2020年10月，美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布（bù）了2019年美國汙水廠白金（jīn）巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名（míng）單，獲獎要求是要連續多年100%滿足所在（zài）州的排放標準。其中一座叫H.L. Mooney的深度再生水（shuǐ）廠再度入選，成為連續11年獲得該獎的汙水廠。這是一個怎（zěn）樣的成（chéng）就？要知道，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（wǒ）們能再次獲得NACWA的認可，”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙水廠員工每天為保護環（huán）境而辛勤（qín）付出的額外產出。”

       在過去十多年裏，麵對（duì）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（zhù）獎（jiǎng）項，這是一個了不起的成就。這座在中國（guó）還鮮為（wéi）人知（zhī）的汙水廠成功的秘密在哪（nǎ）裏呢？

       小編此前偶然拜讀過（guò）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上的一些經驗。在（zài）本期的《水星（xīng）漫談》專（zhuān）欄裏，小編想和大家分享一下報告裏的精彩內容。


       汙水廠改造的（de）靈活性


       H.L. Mooney汙水處理（lǐ）廠，以當地衛（wèi）生局一（yī）名（míng）管理員的名字命名，因為提供極度優質的出水（可以用（yòng）於（yú）遊泳（yǒng）），所以可擁有深度再生（shēng）水廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於（yú）弗吉尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的車程（chéng）。該廠始建於1979年，當時的處理能（néng）力為12MGD，1997年增至18MGD，2010年（nián）達到目前的24MGD（約100000 m3/d），出水流入（rù） Neabsco Creek，然後匯入Potomac River。該廠由Prince William縣服務局(PWCSA)運行，它（tā）為（wéi）東岸數百萬人（rén）提供安全的水源（yuán）。


       當年（nián）的這個升級（jí）改造項目共花費1.317億美元，除了（le）增加（jiā）處理量之外，出水（shuǐ）標準也有所提高，其中總氮年平（píng）均值從8 mg/L降至3mg/L，總（zǒng）磷月（yuè）平均值為0.18mg/L，五天cBOD為（wéi）2mg/L。另外，汙泥焚燒（shāo）也根據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒（shāo）設備(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。


       為了滿足這些要求，他們分別（bié）做了以下（xià）改動：

       新格柵和除（chú）砂池

       新的分段式生物脫氮（dàn）池和二沉池

       反硝（xiāo）化濾池擴容+甲（jiǎ）醇自動投加（jiā）設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙（wū）泥脫水擴容(第三台離心機+泵)

       脫氮除磷的化學係統

       電力（lì）供應升級

       控（kòng）製係（xì）統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加入（rù）新的除（chú）汞設備和WESP

       汙水廠的設計靈活性

       O’Shaughnessy說在Mooney汙水廠的升級項目設計過程（chéng）中，他們加入了一（yī）些具有靈活性的元素，提高係統的穩定性，幫助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（jì）靈活性的定義進行了探討，對此她參（cān）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（hái）借用Mandelbaum在1978年的一篇（piān）文章對Flexibility(靈活性)和（hé）Robustness(中文有譯作魯棒性)進行（háng）了對比。沒想到人家還能把兩者拿出來對比吧？趕（gǎn）緊收藏做筆記吧！

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

       汙水處理線

       原來的汙水處理就已采用生物脫氮處理的MLE工藝（yì），在這次升（shēng）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（yì）。在原工藝裏，甲醇（chún）投加點位於1區的缺氧區，在新工（gōng）藝裏則移至了11區的搖擺兼（jiān）容區(Swing Zone)。工藝改造後（hòu），出水總氮（dàn）從原來的8mg/L降至3mg/L！


       這個改造將脫氮的控製點減為一個，減少了因（yīn）為甲醇投（tóu）加過量使出水BOD超標的風險，也簡化了濾池的運行。

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


       在測試期間（jiān），他們隻（zhī）也使用了四條平行線中的一條，確保汙水廠的日常正常運（yùn）作。


       電力供應

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


       汙泥處理線（xiàn）


       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（zhǔn）的變化。

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

       處理工藝方麵，他們采（cǎi）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（zài）原來（lái）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（huì）有一（yī）個月左右的宕機維修時（shí）間，而2011年後（hòu），堆填區也因為臭（chòu）氣問題拒絕接受外運的脫水泥（ní）餅（bǐng），他們需要為汙泥處置尋求新的出路（lù）。

       O’Shaughnessy提（tí）到了兩個（gè）選項：*是（shì）安（ān）裝石灰穩定單元，處理後的汙泥可以作（zuò）為A級或B級汙（wū）泥用於土地利用；第二是將泥餅運至其他焚燒廠；第三是尋求與本地堆肥廠合作的可能性。總之，目標都是減輕對（duì）填埋的依（yī）賴。

       小結


       在報（bào）告的*後一頁，O’Shaughnessy指出，當地（dì）法規和廠區處（chù）理能力的變化，汙水廠在過去十幾年一直進行著大大（dà）小小的施工項目。如果能在設（shè）計階段就製（zhì）定具備（bèi）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（dìng）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都麵臨的問題。未來的法（fǎ）規要求（qiú）會影響汙水廠（chǎng）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（shāng）品，相（xiàng）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，一個汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女士這（zhè）種資深工（gōng）藝工程師，靈活性也能大大提高。

       Post Aeration Cascade

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