2020年10月，美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布了2019年美國汙水（shuǐ）廠白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲獎要求是要連續多年100%滿足所在州的排放標準。其中一（yī）座叫H.L. Mooney的深度再生水廠再度入選，成為連續11年獲得該獎（jiǎng）的汙水廠。這是一個怎樣的成就？要（yào）知道，DC Water的Blue Plains汙水廠不過也（yě）隻是連續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們能再次獲得NACWA的認可（kě），”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙（wū）水廠員工每天為保護環境而辛勤付出的（de）額（é）外產出。”

       在（zài）過去十多年裏，麵對著弗吉尼亞州不斷變（biàn）化的環保（bǎo）要求，H.L. Mooney依然能成功保（bǎo）住獎（jiǎng）項，這是一個（gè）了（le）不起的成（chéng）就。這（zhè）座在中國還鮮為人知的（de）汙水廠成功的秘密在哪裏呢？

       小編此前偶然拜讀過O’Shaughnessy在約4-5年（nián）前做（zuò）的一份技術報告，她在報告（gào）中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活性上的（de）一些經驗。在本期的《水星漫談》專欄裏，小編想（xiǎng）和大（dà）家分享（xiǎng）一下報告裏的精彩內容。


       汙水廠改造的靈活性


       H.L. Mooney汙水處理廠，以（yǐ）當地衛生局一名管理（lǐ）員的名字命名，因為（wéi）提供極度優質的（de）出水（可以用於遊泳），所以可擁（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的（de）車程。該廠始建於1979年，當（dāng）時的處理能力為12MGD，1997年（nián）增至18MGD，2010年達到目前的24MGD（約（yuē）100000 m3/d），出水流入 Neabsco Creek，然後匯入Potomac River。該廠由Prince William縣服（fú）務局(PWCSA)運行，它為東岸數百萬人提（tí）供安全的水源。


       當年的（de）這個升級改造項（xiàng）目共花費1.317億美元，除了（le）增加處理量之外，出水標準（zhǔn）也有所提高，其中總氮年平均值從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（ní）焚燒也根（gēn）據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒設（shè）備(SSIs)的*大可實現（xiàn）控製技術(MACT)標準要求增設對汞(Hg)和（hé）鎘(Cd)的處理。


       為了滿足（zú）這些要求，他們分別做了以下改動：

       新格柵和除（chú）砂池

       新的分段式生物脫氮池和（hé）二沉池

       反硝化濾池（chí）擴容+甲醇自動（dòng）投加設備

       汙泥重力（lì）濃縮擴容

       汙泥脫水擴容(第三台離心機+泵)

       脫（tuō）氮（dàn）除磷的化學係統

       電力供應升級

       控製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒（shāo）器加入（rù）新的除汞設備和WESP

       汙水（shuǐ）廠的設計靈活性

       O’Shaughnessy說在Mooney汙水廠的升級項目設（shè）計（jì）過程中，他們加入了一些具有靈活性的元素，提高係統的（de）穩定性，幫助汙水廠在下一次改造前能（néng）夠應對外部環境的變化。她還對設計靈活性的定義進行了探討（tǎo），對此她參考了維基百科對“工程靈活性(Engineering Flexibility)”的定義：可以適應外部變化的設計。

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

       那麽，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（shuǐ）處理線

       原（yuán）來的汙水處理就已采（cǎi）用生物（wù）脫氮處理的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段式的Bardenpho工藝。在原工藝裏，甲（jiǎ）醇投加點位於1區的缺氧區，在新工藝裏則移至了11區的搖擺兼（jiān）容區(Swing Zone)。工藝改造後，出水總氮從原來的（de）8mg/L降至3mg/L！


       這個改造將脫（tuō）氮的控製點（diǎn）減為一（yī）個，減少了因（yīn）為甲醇投加過量使出（chū）水BOD超標（biāo）的風險，也簡化（huà）了濾池的運行。

       他們使用了兩台ChemScan單元來實現甲醇投加（jiā）的自動化（huà）操作，它能（néng）防止甲醇的過量投加，也（yě）為低於2mg/L的CBOD5做出貢獻。


       在測試期間，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，每台都足（zú）夠整個（gè）廠（chǎng）區的需求。並從兩個（gè）分開（kāi）的供電站作為供電點。還有第三台發電機專門用於紫外消毒。


       汙（wū）泥處理線


       汙泥處（chù）理線方麵，他們是如何（hé）增（zēng）強其靈（líng）活性呢？*先他（tā）們要考（kǎo）慮處理量和（hé）處理標準的變化。

       對於處理（lǐ）能力，如上圖所示，他們對過去（qù）30年（nián）的處理量進行了統計，來評估目前的設備（bèi）是否（fǒu）滿足要求。

       處理工藝（yì）方麵，他們采用的是流化床焚燒技術Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上（shàng）麵提到（dào）的（de），因為標準的提高，他們（men）在需要在原（yuán）來的洗滌塔後邊再新增一個除鎘的濕式電除塵器(WESP)、一個堿度補給單（dān）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（men）需要為汙泥處置尋求新的出路。

       O’Shaughnessy提到了兩個選項：*是安裝石灰穩定單元，處理後的（de）汙泥（ní）可以作為A級或（huò）B級汙泥用於土（tǔ）地利用；第二是將泥餅運至其（qí）他焚（fén）燒廠；第（dì）三是尋求與本地（dì）堆肥（féi）廠合作（zuò）的可（kě）能（néng）性。總之，目標都是減輕對填埋的依賴。

       小結


       在報告的*後一頁，O’Shaughnessy指出，當地（dì）法規和廠區處理（lǐ）能力的（de）變化，汙水廠在過去十（shí）幾年一直（zhí）進行著大大小小的施（shī）工項目（mù）。如果能在設（shè）計階段就製定具（jù）備靈活性的運行策略（luè），能幫助汙水廠應（yīng）對法規環境帶來的不確定性、汙水廠流量、負荷的變化。

       我們也看到汙泥處置是全球（qiú）汙水廠都麵臨的問題。未來的法規要求會影響汙（wū）水廠的替代（dài）技（jì）術的選擇。美國越來（lái）越多的汙水廠選擇（zé）將汙泥（ní）加工成A級汙泥這種可以出售的商品，相信（xìn）這會慢慢成為新常態。

       在（zài）小編看來（lái），人也是（shì）汙水廠靈活性的（de）重要組成，一個汙水廠能有幾個（gè）像O’Shaughnessy女士這（zhè）種資深工藝工程（chéng）師，靈（líng）活（huó）性也（yě）能大大（dà）提高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編找到（dào）了一個H.L.Mooney汙水廠的視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡頭（tóu）走一遍全廠。我本人特別喜歡它的（de）“後（hòu）曝氣人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫外消毒（dú）的出水，在排入河流之前，會（huì）經過一段（duàn）階梯式斜坡，增加水（shuǐ）中的溶解氧，對河流的水生生物十分有益。這種（zhǒng）將實用性（xìng）和景觀結合的設（shè）計，小編必須手動點讚。