作者:蔡孟薰

編按:龍頭一開水就來,排水管另一端則連接著污水處理場或直接是河川大海,結果河溪變成排水溝,海洋成為全球的大垃圾場。人類的一滴水,竟讓遠方的海洋生物陷入生存危機!在注重生態、利用自然力量的芬霍恩,又是如何改寫這套水的故事?

水是構成萬物的基本元素,凡是人類所居住之處,一定都有水的存在。在我們習以為常的生活當中,水成了一扭開水龍頭即傾流而出的萬能透明液體,既可以拿來飲用,也可以用來洗去髒污、澆灌作物。但人們使用過後的水卻不受到大眾重視,如同乾淨的水來自管線配送,等到變成污水,也同樣透過管線默默送往遠離一般大眾視野所及的污水設施,再重新加以處理、淨化,最終放流到河川或是海洋中。

眾人參觀Linving Machine在芬霍恩(Findhorn)生態村,水的故事並非僅止於隱藏在城鎮一角、散發惡臭的污水處理場當中。相反地,這邊的人們效法自然系統中植物、土壤、岩石、空氣與微生物之間複雜的交互作用,以之設計一套能運用自然工作方式的污水淨化系統,他們將這套系統稱為「活生生的機器」(Living Machine,即生物淨水系統)。

利用生物活生生的力量

在當地負責管理這套「活生生機器」的人員帶領之下,我們有機會參觀芬霍恩的污水處理系統,了解其中的運作原理和處理細節。首先,我們看到污水淨化程序始於來自社區三百位居民的污水,這些污水透過管線,先送到埋藏在一座綠油油小山丘底下的3個大型水槽當中,在這兒,各類生活污水會受到充分「液化」,以減少水中的懸浮物在後續淨化程序中無法處理的狀況

這些充分「液化」的污水接著會在儲存槽的厭氧環境中靜置1.5天,然後藉由重力,自然導入整個系統裡最為關鍵的「溫室」當中處理。稱其為溫室並不為過,因為它的確是一棟全長30公尺、寬約10公尺的建物,以確保污水淨化過程能維持在攝氏8度左右。在溫室的前半段,所導入的污水會先注入長滿蘇格蘭當地原生種的蘆葦與芒草等的大型水槽(Open Aerobic Tanks),在這過程中,適當比例的氧氣也開始加入污水當中,讓水中的細菌與植物能有效地淨化水質。也正因如此,前半段的空氣中瀰漫著一絲刺鼻的臭味。

利用不同的植物,層層淨化污水 利用不同的植物,層層淨化污水

到了中段,這些經過加氧處理及植物、微生物初步淨化的水,會導向另外一個稱為淨化槽(Clarifers)的水槽。在這階段,來自上個階段污水中殺滅的細菌及其他懸浮固體,會沉降在埋藏於地下兩公尺的槽底。亦即理論上,這階段處理完的污水所含有的固態物質顆粒會大幅減少;而上述這些死亡細菌所形成的固態顆粒可以作為初級生物所食用,並會透過幫浦抽出到小山丘底下的大槽,與其他新注入的生活污水重新混和與液化,作為下一輪生物分解的養分。在這個水槽的表面,長滿類似浮萍、水芙蓉或布袋蓮之類的植物,以隔絕陽光接觸到植物層底下的水體,避免水中死亡的細菌發酵發臭。

從淨化槽流出的水,將導入3個前後相互連結、稱之為「生態流化床」(Ecological Fluidized Bed,以下簡稱EFB)的水槽,水會從第一個水槽溢流向後面兩個水槽,並透過在管線與槽中所舖設的沸石與其他水生植物進行最終階段的淨化程序。來自於淨化槽的水會透過機械幫浦讓水在低氧環境中循環,理論上已經讓水中含氧量趨近於零,因此在EFB的第一與第二個水槽,主要是透過植物進一步去除水中的氨含量,使之成為氮化物或氮鹽;最後一個EFB水槽則是用來於去除水中的氮化物。

利用簡單的儀器過濾污水(無添加化學藥劑)

這套可處理污水約在8000加崙左右、整個淨化程序耗時約4天的淨水系統,有著相當令人亮眼的數據表現(請見下表):

處理前

處理後

BOD: 250mg/l

BOD: < 10mg/l

TSS: 160mg/l

TSS: < 10mg/l

TKN: 40mg/l

TKN: < 10mg/l

NH4: 50mg/l

NH4: < 2mg/l

NO3: 0mg/l

NO3: < 5mg/l

TP: 7mg/l

TP: < 5mg/l

BOD:生物需氧量
TSS:總懸浮顆粒
TKN:量測水中含氮(Nitrogen)量水準
NH4:量測水中含氨(Ammonia)量水準
NO3:量測水中含氮化物(Nitrate)量水準
TP:水總含磷(Phosphorous)

Living Machine的管理人向大家說明,為了確保這座污水淨化系統能永續運作,在經歷過幾次慘痛教訓後,社區居民們也願意共同合作,致力不讓任何有害、有毒的化學物質(像是「通樂」、「穩潔」之類的清潔化學品)混入生活污水當中,避免破壞整個淨水系統中微生物與植物的作用,因為這些乍看之下微不足道的微生物與植物,實際上是一個個對於環境相當敏感的活生生的小機器,很容易就因為有毒化學品污染而一次死光光。

可以說,水在芬霍恩的故事,猶如鳳凰自火中重生,透過這種小巧、高效的生態淨水系統,以及居民上下一心的通力合作,曾經替人們提供多項服務而髒污的水再度獲得純淨。

以自然淨化污水的台灣經驗

在台灣,行政院公共工程委員會新任主委李鴻源上台後,就曾對媒體表示要做好都市污水處理,不見得一定要透過舖設地下污水管線;他在台北縣副縣長任內,即曾推動在大漢溪沿岸設置人工溼地來淨化周遭城鎮(如樹林市)所排放的生活污水,藉由自然植物與微生物的自淨化功能來處理污水,並同時透過人工溼地作為生態復育、環境教育的場域。

舉例來說,鹿角溪人工溼地便是這樣一座佔地16公頃的近自然淨水設施,透過不同的單元(草澤溼地區、近自然式溪流淨化區、生態池區、漫流地區、次生林區、沉砂林區),理論上能處理12,000公噸的生活污水,而透過重力取水設計(也就是污水在上述六個功能單元,是透過重力位能的差異來移動的,沒用上半分電力在幫浦打水的這件事情上)省下約37萬多台幣的電費以及100公噸左右的CO2排放。

由以上例子可看出,類似芬霍恩這樣種活生生的污水處理機器,台灣也有,而且效能也不差。

只是或許我們仍應該試著去思考,在台灣,究竟有多少土地可以開發為人工溼地?因為人工溼地之所以有效,主要取決於讓污水可以在一段不算短的時間(3-6天不等)內於各個不同功能單元間滯留(retention),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灘地來加以改造,但在其他河川或許不見得有類似的條件可以做到;因此如何在台灣寸土寸金的現實狀況下,以不耗能、儘量不使用大量化學物質進行污水處理,將會是邁向永續發展中水資源再生利用議題的一大挑戰。

根據芬霍恩生態村Living Machine的管理人表示,若需要處理城鎮乃至於城市規模的生活污水,只需要修改這套系統的部分(例如擴充污水處理量、提高系統對於更多污水中化學物品的耐受能力等),理論上亦可應用於更大規模的淨水作業。或許,在傳統污水處理系統與人工溼地之外,可以考慮讓這套系統移植到台灣,嘗試芬霍恩這套新穎有趣的污水處理系統,重新改寫水資源在台灣循環再使用的故事。

 

 

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