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污水處理和IT巨頭跨界二三事
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時間：2021-05-19
上個月，荷蘭水圈出了一則大新聞——谷歌荷蘭要和當(dāng)?shù)氐乃畡?wù)公司聯(lián)合投資，在一個污水廠內(nèi)新建一套水處理系統(tǒng)，目的是為谷歌在荷蘭的其中一個數(shù)據(jù)中心提供冷卻水。
這則新聞為什么在荷蘭引起關(guān)注？因?yàn)檫@標(biāo)志著谷歌不再使用自來水，而是用地表水來冷卻Eemshaven數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。其次，谷歌還表示正在考察使用污水廠出水作為冷卻水的可行性。IT巨頭進(jìn)軍污水圈，日后會不會還直接收購污水廠呢？我們馬上看看項(xiàng)目的來龍去脈。
污水處理和IT巨頭的跨界
谷歌作為全球*大的數(shù)據(jù)供應(yīng)商之一，為其歐洲的大部分用戶提供服務(wù)。自2007年以來，谷歌在歐洲建立了四個大型數(shù)據(jù)中心，其中*個在2007年建于比利時的St. Ghislain，并于2010年全面投產(chǎn)。第二座于2012年落戶芬蘭Hamina，第三座靠近Google在愛爾蘭都柏林的歐洲總部，也在2012年投產(chǎn)。第四個數(shù)據(jù)中心選擇在了荷蘭的格羅寧根，并于2016年投產(chǎn)運(yùn)營。
谷歌聲稱自己從2007年就開始了碳中和計劃，并于2017年實(shí)現(xiàn)能量自給，根據(jù)荷蘭的計劃，谷歌也要在2030年實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)中心和辦公室的碳中和目標(biāo)。
電耗怪物
谷歌這目標(biāo)能不能實(shí)現(xiàn)尚且是個未知數(shù)，但荷蘭政府已經(jīng)從電費(fèi)單看到這些大型數(shù)據(jù)中心是堆耗電怪物——據(jù)統(tǒng)計，荷蘭目前有大大小小約6600個數(shù)據(jù)中心，其中6000個都是小規(guī)模的，只相當(dāng)于一個中小企業(yè)的辦公室的房間。其余的600個的面積則超過100㎡。其中有三個巨型數(shù)據(jù)中心，每個的面積都在十幾個足球場以上。2019年，這些數(shù)據(jù)中心消耗了荷蘭全國2.5%的電耗，而那三個巨型數(shù)據(jù)中心就占了全國電耗的0.7%。這是什么概念？一個數(shù)據(jù)中心的電耗相當(dāng)于格羅寧根所有居民的用電量。
這三個巨無霸是谷歌和微軟建造的，它倆還計劃在荷蘭的Wieringermeer和Zeewolde多建3個數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)預(yù)測，到2030年，這幾個巨型數(shù)據(jù)中心將消耗荷蘭全國3.5-7%的電耗。
冷卻水的需求
除了耗電，這些數(shù)據(jù)中心還要用到大量的水。
這些電腦全天候工作，機(jī)器會產(chǎn)生大量熱能。要服務(wù)器正常運(yùn)作，必須給它們降溫散熱。風(fēng)冷是主流的散熱方式，但是在夏天，風(fēng)冷還不足以抵消機(jī)房產(chǎn)生的熱能，所以需要用到冷卻水。
荷蘭三角洲研究所做過估算，在*熱的夏季，荷蘭的所有數(shù)據(jù)中心每天*多使用112000立方米的水。這種水可以為130萬人用水量！
谷歌在Eemshaven的數(shù)據(jù)中心每天消耗2600立方米的冷卻水。而你可能有所不知的是，谷歌用的這些水，全是自來水！三角洲的數(shù)據(jù)還顯示，這個數(shù)字到2030年要漲到21600立方米。
要知道，荷蘭的自來水大多取自地下水。當(dāng)荷蘭人知道這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭用寶貴的水源來冷卻電腦，自然也會表示愕然和不滿。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)水文學(xué)領(lǐng)域*席學(xué)者Hubert Savenije教授就認(rèn)為“數(shù)據(jù)中心用自來水是不可持續(xù)的，后者是優(yōu)質(zhì)用水，不應(yīng)該用來作冷卻用途”。
受到輿論的壓力，格羅寧根水務(wù)公司(WBG)也開始表示想停止使用自來水，他們的負(fù)責(zé)人也表示這并不是理想水源，也是不可持續(xù)的。
地表水是替代水源。但是，數(shù)據(jù)中心附近并沒有足夠的地表水源，*近的淡水源是Eems運(yùn)河，也在幾十公里之外。
怎么辦呢？
冷卻水自給自足
這就有了谷歌建凈水廠的新聞了。
格羅寧根水務(wù)公司和荷蘭水務(wù)公司Evides聯(lián)合成了一家叫North Water的公司，他們決定在格羅寧根城邊Garmerwolde污水廠里，建一套新的處理系統(tǒng)，將Eems運(yùn)河中的水處理到工業(yè)冷卻水級別。同時，North Water還將建一條28公里的管道，將凈化的出水運(yùn)到Eemshaven的數(shù)據(jù)中心。
格羅寧根水務(wù)公司的宣傳片顯示，他們從污水廠一角作為取水口，運(yùn)河的水繞著Garmerwolde污水廠外圍進(jìn)入冷卻水凈化系統(tǒng)。
谷歌的荷蘭分公司是這個系統(tǒng)的*個用戶，它自己也將投資4500萬歐元到這個項(xiàng)目中。
工藝原理
由于是處理運(yùn)河抽上來的水，所以工藝組合不用想生活污水那么復(fù)雜，主要是用鐵鹽作絮凝沉淀，然后用高效斜板沉淀池作固液分離，*后再經(jīng)過一層沙濾去除剩余雜質(zhì)。這套系統(tǒng)的年處理量據(jù)稱達(dá)1000萬立方米。
減少地下水的使用
North Water是格羅寧根水務(wù)針對荷蘭夏天降雨減少的問題而成立的公司，目的是要減少地下水的使用。
格羅寧根水務(wù)擔(dān)心地下水使用的可持續(xù)性，因?yàn)樗麄冾A(yù)料到氣候變化會使荷蘭的夏天變得越來越干旱。沒有了地表降雨的捕集，人們將更加依賴地下水的開采；同時，旱季的延長也會減少地下水的補(bǔ)給，*終形成惡性循環(huán)，造成海水倒灌等問題。
用地表水生產(chǎn)工業(yè)供水就是其中的一個探索實(shí)踐。目前North Water生產(chǎn)的工業(yè)用水的價格為1歐元/m3，和自來水的價格相當(dāng)，所以還是企業(yè)能夠接受的。
組合式水冷系統(tǒng)
除了改用地表水作為水源，谷歌還在考察其他選項(xiàng)。谷歌荷蘭的投資組合經(jīng)理Rita Margarido女士在接受采訪時表示：“我們也在考察海水淡化的方案，但是反滲透工藝本身又需要大量能耗，而且還需要對濃水進(jìn)行處理。”
但她也表示如果之后這個技術(shù)有更多的突破，谷歌是不排除在以后的項(xiàng)目中考慮膜技術(shù)的。
據(jù)Margarido女士介紹，新水廠的出水除了用來冷卻，還可以作為熱源，通過熱交換器進(jìn)一步利用水中的余熱。
水冷的散熱能力是風(fēng)冷的24倍，這說明水冷的方法更節(jié)能。谷歌稱會用到閉合和開放兩種水冷的形式：在閉合系統(tǒng)里，水將盡可能多次地持續(xù)循環(huán)；在開放系統(tǒng)里，他們使用水塔來降低閉合系統(tǒng)的溫度。這種結(jié)合系統(tǒng)會比一次性的水冷系統(tǒng)的水耗減少50%。
污水廠出水回用
為什么將冷取水處理單元放到Garmerwolde污水廠呢？這個選擇背后是在下一盤大棋——他們真的在考慮將污水處理廠的出水用作冷卻水的水源！
North Water和Google在新廠發(fā)布會上對此都沒有避諱，都談到了污水廠出水加工成為數(shù)據(jù)中心冷卻用水的可能性。但他們也表示，這個可能性還需要更多具體的研究去確認(rèn)是否真的可行。
在此前的《碳中和時代污水廠如何升級轉(zhuǎn)型？| 荷蘭案例分享》中，我們已經(jīng)介紹過Garmerwolde污水廠。它是荷蘭污水廠在碳中和時代升級轉(zhuǎn)型的代表。如今，這個污水廠不僅同時應(yīng)用了厭氧氨氧化和好氧顆粒污泥工藝，現(xiàn)在和跟互聯(lián)網(wǎng)IT巨頭直接合作，商業(yè)想象力確實(shí)值得同行效仿。
互聯(lián)網(wǎng)公司會收購污水廠嗎？
小編在開頭提出過這么個假設(shè)：IT巨頭日后會否收購污水廠？
我算了算一筆賬，覺得這并不是沒可能。
我搜了一下格羅寧根水務(wù)的自來水價格，目前是約1.68歐/立方米。谷歌預(yù)計自己在未來的水耗會去到20000立方米/天，一年下來，谷歌的自來水賬單高達(dá)1200萬歐。谷歌現(xiàn)在花了4500萬歐元合伙去建一個規(guī)模為2.7萬噸/天的凈水廠，如果當(dāng)?shù)卣虼嗣饬怂乃M(fèi)，其實(shí)是一筆劃算的投資(5年后回本？)。要知道，谷歌只是這個新水廠的*個用戶，這些出水也可以其他需要冷卻水的周邊企業(yè)。
再大膽一點(diǎn)聯(lián)想：數(shù)據(jù)中心的耗電問題不僅是谷歌、微軟要面對的問題，我們國內(nèi)的百度、阿里和騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭一樣要面對數(shù)據(jù)中心的能耗和水耗問題。如果谷歌在荷蘭嘗到甜頭，會不會繼而考慮直接買個污水廠來運(yùn)營呢？國內(nèi)的BAT們?yōu)榱送瓿勺约旱奶贾泻腿蝿?wù)指標(biāo)，會不會也效仿呢？
未來十年，阿里騰訊收會不會有自己的再生水廠呢？
污水處理和IT巨頭的跨界
谷歌作為全球*大的數(shù)據(jù)供應(yīng)商之一，為其歐洲的大部分用戶提供服務(wù)。自2007年以來，谷歌在歐洲建立了四個大型數(shù)據(jù)中心，其中*個在2007年建于比利時的St. Ghislain，并于2010年全面投產(chǎn)。第二座于2012年落戶芬蘭Hamina，第三座靠近Google在愛爾蘭都柏林的歐洲總部，也在2012年投產(chǎn)。第四個數(shù)據(jù)中心選擇在了荷蘭的格羅寧根，并于2016年投產(chǎn)運(yùn)營。
谷歌聲稱自己從2007年就開始了碳中和計劃，并于2017年實(shí)現(xiàn)能量自給，根據(jù)荷蘭的計劃，谷歌也要在2030年實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)中心和辦公室的碳中和目標(biāo)。
電耗怪物
谷歌這目標(biāo)能不能實(shí)現(xiàn)尚且是個未知數(shù)，但荷蘭政府已經(jīng)從電費(fèi)單看到這些大型數(shù)據(jù)中心是堆耗電怪物——據(jù)統(tǒng)計，荷蘭目前有大大小小約6600個數(shù)據(jù)中心，其中6000個都是小規(guī)模的，只相當(dāng)于一個中小企業(yè)的辦公室的房間。其余的600個的面積則超過100㎡。其中有三個巨型數(shù)據(jù)中心，每個的面積都在十幾個足球場以上。2019年，這些數(shù)據(jù)中心消耗了荷蘭全國2.5%的電耗，而那三個巨型數(shù)據(jù)中心就占了全國電耗的0.7%。這是什么概念？一個數(shù)據(jù)中心的電耗相當(dāng)于格羅寧根所有居民的用電量。
這三個巨無霸是谷歌和微軟建造的，它倆還計劃在荷蘭的Wieringermeer和Zeewolde多建3個數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)預(yù)測，到2030年，這幾個巨型數(shù)據(jù)中心將消耗荷蘭全國3.5-7%的電耗。
冷卻水的需求
除了耗電，這些數(shù)據(jù)中心還要用到大量的水。
這些電腦全天候工作，機(jī)器會產(chǎn)生大量熱能。要服務(wù)器正常運(yùn)作，必須給它們降溫散熱。風(fēng)冷是主流的散熱方式，但是在夏天，風(fēng)冷還不足以抵消機(jī)房產(chǎn)生的熱能，所以需要用到冷卻水。
谷歌在Eemshaven的數(shù)據(jù)中心每天消耗2600立方米的冷卻水。而你可能有所不知的是，谷歌用的這些水，全是自來水！三角洲的數(shù)據(jù)還顯示，這個數(shù)字到2030年要漲到21600立方米。
要知道，荷蘭的自來水大多取自地下水。當(dāng)荷蘭人知道這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭用寶貴的水源來冷卻電腦，自然也會表示愕然和不滿。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)水文學(xué)領(lǐng)域*席學(xué)者Hubert Savenije教授就認(rèn)為“數(shù)據(jù)中心用自來水是不可持續(xù)的，后者是優(yōu)質(zhì)用水，不應(yīng)該用來作冷卻用途”。
受到輿論的壓力，格羅寧根水務(wù)公司(WBG)也開始表示想停止使用自來水，他們的負(fù)責(zé)人也表示這并不是理想水源，也是不可持續(xù)的。
地表水是替代水源。但是，數(shù)據(jù)中心附近并沒有足夠的地表水源，*近的淡水源是Eems運(yùn)河，也在幾十公里之外。
怎么辦呢？
冷卻水自給自足
這就有了谷歌建凈水廠的新聞了。
格羅寧根水務(wù)公司和荷蘭水務(wù)公司Evides聯(lián)合成了一家叫North Water的公司，他們決定在格羅寧根城邊Garmerwolde污水廠里，建一套新的處理系統(tǒng)，將Eems運(yùn)河中的水處理到工業(yè)冷卻水級別。同時，North Water還將建一條28公里的管道，將凈化的出水運(yùn)到Eemshaven的數(shù)據(jù)中心。
格羅寧根水務(wù)公司的宣傳片顯示，他們從污水廠一角作為取水口，運(yùn)河的水繞著Garmerwolde污水廠外圍進(jìn)入冷卻水凈化系統(tǒng)。
谷歌的荷蘭分公司是這個系統(tǒng)的*個用戶，它自己也將投資4500萬歐元到這個項(xiàng)目中。
工藝原理
由于是處理運(yùn)河抽上來的水，所以工藝組合不用想生活污水那么復(fù)雜，主要是用鐵鹽作絮凝沉淀，然后用高效斜板沉淀池作固液分離，*后再經(jīng)過一層沙濾去除剩余雜質(zhì)。這套系統(tǒng)的年處理量據(jù)稱達(dá)1000萬立方米。
North Water是格羅寧根水務(wù)針對荷蘭夏天降雨減少的問題而成立的公司，目的是要減少地下水的使用。
格羅寧根水務(wù)擔(dān)心地下水使用的可持續(xù)性，因?yàn)樗麄冾A(yù)料到氣候變化會使荷蘭的夏天變得越來越干旱。沒有了地表降雨的捕集，人們將更加依賴地下水的開采；同時，旱季的延長也會減少地下水的補(bǔ)給，*終形成惡性循環(huán)，造成海水倒灌等問題。
用地表水生產(chǎn)工業(yè)供水就是其中的一個探索實(shí)踐。目前North Water生產(chǎn)的工業(yè)用水的價格為1歐元/m3，和自來水的價格相當(dāng)，所以還是企業(yè)能夠接受的。
除了改用地表水作為水源，谷歌還在考察其他選項(xiàng)。谷歌荷蘭的投資組合經(jīng)理Rita Margarido女士在接受采訪時表示：“我們也在考察海水淡化的方案，但是反滲透工藝本身又需要大量能耗，而且還需要對濃水進(jìn)行處理。”
但她也表示如果之后這個技術(shù)有更多的突破，谷歌是不排除在以后的項(xiàng)目中考慮膜技術(shù)的。
據(jù)Margarido女士介紹，新水廠的出水除了用來冷卻，還可以作為熱源，通過熱交換器進(jìn)一步利用水中的余熱。
水冷的散熱能力是風(fēng)冷的24倍，這說明水冷的方法更節(jié)能。谷歌稱會用到閉合和開放兩種水冷的形式：在閉合系統(tǒng)里，水將盡可能多次地持續(xù)循環(huán)；在開放系統(tǒng)里，他們使用水塔來降低閉合系統(tǒng)的溫度。這種結(jié)合系統(tǒng)會比一次性的水冷系統(tǒng)的水耗減少50%。
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為什么將冷取水處理單元放到Garmerwolde污水廠呢？這個選擇背后是在下一盤大棋——他們真的在考慮將污水處理廠的出水用作冷卻水的水源！
North Water和Google在新廠發(fā)布會上對此都沒有避諱，都談到了污水廠出水加工成為數(shù)據(jù)中心冷卻用水的可能性。但他們也表示，這個可能性還需要更多具體的研究去確認(rèn)是否真的可行。
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我算了算一筆賬，覺得這并不是沒可能。
我搜了一下格羅寧根水務(wù)的自來水價格，目前是約1.68歐/立方米。谷歌預(yù)計自己在未來的水耗會去到20000立方米/天，一年下來，谷歌的自來水賬單高達(dá)1200萬歐。谷歌現(xiàn)在花了4500萬歐元合伙去建一個規(guī)模為2.7萬噸/天的凈水廠，如果當(dāng)?shù)卣虼嗣饬怂乃M(fèi)，其實(shí)是一筆劃算的投資(5年后回本？)。要知道，谷歌只是這個新水廠的*個用戶，這些出水也可以其他需要冷卻水的周邊企業(yè)。
再大膽一點(diǎn)聯(lián)想：數(shù)據(jù)中心的耗電問題不僅是谷歌、微軟要面對的問題，我們國內(nèi)的百度、阿里和騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭一樣要面對數(shù)據(jù)中心的能耗和水耗問題。如果谷歌在荷蘭嘗到甜頭，會不會繼而考慮直接買個污水廠來運(yùn)營呢？國內(nèi)的BAT們?yōu)榱送瓿勺约旱奶贾泻腿蝿?wù)指標(biāo)，會不會也效仿呢？
未來十年，阿里騰訊收會不會有自己的再生水廠呢？
