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天爾
2021年10月，宜興城市污水資源概念廠正式投運召開。無獨有偶，同年9月，位于瑞典南部的海濱城市赫爾辛堡(Helsingborg)，也有一座概念污水廠舉行了揭幕儀式。
由瑞典政府資助的Smart City Sweden把這個項目稱作世界獨一無二的資源分離型污水處理廠。在本期專欄里，小編和大家一起看看它究竟有多特別。
瑞典最環保之城
赫爾辛堡位于瑞典南部，人口約12萬，在過去三年都被評為瑞典最環保的城市，也曾入圍2020年歐洲最具創新性的城市名單。今年5月到7月期間，他們還舉辦了一個名為H22的城市博覽會，向世界展示這座城市的綠色創新魅力。
Oceanhamnen是該市的重點發展新區，赫爾辛堡賦予它極高的期望，希望將它打造成一個兼具生活質量和綠色環保的城市群島。每個搬到Oceanhamnen居住的人，都會自動變成“環保英雄”。
為什么這么說？
因為這片區域的住房排污系統和其他地方不一樣——每家每戶的排水系統都由三條管線組成：一條收集經廚房粉碎機處理后的食物垃圾，一條收集浴室、洗碗機和洗衣機的廢水，一條則是廁所的真空管，就是所謂的真空馬桶。
回收實驗室
他們把這個系統稱作“Three Pipes Out”，小編姑且把它譯作“三管齊下”。這三條管的終點是下邊這個建筑物。
看上去是不是有點科技博物館的味道？
其實它是一個污水處理廠，赫爾辛堡還給它起了個非常高級的名字——Reco Lab，意為回收實驗室(Recovery Lab)。
在這里(下圖)，三條管的廢棄物或污水會分別進入三個收集池，然后進入不同的處理單元，所謂的“廢物”會被回收利用，例如轉化成城市公交的燃料或用于農作物種植的肥料顆粒，以及回收余熱和清潔的回用水。
Reco Lab工藝流程圖 | 圖源：Recolab
話說赫爾辛堡這個項目也是歐盟地平線Horizon 2020的項目RUN4LIFE的示范項目之一。RUN4LIFE始于2017年，由歐洲7個國家15個機構組成，已于去年告一段落，但各地的項目都得到相應的延續。
教育中心
對于赫爾辛堡來說，這是一次大膽的社會實驗。他們積極地探索綠色智慧城市的發展模式。Reco Lab的建筑物設計本身就是城市的新地標，弧形玻璃的外觀象征的時代的變遷，而污水廠的選址也展現了市政府擁抱改變的決心——污水廠就地處新城區的中心。
從目前的資料來看，Reco Lab更多的是一個小型的污水資源化研發中心，系統處理能力有限，目前處理量僅約2000人口當量。他們官方介紹也說到，目前Reco Lab由三部分組成，除了上述的實際處理單元，還有測試床單元和陳列室單元。
其中測試床單元有博士生進駐進行研究實驗，研究內容包括如何用更少的化學品和更低的能耗回收磷氮，以及如何在垂直設計的過濾器中處理灰水(垂直植物墻)。
陳列室則是向公眾開放的教育基地。市民在這次H22城市博覽會期間，可以零距離了解Reco Lab的水資源回收理念，也是本地家庭周末消遣的好去處。
赫爾辛堡的市長Peter Danielsson表示：“我們看重的是讓市民更容易地做正確的事。通過‘三管齊下’的處理方法，我們為實現資源循環利用和為社會創造環境效益提供了更好的條件。”
污水在循環經濟時代的價值
RecoLab的誕生并不是突發奇想，它其實是近世界各地推行“循環經濟”理念的成果。
污水處理和自來水處理都要耗費大量的能源和資源，因此水務部門是推動循環經濟發展的重要力量，回收污水中的資源已不是什么新話題。生活污水是主要的氮污染源，而且存在被稀釋的問題。有數據顯示，生活污水每年約含有2000萬噸的活性氮，預計到2050年這個數值將增至3500萬噸。污水中的這些氮通常以銨的形式存在，部分以硝酸鹽形式存在。
目前處理污水中氨氮的標準方法是將各種形式的氮轉化為氮氣后排放到大氣中。經過幾十年的實踐，硝化/反硝化工藝已成為許多污水廠脫氮的常規操作。雖然近年來也有各種更節能的脫氮工藝，但也有業界人士提出：與其大費周折的脫氮，我們能否將更少的人力物力用來回收氮資源，并直接農用？
在歐洲，有一個名為Power to Protein的項目，目標是將污水中的氮轉化成食用蛋白或動物飼料。歐洲的科學家們初步估算過，歐盟有約三萬座市政污水廠，處理量超過7.9億人口當量。而歐洲每年進口的大豆里，有2000萬噸用于蛋白質生產。這些大豆的蛋白質含量約40%，也就是每年可以從中得到800萬噸蛋白質。如果有30%的歐洲污水處理廠施行氮回收技術，并將回收的氮用于生產飼料或食物蛋白，那么歐盟可以實現蛋白質自給。
污水變蛋白最常見的步驟是氨氮吹脫，尤其是在高氨氮的污水中。吹脫出來的氨轉化為硫酸銨，這些溶液即可用作肥料。在下游的生物反應器中，硫酸銨可通過生物合成直接轉化為單細胞蛋白(SCP)。
但這里邊也有一個難題，就是污水的氨氮濃度偏低。目前的常見做法是收集厭氧發酵后的沼渣回收氮，另外也有引入鳥糞石回收的方法。源頭分離是一種有效的氮源收集方法，瑞典的Reco Lab就是在進行這樣的探索，他們的肥料滿足瑞典的國家標準。除此以外，RUN4LIFE在比利時根特市的Nieuwe Dokken項目十分類似。那里也是一個新建的居民區，服務人口約1200人。里邊430所房屋和其他建筑都配備了尿糞分離廁所、厭氧消化、鳥糞石沉淀和氮回收的綜合系統。
未來城市新范本？
赫爾辛堡海濱新區的改造工程將三個階段進行：在第一階段，截至2022年，有350戶家庭入住；另外會有三個建在水邊的辦公大樓，提供足夠的商業和服務空間；還將有一個中央廣場和一條穿過碼頭的運河，供小船通過。在第二階段預計有另外700戶家庭入住，并新建一個海水游泳池和公園。另外還將建成一個全新的人工島，連接新的Oceanhamnen和老舊的Oslo碼頭。整個海濱新區的改造將持續到2030年。相信Reco Lab的重要作用會在日后得到更多體現。
對于這個概念污水廠，你有什么看法嗎？不妨留言交流。
原標題：RecoLab丨瑞典將在5年內打造海濱概念污水廠
