瑞典将在5年内打造世界独一无二的资源分离型海滨概念污水厂

   

位于瑞典南部的海滨城市赫尔辛堡(Helsingborg)，有一座概念污水厂，由瑞典政府资助的Smart City Sweden把它称作 世界独一无二的资源分离型污水处理厂 。一起看看它究竟有什么特别之处。

瑞典概念污水厂外观 | 图源：recolab

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瑞典最环保之城

赫尔辛堡位于瑞典南部，人口约12万，在过去三年都被评为瑞典最环保的城市，也曾入围2020年欧洲最具创新性的城市名单。今年5月到7月期间，他们还举办了一个名为H22的城市博览会，向世界展示这座城市的绿色创新魅力。

H22宣传海报 | 图源：themayor.eu

Oceanhamnen是该市的重点发展新区，赫尔辛堡赋予它极高的期望，希望将它打造成一个兼具生活质量和绿色环保的城市群岛。每个搬到Oceanhamnen居住的人，都会自动变成“环保英雄”。

Helsingborg的Oceanhamnen新区发展计划 | 图源：H22

为什么这么说？

因为这片区域的住房排污系统和其他地方不一样——每家每户的排水系统都由三条管线组成：一条收集经厨房粉碎机处理后的食物垃圾，一条收集浴室、洗碗机和洗衣机的废水，一条则是厕所的真空管，就是所谓的真空马桶。

三管齐下示意图 | 图源：nsva

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回收实验室

他们把这个系统称作“Three Pipes Out”，笔者姑且把它译作“三管齐下”。这三条管的终点是下边这个建筑物。

RecoLab鸟瞰图 | 图源：RecoLab

看上去是不是有点科技博物馆的味道？

其实它是一个污水处理厂，赫尔辛堡还给它起了个非常高级的名字—— Reco Lab ，意为 回收实验室(Recovery Lab) 。

在这里(下图)， 三条管的废弃物或污水会分别进入三个收集池，然后进入不同的处理单元，所谓的“废物”会被回收利用，例如转化成城市公交的燃料或用于农作物种植的肥料颗粒，以及回收余热和清洁的回用水。

Reco Lab工艺流程图 | 图源：Recolab

话说赫尔辛堡这个项目也是欧盟地平线Horizon 2020的项目RUN4LIFE的示范项目之一。RUN4LIFE始于2017年，由欧洲7个国家15个机构组成，已于去年告一段落，但各地的项目都得到相应的延续。

Recolab从污水中回收得到的颗粒肥料 | 图源：RECOLAB

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教育中心

对于赫尔辛堡来说，这是一次大胆的社会实验。他们积极地探索绿色智慧城市的发展模式。Reco Lab的建筑物设计本身就是城市的新地标，弧形玻璃的外观象征的时代的变迁，而污水厂的选址也展现了市政府拥抱改变的决心—— 污水厂就地处新城区的中心 。

从目前的资料来看，Reco Lab更多的是一个小型的污水资源化研发中心，系统处理能力有限，目前处理量仅约2000人口当量。

他们官方介绍也说到， 目前Reco Lab由三部分组成，除了上述的实际处理单元，还有测试床单元和陈列室单元。

其中测试床单元有博士生进驻进行研究实验，研究内容包括如何用更少的化学品和更低的能耗回收磷氮，以及如何在垂直设计的过滤器中处理灰水(垂直植物墙)。

用于处理灰水的垂直绿化墙 | 图源：ltu.se

陈列室则是向公众开放的教育基地。市民在这次H22城市博览会期间，可以零距离了解Reco Lab的水资源回收理念，也是本地家庭周末消遣的好去处。

RecoLab陈列室展厅 | 图源：RecoLab

赫尔辛堡的市长Peter Danielsson表示：“我们看重的是让市民更容易地做正确的事。通过‘三管齐下’的处理方法，我们为实现资源循环利用和为社会创造环境效益提供了更好的条件。”

赫尔辛堡的污水资源回收愿景图 | 图源：H22

4

污水在循环经济时代的价值

RecoLab的诞生并不是突发奇想，它其实是近世界各地推行“循环经济”理念的成果。

污水处理和自来水处理都要耗费大量的能源和资源，因此水务部门是推动循环经济发展的重要力量，回收污水中的资源已不是什么新话题。

生活污水是主要的氮污染源，而且存在被稀释的问题。有数据显示，生活污水每年约含有2000万吨的活性氮，预计到2050年这个数值将增至3500万吨。污水中的这些氮通常以铵的形式存在，部分以硝酸盐形式存在。

目前处理污水中氨氮的标准方法是将各种形式的氮转化为氮气后排放到大气中。经过几十年的实践，硝化/反硝化工艺已成为许多污水厂脱氮的常规操作。虽然近年来也有各种更节能的脱氮工艺，但也有业界人士提出：与其大费周折的脱氮，我们能否将更少的人力物力用来回收氮资源，并直接农用？

在欧洲，有一个名为Power to Protein的项目，目标是将污水中的氮转化成食用蛋白或动物饲料。欧洲的科学家们初步估算过，欧盟有约三万座市政污水厂，处理量超过7.9亿人口当量。而欧洲每年进口的大豆里，有2000万吨用于蛋白质生产。这些大豆的蛋白质含量约40％，也就是每年可以从中得到800万吨蛋白质。

如果有30%的欧洲污水处理厂施行氮回收技术，并将回收的氮用于生产饲料或食物蛋白，那么欧盟可以实现蛋白质自给。

位于荷兰的Power to Protein示范项目 | 图源：KWR

污水变蛋白最常见的步骤是氨氮吹脱，尤其是在高氨氮的污水中。吹脱出来的氨转化为硫酸铵，这些溶液即可用作肥料。在下游的生物反应器中，硫酸铵可通过生物合成直接转化为单细胞蛋白（SCP）。

但这里边也有一个难题，就是污水的氨氮浓度偏低。目前的常见做法是收集厌氧发酵后的沼渣回收氮，另外也有引入鸟粪石回收的方法。

源头分离是一种有效的氮源收集方法 ，瑞典的Reco Lab就是在进行这样的探索，他们的肥料满足瑞典的国家标准。除此以外，RUN4LIFE在比利时根特市的Nieuwe Dokken项目十分类似。那里也是一个新建的居民区，服务人口约1200人。里边430所房屋和其他建筑都配备了尿粪分离厕 所、厌氧消化、鸟粪石沉淀和氮回收的综合系统。

根特Nieuwe Dokken在建中 | 图源：Run4Life @LinkedIn

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未来城市新范本？

赫尔辛堡海滨新区的改造工程将三个阶段进行：在第一阶段，截至2022年，有350户家庭入住；另外会有三个建在水边的办公大楼，提供足够的商业和服务空间；还将有一个中央广场和一条穿过码头的运河，供小船通过。

在第二阶段预计有另外700户家庭入住，并新建一个海水游泳池和公园。

另外还将建成一个全新的人工岛，连接新的Oceanhamnen和老旧的Oslo码头。整个海滨新区的改造将持续到2030年。相信Reco Lab的重要作用会在日后得到更多体现。

对于这个概念污水厂，你有什么看法吗？不妨留言交流。

在文章最后，笔者和大家分享一下在网上搜到的Reco Labn内部的照片：

RecoLab车间和展厅照片 | 图源：RecoLab

（来源：JIEI创新实验室）