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【工业之美】这些“活体机器”让污水处理厂变为温室花园

郁郁葱葱的绿植,绽放的花朵,这样的温室植物园很难让人和臭气熏天的污水处理厂联系起来。在匈牙利首都布达佩斯圈的南佩斯污水处理厂(South-pest wastewater treatment plant) 中,就隐藏着这样一座温室植物园。

位于多瑙河畔的布达佩斯,面积约525平方公里,人口174万,每天产生40万-50万立方米的污水,全市设有三个污水处理厂进行污水处理。建造于1952年的南佩斯污水厂,占地面积17万平方米,70多名员工。污水处理规模为8万立方米/天,淤泥处理量为3.9万吨。是匈牙利最古老、且最小的一个污水处理厂。

(南佩斯FCR处理室外观。摄影:杨悦)

随着经济不断发展,运营成本上升,设备老化,污水处理不及时,南佩斯污水厂时有恶臭气味散发的情况出现。在经过多次升级改造后,2012年,南佩斯污水厂与奥尼卡水处理公司(Organica Water,下称奥尼卡)进行升级改造,引进Organica®食物链反应器(Food Chain Reactor,下称FCR)技术。这种独有的生态废水处理流程,正是南佩斯与其他污水处理厂的不同之处。

奥尼卡成立于1998年,开始只是针对匈牙利市场的传统污水设计建造公司。2007年,奥尼卡成为匈牙利最大的水处理工程技术公司,与全球最大的水务集团法国威立雅合作,授权后者在法国建造FCR污水处理厂,并在全球推广该技术。

(扎根在污水里的植物。摄影:杨悦)

这座外表看起来与普通花房一样的温室,建造在污水处理池之上。温室里有上千种植物,这些植物根系发达,可深入水下0.5-1.5米的污水中。

(南佩斯污水厂技术工程师Zoltán Kulcsár向记者展示人造根系。摄影:杨悦)

南佩斯污水厂的员工在植物根部连接一米多长的人造纤维介质,延长扩大植物的根系,以增加对水体中污染物的吸附能力。

FCR是综合固定生物膜活性污泥法(IFAS)的一种,置于封闭、无味的温室设施中,通过人工和自然结合的方法,构建水生态食物链建立多样化的生物群落。附着在植物根系和载体表面的微生物、水生植物、水生动物等这些“活体机器”,通过新陈代谢增强对水体中污染物的降解功能。

FCR系统的六个常规生化池。来源:奥尼卡官网

FCR系统包括固体废物预处理,生物处理或去除营养物、污泥处理及回收处理等程序。其中每个反应器都配有专门设计的生物模块,以优化处理流程不同阶段、不同生态系统的发展需要。

在预处理后,会进行化学与污染物的转化和清除。

在活化池底的人工生物膜载体上,附着有2000-3000种降解微生物及其他更为高等的生物,利用氧气对废水中的可溶解有机物进行生物递降分解。在降解过程中,还会生成微生物富集的污泥,活化污泥和水的悬浮层在二沉池中分离后,污泥沉淀并收集到沉淀池底部,再回流至曝气池,其余过量污泥则排放至污泥处理厂。鼓风机在24小时工作,以满足上述生物过程中的氧气需求。

第二阶段,会进行两段式固定床生物过滤器处理。 在硝化过滤器内,曝气过程中附着于过滤材料上的微生物,成都活动策划公司发现将废水中的铵氧化成硝酸盐;在脱氮过滤器内,附着于过滤材料上的微生物,在缺氧状态下,将硝化过滤器流出水体中所含的硝酸盐还原成氮。该过程中会添加甲醇作为补充养分。

(从FCR处理室流出的废水。摄影:杨悦)

处理后的废水通过紫外线消毒后,直接排放至当地Ráckeve-Soroksár Danube河道支流,水质超过欧洲标准。

改造完成后,南佩斯污水厂拥有了三个温度、湿度可全自动控制的植物温室,每星期只需要派员工来一次。相比传统污水厂,FCR技术解决了传统污水厂不美观、气味大的缺点,和污水处理厂常用的活性污泥法相比,电耗降低约15%;占地面积降低一半以上,运行成本降低10%以上。

2014年,南佩斯污水厂又加入了生态废水处理流程,用来处理食物残渣,挤压混合后放入下一个水泵处理池生产沼气。

8月31日,南佩斯污水处理厂技术工程师Zoltán Kulcsár,向界面新闻记者在内的多家媒体介绍,“(南佩斯污水厂)有六个沼气处理塔,每个容积为500立方米。食物残渣收集后,在处理塔内混合加热,生产成沼气,剩余的食物残渣排出,晾干。”

除了FCR技术,南佩斯污水厂在改造过程中还更换了其他设备以提高效益。在20014年以前,陆续引进了GE和卡特彼勒发电机用于自身的发电,更换了格兰富污水泵、热水循环泵在内的所有水泵,降低了总体成本。南佩斯污水厂每天会生产2.5万立方米的沼气、90-100立方米的淤泥,可以在沼气池中加热产生热能。这些技术和设备让南佩斯污水厂成为了真正零能耗的污水处理厂。