2020年（nián）10月，美國*淨水機構協會NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 發（fā）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（xù）多年100%滿足所在州的排放標（biāo）準。其中一座叫H.L. Mooney的深度（dù）再生水廠再度入選，成為連續11年獲得該獎（jiǎng）的汙水（shuǐ）廠。這是一個怎樣的成就？要知道，DC Water的Blue Plains汙水廠（chǎng）不（bú）過也隻是（shì）連續8年獲獎而已。


       “很榮幸我們（men）能再次獲得NACWA的認（rèn）可，”O’Shaughnessy接受采訪說：“這（zhè）獎是汙（wū）水廠員工每天為保護（hù）環（huán）境而（ér）辛勤付出的額外產出。”

       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依然能成功保住獎項，這是一（yī）個了不起的成就。這座在中國還鮮為人（rén）知的汙水廠成功的秘密在哪裏（lǐ）呢？

       小（xiǎo）編此前偶然拜（bài）讀過O’Shaughnessy在約4-5年前做的一份技（jì）術報告，她在報告中介紹了H.L. Mooney汙水廠在設計靈活（huó）性上的一些經驗。在本期的《水星漫談（tán）》專欄裏，小編想和大家分享一下報告裏（lǐ）的精彩內容。


       汙水廠改造的靈（líng）活性


       H.L. Mooney汙水處理廠，以當地衛生局一（yī）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廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於弗吉尼亞（yà）州的Woodbridge，離華盛頓白宮隻需半小時的（de）車程（chéng）。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（hòu）匯入Potomac River。該廠由Prince William縣服務（wù）局(PWCSA)運行，它為東岸數百萬人提供安（ān）全的水源（yuán）。


       當（dāng）年的（de）這（zhè）個（gè）升級改造項目共花費1.317億美元，除了增加處理量之外，出水標準也有所提高，其中總氮年平均值從8 mg/L降至3mg/L，總磷月平均（jun1）值為0.18mg/L，五（wǔ）天cBOD為2mg/L。另（lìng）外，汙泥焚燒也根據2016年美國環（huán）保署EPA對汙泥焚（fén）燒設備（bèi）(SSIs)的*大可實現控（kòng）製技術（shù）(MACT)標準（zhǔn）要（yào）求增設對汞(Hg)和鎘(Cd)的處理。


       為了滿（mǎn）足這些要求，他們分別做了以下改動：

       新格柵和除砂池（chí）

       新的（de）分（fèn）段式生物脫氮池（chí）和二沉池

       反硝化濾池擴容+甲醇自動投加設備

       汙泥重力濃縮擴容（róng）

       汙泥脫水擴容(第三台離心機+泵)

       脫氮除磷的化學係（xì）統（tǒng）

       電力供應升（shēng）級

       控製係統（tǒng）升級-新的SCADA係統

       焚燒器加（jiā）入新的除汞設備和WESP

       汙水廠（chǎng）的設計靈活性

       O’Shaughnessy說在（zài）Mooney汙水廠的升級項（xiàng）目設計過程中，他們加入了一些具有靈活性的元素，提高係統的穩定（dìng）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（duì）設計靈活（huó）性（xìng）的定義進行了探討，對此她參考了（le）維基百科對“工（gōng）程靈活（huó）性(Engineering Flexibility)”的定義：可（kě）以（yǐ）適應外部變化的設計。

       O’Shaughnessy還借用Mandelbaum在1978年（nián）的一篇文章對Flexibility(靈活性)和Robustness(中文有譯作（zuò）魯棒性)進行了對（duì）比。沒想到人家（jiā）還能把兩者拿（ná）出來對比吧？趕緊收藏做筆記吧！

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

       汙（wū）水處（chù）理線

       原來的汙水處理就已采（cǎi）用生物脫氮處（chù）理的MLE工藝，在這次升級中，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，甲醇投加點位於1區（qū）的缺（quē）氧區，在新工藝（yì）裏則移至了11區的搖擺兼容區(Swing Zone)。工藝改造後，出水總氮從原來的8mg/L降至3mg/L！


       這個改造將脫氮的控（kòng）製點減（jiǎn）為一個，減少了因為甲醇（chún）投加過量使（shǐ）出水BOD超標的（de）風險，也簡化了（le）濾池的（de）運（yùn）行。

       他們使用（yòng）了兩台ChemScan單元來實現甲醇（chún）投加的自動化操（cāo）作，它能防止甲醇的過量投加，也為低於2mg/L的CBOD5做（zuò）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（què）保汙水廠的日常正常運作。


       電力供應

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


       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（kǎo）慮處理量和處理標準的變化。

       對於處理能力，如上（shàng）圖所示，他們對過去（qù）30年的處理量進行了統計，來評（píng）估目前的設備是否滿足要求。

       處理（lǐ）工藝方麵，他們采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（de）提（tí）高，他們（men）在需要在原來的洗滌塔後邊再新增一個除鎘的濕式電除（chú）塵器(WESP)、一（yī）個堿度補給單元和一（yī）個除汞（gǒng）單元。


       鑒於焚燒爐（lú）每年會有一個（gè）月（yuè）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（jué）接（jiē）受外運的脫水泥餅，他們需（xū）要（yào）為汙泥（ní）處置（zhì）尋求新（xīn）的出路。

       O’Shaughnessy提到了（le）兩個選項：*是安裝石灰穩定單元（yuán），處理後的汙泥可以作為A級或B級（jí）汙泥（ní）用於土地利用；第二是將泥餅運至其他（tā）焚燒（shāo）廠；第三（sān）是尋求與本地堆肥廠合作的可能性。總之（zhī），目標都是減輕對（duì）填埋的（de）依賴。

       小結


       在（zài）報告的*後一頁，O’Shaughnessy指出，當地法規和廠區處（chù）理能力的變（biàn）化，汙水廠在過去（qù）十幾（jǐ）年一直（zhí）進行著大大小小的施（shī）工項目。如果（guǒ）能（néng）在設計階段就製定具備靈活性的運行策略，能幫（bāng）助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。

       我們也（yě）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（shuǐ）廠的替（tì）代技（jì）術的選擇。美國越來越多的汙水廠選（xuǎn）擇將汙（wū）泥（ní）加工成A級汙泥這種可（kě）以出售的商品，相信這會（huì）慢慢成為新常態。

       在小編看來，人也是汙水（shuǐ）廠靈活性的重要組成，一個汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女士這（zhè）種資深工藝工（gōng）程師，靈活性也能大（dà）大提高。

       Post Aeration Cascade

       在文章*後（hòu），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。我本人特別喜歡它（tā）的“後曝（pù）氣（qì）人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的（de）設計——經過紫外消毒的（de）出水，在（zài）排入河流之前，會經過一段階梯式斜坡，增加（jiā）水中的溶解（jiě）氧，對河流的水生生物十分有（yǒu）益。這種將實用性和景觀結合（hé）的設計，小編必須手動點讚。