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（zú）所在州的排放標（biāo）準。其中一座叫H.L. Mooney的（de）深度再生水廠再度入選，成為連續11年（nián）獲得該獎的（de）汙水廠（chǎng）。這是一個怎樣的成就？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。


       “很榮幸我們能再次獲得NACWA的（de）認可，”O’Shaughnessy接受采（cǎi）訪說：“這獎是汙水廠（chǎng）員工每天為保（bǎo）護（hù）環境而辛勤付出的額外產出。”

       在過去十多年裏，麵對著（zhe）弗吉尼亞州不斷變化的環保要求，H.L. Mooney依然能成功保住獎項，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功的秘密在哪裏呢？

       小編此前偶然拜（bài）讀過O’Shaughnessy在（zài）約4-5年前做的一份技術（shù）報告，她在報告中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計（jì）靈（líng）活（huó）性上的一些經驗。在本期的《水星漫談》專（zhuān）欄裏，小編想和大家分享一下報告裏的（de）精彩內（nèi）容。


       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，因為提供極度優質的出水（可以用於遊泳），所以可擁有深度再生水（shuǐ）廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該（gāi）廠位於弗吉（jí）尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時（shí）的（de）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。該廠由（yóu）Prince William縣服務局(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，除了增加處理量之外，出水標準也有所提高，其中總氮（dàn）年平均值從（cóng）8 mg/L降至3mg/L，總磷月平均值為0.18mg/L，五天cBOD為（wéi）2mg/L。另外（wài），汙泥焚燒也根據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒設備(SSIs)的*大可實現控（kòng）製技術(MACT)標準要求（qiú）增設對（duì）汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了滿足這些要求，他們分別做（zuò）了以下改動：

       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（chí）擴容+甲（jiǎ）醇自動投加設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙泥脫水擴容（róng）(第三台離心機+泵)

       脫氮除磷的化學係統

       電（diàn）力（lì）供應（yīng）升（shēng）級

       控（kòng）製係統升級-新（xīn）的SCADA係統（tǒng）

       焚燒器加入新的除汞設備和（hé）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（guò）程中，他們加入了一些具有靈（líng）活性的元（yuán）素，提高係統的穩定性，幫助汙水廠在下一（yī）次改造前能夠（gòu）應對外部環境的變化。她還對設（shè）計靈活性（xìng）的定義進行了探（tàn）討，對此她參考了維基百科對“工程靈活（huó）性（xìng）(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。沒想到人家還能把兩（liǎng）者拿出來對比吧？趕緊收藏做筆記吧！

       那麽（me），H.L. Mooney汙水廠（chǎng）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

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


       這個改造將（jiāng）脫氮的控製點減（jiǎn）為一個，減少了因為甲醇（chún）投加過量（liàng）使出水BOD超標的風險（xiǎn），也簡化了濾（lǜ）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操作，它（tā）能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（tiáo）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（yīng），他們有2台2.5MW的柴油發電機，每台都足夠（gòu）整（zhěng）個廠區的需求。並從（cóng）兩個分開的供電站（zhàn）作為（wéi）供（gòng）電點。還有（yǒu）第三台發電機專（zhuān）門用於紫外消毒。


       汙泥處理線


       汙泥處理線方麵，他們是如何增（zēng）強其靈活性呢？*先他們要考慮處理量和處理標準的變化。

       對（duì）於處理能力，如上圖所示，他們對過去（qù）30年的處（chù）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（yì）方麵，他們采用的是流化床焚燒（shāo）技術Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上麵提（tí）到的，因為（wéi）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（chú）鎘的濕式（shì）電除（chú）塵（chén）器(WESP)、一個堿度補給單元和一個除汞單（dān）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題拒絕接受外運的脫水（shuǐ）泥餅，他們需要（yào）為汙泥處置尋求新的出路（lù）。

       O’Shaughnessy提到了兩個選項（xiàng）：*是安裝石灰穩定單元，處理後的汙泥（ní）可以作為A級或B級汙泥用於土地利用；第二是將（jiāng）泥餅（bǐng）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，目標都是減輕對填埋的依（yī）賴。

       小結


       在報告（gào）的*後一頁（yè），O’Shaughnessy指出，當地法規和廠區處理能力的變化，汙水廠在過去十幾年（nián）一直進行著大大小小的施工（gōng）項（xiàng）目。如（rú）果能在設計階段就製定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。未來的法規要求會影響汙水（shuǐ）廠的替代技術的選擇。美國越來（lái）越多的汙水廠選擇將汙泥加工成（chéng）A級汙泥這種可以（yǐ）出售（shòu）的商品，相信這會慢（màn）慢成為新常（cháng）態。

       在小（xiǎo）編看來，人也是汙水廠靈活性的重要組成，一個汙水廠能有（yǒu）幾個像O’Shaughnessy女士這種資深（shēn）工藝（yì）工程師（shī），靈活性也能大大提高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編（biān）找到了一個（gè）H.L.Mooney汙水（shuǐ）廠的視頻，感（gǎn）興（xìng）趣的讀者可再跟隨鏡（jìng）頭走一遍全廠。我本人（rén）特（tè）別喜歡它的（de）“後曝氣人（rén）工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫外消（xiāo）毒的出水，在排入（rù）河（hé）流之前，會經過一（yī）段階梯式斜坡（pō），增加水中的溶解氧，對河流的水生生物十分有益。這種將實（shí）用性和景觀結合的設計，小編必須（xū）手動點讚。