在華盛頓特區(qū)的歷史早期，給排水設(shè)施包括獨(dú)立的污水、供水和衛(wèi)生部門。多年來(lái)，該機(jī)構(gòu)經(jīng)歷了多次名稱和組織的變更，但一直堅(jiān)持其核心使命。DC Water的前身1935年成立的哥倫比亞特區(qū)衛(wèi)生工程部（District of Columbia Department of Sanitary Engineering），雖然其中間經(jīng)歷過(guò)幾次更名，但直至1996年其都隸屬于哥倫比亞特區(qū)政府部門。1996年，特區(qū)政府決定重組政府的水和衛(wèi)生部門，通過(guò)成立水務(wù)機(jī)構(gòu)District of Columbia Water and Sewer Authority (DC WASA)，使其以財(cái)政和運(yùn)營(yíng)都相對(duì)獨(dú)立于特區(qū)政府的水務(wù)公司DC WASA的身份繼續(xù)為哥倫比亞特區(qū)提供污水、供水和衛(wèi)生服務(wù)。2010年，DC WASA正式更名為現(xiàn)在的公司名稱DC Water。DC Water的主要業(yè)務(wù)包括飲用水處理、污水處理、污水收集等。
本文標(biāo)題：DC Water：污水處理新技術(shù)的踐行者
▲ DC Water 的服務(wù)區(qū)域
嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)DC Water擁有目前世界上最大的污水深度處理廠--Blue Plains污水廠（Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant）。其平均處理能力為150萬(wàn)噸/天，服務(wù)美國(guó)首都華盛頓哥倫比亞特區(qū)，以及弗吉尼亞州和馬里蘭州部分地區(qū)的250萬(wàn)常駐人口，以及每天約150萬(wàn)的游客。
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▲ Blue Plains污水廠的主要工藝流程
Blue Plains污水廠的出水主要排向下游的Potomac 河和Chesapeake 灣，為保證水源地水質(zhì)和生態(tài)健康，必須滿足嚴(yán)格的國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，Blue Plains污水廠的出水水質(zhì)一直可以做到優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：在初沉池中加化學(xué)藥劑，控制污水中的磷，使出水磷濃度小于0.18 mg/L；通過(guò)深度脫氮及配套控制技術(shù)，有效將出水中總氮被控制在2-3mg/L。
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▲ Potomac河沿岸的 National Harbor，其水質(zhì)清澈，是特區(qū)的度假圣地
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▲ 熱水解與厭氧消化結(jié)合，生產(chǎn)生物沼氣提高了工廠能效，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥的減量和資源化
Blue Plains污水廠于2014年開始使用Cambi污泥熱水解系統(tǒng)，是北美首個(gè)應(yīng)用該工藝的污水廠。熱水解系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為每日450噸干污泥，運(yùn)行溫度165℃、運(yùn)行壓力98psi（6bar），是世界上最大的污泥熱水解裝置。
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▲ DC Water的 Cambi熱水解系統(tǒng)
Blue Plains污水廠目前有4個(gè)厭氧消化罐，每個(gè)罐體約380萬(wàn)加侖（約1,4500立方米），停留時(shí)間約為20天。該廠的厭氧消化罐每立方罐體的產(chǎn)甲烷量約為2.5立方米，是傳統(tǒng)厭氧消化的1倍多。污水廠未來(lái)還將加入廚余，將單位罐體的產(chǎn)甲烷量提高到4立方米。Blue Plains廠設(shè)有3臺(tái)5MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，日均發(fā)電量約為10-13MW。
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▲ 厭氧消化罐內(nèi)部的在線視頻監(jiān)測(cè)裝置
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▲ 三臺(tái) 5MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組
通過(guò)熱水解與厭氧消化等工藝組合，有效提高了厭氧消化效率和生物沼氣產(chǎn)率，并且降低了污泥產(chǎn)量，以及有利于后續(xù)污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化。BluePlains污水廠每年可節(jié)約近2,000萬(wàn)美元的污泥處理費(fèi)用。污水廠出產(chǎn)的污泥（Biosolids）可到達(dá)到EPA Class A標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為化肥進(jìn)行土地施用。2016年5月12日，DC Water正式推出了Bloom品牌的污泥化肥產(chǎn)品。污泥的資源化和產(chǎn)品產(chǎn)品化，使其由負(fù)資產(chǎn)轉(zhuǎn)化成為了正資產(chǎn)，預(yù)計(jì)每年將可為DCWater最終帶來(lái)300萬(wàn)美元的收入。
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▲ 脫水污泥外運(yùn)車間，現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)異味
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▲ 2016年 5月12日，DC Water 正式推出了 Bloom 品牌的污泥化肥產(chǎn)品
DEMON厭氧氨氧化技術(shù)的應(yīng)用Blue Plains污水廠目前正在建設(shè)世界上最大的側(cè)流式厭氧氨氧化工藝（DEMON），設(shè)計(jì)處理能力為每天200萬(wàn)加侖（約7,700立方），將于2017年2月投入使用。厭氧消化液和壓濾機(jī)的濾后液混合后進(jìn)入DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)，側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)能去除系統(tǒng)中約25%的總氮，有效降低主流程中的總氮負(fù)荷。
此外，Blue Plains污水廠采用全新的控制技術(shù)，解決了由于熱水解導(dǎo)致的厭氧消化液高COD對(duì)厭氧氨氧化的抑制，將有效保障側(cè)流DEMON的脫氮效果。在DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)投入運(yùn)行后，該廠主流程上將逐步改造成短程硝化+主流厭氧氨氧化脫氮工藝，預(yù)計(jì)能降低50%的曝氣量和75%的甲醇用量（目前甲醇每日投加量高達(dá)14,000加侖，約53噸）。屆時(shí)DC Water將成為世界主流厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)。
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▲ 正在建設(shè)中的 DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)，預(yù)計(jì)于2017年2月投入使用
污泥富集技術(shù)為了降低曝氣量，最大化地提高進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)的污泥量，Blue Plains污水廠采用了Contact Stabilization污泥富集技術(shù)。該技術(shù)使曝氣的能耗降低了30%，將進(jìn)入消化系統(tǒng)的污泥量提高了20%。
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▲ 曝氣池
建設(shè)深邃，控制溢流污染為減少合流制管網(wǎng)溢出水對(duì)水體的污染，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)去溢流量98%的收集率，管網(wǎng)收集系統(tǒng)需要進(jìn)行改造。DC Water河流清潔工程將建造幾個(gè)地下深層隧道。這些隧道以混凝土襯砌，平時(shí)處于干燥狀態(tài)。暴雨期間，這些深層隧道能儲(chǔ)存過(guò)量的雨污水，暴雨過(guò)后，這些深層隧道又能將雨污水緩緩釋放到Blue Plains污水廠進(jìn)行處理，很好地起到了雨水調(diào)蓄作用。
目前，已有幾個(gè)深層隧到項(xiàng)目正在建設(shè)中，最大的深層隧道系統(tǒng)位于Anacostia 河和Potomac 河100英尺（30m）深處，長(zhǎng)4英里（6.4km），直徑23英尺（7m）。該段深層隧道于2015年建成，將污水運(yùn)送至Blue Plans污水廠，經(jīng)處理后排放至Potomac河，這是DC Water清潔河流項(xiàng)目的一個(gè)重要里程碑。另外，Nannie段隧道預(yù)計(jì)2018年完成，該地區(qū)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃包括沿Potomac河和Rock Creek段深層隧道，預(yù)計(jì)將在2025年完工。
本文由IWA李濤博士參訪 DC Water后整理
由江蘇�。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院主辦、國(guó)際水協(xié)會(huì)支持組織的為期8天的美國(guó)研修班（2016年11月27日—12月04日），將帶您近距離了解美國(guó)污水處理廠的運(yùn)營(yíng)模式和創(chuàng)新技術(shù)，學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)污水處理經(jīng)驗(yàn)，探尋污水處理廠技術(shù)發(fā)展之路。報(bào)名工作現(xiàn)已展開，截止日期為2016年10月15日。請(qǐng)點(diǎn)擊微信最下方“閱讀原文”，或致電18611640993（李延瑋）了解更多信息。9月30日之前報(bào)名享受特別優(yōu)惠。
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DC Water：污水處理新技術(shù)的踐行者
在華盛頓特區(qū)的歷史早期，給排水設(shè)施包括獨(dú)立的污水、供水和衛(wèi)生部門。多年來(lái)，該機(jī)構(gòu)經(jīng)歷了多次名稱和組織的變更，但一直堅(jiān)持其核心使命。DC Water的前身1935年成立的哥倫比亞特區(qū)衛(wèi)生工程部（District of Columbia Department of Sanitary Engineering），雖然其中間經(jīng)歷過(guò)幾次更名，但直至1996年其都隸屬于哥倫比亞特區(qū)政府部門。1996年，特區(qū)政府決定重組政府的水和衛(wèi)生部門，通過(guò)成立水務(wù)機(jī)構(gòu)District of Columbia Water and Sewer Authority (DC WASA)，使其以財(cái)政和運(yùn)營(yíng)都相對(duì)獨(dú)立于特區(qū)政府的水務(wù)公司DC WASA的身份繼續(xù)為哥倫比亞特區(qū)提供污水、供水和衛(wèi)生服務(wù)。2010年，DC WASA正式更名為現(xiàn)在的公司名稱DC Water。DC Water的主要業(yè)務(wù)包括飲用水處理、污水處理、污水收集等。
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▲ DC Water 的服務(wù)區(qū)域
嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)DC Water擁有目前世界上最大的污水深度處理廠--Blue Plains污水廠（Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant）。其平均處理能力為150萬(wàn)噸/天，服務(wù)美國(guó)首都華盛頓哥倫比亞特區(qū)，以及弗吉尼亞州和馬里蘭州部分地區(qū)的250萬(wàn)常駐人口，以及每天約150萬(wàn)的游客。
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▲ Blue Plains污水廠的主要工藝流程
Blue Plains污水廠的出水主要排向下游的Potomac 河和Chesapeake 灣，為保證水源地水質(zhì)和生態(tài)健康，必須滿足嚴(yán)格的國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，Blue Plains污水廠的出水水質(zhì)一直可以做到優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：在初沉池中加化學(xué)藥劑，控制污水中的磷，使出水磷濃度小于0.18 mg/L；通過(guò)深度脫氮及配套控制技術(shù)，有效將出水中總氮被控制在2-3mg/L。
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▲ 熱水解與厭氧消化結(jié)合，生產(chǎn)生物沼氣提高了工廠能效，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥的減量和資源化
Blue Plains污水廠于2014年開始使用Cambi污泥熱水解系統(tǒng)，是北美首個(gè)應(yīng)用該工藝的污水廠。熱水解系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為每日450噸干污泥，運(yùn)行溫度165℃、運(yùn)行壓力98psi（6bar），是世界上最大的污泥熱水解裝置。
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▲ DC Water的 Cambi熱水解系統(tǒng)
Blue Plains污水廠目前有4個(gè)厭氧消化罐，每個(gè)罐體約380萬(wàn)加侖（約1,4500立方米），停留時(shí)間約為20天。該廠的厭氧消化罐每立方罐體的產(chǎn)甲烷量約為2.5立方米，是傳統(tǒng)厭氧消化的1倍多。污水廠未來(lái)還將加入廚余，將單位罐體的產(chǎn)甲烷量提高到4立方米。Blue Plains廠設(shè)有3臺(tái)5MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，日均發(fā)電量約為10-13MW。
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▲ 厭氧消化罐內(nèi)部的在線視頻監(jiān)測(cè)裝置
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▲ 三臺(tái) 5MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組
通過(guò)熱水解與厭氧消化等工藝組合，有效提高了厭氧消化效率和生物沼氣產(chǎn)率，并且降低了污泥產(chǎn)量，以及有利于后續(xù)污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化。BluePlains污水廠每年可節(jié)約近2,000萬(wàn)美元的污泥處理費(fèi)用。污水廠出產(chǎn)的污泥（Biosolids）可到達(dá)到EPA Class A標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為化肥進(jìn)行土地施用。2016年5月12日，DC Water正式推出了Bloom品牌的污泥化肥產(chǎn)品。污泥的資源化和產(chǎn)品產(chǎn)品化，使其由負(fù)資產(chǎn)轉(zhuǎn)化成為了正資產(chǎn)，預(yù)計(jì)每年將可為DCWater最終帶來(lái)300萬(wàn)美元的收入。
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▲ 脫水污泥外運(yùn)車間，現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)異味
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▲ 2016年 5月12日，DC Water 正式推出了 Bloom 品牌的污泥化肥產(chǎn)品
DEMON厭氧氨氧化技術(shù)的應(yīng)用Blue Plains污水廠目前正在建設(shè)世界上最大的側(cè)流式厭氧氨氧化工藝（DEMON），設(shè)計(jì)處理能力為每天200萬(wàn)加侖（約7,700立方），將于2017年2月投入使用。厭氧消化液和壓濾機(jī)的濾后液混合后進(jìn)入DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)，側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)能去除系統(tǒng)中約25%的總氮，有效降低主流程中的總氮負(fù)荷。
此外，Blue Plains污水廠采用全新的控制技術(shù)，解決了由于熱水解導(dǎo)致的厭氧消化液高COD對(duì)厭氧氨氧化的抑制，將有效保障側(cè)流DEMON的脫氮效果。在DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)投入運(yùn)行后，該廠主流程上將逐步改造成短程硝化+主流厭氧氨氧化脫氮工藝，預(yù)計(jì)能降低50%的曝氣量和75%的甲醇用量（目前甲醇每日投加量高達(dá)14,000加侖，約53噸）。屆時(shí)DC Water將成為世界主流厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)。
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▲ 正在建設(shè)中的 DEMON側(cè)流式厭氧氨氧化系統(tǒng)，預(yù)計(jì)于2017年2月投入使用
污泥富集技術(shù)為了降低曝氣量，最大化地提高進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)的污泥量，Blue Plains污水廠采用了Contact Stabilization污泥富集技術(shù)。該技術(shù)使曝氣的能耗降低了30%，將進(jìn)入消化系統(tǒng)的污泥量提高了20%。
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▲ 曝氣池
建設(shè)深邃，控制溢流污染為減少合流制管網(wǎng)溢出水對(duì)水體的污染，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)去溢流量98%的收集率，管網(wǎng)收集系統(tǒng)需要進(jìn)行改造。DC Water河流清潔工程將建造幾個(gè)地下深層隧道。這些隧道以混凝土襯砌，平時(shí)處于干燥狀態(tài)。暴雨期間，這些深層隧道能儲(chǔ)存過(guò)量的雨污水，暴雨過(guò)后，這些深層隧道又能將雨污水緩緩釋放到Blue Plains污水廠進(jìn)行處理，很好地起到了雨水調(diào)蓄作用。
目前，已有幾個(gè)深層隧到項(xiàng)目正在建設(shè)中，最大的深層隧道系統(tǒng)位于Anacostia 河和Potomac 河100英尺（30m）深處，長(zhǎng)4英里（6.4km），直徑23英尺（7m）。該段深層隧道于2015年建成，將污水運(yùn)送至Blue Plans污水廠，經(jīng)處理后排放至Potomac河，這是DC Water清潔河流項(xiàng)目的一個(gè)重要里程碑。另外，Nannie段隧道預(yù)計(jì)2018年完成，該地區(qū)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃包括沿Potomac河和Rock Creek段深層隧道，預(yù)計(jì)將在2025年完工。
本文由IWA李濤博士參訪 DC Water后整理
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