2020年10月，美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布了（le）2019年美（měi）國汙水廠白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲獎（jiǎng）要求（qiú）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（shēng）水廠再度入選，成為（wéi）連續11年獲得該（gāi）獎的汙水廠。這是一個怎樣的成就？要知道，DC Water的Blue Plains汙水廠不過也隻是連續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們能再次（cì）獲（huò）得NACWA的認可，”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙水廠員（yuán）工每天為保護環境（jìng）而辛勤付出的額外產出。”

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

       小編（biān）此前偶然（rán）拜讀（dú）過O’Shaughnessy在約（yuē）4-5年前（qián）做的一份技（jì）術報告，她在報告（gào）中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活性（xìng）上的一些經驗。在（zài）本（běn）期的《水（shuǐ）星漫談》專欄裏，小編想和大家分享（xiǎng）一下報告裏的精彩內容。


       汙水廠改造的靈活（huó）性


       H.L. Mooney汙水處理廠，以當地衛生局一名管理員（yuán）的名字命名，因（yīn）為提供極度優（yōu）質的出水（可以用（yòng）於遊（yóu）泳），所（suǒ）以可擁有（yǒu）深度再生水廠的名稱（chēng）(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱（chēng）AWRF)。該廠（chǎng）位於弗吉尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的車程。該廠始建於1979年，當時的處理能力為12MGD，1997年增至18MGD，2010年達到目前的24MGD（約100000 m3/d），出水流入 Neabsco Creek，然後匯入Potomac River。該廠（chǎng）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。


       當年的這（zhè）個升級改造（zào）項目共花費1.317億美（měi）元，除（chú）了增加處（chù）理（lǐ）量（liàng）之外，出水標準也有（yǒu）所提高，其中總氮年平均值從8 mg/L降至3mg/L，總磷月平均值為0.18mg/L，五天cBOD為2mg/L。另外，汙泥（ní）焚燒也根據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒設（shè）備(SSIs)的*大可實現控製技術(MACT)標（biāo）準要求（qiú）增設（shè）對（duì）汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了滿（mǎn）足這些要（yào）求，他們分（fèn）別做了以（yǐ）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（chún）自（zì）動投（tóu）加（jiā）設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙泥脫水擴（kuò）容(第三台離心機+泵)

       脫氮（dàn）除磷的化學係統（tǒng）

       電力供應（yīng）升（shēng）級

       控製係統（tǒng）升級-新的SCADA係統

       焚燒（shāo）器加入新的除（chú）汞設備和WESP

       汙水廠的設計靈活性（xìng）

       O’Shaughnessy說在Mooney汙水（shuǐ）廠的升級項目設計過程中，他們加入了一（yī）些（xiē）具有靈活性的元素（sù），提高係統的穩（wěn）定性，幫助（zhù）汙（wū）水廠在下一（yī）次改造前（qián）能夠應（yīng）對外部環境的（de）變化。她還（hái）對設計靈活性的定義進行了探討，對此她參考了維基百科對“工程（chéng）靈活性(Engineering Flexibility)”的定義：可（kě）以適應外部變化的（de）設計。

       O’Shaughnessy還借用Mandelbaum在1978年的一篇文章對Flexibility(靈活性)和Robustness(中（zhōng）文有譯作魯棒性)進行了對（duì）比。沒想到人（rén）家還能（néng）把兩者拿出（chū）來對（duì）比吧？趕緊收藏（cáng）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（de）元素的呢？

       汙（wū）水處理線

       原來的（de）汙水處理就已采用生物脫氮處理的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（gǎi）為了4段式的Bardenpho工藝。在原（yuán）工藝裏（lǐ），甲醇投加點位於1區（qū）的缺氧區，在新工（gōng）藝裏（lǐ）則移至了11區的搖擺（bǎi）兼容區（qū）(Swing Zone)。工藝改造後，出水總（zǒng）氮從原來的8mg/L降至3mg/L！


       這（zhè）個改造將脫氮的控（kòng）製（zhì）點減為一（yī）個，減少了因為甲醇投加過量使出水BOD超標的風險，也簡（jiǎn）化了濾池的運行。

       他們使（shǐ）用了兩台（tái）ChemScan單元來實現甲（jiǎ）醇投加的自動化操作，它能防止甲醇的過量投加，也為低於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（shuǐ）廠的日常正常運作（zuò）。


       電力（lì）供應

       為（wéi）了確保（bǎo）電（diàn）力供應，他們有2台2.5MW的（de）柴油發電機，每台都（dōu）足夠整個廠區的需（xū）求。並從兩個分開的供電站作為供電點。還有（yǒu）第三台發電（diàn）機專門用於紫（zǐ）外消毒（dú）。


       汙泥處理線


       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（liàng）和處理標準的（de）變化。

       對於（yú）處理能力，如上圖所示，他們對過去30年的處（chù）理量進（jìn）行了統計，來評估目前的設備是否滿（mǎn）足要求。

       處理工藝方麵，他們采用的是流化床焚燒技術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個除鎘（gé）的濕式電除塵器(WESP)、一個堿度補給單元和（hé）一（yī）個除汞單元。


       鑒（jiàn）於焚燒（shāo）爐每年（nián）會（huì）有一個月左右的（de）宕（dàng）機維修時（shí）間，而2011年（nián）後，堆填區也因為臭氣問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）汙泥用於土地利用；第二是將泥餅運至其（qí）他焚燒（shāo）廠；第（dì）三是尋求與本地堆肥廠合作的可能性。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（chū），當地法規和廠區（qū）處理能力的變化，汙水廠在過去十幾（jǐ）年一直進行著（zhe）大大小小的（de）施工項目。如果能在設計（jì）階段就製定具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（ní）處置是全球汙水廠都麵臨的問題。未來的法規（guī）要求會（huì）影響汙水廠的替代技術的選擇。美國越來越多的汙水廠選擇將汙泥加工成A級汙泥這種可以出售的商品，相信這會慢慢成為新常態。

       在小編看來，人也是汙水廠靈活性的（de）重要組成，一（yī）個汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女士這種資深工藝工程師，靈活性也能大大提高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編找到了一（yī）個H.L.Mooney汙水廠的視頻（pín），感（gǎn）興趣的讀者可再跟隨（suí）鏡頭走（zǒu）一遍全廠。我本人特別喜歡它的“後曝氣人（rén）工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫（zǐ）外消毒（dú）的出水，在排入河流之（zhī）前，會經（jīng）過一段（duàn）階梯式斜坡，增加水中的溶解氧，對河流的水生生物十分有益。這種將實用性和（hé）景觀結合的設計，小編必須手動點讚。