传统污水处理厂的经济替代方案

　　传统污水处理的反思
　　环境工程中传统的污水处理是以一定的工程结构物与机械设备，应用物理、化学及微生物学原理，将污水中的悬浮性固体，溶解性有机物、无机盐、危害性细菌及病毒加以去除，其工艺设计及应用已有五十年以上的历史。根据污染物去除程度的不同，污水处理厂至少可以分为初级处理、二级处理、高级处理等三级。级别愈高的处理厂去除效果愈好，但建造与运营费用也愈高。

　　传统的污水处理厂起源于欧美先进国家。他们在工业化高度发展及国民收入大幅提高以后，由于对自然资源可持续利用的意识与优质环境的追求，投入大量的资金兴建污水处理厂并不断改进其污水处理的功能。这些欧美式的污水处理厂往往需要大片的土地、昂贵的机械设备与土建设施、配套的区域污水管网或截流设施（将污水引导到处理厂）及处理后污水的排放设施。污水处理厂的操作与运营需要专业的人员、特定的药品、大量的能源、加上设备维修更新及未来功能改善等费用，对任何平均国民收入较低、人口密度较高、城市用地有限的国家都是极其沉重的负担。

　　在我们学习和引进欧美环保先进作法的同时，是否应该思索一下较适合我国国情的环保方法呢？在我们加紧经济改革，努力提高国民收入的同时，是否必须投入大量的财力将国外的作法一成不变的移到国内才能达到环保的目的呢？那些暂时无力负担庞大污水处理厂兴建运营费用的城市与地区是否就只能忍受日趋严重的污染而牺牲生活的品质呢？

　　在我们努力搞经济发展的同时，我国应该选择一些适合我们经济能力与环境特点相适应的渐进式手段来解决我们目前的污水问题。

　　自然界微妙的功能

　　远在人类文明出现以前，地球上许多的微生物就已经在处理人类生活所产生的污水及废弃物了。以前的人类数量没有现在这么多，密度没有现在这么大，工业也没有现在这么先进，所以我们祖先生活所产生的污水几千年来都在地球生态环境中由其它动植物及微生物所分解利用，维持了一定的生态平衡。过去一百年来的工业革命、科技发展及人口的膨胀破坏了自然界原有的平衡。我们这一百年生活所产生的各种有机与无机的污水及废弃物已经远远地超过了生态环境中分解者的负荷，造成了今天所谓的环境污染。

　　以水污染为例，大量的废污水是怎么改变了原有的水体环境呢？我们可以简略说明如下。

　　自然界的微生物种类繁多，它们摄取养分及能量的途径非常复杂，有的我们到现在还无法完全了解。我们已经知道的是微生物的成长与活动需要能量，碳（微生物体的主要成份）及其它无机元素（氮、磷、硫、钾、钙、镁等）。其中碳的主要来源就是自然界中的二氧化碳和有机物，而能量的来源则有阳光（光合作用）及氧化还原作用。

　　这些微生物在摄取养份及能量的过程中有的需要氧气，这种微生物可称之为好氧微生物。有的微生物在摄取养分及能量的过程中则不需要充足的氧气，这种微生物可称为厌氧微生物。非常简化的来说，水体中好氧微生物在溶氧充足（富氧）的状况下摄取养份及能量的过程中会消耗水中溶氧，并产生二氧化碳及氢离子等，而厌氧微生物在溶氧不足（贫氧）的状况下摄取养分及能量的过程中则会产生甲烷、硫化氢、氨气等异味的气体。

　　除了溶氧以外，水体中好氧或厌氧反应中另一个非常重要的角色即是酵素或酶（enzyme）。自然界中微生物可以自行制造并利用的酵素种类很多，多数的酵素均具有特定或专一性。有的酵素可以促进好氧微生物在溶氧充足的情形下加速分解有机物。有的酵素能够促进可行光合作用的微生物加速光合反应取得能量并释放出氧气。

　　在原始自然状态下，我们加诸于水体中的有机与无机污染物（微生物的养分）可以被水体中好氧及厌氧微生物适量地分解消化掉，大部份水体除了底部以外，均有适量的溶氧，水体中动物、植物、微生物形成一个平衡的环境，如图一所示。