2020年10月，美國*淨（jìng）水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布了2019年美國（guó）汙（wū）水廠（chǎng）白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲獎要求是要連續多（duō）年100%滿足所在州的排放標準。其中一（yī）座（zuò）叫（jiào）H.L. Mooney的深度再生水廠再度入選，成為連續11年獲得該（gāi）獎的汙水廠。這（zhè）是一（yī）個怎樣的成就？要知道，DC Water的（de）Blue Plains汙水廠（chǎng）不過也隻是連續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們能再次獲得NACWA的認可，”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙水廠員工（gōng）每天為保（bǎo）護環境而辛勤付出的額外（wài）產出。”

       在過（guò）去十多年裏，麵對著弗吉尼亞州不（bú）斷變化的環保要（yào）求，H.L. Mooney依然能成功保住獎項，這是一個了不（bú）起（qǐ）的（de）成就。這座在中國還鮮為人知的汙水（shuǐ）廠成功的秘密在哪裏呢？

       小編此前偶然拜讀過O’Shaughnessy在約（yuē）4-5年（nián）前做的一份技術報告，她在（zài）報（bào）告中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活（huó）性上的一些經驗。在本期的《水星漫談》專欄裏（lǐ），小編想和大家分享一下報告裏的精彩內容。


       汙水廠（chǎng）改造的靈活性


       H.L. Mooney汙水（shuǐ）處理廠（chǎng），以當地衛生局一名管理員的名字命名，因為提供極度優質的出水（可以用於（yú）遊泳），所以可（kě）擁（yōng）有深度再生水廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於弗吉尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時（shí）的車程（chéng）。該廠始建於1979年，當時的處理能力為12MGD，1997年增至（zhì）18MGD，2010年（nián）達到目前的24MGD（約100000 m3/d），出水（shuǐ）流入 Neabsco Creek，然後匯入Potomac River。該廠由Prince William縣服務局(PWCSA)運行（háng），它為東岸數百萬人（rén）提供安全的水源。


       當年的這個升級改造項目共（gòng）花費1.317億（yì）美元，除了增加處理量之外，出水標準也有所提高，其中總氮年平（píng）均值（zhí）從8 mg/L降至3mg/L，總磷月平均值（zhí）為0.18mg/L，五天cBOD為2mg/L。另外，汙泥焚燒也根據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒設備(SSIs)的*大可實現控製技術(MACT)標準要（yào）求增設對汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了（le）滿足（zú）這些要求，他（tā）們分別做了以下改動：

       新格柵和除砂池

       新的分段式生物脫氮池和二沉池

       反硝化濾池擴容+甲醇自動投加設備

       汙泥重力濃縮擴（kuò）容

       汙泥脫水擴容(第三台離心（xīn）機+泵)

       脫氮除磷的化學（xué）係統

       電力（lì）供應升（shēng）級

       控製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加入新的除汞設備和WESP

       汙水廠的（de）設計靈活性

       O’Shaughnessy說在Mooney汙水廠的升級項目設計過程中，他們加入了（le）一些具有靈活性的元素，提高係統的穩定性，幫助汙水（shuǐ）廠在下一次（cì）改造前能夠應對外部環境的變化。她還對設計靈活性的定義進（jìn）行了探討，對此她參考了維基百科對“工程靈活性(Engineering Flexibility)”的定義：可（kě）以適應外部變化（huà）的設計。

       O’Shaughnessy還借用Mandelbaum在1978年的一篇文章對（duì）Flexibility(靈活性)和Robustness(中文有譯作魯棒（bàng）性)進行了（le）對（duì）比。沒想到人家還能把兩者拿出（chū）來對比吧？趕緊（jǐn）收藏做筆記吧！

       那麽（me），H.L. Mooney汙水廠是怎麽在升級改造中加入靈活性的元素的呢（ne）？

       汙水處理線

       原來的汙水處（chù）理就已采用生物脫氮處理的MLE工藝，在這次升級中，為了（le）提高汙（wū）水（shuǐ）處理線的靈活性，原工藝改為了4段式（shì）的（de）Bardenpho工藝。在原工藝裏，甲醇投（tóu）加點（diǎn）位於1區的缺氧區，在新工藝裏（lǐ）則移至了11區的搖擺兼容區(Swing Zone)。工藝改造後，出水總氮從原來的8mg/L降至3mg/L！


       這個改造將脫氮的控（kòng）製點減為一個，減少了因為甲醇投加過量（liàng）使出水BOD超標（biāo）的風險，也（yě）簡化了濾池的運行。

       他們使（shǐ）用了兩台（tái）ChemScan單元來實現甲醇投加的自動化操作，它能防止甲醇的過（guò）量投加，也為低於2mg/L的CBOD5做出（chū）貢獻。


       在（zài）測試期間，他們隻也使用了四條平行線中的一條，確保汙水廠的日常正常運作。


       電力（lì）供應

       為了確保電力供應，他們有2台2.5MW的柴油發電機，每台（tái）都足夠整（zhěng）個廠（chǎng）區的（de）需求。並從兩個分開的供電站作為供電點。還有第三台發電機（jī）專門用於紫（zǐ）外消毒。


       汙泥處理線


       汙泥處理線方麵，他們是如何增強其靈（líng）活性呢？*先他們要考慮處理量和處理標準的變化。

       對於處（chù）理能（néng）力，如上圖所示（shì），他（tā）們對過去30年的處理量進行了統計，來評估目前的（de）設（shè）備是否滿足要求（qiú）。

       處（chù）理工藝方麵，他們采用的是（shì）流化床焚燒技術Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上麵提到的，因為標準的提高，他們在需要在原來的洗滌塔後邊再新增一（yī）個除鎘的濕式電除塵器（qì）(WESP)、一個堿度補給單元和一個除汞單元。


       鑒於焚燒爐每年會有一個月左右的宕機維修時間，而2011年後，堆填區也因為臭氣問（wèn）題拒絕接受外運的脫水泥餅，他們需要為汙泥處置尋求新的出路。

       O’Shaughnessy提到了兩個選項：*是安裝石（shí）灰穩定單元，處理後的汙泥可以作為A級或（huò）B級汙泥用（yòng）於土地利用；第二是將泥餅運至其他焚燒廠；第三是尋求與本（běn）地堆（duī）肥（féi）廠合（hé）作的可能性。總之，目標都是（shì）減輕對填埋的依賴。

       小結


       在報告的*後（hòu）一頁，O’Shaughnessy指出，當地法規（guī）和廠區處理能力的（de）變化，汙水廠在過去十幾（jǐ）年一直進行著大大小小（xiǎo）的施工項目。如果能在設計階（jiē）段就製定具備靈活性的運行策略，能幫助汙（wū）水廠應對（duì）法規環（huán）境帶來的不確定性、汙水廠流量、負荷的變化。

       我們也看到（dào）汙泥處置（zhì）是全球汙水廠（chǎng）都麵臨的問題。未來的法規要求（qiú）會影響汙水廠（chǎng）的替（tì）代技術的選擇。美國越來越多的汙水廠選擇將（jiāng）汙泥加工成A級汙泥這種可（kě）以出（chū）售的商品，相信這會慢慢成為新常態。

       在小編（biān）看來，人（rén）也是汙水廠靈活性的重要（yào）組（zǔ）成，一個汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女（nǚ）士這種資深工藝工程師，靈活性也能大（dà）大提（tí）高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後（hòu），小編找到了一（yī）個H.L.Mooney汙水廠的（de）視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡頭走一遍全廠（chǎng）。我本（běn）人特別喜歡它的“後曝（pù）氣人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫外消毒（dú）的出水，在排入河流之前，會經過一段階梯式（shì）斜坡，增加水中的溶解（jiě）氧，對河流的水生（shēng）生物十（shí）分有益（yì）。這種將實（shí）用性和景觀結合的（de）設計，小編必須手動點讚。