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北极星环保网讯:编辑札记:美国是特大型污水处理厂相对集中的国家之一,在特大型污水厂的运维方面已具备相对成熟的经验。随着我国环境生态要求的不断提高,污水处理行业的重心也将逐渐从建设转向优化和管理。通过学习他山之玉,求同存异,以期快速发展。

美国污水处理厂的建设和发展已经经历了相当长的时间,截至2017年底,全美共有14748座污水处理厂,其中设计处理能力超过100万m3/d的污水处理厂有6座,在水污染控制方面已颇具成效,并在社会和经济上取得了一定效益。

我国污水治理则在起步晚、基础差、要求高的严峻形势下迅速发展。近年来,随着国家和地方政府对污水处理厂建设投资力度的增大,政策法规和标准体系的健全,城镇污水处理厂的数量和处理能力大幅上升。截至2017年12月,全国城镇累计建成运行的污水处理厂有4 119座,污水处理能力达1.82亿m3/d。目前我国设计处理能力超过50万m3/d的污水处理厂有16座,其中设计处理能力超100万m3/d的特大型污水处理厂有4座。

针对美国2座处理规模超100万m3/d的特大型污水处理厂——底特律污水处理厂(Detroit Wastewater Treatment Plant)和斯蒂克尼污水处理厂(Stickney Water Reclamation Plant),本文对其处理规模、运行维护经验进行梳理,旨在为我国特大型污水厂升级改造工程的规模设计、雨季运营和日常运行维护提供可借鉴和参考的信息。

底特律污水处理厂(图1)位于美国底特律市西南端,毗邻底特律河和胭脂河,总占地面积约0.53 km2。该厂于1940年2月开始正式运行,初期设计服务240万人,采用一级处理工艺,投资成本近1 132万美元,是美国最大的污水处理厂之一。20世纪60年代开始引入二级处理工艺,现阶段服务人口达到300万,服务面积超过2 450 km2。

该厂的污水处理工艺包括预处理和生物处理,进水经过设计处理能力为645万m3/d的初级处理系统后投加氯化铁除磷,再进入设计处理能力为352万m3/d的二级处理系统,二级处理工艺为纯氧曝气活性污泥法,最后经过加滤消毒、脱氯处理后排放。现有的主要构筑物包括12座矩形澄清池、6座圆形澄清池、4座纯氧活性污泥反应池和25座二沉池。

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该厂产生的污泥经过重力浓缩后进入离心机和带式压滤机进行脱水,脱水后的污泥一部分进行焚烧,另一部分加入石灰后填埋。

美国底特律市的供水和排水皆由底特律供排水部(DWSD,Detroit Water and Sewerage Department)负责。供水服务系统总面积达2 795km2,日均供水量为231万m3/d;排水系统服务总面积为2 450 km2,排水体系为合流制,收集污水全由底特律污水处理厂进行处理,日均处理量为246万m3/d。

如图2所示,底特律污水处理厂的尾水排放口共有三个,分别为排放口049、排放口050和排放口084,其中排放口049通向底特律河,排放口050和排放口084通向胭脂河。

旱季时,排放口049主要承担完全处理后尾水的排放。雨季时,当污水水量超出底特律污水处理厂最大二级处理能力(352万m3/d),而未达到其最大一级处理能力(645万m3/d),即污水处理量在352万~645万m3/d之间时,对超出二级处理能力部分的污水进行一级处理后超越,在排放口049水力负荷能承受的情况下,经消毒、脱氯后通过排放口049排出。当污水水量超出其最大一级处理能力,或尾水排放量超出排放口049的水力负荷,则通过排放口050排出,排放口050排放尾水暂未设消毒。预计2019年后排放口050将被新建排放口084取代,届时尾水经排放口084排放前将进行消毒、脱氯。

该方案经底特律环境质量部(Department of Environmental Quality)许可并颁发排放许可证(NPDES Permit)。

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