美国特大型污水处理厂处理规模和运行维护案例分析

1.5运行维护经验

鹿岛污水处理厂建厂伊始就着手设计辅助污水处理厂运行和维护的计算机系统。辅助运行的计算机系统包括工艺信息控制系统（process information control system，PICS）和运行管理系统（operation management system，OMS）。

PICS提供全厂的实时工艺数据（包括处理系统状态、流量等），OMS则根据实验室测试数据对PICS数据进行校准，从而跟踪、分析全厂运行状态，保证出水负荷符合美国EPA和其他部门的有关环保标准，同时优化处理成本。辅助维护管理的计算机系统则采用Maximo系统。该厂的长期维护策略是改善厂房设备状况，必要时对设备进行检修和更换。MWRA对维护人员进行培训，确保维护人员能够在最大程度上利用现代计算机系统，提升工作效率。

2亥伯龙污水处理厂

2.1工程概况

亥伯龙污水处理厂位于美国洛杉矶西南部，近圣莫妮卡湾处，占地面积0.58 km²。该厂于1925年开始运行，历经1950年、1985年两次大规模的扩建改造，达到378.5万m³/h的处理能力，现由洛杉矶市公共事务部卫生工程局管理。该厂服务面积为1 551 km³，服务人口400万人，污水主要来源于洛杉矶市分流制系统的市政污水、一万多家工商企业排放的工业/商业污水以及部分初期雨水。

图2 亥伯龙污水处理厂

2.1.1 污水处理工艺

亥伯龙污水处理厂的污水处理流程包括预处理、强化一级处理和二级处理。预处理系统包括格栅和曝气沉砂池。格栅部分有8台网眼为19 mm的格栅机（外加2台备用），总处理能力为378.5万m³/d。沉砂池部分有6座尺寸为45.7 m×6.9 m×4.6 m的矩形封闭曝气沉砂池，总处理能力为379.5万m3/d。

强化一级处理工艺通过投加三氯化铁提高沉淀效率，该工艺包括4组共26座初沉池（91.4 m×17.2 m×4.6 m），每座初沉池均配有撇渣器和污泥收集器，停留时间约为2 h。二级处理主要采用纯氧曝气活性污泥法，共设有9个反应模块，单个反应模块的处理能力为18.9万m³/d，该厂共有36个处理能力为11.4万m³/d的圆形二沉池。

二级处理出水中约有4.2万m³/d将经过过滤、消毒用于设备的冷凝和冲洗，约14.0万m³/d将输送到西贝森污水处理厂（West Basin Water Reclamation Plant）进行深度处理，根据再生水的用途采用微滤（MF）和反渗透（RO）工艺处理。

2.1.2 污泥处理工艺

亥伯龙污水处理厂预处理与强化一级处理过程中产生的可生化性较差的固体在脱水后进行填埋，二级处理过程中产生的剩余污泥则经污泥浓缩、高温厌氧消化、离心脱水后加工为有机颗粒产品，运送到农场作为肥料。

高温厌氧消化过程中产生的气体提纯后将输送至亥伯龙污水处理厂周边的斯卡特古德蒸汽发电厂（Scattergood Steam Plant）。

2.2处理规模分析

2015年洛杉矶供水系统的日均供水量为173.4万m3/d。排水系统采用分流制，分为2块污水收集管线系统，全市共有4家处理规模不等的污水处理厂，旱季总处理能力为220万m³/d，其中规模最大的污水处理厂便是亥伯龙污水处理厂。亥伯龙污水处理厂的设计日均处理量为170.3万m³/d，而实际运行中污水处理量仅为95.8万m³/d，主要原因为洛杉矶市政府自1985年开始推广节水项目。

2.3出水指标与运行状况

亥伯龙污水处理厂的处理尾水可由两个排放口进行排放——排放口001与排放口002。排放点001也被称作“1英里排放口”，排放管道直径为3.7 m，长度约1.6 km，走向为污水处理厂西-西南向，位于海平面下方15 m；排放点002也被称作“5英里排放口”，排放管道直径为3.7 m，长度为8.1 km，走向为污水处理厂西-西南向，位于海平面下方57 m，排放管道末端有Y型扩散器，用于确保处理尾水与受纳水体更好地混合、稀释。

排放口002为该厂处理尾水的主要排放口，而排放口001在进厂水量超出二级处理能力、排放水量超出排放口002的排放能力、排放口002检修维护等特殊情况下，向当地环保部门通报并许可后才能使用。

表2 亥伯龙污水处理厂主要出水指标标准与实际处理尾水水质（排放口002）

除上述浓度指标外，该厂BOD5与SS去除率还需高于85%，对每日水样的生物毒性也有所要求。此外，对各类重金属、有机物（包括农药、杀虫剂等）指标根据污水处理厂运行效果设置了尾水目标浓度。

2.4升级改造与发展规划

据洛杉矶环境卫生局（Sanitation District of Los Angeles County）分析，按照对洛杉矶市人口增长的预估，该市污水处理厂的处理规模将无法应对2020年后的进厂污水水量，因此洛杉矶环境卫生局考虑对已建成的污水处理厂进行规模扩增。经过多个污水处理厂规模扩增方案的对比分析，亥伯龙污水处理厂扩建工程的经济性与其他方案相比略输一筹，因而该厂近期无扩建计划。

由于洛杉矶区域降雨量小，淡水资源匮乏，亥伯龙污水处理厂远期将更加注重尾水的深度处理，提高回用水水量，减小对水环境的影响。

3总结与建议

在特大型污水处理厂运营方面，美国鹿岛污水处理厂和亥伯龙污水处理厂，以及往期提到的底特律污水处理厂和斯蒂克尼污水处理厂这几座特大型污水处理厂为我们提供了相关的运营、维护经验。通过引进计算机系统为污水处理厂的运行和管理提供辅助，提高人员的工作效率，实现工艺优化，使得出水水质稳定达标。

面对运行压力大、负荷率高、环保标准提升等问题，国内特大型污水处理厂的规模提升与提标改造十分必要。特大型污水处理厂扩建规模的确定建议与城市发展规划相结合，透彻分析扩建规模需求，从技术、经济、环境等多角度评估可行方案，同时确保污水处理厂扩建规模在经济上和环境影响上的平衡。

在项目短期规划的同时，也从长期角度考虑，分期建设达到目标。特大型污水处理厂远期发展上进一步考虑臭味控制、污泥处置、能源利用和尾水深度处理等设备优化升级方向。污水处理厂内可通过增设雨水调蓄设施应对雨季峰值流量，建立雨季管理预案，应对雨季流量。

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