案例精選 | 美國三座污水處理廠典型案例分析
DCWater(DistrictofColumbiaWaterandSewerAuthority)
考察要點：污泥處理處置系統(tǒng)、厭氧氨氧化
DCWater本身從事諸多與環(huán)境相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，包括飲用水處理、污水處理、污水收集等。其中，污水處理方面，DCWater主要接收并處理來自哥倫比亞特區(qū)的下水道污水，并從馬里蘭州和弗吉尼亞州的郊區(qū)收集污水進行處理。
BluePlains污水廠的出水主要排向Potomac河和Chesapeake灣，必須滿足嚴(yán)格的美國國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(NPDES)，而實際上BluePlains污水處理廠出水水質(zhì)一直可以做到高于國家標(biāo)準(zhǔn)。
其污水處理目標(biāo)包括：
保護Potomac河和Chesapeake灣的水質(zhì)
提供滿足當(dāng)前和未來需求的污水處理能力
更換老化設(shè)施，不斷提高系統(tǒng)的可靠性
有效緩解并降低降低污泥異味
提升污泥品質(zhì)，使他們更容易被管理和回收利用
繼續(xù)貫徹執(zhí)行切薩皮克灣議案
污泥處理處置系統(tǒng)：為減少殘余污泥產(chǎn)量，提高剩余污泥質(zhì)量以達到EPAClassA標(biāo)準(zhǔn)，并提升資源回收利用率，使污泥處理系統(tǒng)實現(xiàn)綜合供熱供電，BluePlains污水廠對濃縮后的污泥進行熱水解處理，成為北美第一個采用污泥熱水解的污水處理廠，在當(dāng)時成為世界上最大的污泥熱水解裝置，其處理工藝如圖所示。
芝加哥項目Stickney
研學(xué)要點：營養(yǎng)物質(zhì)回收系統(tǒng)——PEARL、WASSTRIP工藝
美國芝加哥Stickney污水處理廠是世界上最大的污水處理廠，該廠位于美國芝加哥西南部，是一座具有90多年歷史的污水處理廠，處理規(guī)模為465萬m3/d，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝。目前的實際處理水量為271萬m3/d。其進水泵站是世界最大的地下式污水提升泵站，污水從地下90米深的隧道中提升至污水處理廠。Ostara為其管理的Stickney污水廠設(shè)計和建造營養(yǎng)物質(zhì)回收系統(tǒng)(ResourceRecoverySystem)，以提升芝加哥飲用水水源的水質(zhì)，保護當(dāng)?shù)氐暮恿骱矗⑼瑫r幫助污水廠提高資源利用率和降低投資運營成本。
在Stickney污水廠營養(yǎng)物質(zhì)回收系統(tǒng)改造項目中，Ostara負(fù)責(zé)提供營養(yǎng)回收系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)備支持，并且在項目完工后繼續(xù)在系統(tǒng)運行和維護上提供幫助。該項目總投資3,100萬美元，已于2016年5月24日正式投入使用。該營養(yǎng)物質(zhì)回收系統(tǒng)預(yù)計將幫助Stikney污水廠減少30%的磷排放，并且每年可以出產(chǎn)1萬噸鳥糞石化肥，其每噸價格可達到400美元，除去項目成本，MWRD將得到每年200萬美元的投資回報。
PEARL工藝：Ostara目前擁有多項專利技術(shù)，能夠在經(jīng)濟可行的前提下幫助污水廠實現(xiàn)有效的營養(yǎng)物質(zhì)回收和資源產(chǎn)品化。Pearl工藝是Ostara專門針對鳥糞石的綜合性專利解決方案。該技術(shù)主要是基于在液化床反應(yīng)器中控制化學(xué)結(jié)晶程度，使鳥糞石轉(zhuǎn)化成高純度的結(jié)鏡顆粒。將氯化鎂、氫氧化鈉與蘊含豐富營養(yǎng)物質(zhì)的進水相混合，混合液隨之進入Pearl反應(yīng)器，在這里將產(chǎn)生形如珍珠的鳥糞石小顆粒，當(dāng)鳥糞石顆粒的直徑到達0.9毫米-3毫米時就可以作為化肥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
WASSTRIP工藝：該工藝能夠使厭氧消化罐中污水里的磷直接釋放出來，并直接進入PERAL反應(yīng)器中參與磷回收反應(yīng)，極大地提高了磷的總體回收率。鳥糞石經(jīng)常會形成并附著在設(shè)備上，堵塞管道、閥門等設(shè)施，長期下來會嚴(yán)重影響污水廠設(shè)施的正常運行，因此污水廠常常會為清除鳥糞石垢和維護設(shè)備而花費大量資金。WASSTRIP工藝能使污水中的磷繞開消化罐直接進入到PEARL反應(yīng)器中，從而避免了鳥糞石附著堵塞消化罐設(shè)備。在應(yīng)用WASSTRIP工藝后，消化罐中的鳥糞石形成率降低了90%，這對污水廠的穩(wěn)定運行和成本控制是十分有利的。
加州21世紀(jì)水廠OrangeCountry
研學(xué)要點：三段深度凈化工藝、海水入侵屏障
橙郡水管理局的21世紀(jì)水廠在將污水回用于海水入侵防治上有豐富的經(jīng)驗，因此，其決定與與橙郡衛(wèi)生管理局合作，在21世紀(jì)水廠建立全新的地下水補給系統(tǒng)(GroundwaterReplenishmentSystem，GWRS)，希望該系統(tǒng)不但能滿足橙郡北部和中部地區(qū)用水需求，同時也能補給地下水，解決海水入侵問題保護當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境。經(jīng)過十幾年的設(shè)計和建造，該地下水補給系統(tǒng)于2008年1月開始運行，是目前世界上最大的回用水間接用于飲用水和用于生態(tài)補給的污水凈化項目。
三段深度凈化工藝：GWRS地下水補給系統(tǒng)對經(jīng)過二級處理的污水采用結(jié)合了微濾、反滲透和紫外線-過氧化氫的三段深度處理工藝進行深度處理，再將其回注到地下含水層中，之后再進一步被用于周邊地區(qū)居民的飲用水供應(yīng)。
圖：GWRS深度處理系統(tǒng)工藝流程圖
三段深度凈化工藝保證了GWRS生產(chǎn)的再生凈化水在主要污染物、消毒副產(chǎn)物、藥品、激素等指標(biāo)上達到甚至優(yōu)于聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)。二級處理出水在進入GWRS系統(tǒng)前會先經(jīng)過過濾器和次氯酸鈉的處理，以減少其中的生物附著物堵塞和污染微濾膜。GWRS凈化水水質(zhì)非常好，這一系統(tǒng)每天可以生產(chǎn)37.9萬立方米高品質(zhì)凈化水，和其他水源一起為橙郡的地下水補給，同時滿足橙郡北部和中部85萬居民的用水需求。
海水入侵屏障：除了三段深度處理工藝單元，工程還設(shè)有一條連接各個流域補給處理設(shè)備的管線以及一道防止海水入侵的屏障。地下水補給系統(tǒng)在防止海水入侵方面發(fā)揮了重要作用。隨著河流湖泊中越來越多的水被使用，海水入侵的風(fēng)險也隨之增大。地下水補給系統(tǒng)每天生產(chǎn)的37.9萬立方米水中有13.2萬立方米被注入沿海的壁壘井成為了防止海水入侵的屏障。
原標(biāo)題:案例精選 | 美國三座污水處理廠典型案例分析
