2020年10月，美國*淨水機構協（xié）會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布了2019年美國汙水廠白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲（huò）獎要求是要連續（xù）多年（nián）100%滿足所在州的排放標準。其中一座叫H.L. Mooney的深度再生水廠再（zài）度（dù）入選，成為連續11年獲得該獎的汙水廠。這是一個怎樣的（de）成（chéng）就？要知道（dào），DC Water的Blue Plains汙水（shuǐ）廠不過也隻是連續8年獲獎（jiǎng）而已。


       “很榮幸我們能再次獲得（dé）NACWA的認可，”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙水廠員工每（měi）天為保護環境而辛勤付出的額外產（chǎn）出。”

       在過去十多年裏，麵對著弗吉（jí）尼亞州不斷變化的環保要求，H.L. Mooney依然能成功保（bǎo）住獎項，這是一個了不起（qǐ）的成就。這座在中國還鮮為人知的汙水廠成功的秘密在（zài）哪裏呢？

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


       汙水廠改造的靈活性


       H.L. Mooney汙水處理廠，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（de）出水（可以用於遊泳），所以可擁有深度再生水廠的名稱（chēng）(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於弗吉（jí）尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的車程。該廠始建於1979年，當時（shí）的處（chù）理能力為12MGD，1997年增至18MGD，2010年達到目前的24MGD（約100000 m3/d），出水流入 Neabsco Creek，然後（hòu）匯入Potomac River。該（gāi）廠（chǎng）由Prince William縣（xiàn）服務局(PWCSA)運行，它為東岸數百萬人提供安全的水源。


       當年的這個升（shēng）級改造項目共花費1.317億美元，除了增加處理（lǐ）量之外，出水標準也有所提高，其中（zhōng）總氮（dàn）年平均值（zhí）從8 mg/L降至3mg/L，總磷月平均值為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（bèi）(SSIs)的*大可實現控製技術(MACT)標準要求增設對汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了滿足（zú）這些要求，他們分別（bié）做了（le）以下改動：

       新格柵和除砂池

       新的分段式生物脫氮池和二沉（chén）池

       反硝化濾池擴容+甲醇自動投（tóu）加設備（bèi）

       汙（wū）泥重力濃縮擴容（róng）

       汙泥脫（tuō）水擴容(第三台離心機+泵)

       脫氮除磷的化學係統

       電力供應升級

       控製係（xì）統升級-新的SCADA係（xì）統

       焚燒（shāo）器加入新的除汞設備和WESP

       汙（wū）水廠的設計靈（líng）活性

       O’Shaughnessy說在（zài）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（huó）性的元（yuán）素，提高係統的穩定性，幫助汙（wū）水廠在下一次改造前能夠應對外部環境的變（biàn）化。她還對設計靈活性的定義進行了探討，對此（cǐ）她參考了維基百科對“工（gōng）程靈活性(Engineering Flexibility)”的定義：可以適應外部變（biàn）化的設計。

       O’Shaughnessy還（hái）借用Mandelbaum在1978年的一篇文章對Flexibility(靈活性)和Robustness(中文有譯作魯棒性)進行了對（duì）比（bǐ）。沒想到人家還能把兩者拿出來對比吧？趕緊收藏做筆記吧！

       那（nà）麽，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？

       汙水處理線

       原來的汙水處理就已采用生物脫氮（dàn）處（chù）理的MLE工藝，在這次升級中，為了提高汙水處理線的靈活性，原工藝改為了4段式（shì）的Bardenpho工藝。在原工藝裏，甲醇投（tóu）加點位於1區的缺氧區，在新工藝裏則移至了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（zhì）3mg/L！


       這個（gè）改造將脫氮的控製點減為（wéi）一個（gè），減少了因為甲醇投加過（guò）量使出水BOD超標的風險，也簡化了濾池（chí）的運行。

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


       在測試期間，他們隻也使用了（le）四條平行（háng）線中的（de）一條，確保汙（wū）水廠的日常正（zhèng）常運作。


       電力（lì）供應

       為了確保電力（lì）供應，他們有（yǒu）2台2.5MW的柴油發電機，每台都足夠整個廠區的需求。並從兩個分開的供（gòng）電站作（zuò）為供電點（diǎn）。還有第（dì）三台發電機專門用於紫外消毒。


       汙泥處理（lǐ）線（xiàn）


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

       對於處理能力，如上圖所示，他們（men）對（duì）過去30年的（de）處理量進行了統計，來評估目（mù）前的（de）設備是否滿足要求。

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


       鑒於焚燒（shāo）爐每年會有一個（gè）月左右的宕機維修時間，而2011年後，堆填區也因為（wéi）臭氣問題（tí）拒（jù）絕接受外運的脫水泥（ní）餅，他們需要為汙泥（ní）處（chù）置尋求新的出路。

       O’Shaughnessy提到（dào）了兩個選項：*是安裝石灰穩定單元，處理後的汙泥可以作為A級或B級（jí）汙泥用於土（tǔ）地利用；第二是將（jiāng）泥餅運至其（qí）他焚燒廠；第三是（shì）尋求與本地堆肥廠合作的可能性。總之，目標都是減輕對（duì）填埋的依賴。

       小結


       在報告的*後一頁，O’Shaughnessy指（zhǐ）出，當地法規和廠區處理能力的變化，汙（wū）水廠在過（guò）去（qù）十幾（jǐ）年一（yī）直進行著大大小小的施工項目。如果能在設計階段就製定具備靈活性的運行（háng）策（cè）略，能幫助汙（wū）水廠應對法規環境帶來的（de）不確定性、汙水廠流量、負荷的變化。

       我們也看到汙泥處置是全球汙水廠（chǎng）都麵臨的問題。未來的法（fǎ）規要求會影（yǐng）響汙水廠的替代技術的選擇。美（měi）國越來越多的汙水廠（chǎng）選擇將汙泥加工成A級汙泥這種可以出售的商（shāng）品，相信這會（huì）慢慢成為新常態。

       在小編看來，人也是汙水廠靈活性的重要（yào）組成，一個（gè）汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女士（shì）這種資深工藝工程師，靈活性也（yě）能（néng）大大提高。

       Post Aeration Cascade

       在文（wén）章*後，小編找到了一個H.L.Mooney汙（wū）水廠的視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡頭走一遍全廠。我本人特別（bié）喜歡它的“後曝氣人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫外消毒的出水（shuǐ），在排入（rù）河流（liú）之前，會經過（guò）一段階梯式斜坡，增加水中的溶解氧，對河流的（de）水生生物十（shí）分有益。這種（zhǒng）將實（shí）用性和景觀結合（hé）的設計，小編必須手動點讚。