2020年10月，美（měi）國*淨水（shuǐ）機構（gòu）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（míng）單，獲獎要求（qiú）是要連（lián）續多年100%滿足所在州的排放標準。其中一座叫H.L. Mooney的深度再生（shēng）水（shuǐ）廠再度入選，成為連（lián）續11年獲得（dé）該獎的汙（wū）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的認可，”O’Shaughnessy接受采訪（fǎng）說：“這獎是汙水（shuǐ）廠員工每天為保護環境而辛勤付出的額外產出。”

       在過（guò）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，這是一個了不起的成就。這座在中國（guó）還鮮（xiān）為人知的汙水（shuǐ）廠成功的秘密在哪（nǎ）裏呢？

       小編此前偶（ǒu）然拜（bài）讀過O’Shaughnessy在約（yuē）4-5年前做的一份技術報（bào）告，她在報告中（zhōng）介紹了H.L. Mooney汙水廠在（zài）設計靈活性上的（de）一些經（jīng）驗。在本期的《水星漫談》專欄裏，小編想和大家（jiā）分享一下報告裏的精彩（cǎi）內容（róng）。


       汙水廠改造的靈活性


       H.L. Mooney汙水處（chù）理廠（chǎng），以（yǐ）當地衛生（shēng）局一名（míng）管理員的名字命名（míng），因（yīn）為提供極度優質的出水（可以用於遊泳），所以可擁有（yǒu）深度再生水廠的名稱(Advanced Water Reclamation Facility，簡稱AWRF)。該廠位於弗吉尼亞州（zhōu）的Woodbridge，離華（huá）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年增（zēng）至（zhì）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供（gòng）安全（quán）的水源。


       當年的這個（gè）升級改（gǎi）造項目共花費1.317億（yì）美元，除了增加處理量之外，出水（shuǐ）標（biāo）準也有所提高，其中總（zǒng）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（guó）環保署EPA對汙泥焚燒（shāo）設備（bèi）(SSIs)的*大可實現控製技（jì）術(MACT)標準要求（qiú）增設對汞(Hg)和鎘(Cd)的處理（lǐ）。


       為了滿足這（zhè）些要求，他們分別做了以下改動：

       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(第三台（tái）離心機+泵)

       脫氮（dàn）除（chú）磷的化學係（xì）統（tǒng）

       電力供應升級

       控製係統升級-新的SCADA係統

       焚燒器加（jiā）入新的除汞設備（bèi）和（hé）WESP

       汙水廠的（de）設計靈（líng）活性

       O’Shaughnessy說在（zài）Mooney汙水廠的升級項目設計過程中，他（tā）們加（jiā）入了一些（xiē）具（jù）有（yǒu）靈活性的元素（sù），提高係統的穩定性，幫助汙水廠在下一次改造前能夠（gòu）應（yīng）對外（wài）部環境（jìng）的變化。她還對（duì）設（shè）計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（yì）：可以適應外部變化的設計。

       O’Shaughnessy還借用Mandelbaum在1978年的一篇（piān）文（wén）章對Flexibility(靈活性)和Robustness(中文有譯（yì）作魯（lǔ）棒（bàng）性)進行（háng）了對（duì）比。沒想到人家還能把兩者拿出來對（duì）比吧？趕緊收藏做筆記（jì）吧！

       那麽，H.L. Mooney汙水廠是怎麽在（zài）升（shēng）級改造中加入靈活性的元素的呢？

       汙（wū）水處理線（xiàn）

       原來的汙水處理就已采用（yòng）生物脫氮處理的MLE工藝，在這次升級中（zhōng），為了提高汙（wū）水處（chù）理線的靈活性（xìng），原工（gōng）藝改（gǎi）為了4段式的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區的搖擺兼容區(Swing Zone)。工藝改造後，出水總氮從原來的8mg/L降至3mg/L！


       這個（gè）改造將脫氮的控製點減為一個，減少（shǎo）了因為甲醇投加過量使（shǐ）出水BOD超標的風險，也簡化了濾（lǜ）池的運行（háng）。

       他們使用了兩台ChemScan單元來（lái）實現甲醇投加的自動化操作，它能防止甲醇的過量投加（jiā），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（xiàn）中的一條，確保汙水廠（chǎng）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（de）柴油發電機，每台都足夠（gòu）整個廠區（qū）的需求。並從兩個分開的（de）供電站作為供電點。還有第三台發電機專門用於紫外消（xiāo）毒。


       汙（wū）泥處理線


       汙泥處理線方（fāng）麵，他們是如（rú）何增強其靈活性（xìng）呢？*先他們要（yào）考慮處理量和處理標準的變化。

       對於處理能力，如上圖（tú）所示，他們對過（guò）去30年的處理量進行了統計（jì），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（yòng）的是（shì）流化床焚燒技術Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如（rú）上麵提到的，因為標準的提（tí）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（bǔ）給單元（yuán）和（hé）一個除汞單元。


       鑒於焚（fén）燒爐每年會有（yǒu）一個（gè）月左右的（de）宕機維修時間，而2011年後，堆填區也因為（wéi）臭氣問題拒絕接受外運的脫水泥餅，他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，處理後的汙泥可以作為A級或B級汙泥用於土地利用；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（biāo）都是減輕對填埋（mái）的依賴。

       小結


       在報告的*後一頁（yè），O’Shaughnessy指出，當地法規和廠區處理能（néng）力的變化，汙水廠在（zài）過去十幾年一（yī）直進行著大大小小的施工項目（mù）。如果能在設（shè）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（fǎ）規（guī）環境帶來（lái）的不確定性、汙水廠流量、負荷的變化（huà）。

       我們也看到汙泥處置（zhì）是全球汙水廠都麵臨的（de）問題。未來（lái）的法規（guī）要求會影響汙水廠的替（tì）代（dài）技術的選擇。美國越來越多的汙（wū）水廠（chǎng）選擇將汙（wū）泥加工成A級汙泥（ní）這種（zhǒng）可以出售的商品，相信這會慢（màn）慢成為新常態。

       在小編看來，人也是汙水廠靈活性的（de）重（chóng）要組成，一個（gè）汙水廠能有幾個像O’Shaughnessy女士這種資深工藝（yì）工程師，靈活（huó）性也能大大提高。

       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。我本人特別喜歡它的“後曝氣人工（gōng）瀑布(Post Aeration Cascade)”的（de）設計——經過紫外消毒的出水，在排入河（hé）流之前，會經過一段階梯（tī）式斜（xié）坡，增加水中的溶解氧，對河流的水（shuǐ）生生物十分有益。這種將實（shí）用性和景觀結（jié）合的設計（jì），小編必須手動點讚。