美国特大型污水厂底特律和斯蒂克尼污水处理厂运行维护案例

1.5运行维护经验

过去35年间，底特律污水处理厂曾有多次违反许可证规定的记录，原因主要在于污泥处置能力不足以及排放尾水TSS超标。为避免超标排放的再次发生，底特律污水处理厂对设备进行了大范围更新和维护。

此外，环境质量部要求底特律污水处理厂制定能令处理效果长期达标的整改计划，以保证近期和远期的污泥脱水、运输、清理能力，同时要求其采取合理的工艺维护、人事安排、设备改建及采购等方面的管理手段。底特律污水处理厂据此制定了设备维护计划，通过分析污水处理厂设备的运行状态，制定合理的目标处理效果，在预算范围内确定达成该处理效果的最佳方案。

1.6升级改造与发展规划

为更好地控制合流制排水污水溢流(combined sewer overflows，CSOs)，底特律污水处理厂制定了CSOs长期控制计划，内容包括新建两座68.1万m3的初沉池和增加进水泵数量，以提高一级处理能力;沿底特律河及胭脂河岸建设9座CSOs调蓄设施，部分设施具备过滤、消毒能力，可削减CSOs排放量。

根据DWSD对排水系统未来服务人口、服务面积和污水水量的预测，底特律污水处理厂的污水处理能力基本能够满足发展需求，底特律污水处理厂至2030年暂无扩建计划。

2斯蒂克尼污水处理厂

2.1工程概况

斯蒂克尼污水处理厂(图3)位于美国芝加哥西南部，建于芝加哥环境卫生和航行运河(Chicago Sanitary and Ship Canal)沿岸，占地1.67 km2。该厂分为西厂和西南厂两个部分，西厂于1930年建成投入运行，仅具有对全厂40%的污水进行初级处理的能力。

1935年开始在西厂的西南侧建设以活性污泥法为主要处理工艺的西南污水处理厂，并于1939年正式投入运行，能够对全厂60%的污水进行初级处理，同时对全厂的污水进行二级处理。经过1949年和1975年的两次扩建，斯蒂克尼污水处理厂形成了现有的455万m3/d的二级处理规模。

斯蒂克尼污水处理厂处理的污水包括市政污水和少部分工业废水。市政污水主要来自芝加哥中心城区以及周边46个社区的合流制污水收集系统，该系统现服务人口数量约230万，服务区域面积约673.4 km2。进水中工业废水的水量约占全部处理量的7.4%。

图3 斯蒂克尼污水处理厂鸟瞰图

2.1.1 污水处理工艺

斯蒂克尼污水处理厂设计日均处理量为455万m3/d，设计最大处理量为545.1万m3/d，处理全过程需要约12 h。2017年日均处理量为256.3万m3/d。

进入西厂的污水首先经过粗格栅、细格栅过滤，再由撇渣池除去浮沫和油脂，随后进入双层沉淀池进行沉淀，最后进入西南厂进行二级处理。

进入西南厂的污水首先经过粗格栅过滤，再由曝气沉砂池去除浮渣，随后进入重力沉淀池进行沉淀，处理出水和由西厂汇入的初级处理出水一起进入四通道曝气池(每条通道尺寸为132.3 m×10.4 m×4.6 m)进行二级处理，流入二次沉淀池(直径为38.4 m，边缘深度为4.3 m)后排至芝加哥环境卫生与航行运河。

2.1.2 污泥处理工艺

斯蒂克尼污水处理厂的污泥处理工艺包括重力浓缩、离心脱水和厌氧消化等环节。污泥经过上述处理流程后，固体浓度提高约25%~30%，随后由厂内铁路运输至约9 km远的固体处理区进行离心、风干等处理，在固体浓度达到60%~70%后的产物与木屑混合，可用于高尔夫球场和生产草皮等。

2.2 处理规模分析

美国芝加哥市的供排水系统都属于大芝加哥供排水体系，该体系供水系统服务600万人，供水量为378.5万m3/d;排水系统服务500万人，系统污水处理量为466.0万m3/d。排水体制为合流制，排水系统共划分为7个区域，终端分别为规模不同的7家污水处理厂，斯蒂克尼污水处理厂是其中规模最大的一家。大芝加哥污水处理部门(MWRD，Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago)曾对比分析当地5家污水处理厂的运行成本，结果表明规模较大的污水处理厂平均运行成本低于规模较小的污水处理厂。

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