2020年10月，美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發布（bù）了2019年美國汙水廠白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲獎（jiǎng）要求是要連續多年（nián）100%滿足所在州的（de）排放標準。其中一座（zuò）叫H.L. Mooney的（de）深度再生水廠再度入選（xuǎn），成為連續11年獲得該獎的汙（wū）水廠。這是（shì）一個怎樣的成就？要知道，DC Water的Blue Plains汙水（shuǐ）廠不過也隻是連續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們能（néng）再次獲得NACWA的認可（kě），”O’Shaughnessy接受采訪說：“這獎是汙水廠員工每天為（wéi）保護環境而辛勤（qín）付出的額外產出。”

       在過去十多年裏，麵對著弗吉尼亞州（zhōu）不斷變化的環（huán）保要求，H.L. Mooney依然能（néng）成功保住獎項，這是一（yī）個（gè）了（le）不起的成就。這座在中國還鮮（xiān）為人知的汙水廠成功的秘密在哪裏呢（ne）？

       小編此前（qián）偶然拜讀過O’Shaughnessy在約4-5年前做的一份技術報告，她在報（bào）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（lǐ），小編想和大家分享一下報告裏的精彩內（nèi）容（róng）。


       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（jí）度優質的出水（可以（yǐ）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（gāi）廠位於弗吉尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的車程。該（gāi）廠（chǎng）始建於1979年，當時的處理能力為（wéi）12MGD，1997年增至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縣服務局(PWCSA)運行，它（tā）為東岸數（shù）百萬人提供安全的（de）水源。


       當年的這（zhè）個升級改（gǎi）造項目共花費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，汙泥焚燒也根據2016年美國環保署EPA對汙泥（ní）焚燒（shāo）設備(SSIs)的*大可（kě）實現控製技術(MACT)標準（zhǔn）要求增（zēng）設對汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了滿足這些要求，他（tā）們分別做了以下改動：

       新格柵和除砂（shā）池

       新的（de）分段式生物脫氮池和（hé）二沉池

       反硝（xiāo）化濾池擴容（róng）+甲醇（chún）自動投加（jiā）設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙泥脫水擴容(第三台離心機+泵)

       脫氮（dàn）除磷的化學係統

       電力（lì）供應升（shēng）級

       控製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加入新的除汞設備和WESP

       汙水廠（chǎng）的設計靈活性

       O’Shaughnessy說在Mooney汙水廠的升級項（xiàng）目設計（jì）過程中，他（tā）們加入了一些具有靈活性的元素，提高係統的（de）穩（wěn）定性，幫助汙水（shuǐ）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探討，對此她參考了（le）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（jiè）用Mandelbaum在1978年的一篇文章對Flexibility(靈活性)和Robustness(中文有譯（yì）作魯棒（bàng）性)進行了對比。沒想到人家還能把兩者拿出來對比吧？趕緊收藏做筆記（jì）吧！

       那麽，H.L. Mooney汙水廠（chǎng）是怎麽在升級改造中加入靈活性的（de）元素的呢？

       汙水處理線

       原來（lái）的汙水（shuǐ）處理就已采用生物（wù）脫氮處理的MLE工（gōng）藝，在這次升級中，為了（le）提高汙水處理線的（de）靈活性，原工藝改（gǎi）為了4段式的（de）Bardenpho工藝。在原工（gōng）藝裏（lǐ），甲醇投加點位於1區的缺氧區，在新工藝裏則移至了11區（qū）的（de）搖（yáo）擺兼容區(Swing Zone)。工藝改造後，出水總氮（dàn）從原來的8mg/L降至3mg/L！


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

       他們使用了兩台ChemScan單元來實現甲醇投加的自動化（huà）操作，它能防止甲醇的過量投（tóu）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，確保汙水廠的日常正常（cháng）運作。


       電力供應

       為了確保電力供應，他們有2台2.5MW的（de）柴油發電機，每台都足夠（gòu）整個（gè）廠區的需（xū）求。並從兩個分開的供電站作為供電點。還（hái）有第三台發電機專門用（yòng）於紫外消（xiāo）毒。


       汙泥處理線


       汙泥處理線方麵，他們（men）是如何增強其（qí）靈活（huó）性呢？*先他們要考（kǎo）慮處理量和處理標準的（de）變化。

       對於處（chù）理能力，如上圖所示，他們對過去30年的處理量進行了（le）統計（jì），來評估目前的設備是否滿足（zú）要求。

       處理（lǐ）工藝方麵（miàn），他們采用的（de）是流化床焚燒（shāo）技術Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上麵提到的，因為標準的（de）提高，他們在（zài）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（qì）(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）有一個月左右（yòu）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（yùn）的脫水泥餅，他們需（xū）要為汙泥處置尋求新的出路。

       O’Shaughnessy提到了兩個選（xuǎn）項：*是安裝石灰穩定單元，處理（lǐ）後的汙泥可以作為A級或B級汙泥用於（yú）土（tǔ）地利用；第二是將泥餅運至其他焚燒廠；第三是（shì）尋求與本地堆肥廠（chǎng）合作的可能（néng）性。總之，目標都是（shì）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（guī）和廠區處理能（néng）力（lì）的變化，汙水廠在過去十（shí）幾年一直進行著大大小小的施工（gōng）項目。如果能在設計階段就製定具備靈（líng）活性的運行策略，能幫助（zhù）汙水廠應對法規環境帶來的不確定性、汙水（shuǐ）廠流量、負荷的變化。

       我（wǒ）們也看到（dào）汙泥處置是全球汙水廠都麵臨的問題。未來的法規要求會影響汙水廠的替代技術的（de）選擇。美國越來越多的汙水廠選擇將汙泥加工成（chéng）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（xìng）的重要組成，一個汙水廠能有（yǒu）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（gāo）。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編（biān）找到了一個H.L.Mooney汙水廠的視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡（jìng）頭走（zǒu）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——經過紫外消毒的出水，在排入河流（liú）之前，會經過一（yī）段階梯式斜坡，增加水中的溶解氧，對河流的水生生物十分有益（yì）。這種將實用性（xìng）和景觀結合的設計，小編必須手（shǒu）動點讚。