張馨夢
如果忽略“它是由下水道里的水轉化而成的”這一點,Omni處理器(Omni Processor)生產的蒸餾水和普通純凈水沒什么區(qū)別。2015年年初,蓋茨基金會發(fā)布的一段視頻讓這款機器首次露面:擰開機器末端的龍頭,無色液體汩汩流出。比爾·蓋茨接過透明杯子喝了一口,有點夸張地大叫:這是水!
如今,Omni處理器的制造商Janicki Bioenergy和該公司的投資人蓋茨,已經開始向包括美國以及中國在內的各國政府或公司兜售這種新型的污水處理技術了。
Omni處理器原本為非洲的貧困地區(qū)設計。對那里的人來說,下水道是極為奢侈的配置:在缺乏污水處理設備的非洲國家,代替馬桶和地下排污管的,是房屋之間挖出的一個個土坑。排泄物和其他生活廢水被統(tǒng)一排入坑內,再由專人定時抽出,運輸并傾倒在一個處理起來最不費力的地方:河流。
在這些國家,地表水既是排污場所,又是唯一的飲用水來源—顯然,“吃進去的是污水,吐出來的是飲用水”的Omni處理器,在這里就能派上用場。人類糞便通過它能在5分鐘內分解成水蒸氣和干燥物,水蒸氣處理后能直接飲用—聽起來很倒胃口,但這種解決方法卻是對非洲這些地區(qū)來說最適用的。
水源受污染是個全球性的大問題,根據世界衛(wèi)生組織的數(shù)據,2015年,全球至少有20億人的飲用水源受糞便污染。受污染的水會傳播腹瀉、霍亂、痢疾等疾病,每年有超過50萬人因此死亡。
這也是Omni處理器一開始想要達到的目的:讓發(fā)展中國家的居民免于飲用受污染的水。事實上,一些非洲國家并非沒有污水處理裝置,但運作時產生的高昂電費令這些裝置始終處于閑置狀態(tài)。所以,要縮減污水處理的成本,除了凈化功能,如果有一臺在能源上自給自足,甚至還能產生些額外經濟效益的機器就更好了。
Omni處理器就試圖成為這樣的機器。2011年,蓋茨基金會找到位于西雅圖的航天零部件制造商Janicki Industries—隨著業(yè)務的變更,它的新名字已變成Janicki Bioenergy—和它的創(chuàng)始人Peter Jackini,邀請他們開發(fā)能夠解決發(fā)展中國家衛(wèi)生問題的設備。到非洲實地考察之后,Omni處理器誕生了。
首先,它能很好地完成本職的“凈化”工作:濕潤的污泥先經過加熱管道,在高溫作用下,固態(tài)部分與水分成功分離。水蒸氣過濾、冷凝后可直接變?yōu)轱嬘盟?/p>
固體部分則繼續(xù)進入焚化爐。它們將在爐內高溫之下變?yōu)榛覡a。先前干燥過程中產生的部分水分也會在這里重新加溫加壓,變?yōu)樗魵?,再轉換為電力,恰如蒸汽發(fā)電機所做的那樣—理想狀態(tài)下,Omni處理器的電力完全由自身供應,不需要接入額外的電力。當然,為了應對偶發(fā)的電力不足,它也配備了一臺柴油發(fā)電機。剩下的一些干燥物則能當作肥料。
“這個設計從根本上是基于朗肯循環(huán)的?!盝anicki Bioenergy發(fā)言人對《第一財經周刊》說。這也是大多數(shù)發(fā)電廠的基本原理:高壓液體產生的蒸汽推動渦輪機發(fā)電,蒸汽冷凝后還原為液體,如此往復。不同的是,Omni處理器會對廢熱實行干燥處理,并與水處理系統(tǒng)相結合—可以將它理解為蒸餾裝置、焚化爐和蒸汽發(fā)電機的結合體。加熱過程中排放的氣體經過過濾器、熟石灰等聯(lián)合處理,輔以充分的燃燒,甚至可以滿足華盛頓州的排放標準(這是除加利福尼亞州外,美國環(huán)保標準最嚴格的州之一)。
其實,即使在抽水馬桶、下水道都已完備的現(xiàn)代都市,污水處理也是個龐大工程。以美國為例,通過貫穿整個城市的地下管道,污水進入處理廠實行過濾、成分分析與中和,其中的固態(tài)物—被稱為“生物固體”,可以經過再次處理作為肥料,處理后的污水則被排放。
Omni處理器提供了一種更為輕量級的解決方案:其機身尺寸僅為兩輛校車大小,無需下水管道,而是用車將污泥運送過來。除了水,它的副產品還包括可用作肥料的固態(tài)灰燼,以及額外的電力。Janicki Bioenergy表示,依據燃料不同,剩余電力可能在50千瓦至250千瓦之間。機器的運營者可以決定如何處理這部分電力,例如配給其他設備使用,或是出售給當?shù)鼐用?,以實現(xiàn)商業(yè)上的可持續(xù)。
去年,蓋茨基金會和Janicki Bioenergy已開始游說美國佛羅里達州采用他們的這套污水處理系統(tǒng)。公司表示,準備在美國應用的處理系統(tǒng),處理污水的容量比在非洲試運營的機器還能高出兩三倍。
Omni處理器的首個試運營點位于塞內加爾的達喀爾。目前,它已經在這里試運營了3年,每天可以生產8.6萬公升飲用水,在防止設備腐蝕、人員培訓和自動化上積累了諸多經驗,這些都會用來改進未來的設計,也會有助于將這套系統(tǒng)推廣到全球其他地方。
除了與當?shù)卣献?,公司也開始尋找商業(yè)化合作:一家私人公司已經拿出商業(yè)計劃書,并計劃在2019年投入可盈利的運營。此外,Janicki Bioenergy的合作對象還包括一家來自印度的工程公司,以及中國中車—中國首個Omni處理器將在中國中車的協(xié)助下落地。
但想在更多國家推廣,機器的成本是個問題。取決于處理容量和所處環(huán)境,一套污水處理系統(tǒng)的成本最低為150萬美元(一臺處理器的成本),最高可達到1900萬美元。蓋茨基金會正在開發(fā)長期的商業(yè)化策略,他們設想的最好情況是,這套系統(tǒng)可以完全不依靠政府補貼運行。此外,說服政府接受這種新的、分散式污水處理的方案也不是個簡單的工作,它需要從技術和經濟兩方面快速、有效地成熟起來。