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DC Water:污水处理新技术的践行者

IWA国际水协会 2020-07-05 12:19:53

DC Water 的历史沿革

在华盛顿特区的历史早期,给排水设施包括独立的污水、供水和卫生部门。多年来,该机构经历了多次名称和组织的变更,但一直坚持其核心使命。DC Water的前身1935年成立的哥伦比亚特区卫生工程部(District of Columbia Department of Sanitary Engineering),虽然其中间经历过几次更名,但直至1996年其都隶属于哥伦比亚特区政府部门。1996年,特区政府决定重组政府的水和卫生部门,通过成立水务机构District of Columbia Water and Sewer Authority (DC WASA),使其以财政和运营都相对独立于特区政府的水务公司DC WASA的身份继续为哥伦比亚特区提供污水、供水和卫生服务。2010年,DC WASA正式更名为现在的公司名称DC Water。DC Water的主要业务包括饮用水处理、污水处理、污水收集等。

DC Water 的服务区域

严格的污水排放标准

DC Water拥有目前世界上最大的污水深度处理厂--Blue Plains污水厂(Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant)。其平均处理能力为150万吨/天,服务美国首都华盛顿哥伦比亚特区,以及弗吉尼亚州和马里兰州部分地区的250万常驻人口,以及每天约150万的游客。

Blue Plains污水厂的主要工艺流程

Blue Plains污水厂的出水主要排向下游的Potomac 河和Chesapeake 湾,为保证水源地水质和生态健康,必须满足严格的国家污染物排放标准。事实上,Blue Plains污水厂的出水水质一直可以做到优于国家标准: 在初沉池中加化学药剂,控制污水中的磷,使出水磷浓度小于0.18 mg/L; 通过深度脱氮及配套控制技术,有效将出水中总氮被控制在2-3mg/L。


Potomac河沿岸的 National Harbor,其水质清澈,是特区的度假圣地

热水解后产生Class A级Biosolid

热水解与厌氧消化结合,生产生物沼气提高了工厂能效,同时实现了污泥的减量和资源化

Blue Plains污水厂于2014年开始使用Cambi污泥热水解系统,是北美首个应用该工艺的污水厂。热水解系统设计处理能力为每日450吨干污泥,运行温度165℃、运行压力98psi(6bar),是世界上最大的污泥热水解装置。


DC Water的 Cambi热水解系统

Blue Plains污水厂目前有4个厌氧消化罐,每个罐体约380万加仑(约1,4500立方米),停留时间约为20天。该厂的厌氧消化罐每立方罐体的产甲烷量约为2.5立方米,是传统厌氧消化的1倍多。污水厂未来还将加入厨余,将单位罐体的产甲烷量提高到4立方米。Blue Plains厂设有3台5MW的热电联产机组,日均发电量约为10-13MW。

厌氧消化罐内部的在线视频监测装置 

三台 5MW的热电联产机组

通过热水解与厌氧消化等工艺组合,有效提高了厌氧消化效率和生物沼气产率,并且降低了污泥产量,以及有利于后续污泥的稳定化和无害化。BluePlains污水厂每年可节约近2,000万美元的污泥处理费用。污水厂出产的污泥(Biosolids)可到达到EPA Class A标准,能够作为化肥进行土地施用。2016年5月12日,DC Water正式推出了Bloom品牌的污泥化肥产品。污泥的资源化和产品产品化,使其由负资产转化成为了正资产,预计每年将可为DCWater最终带来300万美元的收入。

脱水污泥外运车间,现场几乎无异味

2016年 5月12日,DC Water 正式推出了 Bloom 品牌的污泥化肥产品

DEMON厌氧氨氧化技术的应用

Blue Plains污水厂目前正在建设世界上最大的侧流式厌氧氨氧化工艺(DEMON),设计处理能力为每天200万加仑(约7,700立方),将于2017年2月投入使用。厌氧消化液和压滤机的滤后液混合后进入DEMON侧流式厌氧氨氧化系统,侧流式厌氧氨氧化系统能去除系统中约25%的总氮,有效降低主流程中的总氮负荷。 

此外,Blue Plains污水厂采用全新的控制技术,解决了由于热水解导致的厌氧消化液高COD对厌氧氨氧化的抑制,将有效保障侧流DEMON的脱氮效果。在DEMON侧流式厌氧氨氧化系统投入运行后,该厂主流程上将逐步改造成短程硝化+主流厌氧氨氧化脱氮工艺,预计能降低50%的曝气量和75%的甲醇用量(目前甲醇每日投加量高达14,000加仑,约53吨)。届时DC Water将成为世界主流厌氧氨氧化技术应用的先驱。

▲  正在建设中的 DEMON侧流式厌氧氨氧化系统,预计于2017年2月投入使用

污泥富集技术

为了降低曝气量,最大化地提高进入厌氧消化系统的污泥量,Blue Plains污水厂采用了Contact Stabilization污泥富集技术。该技术使曝气的能耗降低了30%,将进入消化系统的污泥量提高了20%。

▲  曝气池

建设深邃,控制溢流污染

为减少合流制管网溢出水对水体的污染,实现对过去溢流量98%的收集率,管网收集系统需要进行改造。DC Water河流清洁工程将建造几个地下深层隧道。这些隧道以混凝土衬砌,平时处于干燥状态。暴雨期间,这些深层隧道能储存过量的雨污水,暴雨过后,这些深层隧道又能将雨污水缓缓释放到Blue Plains污水厂进行处理,很好地起到了雨水调蓄作用。

目前,已有几个深层隧到项目正在建设中,最大的深层隧道系统位于Anacostia 河和Potomac 河100英尺(30m)深处,长4英里(6.4km),直径23英尺(7m)。该段深层隧道于2015年建成,将污水运送至Blue Plans污水厂,经处理后排放至Potomac河,这是DC Water清洁河流项目的一个重要里程碑。另外,Nannie段隧道预计2018年完成,该地区更长远的计划包括沿Potomac河和Rock Creek段深层隧道,预计将在2025年完工。

本文由IWA李涛博士参访 DC Water后整理

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