森(sēn)崎水回收中(zhōng)心是日本最大(dà)的污水處理廠，年處理量約爲56,200萬噸，日處理量約爲154萬噸。它是東京最主要的污水廠之一(yī)，負擔着東京約三分(fēn)之一(yī)人口的廢水。
今天，我(wǒ)就以日本最大(dà)的污水處理廠——森(sēn)崎水回收中(zhōng)心爲例，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(dà)的城市（面積是北(běi)京的1/8，人口密度則是北(běi)京的5倍），本身的污水量就很大(dà)。于是，爲了更有效的處理廢水，日本将東京23區劃分(fēn)爲5個區域，分(fēn)别建立了污水處理廠。（這個做法就類似于南(nán)京有城南(nán)、城北(běi)污水處理廠、城東污水處理廠、江心洲污水處理廠等等。）
處理區域分(fēn)布和處理量（主要有五座污水廠）
下(xià)圖爲東京五座污水廠處理區域分(fēn)布圖。
五座污水處理廠分(fēn)别爲：森(sēn)崎水回收中(zhōng)心，芝浦水回收中(zhōng)心，川町水回收中(zhōng)心，落合水回收中(zhōng)心和有明水回收中(zhōng)心。
其中(zhōng)，森(sēn)崎水回收中(zhōng)心是日本最大(dà)的污水處理廠，占地約41.5萬平方米，平均每天處理污水量爲154萬立方米。廠區的東西方設有兩個污水處理設施。處理區域包括大(dà)田區，品川區，目黑區，世田谷區，澀谷區和杉并區。處理後的水直接排入東京灣或者在過濾後用于回收中(zhōng)心的洗滌、廁所用水或制冷機。産生(shēng)的污泥通過壓力管道泵送至南(nán)部污泥廠（從芝浦水回收中(zhōng)心運來的污泥也在這裏處置）。
設施參數
進、出水參數
從森(sēn)崎水回收中(zhōng)心排出的最終廢水符合《東京都環境安全條例》的水質标準，并且足夠清潔，可供魚類生(shēng)活。
02
東京的污水處理系統始建于1884年(神田區下(xià)水道系統建成)，是日本的第一(yī)個現代排污系統項目。在此之前，日本由于常年的工(gōng)業廢水排放(fàng)，海灣被嚴重污染。（“水俣病事件”受污染的海灣産生(shēng)的汞含量已足夠毒死日本全國人口兩次都有餘。）1913年，“東京污水處理系統計劃”（一(yī)代）開(kāi)啓第一(yī)階段，森(sēn)崎污水廠開(kāi)始建立。1922年，森(sēn)崎污水廠開(kāi)始運營（3月）。1943年，開(kāi)始收取污水處理服務費(fèi)。1964年，森(sēn)崎污水廠開(kāi)始将處理後的水用于工(gōng)業用途。同年，落合污水廠開(kāi)始運營，世界首個建立在處理設施之上的公園開(kāi)業。
污水處理法的制定和技術升級
1970年，修訂了污水處理法（關于有助于保護公共水域中(zhōng)的水質的聲明）。1987年，落合污水處理廠啓用了廢水熱回收系統和高速率過濾設施。1988年，東京地區的東京降雨雷達系統（Tokyo Amesh 500）開(kāi)放(fàng)（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(xià)水道”被指定爲東京曆史遺迹（3月）
“森(sēn)崎污水廠”更名爲“森(sēn)崎水回收中(zhōng)心”
2004年，将“污水廠”更名爲“水回收中(zhōng)心”（4月）2011年，重建日本大(dà)地震後的污水處理設施。2013年，開(kāi)始向公衆開(kāi)放(fàng)重要文化财産“森(sēn)崎污水廠舊(jiù)污水處理設施”（4月）“東京污水收集系統（彩虹）博物(wù)館”開(kāi)放(fàng)(4月)制定“下(xià)水道應急預案作爲暴雨降雨對策”（12月）2016年，向熊本市派遣工(gōng)作人員(yuán)，以支持由于熊本地震（4月）而恢複污水處理設施。制定《 2016年技術研究與發展促進計劃》（12月）2017年，發行“Tokyo Amesh”智能手機版（4月）制定“東京下(xià)水道可視化總體(tǐ)規劃”（4月）
03
森(sēn)崎水回收廠的污水處理系統由3個設施構成：下(xià)水道管（收集并流動污水）、污水泵站（防止下(xià)水道管過深而在中(zhōng)途抽吸）和水再生(shēng)中(zhōng)心（對污水進行淨化處理）。下(xià)水道管是将污水送到水再生(shēng)中(zhōng)心的管道，這些管道的直徑從25 cm至8.5 m不等。（針對一(yī)些工(gōng)業廢水有去(qù)除重金屬的設施。）泵站負責将下(xià)水道中(zhōng)的污水泵至接近地表的地方。（爲了保證下(xià)水道中(zhōng)污水的流動性，會将下(xià)水道安裝成一(yī)定角度，使污水自然流動。當這些污水積攢到一(yī)定量時，泵站将水槽中(zhōng)的水泵至水再生(shēng)中(zhōng)心。）水再生(shēng)中(zhōng)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(shēng)中(zhōng)心後，首先進入沉砂池以去(qù)除大(dà)直徑的污染物(wù)和浮在表面的油脂物(wù)。接着污水進入初沉池，在這裏，污水将緩慢(màn)流動2-3小(xiǎo)時，以使污染物(wù)沉澱。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(xiǎo)時，微生(shēng)物(wù)能夠将污水中(zhōng)的污染物(wù)分(fēn)解并形成易于下(xià)潛的物(wù)質。在二沉池中(zhōng)，反應池中(zhōng)形成的活性污泥團在經過3-4小(xiǎo)時的沉澱後，将水和污泥分(fēn)離(lí)。針對一(yī)些需要進一(yī)步處理的污水将通過砂濾或膜濾設備來去(qù)除二沉池未能完全去(qù)除的細小(xiǎo)污染物(wù)。處理過的水在排入東京灣之前需經氯化處理以去(qù)除大(dà)腸杆菌和其他細菌。
04
森(sēn)崎水回收中(zhōng)心有一(yī)個南(nán)部污泥處理廠，專門用于處理水再生(shēng)中(zhōng)心産生(shēng)的污泥和其他污水廠運送的污泥。沉澱池産生(shēng)的污泥将首先通過濃縮裝置将污泥與澄清液分(fēn)離(lí)，再使用脫水機進一(yī)步脫出污泥中(zhōng)的水分(fēn)。脫水後的污泥将被送至焚燒爐（污泥體(tǐ)積能夠減少到原來的千分(fēn)之一(yī)）。焚燒産生(shēng)的煙氣将被收集，經處理後排放(fàng)。焚燒後的污泥灰被有效地回收利用（約60％），用于建築材料，如水泥和輕集料。
污泥消化
森(sēn)崎水回收中(zhōng)心東部還設有有四個消化罐，用來從有機污泥成分(fēn)中(zhōng)産生(shēng)甲烷氣體(tǐ)，這将減少最終的污泥體(tǐ)積。每個消化罐内徑28米，深度19.5米(容積12000立方米)，消化溫度約爲50攝氏度。
05
爲了構建可持續發展和循環型社會，爲下(xià)一(yī)代營造宜人的全球環境，森(sēn)崎水回收中(zhōng)心正在努力利用污水處理過程中(zhōng)産生(shēng)的能量，污泥和再生(shēng)水來獲得資(zī)源和能源。夏季的廢水溫度低于夏季，冬季的溫度高于大(dà)氣溫度，“城市供熱”系統正是利用廢水溫差來實現區域供熱和制冷的。
“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(wù)和電(diàn)力消耗。将從水再生(shēng)中(zhōng)心獲得的處理後的廢水供應到新的索尼公司大(dà)樓，以冷卻大(dà)樓的空調設備。空調産生(shēng)的廢熱，通過熱交換器處理後被廢水吸收。該項目的環境影響是，由于冷卻設備運行所需的電(diàn)力和自來水的減少，CO2排放(fàng)量每年減少約22 t。此外(wài)，與将所有熱量釋放(fàng)到大(dà)氣中(zhōng)的常規方法相比，該項目中(zhōng)的熱量釋放(fàng)到處理後的廢水中(zhōng)，有助于應對熱島現象。
生(shēng)物(wù)質發電(diàn)（與私營企業合作）
廢水處理方法中(zhōng)産生(shēng)的污泥在消化池中(zhōng)加熱，然後污泥中(zhōng)的有機物(wù)變成甲烷氣，減少了污泥量。過程中(zhōng)産生(shēng)的甲烷是生(shēng)物(wù)質（可再生(shēng)）能源，可以被用作發電(diàn)設備的燃料，每年可發電(diàn)22.8 kWh。在發電(diàn)設施的安裝和管理方面，森(sēn)崎率先引進了PFI（私人融資(zī)計劃：是一(yī)種公私合作的方法，将資(zī)金、技術知(zhī)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(shū)作爲環境價值能源轉讓給第三方。該中(zhōng)心還安裝了世界上最大(dà)的NaS電(diàn)池設備，用于全天的分(fēn)布式電(diàn)力負載：在夜間有效地使用低成本的電(diàn)力，并在用電(diàn)高峰期減少使用電(diàn)池供電(diàn)。
微型水力發電(diàn)
爲防暴雨、漲潮等因素，處理水的排水渠一(yī)般設置于高于海平面數米的高處。于是，森(sēn)崎水回收中(zhōng)心利用這一(yī)排水落差，設置了5台水力發電(diàn)機。隻需使用森(sēn)崎的大(dà)量廢水，即可産生(shēng)無溫室氣體(tǐ)排放(fàng)的清潔電(diàn)力。與太陽能發電(diàn)和風力發電(diàn)相比，水力發電(diàn)的發電(diàn)電(diàn)力更爲穩定。該設施每年可發電(diàn)約80萬kWh（相當于約173戶一(yī)般家庭的用電(diàn)量）。它也可以通過可交易的綠色證書(shū)作爲環境價值能源轉讓給第三方。
開(kāi)始運行：2005年6月
太陽能發電(diàn)
太陽能發電(diàn)設施位于森(sēn)崎的東部，那裏周圍沒有高大(dà)的建築物(wù)，因此在反應池上方安裝了4,480塊250 W的太陽能電(diàn)池模塊。最大(dà)輸出功率爲1MW，每年可獲得115萬kWh的電(diàn)能（相當于330戶家庭的用電(diàn)量）。開(kāi)始運行：2016年4月
污水廠上的公園（白(bái)額燕鷗栖息地）
森(sēn)崎水回收中(zhōng)心上方建有公園，營造出了多種生(shēng)物(wù)和植物(wù)可以共生(shēng)的環境。人們在這裏可以看到很多的水鳥和蜻蜓。另外(wài)，在中(zhōng)心的建築屋頂上，建有了6.2公頃的白(bái)額燕鷗栖息地。2003年夏季,有約1 600隻白(bái)額燕鷗在此築巢。
06
日本的污水處理過程堪稱教科書(shū)級的，他們經曆過環境公害“水俣病”事件，大(dà)型化工(gōng)廠爆炸，地震、海嘯和核洩漏等等。每一(yī)次沉痛的教訓都激勵着他們技術的不斷改進，公衆也越來越重視環境治理問題。從森(sēn)崎水回收的例子，我(wǒ)們不難發現：日本污水處理的核心在于下(xià)水道的規劃和布置。大(dà)概由于日本本身是一(yī)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，都不是什麽特别的工(gōng)藝。但正如我(wǒ)在前幾篇文章中(zhōng)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區的污水處理業務由當地市政企業管理，運營的成本是通過獲取的收入支付的，例如來自客戶的下(xià)水道服務費(fèi)用。森(sēn)崎也采用PFI（私人融資(zī)計劃）來降低設施建設或維護/管理的成本。爲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、修複等工(gōng)作。此外(wài)，日本更重視能源回收和生(shēng)态保護。他們将水廠的空地用于建造生(shēng)态公園，将一(yī)些設施建于地下(xià)，有效的利用了土地資(zī)源。盡可能利用廢水處理中(zhōng)産生(shēng)的沼氣、熱能，回收電(diàn)力，減少二次污染的同時還能夠對外(wài)出售創造利潤。
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(zhōng)心都有應對大(dà)型自然災害的能力，日常運營和維護也有完善的管理體(tǐ)系。相信這些經驗都能爲國内污水處理行業提供一(yī)些改進參考。
