水處理是環(huán)境工程的一個(gè)分支

Environment ：各種影響和使環(huán)境惡化的因素都是環(huán)境工程的研究對(duì)象，主要包括廢水、廢氣、廢渣和噪聲等幾大類(lèi)。像常見(jiàn)的生活和工業(yè)垃圾、生活和工業(yè)污水、汽車(chē)尾氣、施工噪聲等等，時(shí)刻影響著我們的生活和工作，環(huán)境學(xué)作就是研究和解決這些問(wèn)題。生活中常見(jiàn)的自來(lái)水廠(chǎng)、污水處理廠(chǎng)、垃圾處理場(chǎng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)站就是環(huán)境工程的杰作，我們生活的城市地下給水管網(wǎng)、污水排放系統(tǒng)也是由給排水工程師們?cè)O(shè)計(jì)的。當(dāng)前全球倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)和改善人居環(huán)境，其中大部分工作得依賴(lài)環(huán)境工程來(lái)完成。環(huán)境工程中的環(huán)境學(xué)方向主要是學(xué)環(huán)境污染，空氣污染，水污染，污染物等等。課程還是比較有意思，但化學(xué)涉及比較多，適合化學(xué)比較好的同學(xué)學(xué)習(xí)。

世界十大污水處理廠(chǎng)美國(guó)占了五個(gè)

美國(guó)芝加哥 Stickney 污水處理廠(chǎng)

美國(guó)芝加哥 Stickney 污水處理廠(chǎng)是世界上最大的污水處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)位于美國(guó)芝加哥西南部，是一座具有 90 多年歷史的污水處理廠(chǎng)，處理規(guī)模為 465 萬(wàn) m3/，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝。目前的實(shí)際處理水量為 271 萬(wàn) m3/。該廠(chǎng)實(shí)際上由兩個(gè)分廠(chǎng)組成，西廠(chǎng)于 1930 年開(kāi)始運(yùn)行，西南廠(chǎng)于 1939 年運(yùn)行。其進(jìn)水泵站是世界最大的地下式污水提升泵站，污水從地下 90 米深的隧道中提升至污水處理廠(chǎng)。該廠(chǎng)如此之大甚至建設(shè)了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)。

早在 40 年前，Sitckney 污水處理廠(chǎng)就通過(guò)延長(zhǎng)泥齡實(shí)現(xiàn)了氨氮的穩(wěn)定去除。Stickney 污水處理廠(chǎng)的平均水力停留時(shí)間 (HRT) 是 8 小時(shí)，峰值水力停留時(shí)間不到 4 小時(shí)，出水 BOD5 和 SS 均小于 10mg/L，出水氨氮小于 1mg/L。

Stickney 污水處理廠(chǎng)采用了多種污泥處理工藝，初沉污泥在雙層沉淀池下部常溫消化，消化后的污泥部分經(jīng)干化床自然干化，部分轉(zhuǎn)送到污泥塘穩(wěn)定，剩余活性污泥全部經(jīng)濃縮后進(jìn)人中溫消化池，部分消化污泥由真空濾機(jī)脫水后烘干制成肥料，另一部分經(jīng)濃縮后加壓輸送到污泥塘，進(jìn)一步穩(wěn)定并脫水，然后用船送到郊區(qū)農(nóng)田施肥。

Stickney 污水處理廠(chǎng)目前面臨的問(wèn)題是升級(jí)改造，升級(jí)改造需要實(shí)現(xiàn)磷的去除。當(dāng)局計(jì)劃采用生物除磷，在現(xiàn)有的曝氣池上增設(shè)厭氧區(qū)，并不打算采用投加填料。( 歡迎關(guān)注微信：泵友圈 ) 主要是由于 (1) 芝加哥地區(qū)的人口不再增長(zhǎng) ;(2) 污水處理行業(yè)向著資源回收、能源回收的方向發(fā)展。目前，當(dāng)局正在對(duì)厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用于側(cè)流工藝進(jìn)行研究。該技術(shù)在歐洲和北美發(fā)展迅速，相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化技術(shù)，厭氧氨氧化技術(shù)只需消耗 40% 的能源，而且脫氮無(wú)需 碳源。

美國(guó)波斯頓鹿鹿島污水處理廠(chǎng)

美國(guó)波斯頓鹿鹿島污水處理廠(chǎng)由馬薩諸塞州水資源局管理，位于波士頓港。該廠(chǎng)投資超過(guò) 38 億美元，于 1995 年開(kāi)始運(yùn)行。峰值處理規(guī)模是 492 萬(wàn) m3/，日均處理規(guī)模是 141 萬(wàn) m3/，鹿島污水處理廠(chǎng)是全球第二大污水處理廠(chǎng)，對(duì)于保護(hù)波士頓港的水環(huán)境起著重要的作用。

污水首先經(jīng)過(guò)三座提升泵站提升，然后分別經(jīng)過(guò)沉砂池和初沉池，該廠(chǎng)有 48 座初沉池，每座初沉池長(zhǎng) 56 米，寬 12.3 米，深 7.2 米。初沉池分為雙層，可以適應(yīng)鹿島有限的土地面積。一級(jí)處理可去除 50~60% 的 SS 和 50% 的病原菌。

二級(jí)處理系統(tǒng)采用純氧活性污泥工藝，二級(jí)處理系統(tǒng)的污染物去除率達(dá)到 85%。鹿島污水處理廠(chǎng)每天生產(chǎn) 130~220 噸的純氧用于二級(jí)處理。一級(jí)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥和浮渣采用重力濃縮，二級(jí)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥和浮渣采用離心濃縮。離心濃縮投加聚合物以提高效率。泵房、預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的臭味采用碳吸附控制。

該廠(chǎng)共 12 座卵形消化池，每座高 42.7 米，直徑 27.5 米，污泥消化可以顯著地降低污泥產(chǎn)量，產(chǎn)生大量的沼氣，沼氣用于發(fā)電。消化后的污泥通過(guò)隧道運(yùn)至造粒廠(chǎng)，進(jìn)一步加工成農(nóng)肥，每天可生產(chǎn) 75 噸農(nóng)肥。一級(jí)、二級(jí)處理之后是消毒，首先用次氯酸鈉消毒，然后投加亞硫酸氫鈉脫氯，以防止排水對(duì)水生生物造成影響。最后的出水通過(guò)一條 15 公里長(zhǎng)、直徑 7.3 米的退水渠道進(jìn)入水深 30 米的馬薩諸塞州灣，出水有 50 個(gè)管道擴(kuò)散器，迅速地將出水和周?chē)暮ＫM(jìn)行混合，大量的環(huán)境監(jiān)測(cè)表明水環(huán)境得到了有效的保護(hù)。

鹿島污水處理廠(chǎng)有一座實(shí)驗(yàn)室，每年的檢測(cè)分析數(shù)據(jù)量超過(guò)了 10 萬(wàn)個(gè)，有效地支持工藝控制，確保出水達(dá)到處理廠(chǎng)的排放要求。美國(guó)底特律污水處理廠(chǎng)處理能力為 360 萬(wàn)噸 / 日，該廠(chǎng)于 1939 年運(yùn)行，在當(dāng)時(shí)只有簡(jiǎn)單的一級(jí)處理，污染物去除率只有 50~70%。1972 年清潔水法的頒布，要求所有的市政污水處理廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)二級(jí)處理，由此該廠(chǎng)建設(shè)了曝氣池、二沉池、污泥處理設(shè)施。底特律污水處理廠(chǎng)是北美五大湖之一伊利湖的最大磷排放源，從 1970 年起，底特律污水處理廠(chǎng)就開(kāi)始化學(xué)除磷，實(shí)現(xiàn)出水 TP 小于 1mg/L 的目標(biāo)。投加的化學(xué)除磷藥劑是酸洗廢液 ( 氯化亞鐵 )，來(lái)自于當(dāng)?shù)氐匿搹S(chǎng)。酸洗廢液直接投加在進(jìn)水泵站，聚合物直接投加在沉砂池之后，強(qiáng)化初沉池的去除效果。

美國(guó)底特律污水處理廠(chǎng)

美國(guó)底特律污水處理廠(chǎng)處理能力為 360 萬(wàn)噸 / 日，該廠(chǎng)于 1939 年運(yùn)行，在當(dāng)時(shí)只有簡(jiǎn)單的一級(jí)處理，污染物去除率只有 50~70%。1972 年清潔水法的頒布，要求所有的市政污水處理廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)二級(jí)處理，由此該廠(chǎng)建設(shè)了曝氣池、二沉池、污泥處理設(shè)施。底特律污水處理廠(chǎng)是北美五大湖之一伊利湖的最大磷排放源，從 1970 年起，底特律污水處理廠(chǎng)就開(kāi)始化學(xué)除磷，實(shí)現(xiàn)出水 TP 小于 1mg/L 的目標(biāo)。投加的化學(xué)除磷藥劑是酸洗廢液 ( 氯化亞鐵 )，來(lái)自于當(dāng)?shù)氐匿搹S(chǎng)。酸洗廢液直接投加在進(jìn)水泵站，聚合物直接投加在沉砂池之后，強(qiáng)化初沉池的去除效果。

底特律污水處理廠(chǎng)采用的是純氧曝氣工藝，矩形的曝氣池全部封閉。該廠(chǎng)有 25 座直徑為 60 米的周邊進(jìn)水、周邊出水的二沉池，出水采用加氯消毒，消毒后排入底特律河。

美國(guó)洛杉磯 Hyperion 污水處理廠(chǎng)

美國(guó)洛杉磯 Hyperion 是洛杉磯市歷史最悠久、最大的污水處理廠(chǎng)，于 1925 年開(kāi)始運(yùn)行，受洛杉磯市公共事務(wù)部衛(wèi)生工程局管理，處理規(guī)模 174 萬(wàn)噸 / 日。

在 1950?年開(kāi)始改造進(jìn)行部分水二級(jí)處理，在 1998?年實(shí)現(xiàn)了全部二級(jí)處理。在 90 年代當(dāng)局投入了 16 億美元進(jìn)行了技術(shù)改造以達(dá)到聯(lián)邦法規(guī)要求的二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)。處理工藝包括粗格柵、沉砂池、初沉池，純氧活性污泥工藝、二沉池，該廠(chǎng)有 27 座初級(jí)沉淀池，池內(nèi)有鏈條式刮泥機(jī)，初沉池前投加三氯化鐵及陰離子聚合物，經(jīng)加藥后的一級(jí)處理系統(tǒng)其 SS 及 BOD5 去除率分別由 65~70 ﹪及 35~40 ﹪提升至 80~85 ﹪及 50~55 ﹪。二沉池之后是 20 座厭氧消化池，每天產(chǎn)生的 500 噸污泥運(yùn)輸至 Green Acres Farm 在 Kern 縣，用做農(nóng)肥。農(nóng)場(chǎng)生長(zhǎng)的植物包括小麥、苜蓿草，這些植物用做牛奶場(chǎng)的飼料，每天 45 噸的污泥用于堆肥，每天可產(chǎn)生 750 萬(wàn)立方英尺的沼氣用于發(fā)電。

美國(guó)華盛頓 Blue Plains 污水處理廠(chǎng)

美國(guó)華盛頓 Blue Plains 污水處理廠(chǎng)由 DC Water?負(fù)責(zé)管理，該廠(chǎng)處理規(guī)模為 143 萬(wàn)噸 / 日，于 1938 年投入運(yùn)行，當(dāng)時(shí)還是一級(jí)處理。1959 年升級(jí)到了二級(jí)處理，工藝是兩段法，第一段是去除 BOD，然后沉淀分離，然后再進(jìn)行硝化、反硝化。該廠(chǎng)目前還在雄心勃勃地升級(jí)發(fā)展，其中之一的計(jì)劃是希望能將厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用到主流工藝中，這將是對(duì)污水處理技術(shù)的重大創(chuàng)新和挑戰(zhàn)。

Blue Plains 污水處理廠(chǎng)是全球最大的深度處理處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)運(yùn)用很多創(chuàng)新的技術(shù)，其中最為知名的一項(xiàng)技術(shù)是污泥熱水解技術(shù) (Cambi)，該技術(shù)的應(yīng)用使得厭氧消化的產(chǎn)氣量顯著提高，污泥熱電聯(lián)產(chǎn)的能量達(dá)到了 13 兆瓦。Blue Plains 污水處理廠(chǎng)是北美首次使用該技術(shù)的污水處理廠(chǎng)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在歐洲的 15 多座污水處理廠(chǎng)得到了應(yīng)用。

【微語(yǔ)】你踏上異國(guó)的土地,追求夢(mèng)想的翅膀振翅欲飛,愿你的留學(xué)生活如詩(shī)如畫(huà),收獲滿(mǎn)滿(mǎn)。