生物除磷究竟有多划算?终于有人算清楚了
2016年4月,美国国家清洁水组织协会(NACWA)联合美国水环境联合会(WEF)和美国环保署(EPA)等多个组织,成立了名为“Utility of the Future Today”的项目,鼓励各地水务局在水回用、水流域治理、污泥回用、能量回收以及原材料回收等方面开展相关项目。同年8月NACWA公布了该项目首批获认证的水务局名单。
美国未来水资源回收局logo | 图源:NACWA
在今年10月举行的WEFTEC大会上,又有39个水务局进入名单,其中包括了位于科罗拉多州的丹佛城市污水处理局(MWR)。他们因在磷回收方面的卓越工作而获得提名。更难得的是,它把生物除磷的成本好好算了一遍。
生物除磷究竟要多少钱?我们马上来看个究竟。
丹佛水务局新旧logo对比 | 图源:metrowaterrecovery.com
世界最大的磷回收工厂
丹佛水务局目前负责两个污水处理厂的运营,包括了Robert W. Hite Treatment Facility(简称RWHTF污水厂)和New Northern Treatment Plant(简称新北处理厂),前者始于1966年,处理能力约83万m³/天,后者建于2016年,处理能力为11万m³/天。
RWHTF污水厂鸟瞰图 | 图源:metrowaterrecovery.com
2015年,当地的污水厂出水总磷标准从此前的7mg/L降至3mg/L,并且预计在2018年进一步降到1mg/L。
丹佛污水厂总氮总磷出水标准变化 | 图源:http://westcas.org/
丹佛水务局为此准备了三个方案:
1、生物除磷
2、生物除磷+三级过滤
3、生物除磷+过滤+絮凝沉淀
早在2012年,他们就完成了生物除磷的中试。实际数据显示,强化生物脱氮除磷(EBPR)的除磷率达90%,能将出水的磷浓度降至低于1mg/L。但若想将除磷率提升至99%(0.1mg/L的水平),需要付出更大的成本,安装三级过滤处理和絮凝沉淀等工艺。建于目前当地只需执行出水总磷1mg/L的标准,0.1mg/L的标准可能到2037年才执行,因此生物除磷已经能满足要求。
磷回收
除了生物除磷,丹佛水务局还为该污水厂引进了磷回收的技术。
2020年10月,这套设备正式投产运行。据丹佛水务局官网介绍,联同生物除磷技术,污水厂排入南普拉特河的总磷浓度已经低于0.5mg/L。
MagPrex磷回收设备 | 图源:centrisys-cnp.com
这个反应器叫MagPrex,熟悉磷回收的朋友,应该已经猜到它的背后其实就是德国AirPrex的工艺技术。在以前的微信推送里我们就介绍过,AirPrex最大的卖点是在回收磷的同时,防止鸟粪石在管道、泵和其他设备的积聚造成的堵塞问题。
磷回收是一石二鸟的技术方案 | 图源:YouTube截图
磷回收技术的实施也减少了聚合物的消耗。
据介绍,他们自称这是目前全世界最大的磷回收案例。更喜人的是,污水厂成功为这些鸟粪石找到了买家——2021年8月26日,污水厂将首批约23吨的 鸟粪石转交给了当地一家叫A1 Organics的堆肥生产商,这是污水厂的里程碑事件,象征着磷回收技术可以为污水厂开源创收。
MagPrex得到的磷肥产品 | 图源:YouTube截图
污水回收工厂标杆
除了磷回收,RWHTF污水厂早在2013年就开始对AnitaMOX侧流厌氧氨氧化技术进行中试测试。
侧流厌氧氨氧化中试设备及结果 | 图源:MWRD
如今这套设备也已投产运行,每年能为污水厂减排200万磅的氨氮。
污水厂的侧流厌氧氨氧化的具体位置 | 图源:wwdmag
早在2009年,他们就将污水厂的污泥加工成为生物固体,取名METROGRO。如今他们把这些污泥用在距离丹佛市区100公里外的METROGRO农场,面积达5万英亩,用来种植冬小麦、高粱-苏丹草和玉米等作物,并放养牧绵羊和牛,那里还有一些野生动物,例如包括土狼、鹿、羚羊、田鼠、公牛蛇、响尾蛇、鹰、鸽子等。
METROGRO农场实景 | 图源:metrowaterrecovery
他们甚至在2019年就开始研究好氧颗粒污泥工艺的改造可能性,初步研究成果也已发表在2021年7月的国际水协会(IWA)的期刊《Water Science & Technology》上,感兴趣的朋友可以访问以下网址查阅详情:
https://iwaponline.com/wst/article/84/2/302/79246/Inducing-granulation-within-a-full-scale-activated
洛基山的水童话
1961年5月15日对丹佛来说是具有历史意义的一天,13 个城市的公民领袖签署协议决定修建丹佛的大都会污水厂。下图的黑白图片就是1964年RWHTF污水厂施工前的样貌。
谁能想到60年后,这座污水厂不仅没有衰败,还不断迸发新的生机,集各种最前沿的污水处理技术于一体,成为美国乃至全球污水厂的经典案例。希望有朝一日,小编能去到现场眼见为实。
如果非要为这个洛基山旁的水处理故事弄一个矫情的结尾,小编觉得唯一匹配的BGM就是约翰·丹佛(他不是来自丹佛)的《高高洛基山》(Rocky Mountain High)。正如歌词写道:“He left yesterday behind him, you might say he was born again. You might say he found a key for every door。” 丹佛的污水厂把昨天抛在身后,不断拥抱新的技术充换新生,它找到了一把通往未来可持续发展康庄大道的钥匙。