2020年10月（yuè），美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布了2019年美國汙水廠白（bái）金巔峰表現（xiàn）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。其中一座叫H.L. Mooney的深度再生水廠再度（dù）入（rù）選，成為連（lián）續11年獲得該（gāi）獎的汙水（shuǐ）廠。這是一個怎樣的成就？要知道（dào），DC Water的Blue Plains汙水廠不過也隻是連續8年獲獎而（ér）已。


       “很榮（róng）幸我們能再次獲得NACWA的認可，”O’Shaughnessy接（jiē）受采訪說：“這獎是汙水廠員工每天為保（bǎo）護環境而辛勤付出的（de）額外（wài）產（chǎn）出。”

       在過去十多年裏，麵對著弗吉尼亞州不斷變化的環保要求，H.L. Mooney依然能成功保住獎（jiǎng）項，這是一個了不起的成就（jiù）。這座在中國還鮮為人知的汙水（shuǐ）廠成功的秘密在哪（nǎ）裏呢？

       小編此前偶然拜讀（dú）過O’Shaughnessy在約4-5年前做的一份技術報告，她在報告中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活性（xìng）上（shàng）的一些經驗。在本期的《水星漫談》專（zhuān）欄裏，小（xiǎo）編想和（hé）大家分享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（yǐ）當地衛生局一名管理員的名字命名（míng），因（yīn）為提供極（jí）度優質的出水（可以用於遊泳），所以可擁有深度再生水廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於弗（fú）吉（jí）尼亞州的Woodbridge，離華（huá）盛頓白（bái）宮隻需半小時的車程。該（gāi）廠始建（jiàn）於1979年，當時的處理能力為12MGD，1997年增至18MGD，2010年（nián）達到（dào）目前的24MGD（約100000 m3/d），出水流入 Neabsco Creek，然後（hòu）匯（huì）入（rù）Potomac River。該廠由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（gè）升級改（gǎi）造項目（mù）共花費1.317億美元，除（chú）了增加處理量之外，出水標準也有所（suǒ）提高，其中總（zǒng）氮年平均值從8 mg/L降至（zhì）3mg/L，總磷月平均值（zhí）為0.18mg/L，五天cBOD為2mg/L。另外（wài），汙泥焚燒（shāo）也根據2016年美（měi）國環保署EPA對（duì）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。


       為了滿足這些要求，他們分別（bié）做（zuò）了以下改動：

       新格柵和除砂池

       新的分段式生物脫氮池（chí）和二沉池（chí）

       反硝化濾池擴容+甲醇自動投加設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙泥脫水（shuǐ）擴容(第三台離心機+泵)

       脫（tuō）氮除磷的化學係（xì）統

       電力供應升級（jí）

       控（kòng）製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加入（rù）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（jì）過程中，他（tā）們加入了一些具有（yǒu）靈（líng）活性的元素（sù），提高係統的穩定性，幫助（zhù）汙水廠在下一次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行了（le）探（tàn）討，對此她參考了維基百（bǎi）科對“工程靈活性(Engineering Flexibility)”的定（dìng）義：可以適應外部變化的設計。

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

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

       汙水處理（lǐ）線

       原來的汙水處理就（jiù）已采用生物脫氮處理的MLE工（gōng）藝，在這次升（shēng）級中，為了（le）提（tí）高汙水處理線的靈（líng）活性，原工藝改為了4段式的（de）Bardenpho工藝。在原工藝裏（lǐ），甲醇投加點位於1區的缺氧區（qū），在新工藝裏則移至了11區的搖擺（bǎi）兼容區(Swing Zone)。工（gōng）藝（yì）改造後，出水總氮從原來的（de）8mg/L降至3mg/L！


       這個（gè）改造將脫氮的控製點減為（wéi）一個，減少了因為甲（jiǎ）醇投加過量使出水BOD超標的（de）風險，也簡化（huà）了濾池的運行。

       他們使用了兩台ChemScan單元（yuán）來實現甲（jiǎ）醇投加的自動（dòng）化操（cāo）作，它能防止甲醇的過（guò）量投加，也為低於2mg/L的CBOD5做出貢獻。


       在測試期（qī）間，他們隻也使用（yòng）了四（sì）條平行線中的一條，確保汙水廠（chǎng）的日常正常運作。


       電力供應

       為了確保電力供（gòng）應，他們有2台2.5MW的柴油發電（diàn）機，每台都足夠整個廠區的（de）需求。並從兩個分開（kāi）的供電站作為供電點。還有第三台發（fā）電機專門用於紫外（wài）消毒。


       汙泥處（chù）理線


       汙泥處理線方麵，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（lǐ）能力，如上（shàng）圖所示，他們對過去30年的處理量進行了統計，來評估目前的設（shè）備是否滿足要求。

       處理（lǐ）工藝方麵（miàn），他們采用（yòng）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的濕式電除塵器(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（wéi）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（qiú）新的出路。

       O’Shaughnessy提到了兩個選項：*是安裝石灰穩定單元，處（chù）理（lǐ）後的汙泥可以作為（wéi）A級或B級汙泥用於土地利用（yòng）；第二是（shì）將泥餅運至其他焚燒廠；第三是尋求與本地堆肥廠合作的可（kě）能性。總之，目標都（dōu）是減輕對填埋的依賴。

       小結


       在報告的*後一頁，O’Shaughnessy指出，當地法規和廠區處理能力（lì）的變化，汙（wū）水廠在過去十幾年一直進行著大大小小的（de）施工（gōng）項目。如果能在設計階段就製定（dìng）具備靈活性的運行策略，能幫助汙水廠應對法規環境帶來的不確定性、汙（wū）水廠流量、負荷的變化。

       我們也（yě）看到汙泥處置是全球汙水廠都麵（miàn）臨的問題。未來的法（fǎ）規要求會影響汙（wū）水廠的替代技術的選擇。美國越來越多（duō）的汙水廠選擇將汙泥加工成A級汙泥這種可以出售（shòu）的商品，相信這會慢慢成為新（xīn）常態。

       在小編看來，人也是汙水廠（chǎng）靈活性的重要組成，一個汙水（shuǐ）廠能有幾個像O’Shaughnessy女士這種資深工藝工（gōng）程（chéng）師，靈活性也能大大提（tí）高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編找到了一個H.L.Mooney汙水廠（chǎng）的視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡頭走一遍（biàn）全廠。我本人特（tè）別喜歡（huān）它的“後曝氣人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫外消毒的出水，在排入河（hé）流之前，會經過一段階（jiē）梯式斜坡，增加水中的溶解氧，對河流的（de）水生生物十分（fèn）有益。這種將實用性（xìng）和景觀結合的設計，小（xiǎo）編必須手動點讚（zàn）。