森崎水回收中心是日本最大的污水處理廠，年處理量約為56,200萬噸，日處理量約為154萬噸。它是東京最主要的污水廠之一，負擔著東京約三分之一人口的廢水。今天，我就以日本最大的污水處理廠——森崎水回收中心為例，詳細介紹日本治理污水的模式。東京是全世界人口密度最大的城市（面積是北京的1/8，人口密度則是北京的5倍），本身的污水量就很大。于是，為了更有效的處理廢水，日本將東京23區(qū)劃分為5個區(qū)域，分別建立了污水處理廠。（這個做法就類似于南京有城南、城北污水處理廠、城東污水處理廠、江心洲污水處理廠等等。）五座污水處理廠分別為：森崎水回收中心，芝浦水回收中心，川町水回收中心，落合水回收中心和有明水回收中心。其中，森崎水回收中心是日本最大的污水處理廠，占地約41.5萬平方米，平均每天處理污水量為154萬立方米。廠區(qū)的東西方設有兩個污水處理設施。處理區(qū)域包括大田區(qū)，品川區(qū)，目黑區(qū)，世田谷區(qū)，澀谷區(qū)和杉并區(qū)。處理后的水直接排入東京灣或者在過濾后用于回收中心的洗滌、廁所用水或制冷機。產生的污泥通過壓力管道泵送至南部污泥廠（從芝浦水回收中心運來的污泥也在這里處置）。
從森崎水回收中心排出的最終廢水符合《東京都環(huán)境安全條例》的水質標準，并且足夠清潔，可供魚類生活。
進水和出水的平均質量（2016年度24小時試驗平均值）
東京的污水處理系統始建于1884年(神田區(qū)下水道系統建成)，是日本的第一個現代排污系統項目。在此之前，日本由于常年的工業(yè)廢水排放，海灣被嚴重污染。（“水俁病事件”受污染的海灣產生的汞含量已足夠毒死日本全國人口兩次都有余。）1913年，“東京污水處理系統計劃”（一代）開啟第一階段，森崎污水廠開始建立。1964年，森崎污水廠開始將處理后的水用于工業(yè)用途。同年，落合污水廠開始運營，世界首個建立在處理設施之上的公園開業(yè)。1970年，修訂了污水處理法（關于有助于保護公共水域中的水質的聲明）。1987年，落合污水處理廠啟用了廢水熱回收系統和高速率過濾設施。1988年，東京地區(qū)的東京降雨雷達系統（Tokyo Amesh 500）開放（6月）。1992年 制定“第二代東京污水處理系統計劃”（7月）1994年 “神田下水道”被指定為東京歷史遺跡（3月）2004年，將“污水廠”更名為“水回收中心”（4月）2013年，開始向公眾開放重要文化財產“森崎污水廠舊污水處理設施”（4月）2016年，向熊本市派遣工作人員，以支持由于熊本地震（4月）而恢復污水處理設施。制定《 2016年技術研究與發(fā)展促進計劃》（12月）2017年，發(fā)行“Tokyo Amesh”智能手機版（4月）制定“東京下水道可視化總體規(guī)劃”（4月）森崎水回收廠的污水處理系統由3個設施構成：下水道管（收集并流動污水）、污水泵站（防止下水道管過深而在中途抽吸）和水再生中心（對污水進行凈化處理）。下水道管是將污水送到水再生中心的管道，這些管道的直徑從25 cm至8.5 m不等。（針對一些工業(yè)廢水有去除重金屬的設施。）泵站負責將下水道中的污水泵至接近地表的地方。（為了保證下水道中污水的流動性，會將下水道安裝成一定角度，使污水自然流動。當這些污水積攢到一定量時，泵站將水槽中的水泵至水再生中心。）水再生中心由沉砂池、初沉池、反應池、二沉池、高級處理設備和氯氣接觸槽構成。污水被泵入水再生中心后，首先進入沉砂池以去除大直徑的污染物和浮在表面的油脂物。接著污水進入初沉池，在這里，污水將緩慢流動2-3小時，以使污染物沉淀。初沉池上清液流入含有活性污泥的反應池，曝氣并攪拌污水6-8小時，微生物能夠將污水中的污染物分解并形成易于下潛的物質。在二沉池中，反應池中形成的活性污泥團在經過3-4小時的沉淀后，將水和污泥分離。針對一些需要進一步處理的污水將通過砂濾或膜濾設備來去除二沉池未能完全去除的細小污染物。處理過的水在排入東京灣之前需經氯化處理以去除大腸桿菌和其他細菌。
森崎水回收中心有一個南部污泥處理廠，專門用于處理水再生中心產生的污泥和其他污水廠運送的污泥。沉淀池產生的污泥將首先通過濃縮裝置將污泥與澄清液分離，再使用脫水機進一步脫出污泥中的水分。脫水后的污泥將被送至焚燒爐（污泥體積能夠減少到原來的千分之一）。焚燒產生的煙氣將被收集，經處理后排放。焚燒后的污泥灰被有效地回收利用（約60％），用于建筑材料，如水泥和輕集料。
森崎水回收中心東部還設有有四個消化罐，用來從有機污泥成分中產生甲烷氣體，這將減少最終的污泥體積。每個消化罐內徑28米，深度19.5米(容積12000立方米)，消化溫度約為50攝氏度。為了構建可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)型社會，為下一代營造宜人的全球環(huán)境，森崎水回收中心正在努力利用污水處理過程中產生的能量，污泥和再生水來獲得資源和能源。夏季的廢水溫度低于夏季，冬季的溫度高于大氣溫度，“城市供熱”系統正是利用廢水溫差來實現區(qū)域供熱和制冷的。“城市供熱”系統的采用減少了化石燃料（石油，天然氣等）的使用，并有助于減少空氣污染物和電力消耗。將從水再生中心獲得的處理后的廢水供應到新的索尼公司大樓，以冷卻大樓的空調設備?？照{產生的廢熱，通過熱交換器處理后被廢水吸收。該項目的環(huán)境影響是，由于冷卻設備運行所需的電力和自來水的減少，CO2排放量每年減少約22 t。此外，與將所有熱量釋放到大氣中的常規(guī)方法相比，該項目中的熱量釋放到處理后的廢水中，有助于應對熱島現象。廢水處理方法中產生的污泥在消化池中加熱，然后污泥中的有機物變成甲烷氣，減少了污泥量。過程中產生的甲烷是生物質（可再生）能源，可以被用作發(fā)電設備的燃料，每年可發(fā)電22.8 kWh。在發(fā)電設施的安裝和管理方面，森崎率先引進了PFI（私人融資計劃：是一種公私合作的方法，將資金、技術知識和管理技能從私營部門帶到公共機構），它可以降低設施建設或維護/管理的成本。它也通過可交易的綠色證書作為環(huán)境價值能源轉讓給第三方。該中心還安裝了世界上最大的NaS電池設備，用于全天的分布式電力負載：在夜間有效地使用低成本的電力，并在用電高峰期減少使用電池供電。
為防暴雨、漲潮等因素，處理水的排水渠一般設置于高于海平面數米的高處。于是，森崎水回收中心利用這一排水落差，設置了5臺水力發(fā)電機。只需使用森崎的大量廢水，即可產生無溫室氣體排放的清潔電力。與太陽能發(fā)電和風力發(fā)電相比，水力發(fā)電的發(fā)電電力更為穩(wěn)定。該設施每年可發(fā)電約80萬kWh（相當于約173戶一般家庭的用電量）。它也可以通過可交易的綠色證書作為環(huán)境價值能源轉讓給第三方。
太陽能發(fā)電設施位于森崎的東部，那里周圍沒有高大的建筑物，因此在反應池上方安裝了4,480塊250 W的太陽能電池模塊。最大輸出功率為1MW，每年可獲得115萬kWh的電能（相當于330戶家庭的用電量）。森崎水回收中心上方建有公園，營造出了多種生物和植物可以共生的環(huán)境。人們在這里可以看到很多的水鳥和蜻蜓。另外，在中心的建筑屋頂上，建有了6.2公頃的白額燕鷗棲息地。2003年夏季,有約1 600只白額燕鷗在此筑巢。日本的污水處理過程堪稱教科書級的，他們經歷過環(huán)境公害“水俁病”事件，大型化工廠爆炸，地震、海嘯和核泄漏等等。每一次沉痛的教訓都激勵著他們技術的不斷改進，公眾也越來越重視環(huán)境治理問題。從森崎水回收的例子，我們不難發(fā)現：日本污水處理的核心在于下水道的規(guī)劃和布置。大概由于日本本身是一個島國，時常受暴雨、海嘯、潮汐等因素影響，所以他們更重視城市管網設計。在核心技術方面，日本采用傳統的活性污泥和污泥焚燒的方式處理污水和污泥，都不是什么特別的工藝。但正如我在前幾篇文章中說過的，污水處理真正的困難不在于技術先進，而在于運營和維護。在運營管理方面，東京23區(qū)的污水處理業(yè)務由當地市政企業(yè)管理，運營的成本是通過獲取的收入支付的，例如來自客戶的下水道服務費用。森崎也采用PFI（私人融資計劃）來降低設施建設或維護/管理的成本。為保證所有設備正常運轉，東京污水管理局會派人進行每日點檢、清掃、修復等工作。此外，日本更重視能源回收和生態(tài)保護。他們將水廠的空地用于建造生態(tài)公園，將一些設施建于地下，有效的利用了土地資源。盡可能利用廢水處理中產生的沼氣、熱能，回收電力，減少二次污染的同時還能夠對外出售創(chuàng)造利潤。總而言之，日本對于污水的管理技術已處于成熟階段，能在保證城市日常污水的處理的同時做到能源回收利用。市政排水系統和水回收中心都有應對大型自然災害的能力，日常運營和維護也有完善的管理體系。相信這些經驗都能為國內污水處理行業(yè)提供一些改進參考。
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