新生水的生产利用了“微过滤”和“逆渗透”两项先进技术。整个生产过程分为三步,先通过微过滤系统把污水中的粒状物和细菌等体积较大的杂质过滤出来,然后用高压将污水挤压透过反向渗透隔膜,将已溶解的盐分、药物、化学物质和病毒等较小杂质过滤出来,最后再经过紫外线消毒,就得到了可循环利用的“新生水”。其中,反向渗透隔膜技术是生产新生水过程中的主要技术。反向渗透隔膜的微孔非常小,能挡住细菌、病毒和化学物质。打个比方说,假设将反向渗透隔膜、水分子和污染物都放大1亿倍,那么反向渗透隔膜微孔可以允许体积如网球大小的颗粒通过,比较而言,水分子的体积如同乒乓球,通过微孔毫无问题;而受污染的化学物质和药物体积有足球大小,病毒的体积相当于一辆大卡车,细菌的体积相当于一幢两层楼,都无法通过微孔,当然被阻隔在外。
新生水技术最早源于美国的太空研究,加拿大等国也掌握了此项技术,但真正将该技术推广应用的则是新加坡。新加坡从20世纪70年代开始研发污水再循环相关技术,1998年开始试验新生水生产,2002年宣布新生水技术研发成功。当天正值新加坡国庆日,每个参加庆典活动的人都得到了1瓶新生水作为礼物。数万人共饮新生水,庆祝新加坡独立37年,一时传为佳话。目前,新加坡共有4座新生水厂,每天可提供20多万立方米的新生水,大约占每天供水的13%。4年后预计第5座新生水厂投入生产,新生水的总产量将达到全国供水总需求量的30%。
新生水的社会效益和经济效益已经日益显现。在工商业层面,新生水的广泛应用,既减少了水量消耗,又摊低了水价成本。在新加坡,商业大厦为节省耗水,冷却系统往往会把水重复使用,直到水的污浊程度达到某个饱和点。新生水因为较为纯净,可以循环使用的次数比自来水多,因此不需要经常更换新的冷却水,从而减少了总体的耗水量。同时,一些芯片制造厂商也更青睐于使用较纯净的新生水清洗芯片。相比而言,自来水纯净度没有那么高,必须经过过滤才能用于清洗芯片,操作步骤和成本都要高出许多。据了解,已有超过300家商业企业使用新生水,较大幅度地节省了原来的工业用水。在降低水费方面,新生水的生产成本是海水淡化的一半,价格比自来水便宜至少10%,并且还在不断降低价格,使用新生水取代自来水,用户水费将省一成。
在生活用水方面,新加坡从2003年2月正式启动新生水推广活动,向市民免费赠送了大量瓶装新生水,鼓励人们尽可能多地使用新生水。同时,新加坡开始将少量的新生水注入蓄水池和天然水混合后送往自来水厂,经进一步处理后达到饮用标准,间接作为饮用水供应。目前新生水的注入量大约每天1€8万立方米,这一比例不到全部饮用水的1%,新加坡的目标是2011年逐步增加到每日4€5万立方米,在2013年左右将这个比例提高到2€5%。
值得一提的是,新生水的诞生和推广,使新加坡在污水治理和再循环领域走在了国际前列,不仅实现了从依赖走向自立的转变,而且开始不断向外输出水资源解决方案。新加坡极具远见地提出要力争成为全球水务枢纽的目标,并将全球环保产业确定为战略性增长领域。水务在环保产业中约占40%,因而被视为世界最大的商机之一,新加坡预期在未来10年内,将自身在全球水务市场的占有率提升到3%。今年6月,新加坡政府成立了新加坡环境与水业发展局,推动水务业的国际合作项目,开拓海外市场。
总体而言,新加坡有4大供水来源,即国内集水、进口原水、新生水、淡化海水。其中雨水收集和进口原水占用水总量的75%,其余25%为新生水和淡化海水。由于进口原水购买费用比较可观,海水淡化关键技术未能突破、规模效益不明显等因素,新生水的地位和作用日益突显。经过短短十几年的发展,新生水已经成为新加坡工业生产和居民生活非常重要的水源之一,未来随着不断的科技创新和成本降低,将会占有更高的比例。
奥地利 植物净水 生态治污
□ 本报驻维也纳记者 王宝锟
图为奥地利乡村的植物净水池。 王宝锟摄
对奥地利来说,推动先进的植物净水技术并不仅仅是出于环保因素的考虑,主要在于这项技术比较适合奥地利的国情。利用庞大的生活污水处理系统来处理生活污水,对于很多散布在较为偏远地区的奥地利小村镇来说,无论在技术上,还是在财政上都是一个难题,但植物净水技术却在这方面有着特殊的优势。以上奥地利州的格林巴赫镇为例,通过引进植物净水技术,这个小镇成为了奥地利污水处理的典范。
格林巴赫镇坐落在海拔900米的山区,全镇只有120个居民,其中1/3是农民。最初由于当地居民对成本和维护费用的担心,没有铺设普通的公共污水管道。后来,海因里希施拉格水利合作社介入,提出了建立成本低,独立于公共污水处理系统之外,运行和管理方便的植物净水设施的计划,受到了居民的欢迎。2005年9月项目开工,两个面积各为300平方米,作为污水处理设施的田畦仅用半年就建成了,经过处理后的洁净水直接用于农田灌溉。工程项目还得到了政府税收的优惠和公共促进资金的支持。每户居民需承担的建设费只有2700欧元,运行费为2€65欧元/立方米,而上奥地利州政府则投入2€4万欧元。项目总共48€6万欧元的投资中约30万欧元,都可以通过非常优惠的长期贷款的形式偿还。
目前,奥地利的植物净水技术已经比较成熟,经过大量科学实验的验证和实践的检验,证明这是一项科学和环保的新技术。植物净水设施的核心部分是土壤过滤池,随着技术的进步,目前垂直设置的地表过滤装置最为普遍。它实际上是一定面积的由特殊沙砾填满并种植芦苇属的植物的田畦,底部和周围用锡箔板与土壤隔离,大约1米深。要建立一个运转良好的植物净水设施则是一项十分精细的工程。对建筑设计、材料装填和污水分配都有很高的技术要求。这项技术的环境和社会负担很小,不需要其他技术设备支持,也无需定期更换原材料,只要正确地配置沙砾,既不能太稀,也不能过密,保证地表的渗透性不会下降,植物净水设施可以连续运行20年以上。而且,植物净水设施有很强的自我调节能力,也是一般净水装置不能比拟的。如果长时间没有水进入植物净水装置,装置可以通过阻塞装置防止设备中的水流出。同时,如果流入水量过大,系统也会通过自我调节防止溢水。即使装置中14天没有水,也不会影响设备的正常运转。
