國土面積：35萬平方公里
居民：8200萬
超過百萬人口的城市：僅三個(柏林330萬、漢堡170萬、慕尼黑128萬)
70%以上的居民生活在10萬人口以下的“城市”，多數(shù)居住在1000-2000
人規(guī)模的村鎮(zhèn)。
環(huán)境：如果說德國城市像農(nóng)村，那么德國的農(nóng)村就堪比城市。毫無疑問，農(nóng)村的綠化率要高于城市，而且基礎(chǔ)設(shè)施一點(diǎn)也不遜色：上下水、電、通訊、交通應(yīng)有盡有。
公路：特別值得一提的是，德國農(nóng)村所有的地方均是草坪和樹木，根本沒有中國農(nóng)村常見的土路，柏油路通達(dá)每家每戶。每個家庭至少有一輛車，有的甚至擁有兩輛以上。在這個國家，汽車猶如中國的自行車一樣普遍。
垃圾分類：如果連我們自己都不能愛護(hù)自己的生活環(huán)境，還怎么強(qiáng)求別人呢?德國農(nóng)婦艾拉家廚房里的垃圾箱，已經(jīng)足夠讓我震撼的了。
日常的生物垃圾通過專門的生物垃圾桶被收集、切碎，并與真空管道系統(tǒng)收集的黑水一起匯入居住區(qū)的技術(shù)處理中心。兩者的混合物先被高溫凈化處理，之后導(dǎo)入在30-40攝氏度下工作的發(fā)酵反應(yīng)器，經(jīng)過有氧處理，穩(wěn)定之后還殘留富含高濃度營養(yǎng)物質(zhì)的流質(zhì)物。
這些流質(zhì)物將被保存起來，并被用于居住區(qū)的綠化養(yǎng)護(hù)或者賣給臨近的農(nóng)業(yè)聯(lián)合組織。該組織將其分配給各個成員用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并保存在季節(jié)性存儲器中。營養(yǎng)物質(zhì)的再利用不僅使人類居住區(qū)產(chǎn)出的富含營養(yǎng)元素廢物以生態(tài)可承載的方式進(jìn)入了自然界的物質(zhì)循環(huán)，而且在一定程度上取代高能耗的化肥生產(chǎn)，為節(jié)能做出貢獻(xiàn)。
房屋：壽命長久的，木架結(jié)構(gòu)房，歪歪扭扭，看似很不結(jié)實(shí)，其實(shí)大多都存在了200多年了。
農(nóng)業(yè)：德國人尤其是德國上了年紀(jì)的老人喜歡BIO產(chǎn)品(不用化肥，農(nóng)藥的產(chǎn)品)，他們會專門去村子里找農(nóng)戶，買他們的產(chǎn)品。有的老人甚至跑回老家，重新開始農(nóng)耕的生活。從這里可以看出，德國真正意義上的農(nóng)民已經(jīng)不多，多數(shù)居住在農(nóng)村的老百姓并不是農(nóng)民，而且這些人可能比城市人更加富有，這是德國農(nóng)村的現(xiàn)狀。
在德國，當(dāng)農(nóng)民并不是件簡單的事，必須進(jìn)行農(nóng)業(yè)教育，執(zhí)證上崗。德國實(shí)行歐盟的“共同農(nóng)業(yè)政策”，其核心在于農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼。據(jù)統(tǒng)計，目前德國農(nóng)民約40%的收入來自直接補(bǔ)貼。
德國農(nóng)戶家，有歷史意義的拖拉機(jī)，還是保時捷公司生產(chǎn)的。沒見過吧。
污水：進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，原來集中式處理辦法正被分流式污水處理新辦法所代替。
在上世紀(jì)九十年代以前，德國農(nóng)村污水采取的是工業(yè)化集中式處理辦法，即將污水通過排水管道輸送到一個污水處理廠集中處理，但這樣做除了成本很高以外，還帶來污水處理之后的大量沉淀物和廢物對環(huán)境造成壓力、富含營養(yǎng)物質(zhì)的元素氮、磷、鉀持續(xù)不斷地流入排放水域，造成水域富營養(yǎng)化和水生物、魚類因缺氧而衰亡以及水和營養(yǎng)物質(zhì)的自然循環(huán)過程被人工技術(shù)打斷等諸多弊端。進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，這種集中式處理辦法正被分流式污水處理新辦法所代替。
德國農(nóng)村分流式污水處理新辦法主要有：
一是分散市鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。德國海德堡市郊的諾伊羅特村2005年底率先建成該系統(tǒng)。辦法是在沒有接入排水網(wǎng)的偏遠(yuǎn)農(nóng)村建造先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器，平時把雨水和污水分開收集，然后通過先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器凈化污水。這一系統(tǒng)不僅可以降低污水處理成本，還能在凈化污水的過程中獲得氮?dú)�，從而達(dá)到使污水變成寶的目的，增強(qiáng)了農(nóng)村土地肥力。
二是PKA濕地污水處理系統(tǒng)。PKA 濕地由介質(zhì)層和濕地植物兩大系統(tǒng)組成，利用這兩大系統(tǒng)共同營造的生態(tài)系統(tǒng)，綜合物理、化學(xué)、生物三種放大功效，使污水處理功效達(dá)到最大化。該工藝主要將農(nóng)村生活污水通過水管道，匯集流入沉淀池，經(jīng)過沉淀池的4層篩選之后，再經(jīng)PKA濕地凈化處理，然后達(dá)標(biāo)排放或用于農(nóng)田灌溉。該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不需要化學(xué)藥劑，所有的材料都來源于大自然，對周邊環(huán)境沒有二次污染。濕地表面干燥，沒有積水，構(gòu)成景觀綠地，日常運(yùn)行費(fèi)用很低，工藝流程簡單，管理方便。
三是多樣性污水分類處理系統(tǒng)。德國呂貝克2000年采用多樣性污水分類處理系統(tǒng)，將污水分為雨水、灰水和黑水。其中灰水指廚房、淋浴和洗衣等家政污水，黑水指經(jīng)真空式馬桶排放的廁所污水。居住區(qū)屋頂和硬質(zhì)地面上的雨水被雨水管道收集，并匯入附近的地表水或者導(dǎo)入居住區(qū)內(nèi)設(shè)置的滲水池。該滲水池屬于小區(qū)的綠化設(shè)施，經(jīng)過特殊的造型和環(huán)境設(shè)計，表面看起來就像景觀設(shè)計的一部分，池底使用特殊材料如礫石等，使池中的雨水自然下滲并匯入地下水。在暴雨或降水量豐厚的情況下，還可以把多余的雨水導(dǎo)入相連的蓄水池，使雨水自然蒸發(fā)或通過溝渠匯入地表水。通過這種處理方式，雨水可下滲或者直接進(jìn)入自然界水循環(huán)。洗菜、洗碗、淋浴和洗衣等家政污水作為灰水通過重力管道流入居住區(qū)內(nèi)的植物凈水設(shè)施進(jìn)行凈化處理。
德國的基礎(chǔ)設(shè)施為何如此均衡呢？
答案是：德國是一個聯(lián)邦制國家，每個州就是一個國家，各州擁有自己憲法、議會、警察和政府總理，只是把國防、外交及一些宏觀經(jīng)濟(jì)事務(wù)讓渡給聯(lián)邦而已。聯(lián)邦制的好處在于，各州根據(jù)自己的情況發(fā)展適合自己的經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)，而不會出現(xiàn)教育、文化、醫(yī)療資源密集、分布不均的問題。
正因為如此，德國沒有像中國一些名牌大學(xué)這樣搜刮優(yōu)秀學(xué)生資源和財政資源的問題，也沒有像北京這樣將協(xié)和、同仁、積水潭、天壇等中國一流的醫(yī)院密集于一地，讓外地人在碰到在當(dāng)?shù)責(zé)o法醫(yī)治的疑難雜癥時，不得不跑到北京。既然城鄉(xiāng)條件都差不多，還有什么必要遷移到大城市?
看看德國農(nóng)村是怎么處理生活污水的?
德國農(nóng)村如何處理污水？
時間：2006-07-11
來源：科學(xué)時報
偏遠(yuǎn)地區(qū)的污水處理是一個難題。德國弗朗霍夫?qū)W會界面工程和生物技術(shù)研究所所長伯樂納說，該所研究人員已成功開發(fā)出一套新系統(tǒng)，不僅可以使偏遠(yuǎn)地區(qū)的污水得到有效處理，還能使污水變成寶。
“在德國，通常情況下偏遠(yuǎn)地區(qū)的污水要么得不到處理，要么就是通過數(shù)公里乃至幾十公里的排水管道輸送到一個污水處理廠集中處理，但這樣做成本很高。”伯樂納說，針對偏遠(yuǎn)地區(qū)的污水處理問題，該所研究人員從2003年起開始進(jìn)行“分散市鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”項目研究，有關(guān)技術(shù)目前已基本成熟。
“分散市鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”采用的辦法是在沒有接入排水網(wǎng)的偏遠(yuǎn)村鎮(zhèn)里建造先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器，平時把雨水和污水分開收集，然后通過先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器凈化污水。這一系統(tǒng)不僅可以降低污水處理成本，還能在凈化污水的過程中獲得氮?dú)�，從而達(dá)到使污水變成寶的目的。德國海德堡市郊的諾伊羅特村去年年底率先建成“分散市鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”，該系統(tǒng)運(yùn)行幾個月來已顯示出它的有效性和經(jīng)濟(jì)性。
伯樂納所長認(rèn)為，這一系統(tǒng)不僅非常適合德國的偏遠(yuǎn)城鎮(zhèn)，在發(fā)展中國家和地區(qū)也有巨大的推廣前景。
“使污水變成寶”，不過是弗朗霍夫?qū)W會界面工程和生物技術(shù)研究所致力于生物應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新的一個代表。多年來，位于德國斯圖加特市的這家研究所在開展基礎(chǔ)研究的同時，注重運(yùn)用先進(jìn)的生物技術(shù)來解決生產(chǎn)和生活中的一些實(shí)際問題，取得了顯著成效，目前在生物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域已處于歐洲領(lǐng)先地位。例如，德國制造生物柴油的技術(shù)很多都來自于這家研究所，該所研究人員利用藍(lán)綠藻制取氫氣的研發(fā)工作也取得了很大進(jìn)展。
這家研究所在科技創(chuàng)新方面的成功，得益于其有效吸引中小企業(yè)投資科研的運(yùn)作模式。伯樂納介紹說，該研究所目前共有152名員工，下設(shè)4個研究中心，每年研究經(jīng)費(fèi)約為1200萬歐元，其中30%由政府預(yù)算提供，剩余70%主要來自工業(yè)界的中小企業(yè)。
伯樂納強(qiáng)調(diào)，政府提供的資金主要用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究，幫助研究所獲得自己的發(fā)明專利。而與企業(yè)的合作使得研究所的科研發(fā)明能很快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值，同時中小企業(yè)也能享受到技術(shù)革新帶來的競爭力。
伯樂納告訴記者，弗朗霍夫?qū)W會界面工程和生物技術(shù)研究所已與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所進(jìn)行了長達(dá)15年的愉快合作，共同培養(yǎng)了一大批科研人員。他也期待著同中國工業(yè)界加強(qiáng)合作，將該研究所的經(jīng)驗和技術(shù)推廣到中國。
(聶立濤)
德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施——概述篇
德國的污水處理目前仍以去除有機(jī)物和營養(yǎng)物為主要目的。自21世紀(jì)始，如何高效并可持續(xù)利用資源與能源、如何減少溫室氣體排放、減緩全球變暖等問題變得越來越重要。隨著大環(huán)境格局的日益變化，污水處理也將面臨著亟待解決以往問題和適應(yīng)未來發(fā)展的迫切需求。德國的污水處理正在迎來以下幾個“新挑戰(zhàn)”，而全文將針對以下問題展開討論。
● 如何減少能源消耗、如何提高能源自給率;
● 如何減少污水處理過程中二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等溫室氣體的排放;
● 如何追求物質(zhì)合理循環(huán)，從污水中回收磷等營養(yǎng)物質(zhì);
● 如何去除污水中的微污染物。
1、綜述
在德國，污水處理起源于150年以前。一直以來，污水處理技術(shù)以及處理對象都在不斷地發(fā)生著改變。19世紀(jì)初期，隨著歐洲工業(yè)化和城市化的興起，流行性傳染病也隨之?dāng)U散，而惡劣的城市衛(wèi)生條件則是傳染病迅速擴(kuò)散的重要原因之一。因此，政府迫于外界壓力，便將設(shè)計建造城市污水處理系統(tǒng)提上了日程。19世紀(jì)末，機(jī)械處理技術(shù)拉開了污水處理技術(shù)的序幕，緊接著，在20世紀(jì)的第一個十年中，生物處理技術(shù)誕生了。
然而在1960年左右，由于水體富營養(yǎng)化的出現(xiàn)，北海和波羅的海的河流、湖泊的水質(zhì)問題開始日漸顯現(xiàn)。為此，政府不得不制定應(yīng)急策略，于是第一批關(guān)于如何治理市政廢水中有機(jī)物的大綱性管理辦法出臺了。從此，污水處理目的由單一的保護(hù)人類健康逐漸向保護(hù)環(huán)境轉(zhuǎn)變，尤其是保護(hù)作為生態(tài)體系重要組成部分之一的水環(huán)境體系。1980年左右，污水處理的對象開始向營養(yǎng)物去除轉(zhuǎn)變，尤其是含氮、磷的營養(yǎng)物。
21世紀(jì)初期，如何保持高效并可持續(xù)利用資源，尤其是能量利用，以及如何阻止全球變暖，特別是通過溫室氣體減排等方法，變得越來越重要。德國的污水處理新型研究領(lǐng)域可以大致劃分為以下幾類：
——如何減少能耗，提高能源產(chǎn)率;——如何減少二氧化碳、甲烷和氮氧化物的排放;
——如何加強(qiáng)能源回收，尤其是磷元素的回收。
但是，無論處理工藝發(fā)生什么變革，污水處理仍然要把污染物削減作為主要目的。在此基礎(chǔ)上，近年來產(chǎn)生的新挑戰(zhàn)之一是如何去除水體中的微污染物，尤其是藥物殘留帶來的微污染物。本文將重點(diǎn)闡述如何應(yīng)對這些“新型挑戰(zhàn)”的處理方法和工藝。
2、德國概況
德國坐落在歐洲中部，是一個高度工業(yè)化的國家。德國擁有357,000km2的國土面積以及8千萬人口。預(yù)計直到下個世紀(jì)，德國大部分地區(qū)的人口都將不再增加，甚至有些地區(qū)人口還將略有縮減。德國北部地區(qū)以低地為主，而南部地區(qū)主要以山脈為主。德國地形圖見圖1。
圖1 德國地形部分圖
德國境內(nèi)全年平均降水大約為800mm。降水分布圖見圖2，由圖可知，全年降水分布比較不均，從400mm到2500mm均有分布。并且，從德國西部向東部區(qū)域，降水逐漸減少，并且夏季比冬季降水偏多，因此夏季會更加濕潤。總體而言，德國是一個擁有充足水資源的國家，農(nóng)業(yè)灌溉主要依靠自然降水，不需再添加其他澆灌措施。
圖2 德國降水分布圖
3、德國污水處理歷程
在德國，污水處理起源于150年以前。在此期間，污水處理技術(shù)及處理對象在不斷發(fā)生變化。在19世紀(jì)初期，由于工業(yè)化和城市化的興起，流行性傳染病開始大規(guī)模爆發(fā)，而造成傳染病爆發(fā)的一個主要原因就是城市衛(wèi)生條件差。就當(dāng)時而言，解決衛(wèi)生問題就是解決燃眉之急。首批城市排水系統(tǒng)于19世紀(jì)中期建設(shè)于德國漢堡市，用以收集排走居民區(qū)的生活污水。后來，所有的大型城市都建造了排水系統(tǒng)，法蘭克福市、柏林市和科隆市的排水系統(tǒng)分別建設(shè)于1867年，1873年和1881年。
污水處理真正開始于19世紀(jì)末期，最開始的污水處理只是一些簡單的機(jī)械式過濾，比如格柵、沉砂池和沉淀池。同時，在柏林，“自然”生物處理法也開始逐漸產(chǎn)生。污水首先經(jīng)過機(jī)械式預(yù)處理，然后被泵送入所謂的“Rieselfelder”(污水田)，如圖3所示。這種自然生物處理法是比較節(jié)能的，有機(jī)物和所有的營養(yǎng)物都可以被利用。但是這種方法的占地面積非常大并且會使土地發(fā)生鹽堿化。
圖3 19世紀(jì)末期柏林的污水處理田
在20世紀(jì)初期，隨著滴濾池的發(fā)明，“人工”生物處理法逐漸興起。1930年左右，第一批活性污泥法污水處理廠誕生了，活性污泥法的理念源自于美英國。但是一直到1950年，德國大多數(shù)污水處理廠依然僅使用簡單的機(jī)械式處理工藝，只有在人口密集區(qū)和工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)，才會使用生物處理工藝。
1960年，隨著水體富營養(yǎng)化的出現(xiàn)，北海和波羅的海的河流、湖泊水體都相繼發(fā)生了水質(zhì)問題。政府不得不采取應(yīng)對措施，在1979年，政府制定了第一批污水處理的綱領(lǐng)性管理規(guī)范，這批規(guī)范旨在去除BOD5和COD。污水處理的目的逐漸由保護(hù)人類健康向保護(hù)自然環(huán)境和水體環(huán)境轉(zhuǎn)化。越來越多的采用生物處理法的污水處理廠拔地而起。1980年，污水處理開啟向氮、磷等營養(yǎng)物去除的新篇章。
但是有一個問題從始至終一直存在，就是如何處理污水處理過程中產(chǎn)生的污泥。解決辦法之一是誕生于1906年的英霍夫式沉淀池，它由兩個位于地下的圓柱形沉淀池和一個消化池組成。如圖4所示。
圖4 德國哈根市的英霍夫池
Imhoff tank(英霍夫池)使用的是在德國最常見的一種污泥處理方法——污泥厭氧消化。在污泥處理過程中，經(jīng)過干化場脫水后的污泥需要先經(jīng)過消化處理，然后被外運(yùn)作為農(nóng)業(yè)肥料。1920年，具有攪拌和加熱功能的獨(dú)立式消化池誕生了，這種消化池開始逐漸替代英霍夫池。消化池產(chǎn)生的沼氣可以被用作燃料。在德國，污泥在這種獨(dú)立消化池中進(jìn)行消化，逐漸形成一種標(biāo)準(zhǔn)工序。二戰(zhàn)以后，城市污水處理量越來越大，這就意味著越來越多的污泥需要處理，也直接導(dǎo)致了污泥干化場的面積需求越來越大。在這種形勢下，人工污泥脫水機(jī)誕生了，它主要具備壓濾和離心功能。后來，污泥作為肥料進(jìn)行農(nóng)田利用越來越困難，于是部分污泥開始在垃圾填埋場被填埋。1980年左右，污泥焚燒技術(shù)誕生了。
