皮納坎普 博士 教授 Prof. Dr-Ing. Johanes Pinnekamp
袁國文 博士 Dr.-Ing. Guowen Yuan

斯圖加特大學 水污染控制和垃圾處理研究所
University of Stuttgart, Institute for Sanitary, Water Quality and Solid Waste Management
D-70569 Stuttgart, Bandt?le 2, Germany

1. 歐盟國家的污水處理現狀 －概況[2]

　　對于歐洲各國來說，幸運的是沒有嚴重的水方面的問題，諸如大范圍的洪水泛濫、干旱或大范圍的水資源短缺，而且，也未收到通過水源作為傳播渠道的致命的傳染性疾病的困擾。總體上來說，歐洲的水資源狀況良好。但是，與此同時也存在著一些威脅到、影響到水質狀況的問題。因此，為保證在歐洲范圍內水質和水量的可持續發展，歐共同制定了覆蓋面廣泛的基礎法規。 歐洲的水資源的狀況歸納如下：
　　· 雖然自從上個世紀九十年代起，歐共體提出了要達到的水質目標，但是河流水質并沒有完全改善。據統計，目前仍有20%的地表水受到嚴重污染。然而，自七十年代以來，那些污染最為嚴重的河流得到了改善。
　　· 因農業生產排放硝酸鹽所引起的河流、湖泊、水庫、海岸和海水的富營養面源污染還在不斷增長，同時，對其所產生的危害性估計不足。
　　· 在過去的五年中，由于在工業方面、在污水處理方面采取了一些措施，并且在家庭中采用無磷的洗滌劑，因而，磷化合物的排放量已減少了40-60%。
　　· 在歐洲地下水占飲用水水源的65%。但是，地下水的水質、及其引起的人體健康正受到濃度過高的硝酸鹽、殺蟲劑、重金屬、碳水化合物和有機氯化物等的威脅。
　　· 歐洲各國對于水資源的應用各不相同。在地中海國家，水資源主要被用于農業灌溉。而對于北歐諸國來說，水資源主要用于滿足居民、公眾事業、商業的需求。
　　歐洲各國對于水資源的管理是相當復雜的。歐盟的各成員國對于水質和污水處理的觀點各不相同，有時甚至是相互對立的。有些國家認為本國經濟發展受到了歐洲的環境保護法規的限制。另外，還存在著河流水體邊界不清和水源污染的問題。在歐洲，某些河流流經不同的區域和國家，其流域的不同段分別由不同的行政部門或地區單位管理，需要互相間的合作與支持。
　　歐盟在水資源管理的立法方面可分為三個階段。第一階段為1975年通過的有關地表水的法規和1980年通過的有關飲用水的法規。主要是針對不同類型的水源和不同用途的水的水質：
　　· 漁業養殖水
　　· 貝類養殖水
　　· 游泳水
　　· 地下水
　　 第二階段主要針對排放標準。在這方面有兩部重要的法規，1991年通過的硝酸鹽法規和城市污水處理的法規（UWTD）。UWTD的主要內容是：
　　· 所有已建成的區域，根據其規模和所處的位置，必須在1998，2000或2005年底以前逐步建立起污水收集系統和處理系統。
　　· 根據接受水體對污染的敏感程度，將處理污水處理深度分為一級處理、二級處理或 三級處理
　　· 污水處理工藝可以由三級連續的處理工藝和被稱為預處理的初級處理工藝組成。
　　· 預處理是通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。
　　· 一級處理是通過沉淀池或氣浮池去除懸浮的固體物。
　　· 二級處理是生物處理：污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。
　　· 三級處理是污水的深度處理，它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒。

UWTD實施的最后期限和有關規定見表1。

　　UWTD的制定是為了改善水體的水質。未經處理的污水的排放是歐洲最顯著的水問題之一。各成員國花費了大量的資金用于污水收集和處理設施的建設。
　　第三階段為去年通過的新的水體系的法規（WFD）。WFD將排放標準和水質目標有機地結合在一起。WFD的主要組成部分是：
　　· 歐洲的所有的水資源將受到這一法規的保護（地表水、地下水、過渡水體和沿海水體）
　　· 所有這些水體最終必須達到良好的狀態。
　　· 一種將排放標準和水質標準結合起來的新的方法將被用來實現這些目標。
　　· 正如某些成員國已經進行的，按流域設置管理機構，處理所有的水資源問題。
　　· 水的主要價值應集中體現為水價，同時強化誰污染誰付費的原則。
　　· 居民們將更多地結合在水資源管理過程中。
　　· 法規將被更簡化，但更有效地執行。

2. 污水處理技術和費用的比較研究

　　在這方面的比較研究還是很匱乏的。有兩個研究成果值得大家注意。一是1994年水研究中心提出的研究報告[5]，該報告由當時12個歐盟成員國的污泥處理與處置的專家完成；二是1997年在前EWPCA指導下進行的研究[3]，其對15個歐洲國家在污水處理方面有關的觀點、數據和不同形式的報告進行了比較。此外，由Kraemer先生和Rudolph 先生合作完成的有關部分歐洲國家的污水處理費用的比較 [6]。

3. 目標

　　在這種背景下，成立了一個由來自于水資源管理、廢棄物管理和工程結構方面的專家組成的專家組(BWK) 進行“國際污水凈化技術和費用的比較研究”。
　　在這個研究小組成立之前，總部設在Cologne的AEW－Plan工程公司應有關方面的要求曾對歐洲6國在污水凈化技術和費用方面進行了詳盡地比較。這6個國家是德國、丹麥、法國、意大利、荷蘭和瑞士。

4. 基礎數據

　　表2簡單地給出了有關的基礎數據。污水處理的費用與外部條件有很大的關系，這些外部條件相當穩定，不會有太大的變化。然而，我們有必要了解這方面的情況，以便我們理解不同國家間某些特殊的區別。
　　在被研究的這六個國家中，荷蘭的人口密度最高，其次是德國。國土面積最大的法國，人口密度最低。另外，面積較小的丹麥和荷蘭的城市人口的比例高于德國。

　　由于這些國家都處在中歐氣候帶中，所以各國的年平均降雨量沒有很大的差別。只有意大利南部的降雨量很少，瑞士的某些地區的降雨量很高，這些區域都不在研究的范圍之內。另外，在研究瑞士的具體情況時必須考慮地表形態的影響。因為在瑞士境內有60%的地區位于阿爾卑斯山脈的區域內，山區的地形增加了建造污水凈化設施的費用。

5. 污水處理概況

　　現將污水處理的的重要數據歸納于表3中。

　　目前還缺乏有關的標準化指標來評估這六個國家的污水處理廠的數目和分布情況。特別是，對于污水處理廠還沒有明確的定義。因此，運用以下某些數據時必須十分的謹慎。在荷蘭，污水處理廠的建設正在不斷地向高處理能力的方向發展。而在丹麥、法國和意大利污水處理廠的規模一般較小，因而其總體數量較大。
　　在大多數國家中，合流制排水系統仍占據著主導地位。但是，現在采用分流制的排水系統正逐漸成為一種趨勢。在污水處理廠里進行處理的污水由生活污水、工業廢水、滲透水和經處理的雨水所組成。來自于家庭的生活污水量與飲用水量有關，在德國為132升/(人*天)，是所有這六個國家中最少的。尤其是在瑞士和意大利生活污水的量幾乎是德國的兩倍。有關外滲水量還沒有足夠的資料。在德國，外滲水量似乎要低于其他各國。由于這6國居民的生活習慣很相似，因而污水的濃度取決于所產生的污水量。

6. 設計與建造

　　各國家間對污水處理廠的設計和建造過程各不相同。在德國、法國、瑞士和意大利已經形成了自己的一套規范的、昂貴的批復程序。尤其是在德國、法國和瑞士，對環境的維護和治理占了主導的決定因素。對于意大利，這種關系還不是十分的確定。在瑞士，建造過程往往分步進行，每進行兩步建造就要進行評估。在荷蘭，也有一個批復的程序，但是相關的申請方同時也是批復的機構。在丹麥一般不需要設計的批復和官方的批復，但是當出水值超過了設計極限值時，必須修改設計。 在德國，對設計和施工均有相應的合同規定。一般來說，設計由專門的設計咨詢公司完成，具體的建造越來越由具工程總包能力的公司完成。在荷蘭和瑞士，設計階段和招標階段比較相似。在法國、丹麥和意大利，對設計的細節要求相對較少。因此，圖紙仍有可修改的余地，其被用于施工公司對項目的評估，施工圖設計主要由施工公司完成。

7. 設計計算

　　這六個國家對于污水處理廠的設計計算各不相同。在德國標準化的設計計算主要是基于行標ATV－A131。相類似的只有在瑞士才有設計標準。在法國和意大利，設計由施工公司完成，公司對知識產權進行嚴格控制。經STOWA的推薦的動態模擬的計算方法已在荷蘭被運用于設計計算中，同時它也在德國、瑞士和丹麥不斷地得到了重視。

　　選擇輸入的數據對計算結果很重要。在德國，設計時按照85%可靠度進行設計計算。在瑞士設計的可靠度為80%，而在丹麥只有60 %。 基于安全性的考慮，在德國污水處理廠的設計溫度為10°C 。

8. 技術路線

　　根據氮化物地去除率，在傳統的工藝基礎上，各個國家間所采取的工藝有著明顯的差異。表6（下一頁)給出了這些國家污水處理工藝的主要差別。

9. 污水處理的費用

　　為了對上述6個國家的污水處理費用進行比較，我們對污水處理廠進行了以下的分類：
　　從每一個國家中處理規模為（2,000人口當量；10,000人口當量；100,000人口當量）的污水處理廠中各選出兩個污水處理廠根據以下指標進行比較：
　　· 新建的污水處理廠或擴建的舊污水處理廠；
　　· 通過硝化/反硝化處理脫氮；
　　· 通過沉淀法或生物法除磷；
　　· 基礎的處理工藝為活性污泥法，同時結合某些國家特殊的處理方法，例如，在荷蘭的克勞塞爾法。
　　選擇處理廠時必須綜合考慮考慮到以上指標。
　　對于所有選擇出來的污水處理廠的投資和運行費用必須在當地進行研究。費用數據用德國馬克表示，參考中央銀行的外幣兌換率的統計和國家統計局1996年的價格指數進行換算。投資費用根據統一的利率和污水處理廠的使用壽命換算成年平均資本。這與污水處理廠的規模有關。
　　運行費用也可相應地確定。由于它與系統的實際負荷和利用率有很大的關系，因此在這里引進了一個因素來顯示利用率對運行費用的影響。這個因素的35％為年運行費用，其與系統的復雜程度相關，另外 65％則與系統的實際運行負荷相關。

參考文獻

　　[1] AEW Plan GmbH:
　　Kosten der Abwasserreinigung im Internationalen Vergleich (International Comparison on Costs of Wastewater Treatment) - study by order of the Ministry of Environment, Spatial Planning and Agriculture of the state of North Rhine-Westphalia (1999)
　　[3] European Commission:
　　EU focus on clean water
　　Office for Official Publications of the European Communities, 1999
　　[5] EWPCA:
　　 The Comparability of Quantitative Data on Wastewater Collection and Treatment　Final report to the European Commission (1997)
　　[6] KRAEMER, A.; RUDOLPH, K.-U.:
　　Vergleich der Abwassergebühren in europ?ischen Rahmen(Comparison of the Wastewater Fees in the European Context) - study by order of the Federal Ministry for Economy and the Federal Ministry for Environment, Environmental Protection and Reactor Safety (1998)
　　[7] WRC: Waste Management - Sewage Sludge: Part One:
　　 Survey on Sludge Production, Treatment, Quality and Disposal in the European Union.Prepared by J. E. Hall and F. Dalimier; Water Research Centre, Report No. EC 3446 (1994)

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