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2016年4月,美国国家清洁水组织协会(NACWA)联合美国水环境联合会(WEF)和美国环保署(EPA)等多个组织,成立了名为“Utility of the Future Today”的项目,鼓励各地水务局在水回用、水流域治理、污泥回用、能量回收以及原材料回收等方面开展相关项目。同年8月NACWA公布了该项目首批获认证的水务局名单。
美国未来水资源回收局logo | 图源:NACWA
在今年10月举行的WEFTEC大会上,又有39个水务局进入名单,其中包括了位于科罗拉多州的丹佛城市污水处理局(MWR)。他们因在磷回收方面的卓越工作而获得提名。更难得的是,它把生物除磷的成本好好算了一遍。
生物除磷究竟要多少钱?我们马上来看个究竟。
丹佛水务局新旧logo对比 | 图源:metrowaterrecovery.com
世界最大的磷回收工厂
丹佛水务局目前负责两个污水处理厂的运营,包括了Robert W. Hite Treatment Facility(简称RWHTF污水厂)和New Northern Treatment Plant(简称新北处理厂),前者始于1966年,处理能力约83万m³/天,后者建于2016年,处理能力为11万m³/天。
RWHTF污水厂鸟瞰图 | 图源:metrowaterrecovery.com
2015年,当地的污水厂出水总磷标准从此前的7mg/L降至3mg/L,并且预计在2018年进一步降到1mg/L。
丹佛污水厂总氮总磷出水标准变化 | 图源:http://westcas.org/
丹佛水务局为此准备了三个方案:
1、生物除磷
2、生物除磷+三级过滤
3、生物除磷+过滤+絮凝沉淀
早在2012年,他们就完成了生物除磷的中试。实际数据显示,强化生物脱氮除磷(EBPR)的除磷率达90%,能将出水的磷浓度降至低于1mg/L。但若想将除磷率提升至99%(0.1mg/L的水平),需要付出更大的成本,安装三级过滤处理和絮凝沉淀等工艺。建于目前当地只需执行出水总磷1mg/L的标准,0.1mg/L的标准可能到2037年才执行,因此生物除磷已经能满足要求。
磷回收
除了生物除磷,丹佛水务局还为该污水厂引进了磷回收的技术。
2020年10月,这套设备正式投产运行。据丹佛水务局官网介绍,联同生物除磷技术,污水厂排入南普拉特河的总磷浓度已经低于0.5mg/L。
MagPrex磷回收设备 | 图源:centrisys-cnp.com
这个反应器叫MagPrex,熟悉磷回收的朋友,应该已经猜到它的背后其实就是德国AirPrex的工艺技术。在以前的微信推送里我们就介绍过,AirPrex最大的卖点是在回收磷的同时,防止鸟粪石在管道、泵和其他设备的积聚造成的堵塞问题。
磷回收是一石二鸟的技术方案 | 图源:YouTube截图
磷回收技术的实施也减少了聚合物的消耗。
据介绍,他们自称这是目前全世界最大的磷回收案例。更喜人的是,污水厂成功为这些鸟粪石找到了买家——2021年8月26日,污水厂将首批约23吨的 鸟粪石转交给了当地一家叫A1 Organics的堆肥生产商,这是污水厂的里程碑事件,象征着磷回收技术可以为污水厂开源创收。
MagPrex得到的磷肥产品 | 图源:YouTube截图
污水回收工厂标杆
除了磷回收,RWHTF污水厂早在2013年就开始对AnitaMOX侧流厌氧氨氧化技术进行中试测试。
侧流厌氧氨氧化中试设备及结果 | 图源:MWRD
如今这套设备也已投产运行,每年能为污水厂减排200万磅的氨氮。
污水厂的侧流厌氧氨氧化的具体位置 | 图源:wwdmag
早在2009年,他们就将污水厂的污泥加工成为生物固体,取名METROGRO。如今他们把这些污泥用在距离丹佛市区100公里外的METROGRO农场,面积达5万英亩,用来种植冬小麦、高粱-苏丹草和玉米等作物,并放养牧绵羊和牛,那里还有一些野生动物,例如包括土狼、鹿、羚羊、田鼠、公牛蛇、响尾蛇、鹰、鸽子等。
METROGRO农场实景 | 图源:metrowaterrecovery
他们甚至在2019年就开始研究好氧颗粒污泥工艺的改造可能性,初步研究成果也已发表在2021年7月的国际水协会(IWA)的期刊《Water Science & Technology》上,感兴趣的朋友可以访问以下网址查阅详情:
https://iwaponline.com/wst/article/84/2/302/79246/Inducing-granulation-within-a-full-scale-activated
洛基山的水童话
1961年5月15日对丹佛来说是具有历史意义的一天,13 个城市的公民领袖签署协议决定修建丹佛的大都会污水厂。下图的黑白图片就是1964年RWHTF污水厂施工前的样貌。
谁能想到60年后,这座污水厂不仅没有衰败,还不断迸发新的生机,集各种最前沿的污水处理技术于一体,成为美国乃至全球污水厂的经典案例。希望有朝一日,小编能去到现场眼见为实。
如果非要为这个洛基山旁的水处理故事弄一个矫情的结尾,小编觉得唯一匹配的BGM就是约翰·丹佛(他不是来自丹佛)的《高高洛基山》(Rocky Mountain High)。正如歌词写道:“He left yesterday behind him, you might say he was born again. You might say he found a key for every door。” 丹佛的污水厂把昨天抛在身后,不断拥抱新的技术充换新生,它找到了一把通往未来可持续发展康庄大道的钥匙。
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这一周接着和大家来讨论生化池的工艺运行细节。生物除磷是污水厂经济合理的除磷方式,但是在实际运行中,污水厂更倾向于使用化学除磷的方式来组织日常的生产达标,这是因为化学除磷有着管理简单,见效快,不影响生物脱氮的长污泥龄的要求,因此在多数污水厂大量依靠化学除磷是比较多的一种方式。化学除
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目前可持续性正在成为人们关注的一个主要问题,以更加综合和创新方式解决水问题就显得十分重要。因此,研发更加可持续性工艺至关重要。在可持续过程中追求的是回收所有有用资源,例如,化学品、营养物质、能源和水本身。在这方面,污水可以被视为资源与能源的载体。回收养分和有机(COD)能量后,出水作为副产品可以用作再生水利用;这与传统工艺完全不同,它们一般不考虑资源与能源回收,而是仅将出水作为主产品(中水)加以利用。事实上,有机能源回收可以显著减少剩余污泥产量和CO2排放量,而回收磷酸盐则可以缓解对磷矿的消耗。
强化生物除磷(EBPR)工艺被广泛应用于污水脱氮除磷,其机理和相对于化学除磷工艺的优势在此不再赘述,我们传统认知均以Accumulibacter菌(A菌)作为主要的PAOs菌,生物除磷数学模拟技术也是以A菌的代谢作为PAOs代谢进行模拟。
随着炎夏的到来,污水厂处理的水温上升,多数污水厂在夏季期间,水温能达到20℃左右,这是微生物较为适宜的一个生存温度,各类水处理微生物都处于较强的活性状态下,微生物的良好状态的作用下,污水厂的整体运行处于一个较好的运行状态中,在冬季为之发愁的污泥老化、膨胀、泡沫都缓解了很多,但是随着夏季的到来,也会出现一些特别的情况,比如近期比较容易出现的磷的上升。
上一篇探讨了基于生物池的精细化的管理对仪表的需求变化,高标准的出水水质要求带来了对生物处理过程进行控制需求,人工监测无法满足生物处理的复杂而变化的工艺过程的参数监测,在线检测的仪表被用于过程控制来提升工艺管理水平成为污水厂新的管控思路,那么如何在生物池内的设置在线监控来提升过程管控能力呢?
磷的去除有化学除磷、生物除磷两种工艺,生物除磷是一种相对经济的除磷方法,但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求,所以要达到稳定的出水标准,常需要采取化学除磷措施来满足要求。化学除磷是利用无机金属盐作为沉淀剂,与污水中的磷酸盐类物质反应形成难溶性含磷化合物与絮
本节主要讲解内容为污水生物除磷工艺。01、弗斯特利普工艺(Phostrip)侧流除磷工艺从以上图可以看出,弗斯特利普工艺(Phostrip)侧流除磷工艺具有以下特点:1.生物除磷和化学除磷双重除磷工艺,除磷效果好,出水磷≤1mg/L;2.因为有化学除磷,产泥量高;3.SVI<100,污泥易沉淀、浓缩、脱水,肥分高
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