乎是歐洲近代發(fā)展的縮影。在18 世紀(jì)中葉，Benjamin Huntsman在謝菲爾德發(fā)明了坩堝煉鋼法(Crucible steelmaking)，它成為城市工業(yè)的啟蒙技術(shù)，產(chǎn)品出口至歐洲及美洲市場(chǎng)。

 

歷史從此翻開(kāi)新的一頁(yè)——謝菲爾德逐漸摒棄了傳統(tǒng)手工業(yè)和紡織業(yè)，從多產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)城市，轉(zhuǎn)型成單一產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化城市。鋼鐵加工業(yè)的高薪吸引了大量人口就業(yè)，謝菲爾德圍繞中央圖書(shū)館和鋼鐵廠，形成兩個(gè)新的城市中心。可以說(shuō)，謝菲爾德引領(lǐng)了歷史上第一次大規(guī)模的城市化進(jìn)程。連著名的柯南·道爾醫(yī)生(Conan Doyle)也曾在謝菲爾德?lián)吾t(yī)生助理，并以他在這個(gè)城市的經(jīng)歷為原型寫(xiě)出了著名的福爾摩斯系列小說(shuō)中的《巴斯克維爾的獵犬》。

 

如今，謝菲爾德已成為英格蘭第四大城市，但如果你有走在當(dāng)?shù)亟宇^，估計(jì)很難想象19世紀(jì)的它有多臟多臭。

 

福爾摩斯與火車(chē)
 

福爾摩斯迷可能知道Sherlock Holmes的原型叫Joseph Bell博士，但其實(shí)他的原型還另有一人，那就是著名的愛(ài)丁堡法醫(yī)科學(xué)家、公共衛(wèi)生檢查官Henry Littlejohn爵士。當(dāng)年Littlejohn爵士幾乎參與了愛(ài)丁堡所有謀殺案、死亡案的調(diào)查工作。法醫(yī)學(xué)上的“驗(yàn)指紋”和“照片證據(jù)”正是他開(kāi)的先河。

 

Henry Littlejohn爵士有個(gè)兒子，生于1826年，叫Harvey Littlejohn。Harvey也是個(gè)學(xué)霸，并繼承父親的專(zhuān)業(yè)，成為了一名法醫(yī)科學(xué)家。1891年，小Littlejohn搬到了謝菲爾德，擔(dān)任當(dāng)?shù)氐墓残l(wèi)生檢察官和當(dāng)?shù)卮髮W(xué)的法醫(yī)學(xué)講師。

Littlejohn父子的照片 | 圖源：維基百科

 

剛?cè)サ街x菲爾德的Littlejohn教授可是震驚了 ：“估計(jì)很難找到比謝菲爾德市中心更糟糕的城鎮(zhèn)了。” 這是他作為當(dāng)?shù)氐墓残l(wèi)生檢察官對(duì)當(dāng)?shù)匦l(wèi)生狀況的評(píng)價(jià)。

 

“你在這里可以找到關(guān)于邋遢不衛(wèi)生的描述所對(duì)應(yīng)的情景?；魜y和傷寒等疾病從私人垃圾堆、骯臟的未經(jīng)鋪設(shè)的空地延伸到碎石溝渠，受到污染的水和廢物沿著陡峭的山坡順流而下，進(jìn)入河道。”

 

上邊都是Littlejohn教授對(duì)當(dāng)年謝菲爾德惡劣市容的描述。而他可能不知道的是，這一切都是他來(lái)之前的幾十年里，當(dāng)?shù)丨h(huán)境快速惡化的結(jié)果。

 

第一次工業(yè)革命給英國(guó)帶來(lái)了蒸汽火車(chē)，謝菲爾德也有了自己的火車(chē)站。鐵路的到來(lái)使謝菲爾德的人口激增，當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)開(kāi)始利用火車(chē)運(yùn)輸產(chǎn)品來(lái)拓展業(yè)務(wù)。該城人口在1830-1881年里，從9萬(wàn)飆升到30萬(wàn)！

火車(chē)改變了英國(guó)的經(jīng)濟(jì)格局 | 圖源：維基百科

 

第一座污水廠
 

1832年的霍亂大流行奪去了謝菲爾德400多個(gè)人的生命。在那以后，雖然當(dāng)?shù)卣呀?jīng)修建了下水管網(wǎng)，但企業(yè)家們依舊圖方便，把廢水廢棄物直接傾倒至當(dāng)?shù)氐闹饕恿?River Don)，河水黑如墨，惡臭難聞。

在這樣的背景下，謝菲爾德在1886年修建了本市第一座污水處理廠(天啊，當(dāng)?shù)厝耸窃趺窗具^(guò)那50多年的？)。

2012年升級(jí)改造的新的前處理格柵 | 圖源：約克水務(wù)
 

起初的污水廠其實(shí)非常簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為4萬(wàn)立方米/天，但實(shí)際上只在白天運(yùn)行。污水用石灰來(lái)處理，產(chǎn)生污泥用作附近農(nóng)場(chǎng)的肥料。無(wú)論如何，就當(dāng)時(shí)而言，這污水廠已經(jīng)是一個(gè)巨大的進(jìn)步。所以那時(shí)候它還吸引了英國(guó)其他地方的同行和市政府官員來(lái)參觀訪問(wèn)。

 

1886年建成后，污水廠在1910年進(jìn)行了一次改造。此前，謝菲爾德市政廳一直構(gòu)想著建條管將污水直接排入北海，但后來(lái)選用了一種創(chuàng)新的方法——往污水里曝氣加氧，來(lái)分解污染物。他們當(dāng)時(shí)管這技術(shù)叫細(xì)菌床(bacteria beds)?？梢哉f(shuō)，謝菲爾德人真為人類(lèi)做了一件大好事——如果當(dāng)時(shí)真把污水直排入海，可能就變成今天的標(biāo)準(zhǔn)操作了。謝菲爾德人為其他地方的政府和水務(wù)局制定了一個(gè)全新的基準(zhǔn)——用生物的方法處理污水。大家請(qǐng)注意時(shí)間——他們?cè)?910年就想到了用細(xì)菌處理污水，而所謂的活性污泥法是1914年才出世的。

Blackburn Meadows 污水廠的現(xiàn)貌。在1990年前，它甚至有自己的鐵路 | 圖源: JPIMedia

 

第一次升級(jí)
 

大概又過(guò)了四十多年后，污水廠迎來(lái)了第一次大規(guī)模升級(jí)，在1956-1968年間，污水廠經(jīng)歷了五個(gè)階段的升級(jí)計(jì)劃：增加了過(guò)濾池、預(yù)處理區(qū)、暴雨污水處理區(qū)，更換了沉淀池，甚至還有了污泥焚燒設(shè)備。

 

接著，在1979-1983年間，市政府先后修建了兩條大型管道，其中一條直徑5.5米，長(zhǎng)2.14千米的隧道聯(lián)通了污水廠和Carbrook的Hawke街的跌水井(drop shaft)，另一條則連到Furnival路。

1979建造的超大管道 | 圖源：Picture Sheffield

 

進(jìn)入1990年代，謝菲爾德政府和約克郡水務(wù)公司簽訂了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)99年的租約。在此之后，污水廠的運(yùn)營(yíng)進(jìn)入了一個(gè)新的境界——他們開(kāi)始更關(guān)注和自然的融合了。廠區(qū)的出水塘被改造成公園，里邊有濕地和草地。污水廠自此吸引了許多稀客，據(jù)觀鳥(niǎo)愛(ài)好者介紹，他們能看到鷺鳥(niǎo)(Herons)、紅隼(kestrels)、鸕鶿(cormorants)和鵟(buzzards)等物種。

 

天災(zāi)的打擊
 

當(dāng)然，歷史如此悠久的污水廠怎么不經(jīng)歷挫折。2007年，一場(chǎng)極具破壞性的洪水洗劫了整個(gè)謝菲爾德。

 

謝菲爾德的污水廠也未能幸免。當(dāng)時(shí)處理能力約50萬(wàn)人口當(dāng)量的污水廠也許在設(shè)計(jì)的時(shí)候就沒(méi)有考慮洪澇的可能性，當(dāng)時(shí)被完全淹沒(méi)在4-5米深的水下，還有工作人員被困廠區(qū)過(guò)夜。污水廠的污水只能溢流入河，這個(gè)情況維持了整整五天才結(jié)束，污水廠的脆弱性暴露無(wú)遺。

位于Nursery Street park的洪水紀(jì)念碑 | 圖源：bbc

 

這次洪水在當(dāng)?shù)厮闶且粋€(gè)大事件，當(dāng)?shù)赜腥嗽跁r(shí)候立了個(gè)石碑來(lái)紀(jì)念。這種行為還是讓小編覺(jué)得蠻敬佩的。

 

話說(shuō)回來(lái)，這次洪災(zāi)使污水廠的設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞，事后一共花了1700萬(wàn)英鎊進(jìn)行維修?；诉@么多錢(qián)買(mǎi)個(gè)教訓(xùn)之后，當(dāng)局決定要對(duì)污水廠進(jìn)行第二次升級(jí)改造。

 

第二次升級(jí)
 

2012年，當(dāng)局拿出7800萬(wàn)英鎊來(lái)對(duì)污水廠進(jìn)行大改造。 

 

可以說(shuō)他們幾乎是重新污水廠的每個(gè)部分，包括建了新的前處理單元、12個(gè)新的沉淀池和一個(gè)全新的曝氣系統(tǒng)，處理規(guī)模增至83萬(wàn)人口當(dāng)量。出水滿(mǎn)足歐盟的淡水魚(yú)類(lèi)指令(EU FFD)的標(biāo)準(zhǔn)，出水BOD要求低至3-5mg/L，氨氮低于3mg/L的水平。

 

更重要的是加設(shè)了厭氧消化池，年處理量為21000噸，造價(jià)高達(dá)2300萬(wàn)英鎊，處理后的污泥會(huì)給附近的農(nóng)地作為肥料農(nóng)用。

 

同時(shí)這也是污水廠升級(jí)成為能量工廠，通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)，污水廠每年可以生產(chǎn)1.9MW的可再生能源，據(jù)稱(chēng)能滿(mǎn)足廠區(qū)大部分的電力。碳排放每年減少6500噸當(dāng)量，減少率達(dá)30%。

Blackburn Meadows污水廠如今的模樣 | 圖源: Yorkshire Water

這次升級(jí)長(zhǎng)達(dá)4年，于2016年完工。除了污水處理本身，升級(jí)項(xiàng)目還包括對(duì)Don Valley的泵站和污水管網(wǎng)的改良，減少日后遇到洪災(zāi)造成的破壞。污水廠的大佬們當(dāng)時(shí)很自豪地宣布：排入Don River的出水的氮含量大大降低了，這幫助這條河的水質(zhì)提高至自工業(yè)革命以來(lái)最健康的水平。

 

臭氣管理
 

1990年代初，謝菲爾德決定在Blackburn Meadows污水廠1公里旁建一個(gè)名叫Meadowhall的購(gòu)物中心。現(xiàn)在Meadowhall是英國(guó)第11大的購(gòu)物中心。敢在污水廠旁建商圈，說(shuō)明污水廠的臭氣管理工作應(yīng)該還不錯(cuò)。

 

在2012年的大升級(jí)中，污水廠也進(jìn)行了臭氣控制系統(tǒng)的更新，采用了Pure Air Solutions公司的SULPHUS技術(shù)來(lái)處理廠區(qū)產(chǎn)生的臭氣。這套技術(shù)主要利用了 人工填料組裝的生物濾池。

 

據(jù)了解，Meadowshall購(gòu)物中心計(jì)劃在這十年里完成擴(kuò)建，屆時(shí)將成為英國(guó)第四大的購(gòu)物中心。到時(shí)也許小編要再寫(xiě)一篇《居然在英國(guó)超級(jí)購(gòu)物中心旁建污水廠》的推文了。話說(shuō)，國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)商是不是也可以借鑒這種污水廠和商圈共生的模式呢？

Meadowhall 購(gòu)物中心航拍 | 圖源：wikipedia

 

不會(huì)變老的污水廠
 

沒(méi)想到吧？居然有比活性污泥法還老的污水廠！

 

在它135年的歷史，Blackburn Meadow污水廠橫跨了三次工業(yè)革命，一路走來(lái)，經(jīng)歷了持續(xù)的升級(jí)改造，也見(jiàn)證了城市歷史的發(fā)展。反過(guò)來(lái)，它賦予城市的意義和價(jià)值也在不斷演變。

污水廠和生物質(zhì)發(fā)電廠相鄰 | 圖源：youtube

 

在去年的新冠疫情期間，Blackburn Meadow污水廠也貢獻(xiàn)了自己的一份力——研究人員在廠區(qū)的進(jìn)水里檢測(cè)到了新冠病毒的遺傳物質(zhì)。這幫助了當(dāng)?shù)厝艘庾R(shí)到污水廠在公共衛(wèi)生預(yù)警方面的潛力。

 

不知道你看完Blackburn Meadow污水廠的故事會(huì)有何感受。在小編看來(lái)，它是污水廠可以永葆不老的最好例證。希望不久的將來(lái)，所有的污水廠都能改名成為“凈水公園”或者“再生水花園”。

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