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原标题：国际经验：美国特大型污水厂底特律和斯蒂克尼污水处置厂运行守护案例

美国是特大型污水处置厂相对集中的国度之一，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休提高，污水处置行业的沉心也将逐步从建设转向优化和治理。通过进建他山之玉，求同存异，以期急剧发展。

美国污水处置厂的建设和发展已经经历了相当长的功夫，截至2017年底，全美共有14748座污水处置厂，其中设计处置能力超过100万m3/d的污水处置厂有6座，在水传染节造方面已颇具功效，并在社会和经济上获得了肯定效益。

我国污水治理则在起步晚、基础差、要求高的严格局势下迅快发展。近年来，随着国度和处所当局对污水处置厂建设投资力度的增大，政策律例和尺度系统的健全，城镇污水处置厂的数量和处置能力大幅上升。截至2017年12月，全国城镇累计建成运行的污水处置厂有4 119座，污水处置能力达1.82亿m3/d。目前我国设计处置能力超过50万m3/d的污水处置厂有16座，其中设计处置能力超100万m3/d的特大型污水处置厂有4座。

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

底特律污水处置厂

工程概况

底特律污水处置厂(图1)位于美国底特律市西南端，邻接底特律河和胭脂河，总占地面积约0.53 km2。该厂于1940年2月起头正式运行，初期设计服务240万人，选取一级处置工艺，投资成本近1 132万美元，是美国最大的污水处置厂之一。20世纪60年代起头引入二级处置工艺，现阶段服务人丁达到300万，服务面积超过2 450 km2。

（图1 底特律污水处置厂鸟瞰图）

污水处置工艺

该厂的污水处置工艺蕴含预处置和生物处置，进水经过设计处置能力为645万m3/d的低级处置系统后投加氯化铁除磷，再进入设计处置能力为352万m3/d的二级处置系统，二级处置工艺为纯氧曝气活性污泥法，最后经过加滤消毒、脱氯处置后排放。现有的重要构筑物蕴含12座矩形澄清池、6座圆形澄清池、4座纯氧活性污泥反映池和25座二沉池。

污泥处置工艺

该厂产生的污泥经过沉力浓缩后进入离心理和带式压滤机进行脱水，脱水后的污泥一部门进行点火，另一部门参与石灰后填埋。

处置规模分析

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)掌管。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，排水系统为合流造，网络污水全由底特律污水处置厂进行处置，日均处置量为246万m3/d。

雨季运营战术

如图2所示，底特律污水处置厂的尾水排放口共有三个，别离为排放口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重要承担齐全处置后尾水的排放。雨季时，当污水水量超出底特律污水处置厂最大二级处置能力(352万m3/d)，而未达到其最大一级处置能力(645万m3/d)，即污水处置量在352万~645万m3/d之间时，对超出二级处置能力部门的污水进行一级处置后超过，在排放口049水力负荷能接受的情况下，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置能力，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。

该规划经底特律环境质量部(Department of Environmental Quality)许可并宣告排放许可证(NPDES Permit)。

图为底特律污水处置厂尾水排放示意图

出水指标

如图2所示，该厂的尾水排放共设有5个水质监测点，别离为049A、049B、049F、050A和084A。其中，监测点049A监测雨季未经二级处置的尾水水质，049B监测经污水处置厂齐全处置后的尾水水质，049F监测049A与049B的混合水质，050A监测雨季未经二级处置且由排放口050排放的尾水水质。许可证对每个监测点节造的传染物类别和限值不尽一样。此表，分歧水质项目对30日均匀值、7日均匀值和瞬时价也有分歧要求，重要监测项主张限值以30日均匀值和7日均匀值为主。

许可证对雨季一级处置超过部门的水质监测点049A的重要日常监测项目如表1所示。除此以表，还须逐日向环境质量部上报处置水量及CBOD5、TSS、TP、氨氮和总汞的浓度，每月上报氨氮的30日均匀浓度及总汞的30日均匀浓度和负荷。

对于二级处置后尾水的水质监测点049B，排放许可证不仅对尾水传染物的浓度进行节造，对水体造成的传染物负荷也有限度。其传染物节造指标及排放限值如表2所示。除上述许可证划定的传染物排放限值表，底特律污水处置厂还须向环境质量部门汇报监测点049B逐日的处置水量、CBOD5浓度、TP浓度、氨氮浓度、总汞浓度等数据，以及每月水量、氨氮浓度、总汞浓度及负荷的日均匀值。

表2 监测点049B的出水传染物排放限值

监测点049F作为049B与049A混合出水的水质监测点，监测底特律污水处置厂大部门处置尾水的水质，其重要的传染物节造指标和排放限值如表3所示。除上述重要的监测指标表，对049F处置尾水的监测和上报项目还蕴含急性毒性、CBOD5、氨氮、氰化物、总铜及溶化氧等。

表3 监测点049F的出水传染物排放限值

监测点050A出水的水质监测指标和排放限值如表4所示。此表还须监测和上报总铜等指标。

表4 监测点050A的出水传染物排放限值

当进厂水量超出二级处置能力，甚至超出一级处置能力时，有关监测点的水质指标限值相对放宽，重要体此刻监控点049A和050A的监测指标上，CBOD5的30日均匀值放宽至40 mg/L，TSS的30日均匀值放宽至70 mg/L，总磷的30日均匀值放宽至1.5 mg/L，同时监测项主张数量削减。

运行守护经验

从前35年间，底特律污水处置厂曾有屡次违反许可证划定的纪录，原因重要在于污泥措置能力不及以及排放尾水TSS超标。为预防超标排放的再次产生，底特律污水处置厂对设备进行了大领域更新和守护。

此表，环境质量部要求底特律污水处置厂造订能令处置成效持久达标的整改打算，以保障近期和远期的污泥脱水、运输、算帐能力，同时要求其采取合理的工艺守护、人事铺排、设备改建及采购等方面的治理伎俩。底特律污水处置厂据此造订了设备守护打算，通过度析污水处置厂设备的运行状态，造订合理的指标处置成效，在预算领域内确定达成该处置成效的最佳规划。

升级刷新与发展规划

为更好地节造合流造排水污水溢流(combined sewer overflows，CSOs)，底特律污水处置厂造订了CSOs持久节造打算，内容蕴含新建两座68.1万m3的初沉池和增长进水泵数量，以提高一级处置能力;沿底特律河及胭脂河岸建设9座CSOs调蓄设施，部门设施具备过滤、消毒能力，可削减CSOs排放量。

凭据DWSD对排水系统将来服务人丁、服务面积和污水水量的预测，底特律污水处置厂的污水处置能力根基可能满足发展需要，底特律污水处置厂至2030年暂无扩建打算。

斯蒂克尼污水处置厂

工程概况

斯蒂克尼污水处置厂(图3)位于美国芝加哥西南部，建于芝加哥环境卫生和航走运河(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门，西厂于1930年建成投入运行，仅拥有对全厂40%的污水进行低级处置的能力。

1935年起头在西厂的西南侧建设以活性污泥法为重要处置工艺的西南污水处置厂，并于1939年正式投入运行，可能对全厂60%的污水进行低级处置，同时对全厂的污水进行二级处置。经过1949年和1975年的两次扩建，斯蒂克尼污水处置厂形成了现有的455万m3/d的二级处置规模。

斯蒂克尼污水处置厂处置的污水蕴含市政污水和少部门工业废水。市政污水重要来自芝加哥中心城区以及周边46个社区的合流造污水网络系统，该系统现服务人丁数量约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数处置量的7.4%。

图3 斯蒂克尼污水处置厂鸟瞰图

污水处置工艺

斯蒂克尼污水处置厂设计日均处置量为455万m3/d，设计最大处置量为545.1万m3/d，处置全过程必要约12 h。2017年日均处置量为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置。

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，随后进入沉力沉淀池进行沉淀，处置出水和由西厂汇入的低级处置出水一路进入四通路曝气池(每条通路尺寸为132.3 m×10.4 m×4.6 m)进行二级处置，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走运河。

污泥处置工艺

斯蒂克尼污水处置厂的污泥处置工艺蕴含沉力浓缩、离心脱水和厌氧消化等环节。污泥经过上述处置流程后，固体浓度提高约25%~30%，随后由厂内铁路运输至约9 km远的固体处置区进行离心、风干等处置，在固体浓度达到60%~70%后的产品与木屑混合，可用于高尔夫球场和出产草皮等。

处置规模分析

美国芝加哥市的供排水系统都属于大芝加哥供排水系统，该系统供水系统服务600万人，供水量为378.5万m3/d;排水系统服务500万人，系统污水处置量为466.0万m3/d。排水体造为合流造，排水系统共划分为7个区域，终端别离为规模分歧的7家污水处置厂，斯蒂克尼污水处置厂是其中规模最大的一家。大芝加哥污水处置部门(MWRD，Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago)曾对比分析本地5家污水处置厂的运行成本，了局批注规模较大的污水处置厂均匀运行成本低于规模较幼的污水处置厂。

随着城市发展，芝加哥市及其周边地域排水系统的合流造污水溢流量增长，污水处置厂在雨季时时超负荷运行，迫使未经处置的污水流入河路。因而，在20世纪70年代初期，市政当局提出隧路与水库打算(Tunnel and Reservoir Plan，TARP)，该打算蕴含建设一条160 km长的深层隧路及3座大型调蓄设施(如图4所示)，总调蓄规模达7 779.0万m3。该打算工程分为两期进行，经过25年的施工，一期建设已经实现，二期建设将于2029年实现。随着TARP的建设实现，斯蒂克尼污水处置厂雨季进厂水量经过调蓄设施的峰值削减将趋于安稳。

图4 大芝加哥地域隧路与水库打算

出水指标与运行情况

斯蒂克尼污水处置厂的处置尾水通过排放口001排放至芝加哥环境卫生与航走运河，其重要传染排放指标与浓度限值，以及排放口001的现实水质情况如表5所示。

表5 斯蒂克尼污水处置厂重要传染指标限值与现实出水水质情况

除上述重要出水水质指标表，监控的水质指标还蕴含硬度、镉、总氮、DO、生物急性毒性等。

该厂须对所有接管的旱季污水和初期雨水进行处置。雨季情况下，当进厂流量少于旱季均匀流量的十倍时，所有进厂污水需经过二级处置;当进厂流量高于旱季均匀流量的十倍时，超出的流量至少须经过一级处置，由指定CSOs排放口排放。

升级刷新与发展规划

凭据伊利诺伊州东北规划委员会(Northeastern Illinois Planning Commission)的预估，2000年至2040年间，斯蒂克尼污水处置厂服务区域的人丁增长约为17%，服务人丁的增长带来的污水水量增长幅度仍在该厂的设计规模之内。该厂均匀处置水量因TARP的逐步实现预计略有增长，但仍低于设计处置量，因而该厂暂无扩建打算。

斯蒂克尼污水处置厂近期的设备优化项目打算将西厂低级处置系统中于1930年起头投入使用的双层沉淀池代替为直径48.8 m的圆形沉淀池，并建设曝气沉砂池。远期将注沉厂内设施的升级刷新和工艺优化，削减能源亏损，指标在2023年实现污水处置能耗的自食其力，同时将越发侧沉于臭味的节造。

总结与建议

针对分歧的气象环境特点及发展规划指标，美国底特律污水处置厂与斯蒂克尼污水处置厂在旱季与雨季污水处置工艺切换、近期与远期处置规模平衡、传染指标监测及汇报等方面发展出了切合本地现实情况的运行模式，为我国特大型污水处置厂今后的发展需要和运行治理提供参考。

面对运行压力大、负荷率高、水处置尺度提升等问题，特大型污水处置厂的规模提升与提标刷新极度必要。特大型污水处置厂扩建规模简直定建议应与城市发展规划相结合，透辟分析扩建规模需要，从技术、经济、环境等多角度评估可行规划，同时确保污水处置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，也从持久角度思考，吩熠建设达到指标。

我国的特大型污水处置厂在远期发展上应进一步思考臭味节造、污泥措置、能源利用和尾水深度处置等设备优化升级方向。污水处置厂内可通过增设雨水调蓄设施应对雨季峰值流量，成立雨季治理预案，应对雨季流量。关于工业废水处置方面的问题，能够搜索3868la银河总站水处置官网或者关注3868la银河总站水处置微信公家号，我们水处置专家会为您量身定做一套让您中意的水处置解决规划。