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废水100%回收!洛杉矶最悠久的大型污水处理厂是如何运行的?

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-11-03 13:43:14

“每5年提出一次涨价请求?可行使监督执法权督查排污企业?对,你没看错,这座'不一样'的污水厂就是加州洛杉矶Hyperion污水处理厂......”

10月26日,生态环境部部长黄润秋在京会见美国加利福尼亚州州长加文·纽森。双方共同回顾了中国在生态环境领域开展的工作及取得的成效,以及加州在环境领域的理念与举措,围绕进一步加强环境合作进行了深入交流。

毫无疑问,此次加州州长纽森的中国之行,吸引了无数中国人的目光。那么提到加州,你会联想到什么呢?是星光灿烁的好莱坞,经典传唱的《Hotel California》,还是创造美国七分之一GDP的第一大州?

接下来,小编将给大家介绍加利福尼亚的另一个世界级“印象标签”——全美规模较大和最先进的Hyperion污水处理厂,看看这座世界级特大型污水处理厂是怎么运行管理的?

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废水100%回收

洛杉矶的最终目标是减少对外来水源的依赖,计划在2035年以前,该市70%的用水来自当地水源,自给自足。目前洛杉矶约90%的用水来自北加州、内华达山脉(Sierra Nevada Mountains)的山区融雪和科罗拉多河流域。洛杉矶卫生与环境部首席官员米娜麦德(Traci Minamide)说:「我们其中一个关注点是回收水,事实上,洛杉矶的目标是100%的废水回收率,这会帮助我们提供稳定、永续的当地水源。」

除了收集城市街道的径流灌溉,改变路面铺料以利吸收降水,100%废水回收的来源当然也包括下水道。米娜麦德说,回收水来自废水收集系统,其中包含超过10000公里、住宅区和商业区的下水道网路——当然会处理干净。回收水的纯度会比蒸馏水更高,之后才会进入地下水,混合之后再被抽取、进入用水系统处理。

目前卫生与环境部每天处理、供应含水层多达1200万加仑的水,米娜麦德表示,他们计划将这个数字增加至一天2亿加仑。「海波里亚废水回收厂(Hyperion Water Reclamation Plant)是国内最大的污水处理厂之一,它处理完水后,只是排放到圣塔莫尼卡湾(Santa Monica Bay)。现在我们有机会依法用先进的方法处理这些水,而且它们可以帮助到供水系统。」

美国洛杉矶Hyperion是洛杉矶市历史最悠久、最大的污水处理厂,于1925年开始运行,受洛杉矶市公共事务部卫生工程局管理,处理规模174万吨/日。

Hyperion污水处理厂位于加利福尼亚州洛杉矶的西南部,占地面积达到58.32公顷,服务面积为1554km2,污水干管总长度为10460km,共服务于400百万人口及1万多个工商企业,接收全市约81%的城市污水,出水回用率为27%。

废水100%回收!洛杉矶最悠久的大型污水处理厂是如何运行的?

图源/网络:Hyperion污水厂近圣莫尼卡湾

Hyperion污水处理厂距今已有100多年的历史,于1925年开始运行,经1950、1985年两次大规模扩建、改造、完善和引入新工艺,达到378.5万m3/d的处理能力,是世界十大污水处理厂之一。

值得一提的是,此前经加州州政府批准,洛杉矶市长已计划在未来16年的时间里,花费20亿美元(约合人民币146亿元)对Hyperion处理厂进行再次改造,来实现100%的污水回用。若Hyperion能实现100%的回用率,洛杉矶市再生水供给率将升至35%。

该污水厂处理流程主要包括预处理、强化一级处理、二级处理(1950年开始改造进行部分水二级处理,1998年实现全部二级处理)和三级处理。

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水处理的流程

1、Hyperion污水厂的预处理

Hyperion污水处理厂的预处理系统主要包括格网和沉砂池两部分,用于去除污水中粗大的杂物和无机颗粒等。

其中,格网机(网眼为19mm)的设计处理能力为37.9×10^4m3/d,共8台。沉砂池为矩形封闭(有盖)的曝气沉砂池,尺寸为45.72m×6.86m×4.57m,共6座,每座设计处理能力为63.25×10^4m2/d。

筛渣和沉渣由运输车送至厂外填埋,格网机、格网间和沉砂池均设有通风换气设备。

2、Hyperion污水厂的一级处理

Hyperion污水厂采用矩形平流式、钢筋混凝土结构的初次沉淀池,水力停留时间为1.80h,表面负荷为53.4m3/m2·d。

其中,尺寸为91.44m×17.22m×4.57m的初沉池有15座,尺寸为91.44m×5.64m×4.57m的初沉池有12座,共计27座。

初次沉淀池的出水由泵提升至曝气池。中间泵站内设有10台电机功率为450kw的阿基米德螺旋泵,螺旋泵安装角度为30°,每台设计提升能力为47.35×10m3/d。

3、Hyperion污水厂的二级处理

Hyperion污水厂共设有9座曝气池,为矩形钢筋混凝土结构,该反应器是封闭的,采用高纯氧曝气,纯氧由污水厂的低温制氧站提供。

废水100%回收!洛杉矶最悠久的大型污水处理厂是如何运行的?

图源/网络:Hyperion污水厂之纯氧制造厂

每座曝气池分3列,每列分4段,每列设置5个混合器。曝气池每列长度为16.5m,宽度为16.5m,深度为9.15m,有效水深为7.6m。主要参数:BOD 负荷(N)为130mg/L;F/M为0.8~1.2;MCRT为1.2~2.0d;SVI为80~130;水力停留时间6.0h;MISS为1000~1300mg/L。

Hyperion污水厂还设有36座直径为45.72m,平均深度为5.0m的二次沉淀池,皆为圆形混凝土结构、中心进水的辐流式。

每座池子有一个中央进水的絮凝区,繁凝区设置涡轮式混合器(速度可调),池中还设有犁形污泥收集器和具有旋转溢流堰槽的撤渣器。表面负荷率(溢流速率)为28.54m3/m2·d,水力停留时间为3.50h。

03

Hyperion污水厂的回用水处理

Hyperion污水厂的二级处理出水一部分由出水泵站提升,通过约8km的海洋放流管道排海,排放地点的海水深度约50m。

出水泵站内设有5台功率为1865kW水泵机组,每台水泵机组流量为72×10^4m3/d,平均日流量时运行2台,高峰流量时运行3台。

另一部分出水(约6.8×10^4m3/d,占5%)送入回用水设备(三级处理厂)进行深度处理,三级处理工艺主要包括微滤机、活性炭压力过滤器及次氯酸钠消毒等设备。

经深度处理后供给石油公司作冷却用水、污水厂内的杂用水及灌溉用水(如高尔夫球场浇洒用水等。

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Hyperion污水厂的污泥处理处置

Hyperion污水厂使用12台水平转筒式离心机(处理能力为2.65m/台·min),对污泥进行机械,浓缩后的污泥送入消化池进行稳定处理。

厌氧消化池共设36座。其中,直径33.5m、深9.14m的旧圆筒型消化池有18座;高33.5m、宽26m的改良蛋型消化池有18座。

废水100%回收!洛杉矶最悠久的大型污水处理厂是如何运行的?

图源/网络:Hyperion污水厂蛋型厌氧消化池

消化池采用直接蒸汽注入,机械混合器搅挫混合,中温操作,两阶段消化,第一阶段12d,第二阶段6d,共计18d。挥发性固体破损率为52%~56%,产气量1.02m3/kgVS破损。

污泥脱水阶段采用11台转筒形离心机连续工作,消化污泥脱水后的泥饼含水率可降至70%。

此外,Hyperion污水厂还设有8个贮存泥饼的仓库,12台卡车负责泥饼运输,所有污泥均采用土地处理。

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Hyperion污水厂的臭味控制

Hyperion污水厂在厂区内共设24个使用次氯酸钠(或氢氧化钠)的填料塔除尘器,和17个使用天然活性炭的活性炭塔,负责对厂区内易产生臭气的格网间沉砂池、中间泵站、反应器、泥饼仓库等等各工段的空气进行净化处理,以改善厂区的空气质量。

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Hyperion污水厂的成本控制

Hyperion污水处理厂的成本主要包括人员工资、设备运行和维护费用、债务成本等,其中污水处理设施运营和维护成本在其中所占的比例不到50%,主要是人力资源成本较高。

废水100%回收!洛杉矶最悠久的大型污水处理厂是如何运行的?

图源/网络:污水处理厂员工

值得一提的是,Hyperion污水处理厂每年7月份都会进行一次成本核算,根据上一年冬季的用水量,参考全国价格水平,考虑所有需要的成本,依据零利润原则测算所需水价,每隔5年允许提出一次涨价请求。

如果Hyperion污水处理厂要求提价,则需通过卫生局向市长办公室提交申请材料。如果市长办公室不批准,则只能等第二年再申请;如果市长办公室批准,提案就会送到议会进行辩论投票,并且在议会辩论前举行公众听证会;如果议会辩论投票同意,Hyperion污水处理厂才可以涨价。

所有环节除了对成本构成的真实性进行审查外,还要考察污水处理厂所提出的发展项目规划的合理性和必要性,不符合的项目不能被接受或作为提价的理由,避免存在公用事业部门盲目扩张的倾向。

严格的价格调整程序使得Hyperion污水处理厂的涨价申请很难被通过,此前已经维持过8年价格不变。如果污水厂收入不足时,可经市政财政部门批准方可动用储备基金(Reserve Fund),储备基金来源于污水厂收入的盈余部分,而收入主要来自于发债和收费。

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Hyperion污水厂具有监督执法权

在美国,公共污水处理厂需要明确所有排入其处理系统的企业名和位置,辨明每家排污企业的污水性质和污染物量,并告知排污企业其预处理限值和要求,接收和分析企业的报告,评估紧急控制方案的需求。

此外,公共污水处理厂还要按时检查排污企业,调查其不合规原因等。每年应对所有重点企业源进行至少一次监督检查,同时有权进行必要的采样,核实其预处理标准合规情况。