英國135年污水廠從工業革命至今的百年變遷史
更新時間：2021-03-23 15:29
來源： JIEI創新實驗室
作者: 瓦村農夫
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2021年3月22是第二十九屆“世界水日”，聯合國確定2021年“世界水日”主題是“Valuing Water”（珍惜水、愛護水）。同時，3月22日至28日是第三十四屆“中國水周”，水利部確定我國紀念2021年“世界水日”和“中國水周”活動的主題為“深入貫徹新發展理念，推進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。
大家應該都知道，活性污泥法是上世紀初在英國發明的，而且Edward Ardern和William Lockett被認為是活性污泥法的發明人，時間是1914年。
但其實英國污水處理的起步比活性污泥法還要早上約50年：當年隨著工業發展，英國的人口開始迅速增長，英格蘭也成為是水污染最嚴重的國家之一。英國的城鎮反復出現衛生問題，致使著名科學家邁克·法拉第都要親自調查泰晤士河現狀，并投稿到《泰晤士報》告狀。在這樣的社會背景下，英國于1865年成立了第一個河道污染皇家委員會(Royal Commission on River Pollution)。
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當年一幅描繪法拉第調查泰晤士河發臭問題的諷刺畫 | 圖源：dailybritain@wordpress
委員會的成立促成了1876年《河流污染預防法》的頒布，但法案本身沒有指明治理措施和技術，因此未能阻止河流污染的進一步惡化。直到1898年，污水處理皇家委員會的成立才有了改變。這應該是污水處理技術的里程碑——委員會協調了各方資源，以便更好地了解影響水質的因素，并評估水處理流程。該委員會最出名的成果之一要數1908年頒布的BOD5推薦測試。他們還在1912年推出了著名的“30:20 +完全硝化”的污水處理出水標準(SS<30mg/L，BOD<20mg/L)，這對當時的污水處理工藝是一個巨大的挑戰。
如今，泰晤士河已經成為全球最干凈的城市河流之一。回頭來看，污水處理須記一功。在本期的專欄里，小編想帶大家去英國的謝菲爾德，參觀一座有135年歷史的污水廠。這個污水廠旁有一個超大型的購物中心。英國人怎么敢在污水廠旁建購物商場？我們去看個究竟吧。
Meadowmall Shopping Centre | 圖源：yopa
135年歷史的污水廠
在去污水廠前，我先冒充個導游，跟大家講講謝菲爾德的歷史：
謝菲爾德(Sheffield)，是英國典型的老牌工業城市，它的發展史幾乎是歐洲近代發展的縮影。在18 世紀中葉，Benjamin Huntsman在謝菲爾德發明了坩堝煉鋼法(Crucible steelmaking)，它成為城市工業的啟蒙技術，產品出口至歐洲及美洲市場。
歷史從此翻開新的一頁——謝菲爾德逐漸摒棄了傳統手工業和紡織業，從多產業的傳統城市，轉型成單一產業的工業化城市。鋼鐵加工業的高薪吸引了大量人口就業，謝菲爾德圍繞中央圖書館和鋼鐵廠，形成兩個新的城市中心。可以說，謝菲爾德引領了歷史上第一次大規模的城市化進程。連著名的柯南·道爾醫生(Conan Doyle)也曾在謝菲爾德擔任醫生助理，并以他在這個城市的經歷為原型寫出了著名的福爾摩斯系列小說中的《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，但如果你有走在當地接頭，估計很難想象19世紀的它有多臟多臭。
福爾摩斯與火車
福爾摩斯迷可能知道Sherlock Holmes的原型叫Joseph Bell博士，但其實他的原型還另有一人，那就是著名的愛丁堡法醫科學家、公共衛生檢查官Henry Littlejohn爵士。當年Littlejohn爵士幾乎參與了愛丁堡所有謀殺案、死亡案的調查工作。法醫學上的“驗指紋”和“照片證據”正是他開的先河。
Henry Littlejohn爵士有個兒子，生于1826年，叫Harvey Littlejohn。Harvey也是個學霸，并繼承父親的專業，成為了一名法醫科學家。1891年，小Littlejohn搬到了謝菲爾德，擔任當地的公共衛生檢察官和當地大學的法醫學講師。
Littlejohn父子的照片 | 圖源：維基百科
剛去到謝菲爾德的Littlejohn教授可是震驚了 ：“估計很難找到比謝菲爾德市中心更糟糕的城鎮了。” 這是他作為當地的公共衛生檢察官對當地衛生狀況的評價。
“你在這里可以找到關于邋遢不衛生的描述所對應的情景。霍亂和傷寒等疾病從私人垃圾堆、骯臟的未經鋪設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，進入河道。”
上邊都是Littlejohn教授對當年謝菲爾德惡劣市容的描述。而他可能不知道的是，這一切都是他來之前的幾十年里，當地環境快速惡化的結果。
第一次工業革命給英國帶來了蒸汽火車，謝菲爾德也有了自己的火車站。鐵路的到來使謝菲爾德的人口激增，當地的企業開始利用火車運輸產品來拓展業務。該城人口在1830-1881年里，從9萬飆升到30萬！
火車改變了英國的經濟格局 | 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多個人的生命。在那以后，雖然當地政府已經修建了下水管網，但企業家們依舊圖方便，把廢水廢棄物直接傾倒至當地的主要河流(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，當地人是怎么熬過那50多年的？)。
2012年升級改造的新的前處理格柵 | 圖源：約克水務
起初的污水廠其實非常簡單。設計處理規模為4萬立方米/天，但實際上只在白天運行。污水用石灰來處理，產生污泥用作附近農場的肥料。無論如何，就當時而言，這污水廠已經是一個巨大的進步。所以那時候它還吸引了英國其他地方的同行和市政府官員來參觀訪問。
1886年建成后，污水廠在1910年進行了一次改造。此前，謝菲爾德市政廳一直構想著建條管將污水直接排入北海，但后來選用了一種創新的方法——往污水里曝氣加氧，來分解污染物。他們當時管這技術叫細菌床(bacteria beds)。可以說，謝菲爾德人真為人類做了一件大好事——如果當時真把污水直排入海，可能就變成今天的標準操作了。謝菲爾德人為其他地方的政府和水務局制定了一個全新的基準——用生物的方法處理污水。大家請注意時間——他們在1910年就想到了用細菌處理污水，而所謂的活性污泥法是1914年才出世的。
Blackburn Meadows 污水廠的現貌。在1990年前，它甚至有自己的鐵路 | 圖源: JPIMedia
第一次升級
大概又過了四十多年后，污水廠迎來了第一次大規模升級，在1956-1968年間，污水廠經歷了五個階段的升級計劃：增加了過濾池、預處理區、暴雨污水處理區，更換了沉淀池，甚至還有了污泥焚燒設備。
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2.14千米的隧道聯通了污水廠和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
進入1990年代，謝菲爾德政府和約克郡水務公司簽訂了一個長達99年的租約。在此之后，污水廠的運營進入了一個新的境界——他們開始更關注和自然的融合了。廠區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，據觀鳥愛好者介紹，他們能看到鷺鳥(Herons)、紅隼(kestrels)、鸕鶿(cormorants)和鵟(buzzards)等物種。
天災的打擊
當然，歷史如此悠久的污水廠怎么不經歷挫折。2007年，一場極具破壞性的洪水洗劫了整個謝菲爾德。
謝菲爾德的污水廠也未能幸免。當時處理能力約50萬人口當量的污水廠也許在設計的時候就沒有考慮洪澇的可能性，當時被完全淹沒在4-5米深的水下，還有工作人員被困廠區過夜。污水廠的污水只能溢流入河，這個情況維持了整整五天才結束，污水廠的脆弱性暴露無遺。
位于Nursery Street park的洪水紀念碑 | 圖源：bbc
這次洪水在當地算是一個大事件，當地有人在時候立了個石碑來紀念。這種行為還是讓小編覺得蠻敬佩的。
話說回來，這次洪災使污水廠的設備遭到嚴重破壞，事后一共花了1700萬英鎊進行維修。花了這么多錢買個教訓之后，當局決定要對污水廠進行第二次升級改造。
第二次升級
2012年，當局拿出7800萬英鎊來對污水廠進行大改造。
可以說他們幾乎是重新污水廠的每個部分，包括建了新的前處理單元、12個新的沉淀池和一個全新的曝氣系統，處理規模增至83萬人口當量。出水滿足歐盟的淡水魚類指令(EU FFD)的標準，出水BOD要求低至3-5mg/L，氨氮低于3mg/L的水平。
更重要的是加設了厭氧消化池，年處理量為21000噸，造價高達2300萬英鎊，處理后的污泥會給附近的農地作為肥料農用。
同時這也是污水廠升級成為能量工廠，通過熱電聯產，污水廠每年可以生產1.9MW的可再生能源，據稱能滿足廠區大部分的電力。碳排放每年減少6500噸當量，減少率達30%。
Blackburn Meadows污水廠如今的模樣 | 圖源: Yorkshire Water
這次升級長達4年，于2016年完工。除了污水處理本身，升級項目還包括對Don Valley的泵站和污水管網的改良，減少日后遇到洪災造成的破壞。污水廠的大佬們當時很自豪地宣布：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提高至自工業革命以來最健康的水平。
臭氣管理
1990年代初，謝菲爾德決定在Blackburn Meadows污水廠1公里旁建一個名叫Meadowhall的購物中心。現在Meadowhall是英國第11大的購物中心。敢在污水廠旁建商圈，說明污水廠的臭氣管理工作應該還不錯。
在2012年的大升級中，污水廠也進行了臭氣控制系統的更新，采用了Pure Air Solutions公司的SULPHUS技術來處理廠區產生的臭氣。這套技術主要利用了 人工填料組裝的生物濾池。
據了解，Meadowshall購物中心計劃在這十年里完成擴建，屆時將成為英國第四大的購物中心。到時也許小編要再寫一篇《居然在英國超級購物中心旁建污水廠》的推文了。話說，國內的開發商是不是也可以借鑒這種污水廠和商圈共生的模式呢？
Meadowhall 購物中心航拍 | 圖源：wikipedia
不會變老的污水廠
沒想到吧？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革命，一路走來，經歷了持續的升級改造，也見證了城市歷史的發展。反過來，它賦予城市的意義和價值也在不斷演變。
污水廠和生物質發電廠相鄰 | 圖源：youtube
在去年的新冠疫情期間，Blackburn Meadow污水廠也貢獻了自己的一份力——研究人員在廠區的進水里檢測到了新冠病毒的遺傳物質。這幫助了當地人意識到污水廠在公共衛生預警方面的潛力。
不知道你看完Blackburn Meadow污水廠的故事會有何感受。在小編看來，它是污水廠可以永葆不老的最好例證。希望不久的將來，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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