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（shuǐ）廠白金巔峰表現獎(Plantinum Peak Performance Award)名單，獲（huò）獎要求（qiú）是（shì）要連續（xù）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入選，成為連（lián）續11年獲得該獎的汙水廠。這是一個怎（zěn）樣的成就？要知道，DC Water的Blue Plains汙水廠不過（guò）也隻是連（lián）續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們能（néng）再次獲得NACWA的認可，”O’Shaughnessy接受采訪（fǎng）說：“這獎是汙水廠員（yuán）工每天為保（bǎo）護環境而辛勤付出的額外產出。”

       在過去十多年裏，麵（miàn）對著弗吉尼亞州不斷變化的環保要求，H.L. Mooney依然能成功保住獎項，這是一（yī）個了不（bú）起的成就。這座在中（zhōng）國還（hái）鮮（xiān）為人知的汙水廠成功的（de）秘（mì）密在哪裏呢？

       小編此前偶然拜（bài）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（shào）了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活性上的一些經驗。在本期的《水（shuǐ）星漫（màn）談》專欄裏，小編想和大家分享（xiǎng）一下報告（gào）裏的精彩內容。


       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（míng），因為提供極度優質的出水（可（kě）以用（yòng）於遊泳），所以可擁有（yǒu）深度再生水（shuǐ）廠的（de）名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡（jiǎn）稱AWRF)。該廠位於弗吉尼亞州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的車程。該廠始建於1979年，當時的處理能力為12MGD，1997年（nián）增（zēng）至18MGD，2010年達到目前的（de）24MGD（約（yuē）100000 m3/d），出水流入 Neabsco Creek，然後（hòu）匯入Potomac River。該廠由Prince William縣服（fú）務（wù）局(PWCSA)運行，它為東岸數百萬人提供安全（quán）的水源。


       當（dāng）年的這（zhè）個升級（jí）改造項目共花費1.317億美元（yuán），除了增加處理量之外，出水標準也有所提高，其中總（zǒng）氮年（nián）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（shāo）也根據2016年美國環保署EPA對汙泥焚燒設備(SSIs)的*大可實現控製（zhì）技術(MACT)標準要求增設（shè）對汞(Hg)和（hé）鎘(Cd)的處（chù）理。


       為了滿足這些要求，他們分別做了以下改動：

       新格柵（shān）和除砂池

       新的分段式生物（wù）脫（tuō）氮池和二沉池

       反硝化濾（lǜ）池擴容+甲醇自動投加設備

       汙泥重力濃縮擴容

       汙泥脫水擴容(第三台離心機+泵（bèng）)

       脫氮除磷的化學係統

       電力供應升級

       控製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加入新的除汞（gǒng）設備和WESP

       汙水廠的設計靈活性

       O’Shaughnessy說在（zài）Mooney汙水廠的升級項目設計過程中，他們加入了一些具有靈（líng）活性的元素，提高係統的穩定（dìng）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（tā）還對設計（jì）靈活性的定義進行了探討，對此她參考了維基百科對“工程靈活性(Engineering Flexibility)”的定義：可以適應外部變（biàn）化的設計。

       O’Shaughnessy還借用Mandelbaum在1978年的一篇文章對Flexibility(靈（líng）活性)和Robustness(中文有譯作魯棒性)進行了對比。沒想到人家還能（néng）把兩者拿出來（lái）對比吧？趕（gǎn）緊收藏（cáng）做筆記吧！

       那麽，H.L. Mooney汙（wū）水（shuǐ）廠是怎麽在升級改造中加入靈活性的元（yuán）素的（de）呢？

       汙水處理線

       原來的汙水處理就已采用生物脫氮處理（lǐ）的MLE工藝，在這次升級（jí）中，為了提高汙水處理線（xiàn）的靈活性，原工藝改為了4段式的（de）Bardenpho工藝。在原工藝裏，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（róng）區(Swing Zone)。工藝改造後，出（chū）水總氮從原來的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（chún）投（tóu）加（jiā）的自動化操作，它能防止（zhǐ）甲（jiǎ）醇的過量投加，也為（wéi）低於2mg/L的CBOD5做出貢獻。


       在測試（shì）期間，他們隻也使用（yòng）了（le）四條平行線中（zhōng）的一條，確保汙（wū）水（shuǐ）廠的日常正常運作。


       電力供應

       為了確保電力供（gòng）應，他們有2台2.5MW的柴油發電機，每台都（dōu）足夠（gòu）整個廠區的需求。並從兩（liǎng）個分開的供電站（zhàn）作為供電（diàn）點。還有（yǒu）第（dì）三台發電機專門用於紫外消毒。


       汙（wū）泥處理線（xiàn）


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

       對於處理能（néng）力，如上（shàng）圖所示，他們對過去30年的（de）處理量進行了統計，來（lái）評估目前的設（shè）備是否（fǒu）滿足要求。

       處理工藝方麵，他們采用的是流化（huà）床（chuáng）焚燒技術（shù）Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上麵提到（dào）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（chú）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（zuǒ）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（shòu）外運的（de）脫水泥餅，他（tā）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（de）汙（wū）泥可以作為A級或B級汙泥（ní）用於土地利用；第二是將（jiāng）泥餅運至其他焚燒廠；第三是尋求（qiú）與（yǔ）本地堆（duī）肥廠合作的可能性。總（zǒng）之，目標都是（shì）減輕對填埋的依（yī）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的變（biàn）化，汙（wū）水廠在過去十幾年一直進（jìn）行著大大小小的施工項目。如果能在（zài）設計階（jiē）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（huà）。

       我們也看（kàn）到汙泥處（chù）置是全球汙水廠（chǎng）都麵臨的問題。未來的法規要求會影響汙水廠的替代技（jì）術的選擇。美國越來越多的汙水廠選（xuǎn）擇將汙泥加工成（chéng）A級汙泥（ní）這（zhè）種可以出售（shòu）的（de）商品，相信這會（huì）慢慢成為新常態。

       在小編看來，人也是汙（wū）水廠靈活性的重要組成，一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（tí）高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後，小編找到了一個H.L.Mooney汙水廠的視頻，感興趣的讀者可再跟隨鏡頭走一遍全廠。我本（běn）人特別喜歡它的“後（hòu）曝氣人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的設計——經過紫（zǐ）外消毒的出（chū）水（shuǐ），在排入河流之前，會經過一段（duàn）階梯（tī）式斜坡，增加水中的溶解氧，對河流的水生（shēng）生物十分有益。這種將實用性和景觀結合的（de）設計，小編（biān）必（bì）須手動點讚。