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苏格兰芬霍恩生态村探访记(三):水的故事

编者按:龙头一开水就来,排水管另一端则连接着污水处理场或直接是河川大海,结果河溪变成排水沟,海洋成为全球的大垃圾场。人类的一滴水,竟让远方的海洋生物陷入生存危机!在注重生态、利用自然力量的芬霍恩,又是如何改写这套水的故事?

水是构成万物的基本元素,凡是人类所居住之处,一定都有水的存在。在我们习以为常的生活当中,水成了一扭开水龙头即倾流而出的万能透明液体,既可以拿来饮用,也可以用来洗去脏污、浇灌作物。但人们使用过后的水却不受到大众重视,如同干净的水来自管线配送,等到变成污水,也同样透过管线默默送往远离一般大众视野所及的污水设施,再重新加以处理、净化,最终放流到河川或是海洋中。

在芬霍恩(Findhorn)生态村,水的故事并非仅止于隐藏在城镇一角、散发恶臭的污水处理场当中。相反地,这边的人们效法自然系统中植物、土壤、岩石、空气与微生物之间复杂的交互作用,以之设计一套能运用自然工作方式的污水净化系统,他们将这套系统称为“活生生的机器”(Living Machine,即生物净水系统)。

净水系统

净水系统 Living Machine

净水系统内部景观

净水系统内部景观

利用生物活生生的力量

在当地负责管理这套“活生生机器”的人员带领之下,我们有机会参观芬霍恩的污水处理系统,了解其中的运作原理和处理细节。首先,我们看到污水净化程序始于来自社区三百位居民的污水,这些污水透过管线,先送到埋藏在一座绿油油小山丘底下的3个大型水槽当中,在这儿,各类生活污水会受到充分“液化”,以减少水中的悬浮物在后续净化程序中无法处理的状况。

这些充分“液化”的污水接着会在储存槽的厌氧环境中静置1.5天,然后藉由重力,自然导入整个系统里最为关键的“温室”当中处理。称其为温室并不为过,因为它的确是一栋全长30公尺、宽约10公尺的建物,以确保污水净化过程能维持在摄氏8度左右。在温室的前半段,所导入的污水会先注入长满苏格兰当地原生种的芦苇与芒草等的大型水槽(Open Aerobic Tanks),在这过程中,适当比例的氧气也开始加入污水当中,让水中的细菌与植物能有效地净化水质。也正因如此,前半段的空气中瀰漫着一丝刺鼻的臭味。

到了中段,这些经过加氧处理及植物、微生物初步净化的水,会导向另外一个称为净化槽(Clarifers)的水槽。在这阶段,来自上个阶段污水中杀灭的细菌及其他悬浮固体,会沉降在埋藏于地下两公尺的槽底。亦即理论上,这阶段处理完的污水所含有的固态物质颗粒会大幅减少;而上述这些死亡细菌所形成的固态颗粒可以作为初级生物所食用,并会透过帮浦抽出到小山丘底下的大槽,与其他新注入的生活污水重新混和与液化,作为下一轮生物分解的养分。在这个水槽的表面,长满类似浮萍、水芙蓉或布袋莲之类的植物,以隔绝阳光接触到植物层底下的水体,避免水中死亡的细菌发酵发臭。

而从净化槽流出的水,将导入3个前后相互连结、称之为“生态流化床”(Ecological Fluidized Bed,以下简称EFB)的水槽,水会从第一个水槽溢流向后面两个水槽,并透过在管线与槽中所铺设的沸石与其他水生植物进行最终阶段的净化程序。来自于净化槽的水会透过机械帮浦让水在低氧环境中循环,理论上已经让水中含氧量趋近于零,因此在EFB的第一与第二个水槽,主要是透过植物进一步去除水中的氨含量,使之成为氮化物或氮盐;最后一个EFB水槽则是用来于去除水中的氮化物。

这套可处理污水约在8000加仑左右、整个净化程序耗时约4天的净水系统,有着相当令人亮眼的数据表现(请见下表):

污水处理效果

Living Machine的管理人向大家说明,为了确保这座污水净化系统能永续运作,在经历过几次惨痛教训后,社区居民们也愿意共同合作,致力不让任何有害、有毒的化学物质(比如清洁用的化学品)混入生活污水当中,避免破坏整个净水系统中微生物与植物的作用,因为这些乍看之下微不足道的微生物与植物,实际上是一个个对于环境相当敏感的活生生的小机器,很容易就因为有毒化学品污染而一次死光光。

可以说,水在芬霍恩的故事,犹如凤凰自火中重生,透过这种小巧、高效的生态净水系统,以及居民上下一心的通力合作,曾经替人们提供多项服务而脏污的水再度获得纯净。

芬霍恩生态村

以自然净化污水的台湾经验

要做好都市污水处理,不见得一定要透过铺设地下污水管线。在台湾,台北县即曾推动在大汉溪沿岸设置人工湿地来净化周边城镇(如树林市)所排放的生活污水,藉由自然植物与微生物的自净化功能来处理污水,并同时透过人工湿地作为生态复育、环境教育的场域。

举例来说,鹿角溪人工湿地便是这样一座占地16公顷的近自然净水设施,透过不同的单元(草泽湿地区、近自然式溪流净化区、生态池区、漫流地区、次生林区、沉砂林区),理论上能处理12,000公吨的生活污水,而透过重力取水设计(也就是污水在上述六个功能单元,是透过重力位能的差异来移动的,没用上半分电力在帮浦打水的这件事情上)省下约37万多台币的电费以及100公吨左右的CO2排放。

由以上例子可看出,类似芬霍恩这样种活生生的污水处理机器,台湾也有,而且效能也不差。

只是或许我们仍应该试着去思考,在台湾,究竟有多少土地可以开发为人工湿地?因为人工湿地之所以有效,主要取决于让污水可以在一段不算短的时间(3~6天不等)内于各个不同功能单元间滞留,因而需要不小的土地才能做到。在鹿角溪案例中,是利用既有河川的高滩地来加以改造,但在其他河川或许不见得有类似的条件可以做到;因此如何在台湾寸土寸金的现实状况下,以不耗能、尽量不使用大量化学物质进行污水处理,将会是迈向永续发展中水资源再生利用议题的一大挑战。

根据芬霍恩生态村Living Machine的管理人表示,若需要处理城镇乃至于城市规模的生活污水,只需要修改这套系统的部分(例如扩充污水处理量、提高系统对于更多污水中化学物品的耐受能力等),理论上亦可应用于更大规模的净水作业。或许,在传统污水处理系统与人工湿地之外,可以考虑让这套系统移植到台湾,尝试芬霍恩这套新颖有趣的污水处理系统,重新改写水资源在台湾循环再使用的故事。

文章来源:台湾环境资讯中心

作者:李紋、王莉雰、蔡孟薰

图片来源:网络

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