DC Water：污水处理新技术的践行者
在华盛顿特区的历史早期，给排水设施包括独立的污水、供水和卫生部门。多年来，该机构经历了多次名称和组织的变更，但一直坚持其核心使命。DC Water的前身1935年成立的哥伦比亚特区卫生工程部（District of Columbia Department of Sanitary Engineering），虽然其中间经历过几次更名，但直至1996年其都隶属于哥伦比亚特区政府部门。1996年，特区政府决定重组政府的水和卫生部门，通过成立水务机构District of Columbia Water and Sewer Authority (DC WASA)，使其以财政和运营都相对独立于特区政府的水务公司DC WASA的身份继续为哥伦比亚特区提供污水、供水和卫生服务。2010年，DC WASA正式更名为现在的公司名称DC Water。DC Water的主要业务包括饮用水处理、污水处理、污水收集等。
▲ DC Water 的服务区域
DC Water拥有目前世界上最大的污水深度处理厂--Blue Plains污水厂（Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant）。其平均处理能力为150万吨/天，服务美国首都华盛顿哥伦比亚特区，以及弗吉尼亚州和马里兰州部分地区的250万常驻人口，以及每天约150万的游客。
▲ Blue Plains污水厂的主要工艺流程
Blue Plains污水厂的出水主要排向下游的Potomac 河和Chesapeake 湾，为保证水源地水质和生态健康，必须满足严格的国家污染物排放标准。事实上，Blue Plains污水厂的出水水质一直可以做到优于国家标准： 在初沉池中加化学药剂，控制污水中的磷，使出水磷浓度小于0.18 mg/L； 通过深度脱氮及配套控制技术，有效将出水中总氮被控制在2-3mg/L。
▲ Potomac河沿岸的 National Harbor，其水质清澈，是特区的度假圣地
▲ 热水解与厌氧消化结合，生产生物沼气提高了工厂能效，同时实现了污泥的减量和资源化
Blue Plains污水厂于2014年开始使用Cambi污泥热水解系统，是北美首个应用该工艺的污水厂。热水解系统设计处理能力为每日450吨干污泥，运行温度165℃、运行压力98psi（6bar），是世界上最大的污泥热水解装置。
▲ DC Water的 Cambi热水解系统
Blue Plains污水厂目前有4个厌氧消化罐，每个罐体约380万加仑（约1,4500立方米），停留时间约为20天。该厂的厌氧消化罐每立方罐体的产甲烷量约为2.5立方米，是传统厌氧消化的1倍多。污水厂未来还将加入厨余，将单位罐体的产甲烷量提高到4立方米。Blue Plains厂设有3台5MW的热电联产机组，日均发电量约为10-13MW。
▲ 厌氧消化罐内部的在线视频监测装置
▲ 三台 5MW的热电联产机组
通过热水解与厌氧消化等工艺组合，有效提高了厌氧消化效率和生物沼气产率，并且降低了污泥产量，以及有利于后续污泥的稳定化和无害化。BluePlains污水厂每年可节约近2,000万美元的污泥处理费用。污水厂出产的污泥（Biosolids）可到达到EPA Class A标准，能够作为化肥进行土地施用。2016年5月12日，DC Water正式推出了Bloom品牌的污泥化肥产品。污泥的资源化和产品产品化，使其由负资产转化成为了正资产，预计每年将可为DCWater最终带来300万美元的收入。
▲ 脱水污泥外运车间，现场几乎无异味
▲ 2016年 5月12日，DC Water 正式推出了 Bloom 品牌的污泥化肥产品
Blue Plains污水厂目前正在建设世界上最大的侧流式厌氧氨氧化工艺（DEMON），设计处理能力为每天200万加仑（约7,700立方），将于2017年2月投入使用。厌氧消化液和压滤机的滤后液混合后进入DEMON侧流式厌氧氨氧化系统，侧流式厌氧氨氧化系统能去除系统中约25%的总氮，有效降低主流程中的总氮负荷。
此外，Blue Plains污水厂采用全新的控制技术，解决了由于热水解导致的厌氧消化液高COD对厌氧氨氧化的抑制，将有效保障侧流DEMON的脱氮效果。在DEMON侧流式厌氧氨氧化系统投入运行后，该厂主流程上将逐步改造成短程硝化+主流厌氧氨氧化脱氮工艺，预计能降低50%的曝气量和75%的甲醇用量（目前甲醇每日投加量高达14,000加仑，约53吨）。届时DC Water将成为世界主流厌氧氨氧化技术应用的先驱。
▲ 正在建设中的 DEMON侧流式厌氧氨氧化系统，预计于2017年2月投入使用
为了降低曝气量，最大化地提高进入厌氧消化系统的污泥量，Blue Plains污水厂采用了Contact Stabilization污泥富集技术。该技术使曝气的能耗降低了30%，将进入消化系统的污泥量提高了20%。
▲ 曝气池
为减少合流制管网溢出水对水体的污染，实现对过去溢流量98%的收集率，管网收集系统需要进行改造。DC Water河流清洁工程将建造几个地下深层隧道。这些隧道以混凝土衬砌，平时处于干燥状态。暴雨期间，这些深层隧道能储存过量的雨污水，暴雨过后，这些深层隧道又能将雨污水缓缓释放到Blue Plains污水厂进行处理，很好地起到了雨水调蓄作用。
目前，已有几个深层隧到项目正在建设中，最大的深层隧道系统位于Anacostia 河和Potomac 河100英尺（30m）深处，长4英里（6.4km），直径23英尺（7m）。该段深层隧道于2015年建成，将污水运送至Blue Plans污水厂，经处理后排放至Potomac河，这是DC Water清洁河流项目的一个重要里程碑。另外，Nannie段隧道预计2018年完成，该地区更长远的计划包括沿Potomac河和Rock Creek段深层隧道，预计将在2025年完工。
本文由IWA李涛博士参访 DC Water后整理