位于美國芝加哥的Stickney污水廠(chǎng)，是世界上最大的二級處理污水處理廠(chǎng)，當年面臨升級改造，需要增設除磷工藝的時(shí)候，選擇了生物除磷，并打造了世界上最大的磷回收工廠(chǎng)，成為全球污水資源回收的新標桿。在污水處理這行做探路先鋒吃螃蟹未必是件美事。

芝加哥大區污水管理局(Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago - MWRD)運行著(zhù)可能是全國最出名也是規模最大的污水處理廠(chǎng)。Stickney再生水廠(chǎng)，位于芝加哥西南部的Cicero，是世界上最大的二級處理污水廠(chǎng)，同時(shí)也是美國探索污水資源回收的先鋒代表。

帶著(zhù)這些名頭，這座污水廠(chǎng)自然也就成了媒體頭條的?？?。最近他們又見(jiàn)報了，原因是他們在磷回收和保護下游水源方面取得的成就獲得了WEF美國水環(huán)境聯(lián)合會(huì )的“項目卓越大獎”。

關(guān)于Stickney污水廠(chǎng)如何成為當今世界最矚目的資源回收項目之一的故事大家在網(wǎng)上隨便找都能翻出一堆文章來(lái)。2016年的時(shí)候，它采用Ostara的磷回收技術(shù)，以及找來(lái)Black & Veatch做設計和建造的工作。如今Stickney污水廠(chǎng)的峰值處理能力529萬(wàn)m3，實(shí)際平均日處理量月270萬(wàn)m3 。MWRD每年能回收生產(chǎn)7500噸的肥料，并以“Crystal Green”命名的品牌推向市場(chǎng)。

盡管已經(jīng)取得了這些成績(jì)，MWRD并沒(méi)有停下腳步，他們制定計劃繼續改善工藝效率。第一步就是使用Ostara的另一項叫WASSTRIP的技術(shù)。

WASSTRIP是Waste Activated Sludge Stripping to Recover Internal Phosphorus的英文縮寫(xiě)，顧名思義，就是要從剩余污泥中回收磷?！皩ASSTRIP技術(shù)加入到整個(gè)營(yíng)養回收系統后，MWRD可以減少生物除磷的污泥脫水設備的損壞度，”MWRD的發(fā)言人說(shuō)，“這將減少聚合物在脫水工藝中的使用。WASSTRIP同時(shí)也能改善磷回收工藝的可靠度，回收率能翻倍?！?/p>

在這個(gè)項目的進(jìn)程中，MWRD也獲得了一些關(guān)鍵的經(jīng)驗教訓。這些經(jīng)驗不僅能夠幫助芝加哥水務(wù)局在未來(lái)的項目中提供決策支持，同時(shí)也值得其他地區的水務(wù)局學(xué)習借鑒。

經(jīng)驗一

“MWRD選用設計-建造的方式交付項目。這對MWRD來(lái)說(shuō)是一次新的嘗試，這給了他們團隊一次學(xué)習的機會(huì )，” MWRD的發(fā)言人說(shuō)， “標準的Ostara反應器對Stickney污水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)太小了，所以Ostara團隊不得不回到設計部，重新設計新的反應器以匹配Stickney污水廠(chǎng)的規模?！?/p>

經(jīng)驗二

MWRD在鳥(niǎo)糞石問(wèn)題上也得到了不少學(xué)費。

“鳥(niǎo)糞石在泵和輸送管道里的積累也給我們提供了學(xué)習的機會(huì )，”他們的發(fā)言人說(shuō)，“我們正在安裝一個(gè)自動(dòng)化的酸洗系統來(lái)保護泵機”

鳥(niǎo)糞石是含有鎂、銨和磷，可以通過(guò)回收成為肥料。解決了Stickney污水廠(chǎng)的鳥(niǎo)糞石問(wèn)題，讓MWRD看到了這工藝在更小規模的污水廠(chǎng)成功的可能性。

“鳥(niǎo)糞石的去除理應具有規?；哪芰?，能適應最大的污水廠(chǎng)，也能用于最小的污水廠(chǎng)，”發(fā)言人補充道，“在污水廠(chǎng)原有占地基礎上通過(guò)回收鳥(niǎo)糞石來(lái)除磷在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的。如果僅實(shí)施強化生物除磷 (EBPR)而不包含鳥(niǎo)糞石回收的話(huà)，Stickney污水廠(chǎng)這個(gè)項目要多花7.5億美元。包含鳥(niǎo)糞石回收的EBPR工藝不僅運行穩定，而且費用低很多，還能在其他地方得以復制?！?/p>

經(jīng)驗三

最后，MWRD正著(zhù)眼于2023年實(shí)現完全能源中和的雄偉目標。目前他們正在升級初沉池，并且在尋找新的技術(shù)提高運行效率。另外他們也正在為其回用水尋找工業(yè)客戶(hù)。

“Stickney 再生水廠(chǎng)一直在開(kāi)發(fā)和完善一套穩健的資源回收模型，綜合利用回收的能源、水、污泥、磷和其他營(yíng)養物?！?發(fā)言人最后說(shuō)道，“我們正在評估Stickney污水廠(chǎng)厭氧消化罐的處理潛力，我們考慮接收外來(lái)的餐廚和其他食物有機質(zhì)，最終幫助我們實(shí)現能量中和的目標?！?/p>

盡管MWRD的Stickney污水廠(chǎng)已經(jīng)獲得了美國全國的認同以及行業(yè)的稱(chēng)贊，他們仍在不斷尋找進(jìn)步的空間。這些經(jīng)驗除了能幫助美國的污水廠(chǎng)管理人員，也許對中國的污水廠(chǎng)管理者也有所啟發(fā)。

鳥(niǎo)糞石法原理

鳥(niǎo)糞石學(xué)名為磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)，英文簡(jiǎn)稱(chēng)MAP，白色粉末無(wú)機晶體礦物，相對密度1.71。廢水處理中的鳥(niǎo)糞石沉淀法就是將鎂離子加入到含有磷酸鹽和氨氮的污水中，反應生成難溶的鳥(niǎo)糞石沉淀，以實(shí)現廢水脫氮除磷的方法。與傳統活性污泥法相比，可以減少約49%的污泥體積，而且對實(shí)現氨氮資源回收具有重大意義。

在水溶液中，鳥(niǎo)糞石的形成過(guò)程可以用以下三個(gè)化學(xué)方程式來(lái)描述：

鳥(niǎo)糞石的形成受水溶液pH值的影響很大，當溶液中Mg2 、NH4 、PO43-的活度積大于鳥(niǎo)糞石的溶度積時(shí)(鳥(niǎo)糞石的溶度積常數為3.89×10-10~7.08×10-14)，會(huì )自發(fā)沉淀生成鳥(niǎo)糞石。

編輯：王媛媛