水污染防治不僅是全球性環(huán)境治理命題。自“水十條”發(fā)布后，治水在我國獲得空前關(guān)注。通過對全球范圍內(nèi)的三大污水處理廠工藝情況、項(xiàng)目簡介、實(shí)景圖的了解，找尋污水處理廠建設(shè)的普遍邏輯，以期能為我國污水處理帶來借鑒經(jīng)驗(yàn)，更好得完成“水十條”目標(biāo)。
　　
　　No.1、美國芝加哥Stickney污水處理廠
                                                   

                                                      
　　
　　項(xiàng)目簡介：
　　
　　芝加哥Stickney污水處理廠是世界上最大的污水處理廠，該廠位于美國芝加哥西南部，是一座具有90多年歷史的生活污水處理設(shè)備廠，該廠的進(jìn)水泵站及一級處理能力超過500萬m3/d，二級處理能力平均為455萬m3/d，最大為545萬m3/d。污泥處理能力除負(fù)擔(dān)本廠所產(chǎn)生的污泥外，還負(fù)擔(dān)著由北方污水處理廠壓力輸送來的及另外兩座深度處理廠的污泥，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝。目前的實(shí)際處理水量為271萬m3/d。
　　
　　該廠實(shí)際上由兩個分廠組成，西廠于1930年開始運(yùn)行，西南廠于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。該廠如此之大甚至建設(shè)了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)。
　　
　　工藝情況：
　　
　　Stickney污水處理廠于1930年建成投運(yùn)，為一座有3組雙層沉淀池和12條污泥自然干化床組成的一級處理廠。
　　
　　隨著城市的發(fā)展和水源保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，1935年開始在西廠的西南側(cè)建設(shè)以活性污泥法為主要處理工藝的西南污水處理廠，1939年投入運(yùn)行。1949年和1975年兩次擴(kuò)建，形成455萬m3/d二級處理的規(guī)模。在污泥處理方面，經(jīng)多次擴(kuò)建，增設(shè)了濕式氧化站，中溫消化池，真空脫水機(jī)裝置，使該廠的設(shè)施更加完善。由于歷史原因，其污水處理設(shè)施既有古老的雙層沉淀池和污泥自然干化床，也有新穎的曝氣池、污泥消化池和濕式氧化裝置。
　　
　　該廠位于城市的中心地區(qū)，用地受到限制，廠內(nèi)建筑物的布置極為緊湊。在污水處理工藝方面，采用了傳統(tǒng)的活性污泥法為二級處理的主要手段。矩形回流槽曝氣池的容積，超過80萬m3，按平均日流量455萬m3計，停留時間在4h以上。二次沉淀池采用直徑為38.4m的輻流式沉淀池，共96座，表面水力負(fù)荷為40.7m3/(m2˙d)。
　　
　　Stickney污水處理廠采用了多種生活污水處理設(shè)備工藝，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。
　　
　　早在40年前，Sitckney污水處理廠就通過延長泥齡實(shí)現(xiàn)了氨氮的穩(wěn)定去除。Stickney污水處理廠的平均水力停留時間(HRT)是8小時，峰值水力停留時間不到4小時，出水BOD5和SS均小于10mg/L，出水氨氮小于1mg/L。
　　
　　Stickney污水處理廠目前面臨的問題是升級改造，升級改造需要實(shí)現(xiàn)磷的去除。當(dāng)局計劃采用生物除磷，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。主要是由于(1)芝加哥地區(qū)的人口不再增長;(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，而且脫氮無需碳源。
　　
　　No.2美國波斯頓鹿島污水處理廠
　　                                                    
　　項(xiàng)目簡介：
　　
　　美國波斯頓鹿島污水處理廠由馬薩諸塞州水資源局管理，位于波士頓港。該廠投資超過38億美元，于1995年開始運(yùn)行。峰值處理規(guī)模是492萬m3/d，日均處理規(guī)模是141萬m3/d，鹿島污水處理廠是全球第二大污水處理廠，對于保護(hù)波士頓港的水環(huán)境起著重要的作用。
　　
　　工藝情況：
　　
　　污水首先經(jīng)過三座提升泵站提升，然后分別經(jīng)過沉砂池和初沉池，該廠有48座初沉池，每座初沉池長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。一級處理可去除50~60%的固體懸浮物和50%的病原菌。
　　
　　二級處理系統(tǒng)采用純氧活性污泥工藝，二級處理系統(tǒng)的污染物去除率達(dá)到85%。鹿島污水處理廠每天生產(chǎn)130~220噸的純氧用于二級處理。一級處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥和浮渣采用重力濃縮，二級處理系統(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、一級處理、二級處理系統(tǒng)產(chǎn)生的臭味采用碳吸附控制。
　　
　　該廠共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。消化后的污泥通過隧道運(yùn)至造粒廠，進(jìn)一步加工成農(nóng)肥，每天可生產(chǎn)75噸農(nóng)肥。一級、二級處理之后是消毒，首先用次氯酸鈉消毒，然后投加亞硫酸氫鈉脫氯，以防止排水對水生生物造成影響。最后的出水通過一條15公里長、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個管道擴(kuò)散器，迅速地將出水和周圍的海水進(jìn)行混合，大量的環(huán)境監(jiān)測表明水環(huán)境得到了有效的保護(hù)。
　　
　　鹿島污水處理廠有一座實(shí)驗(yàn)室，每年的檢測分析數(shù)據(jù)量超過了10萬個，有效地支持工藝控制，確保出水達(dá)到處理廠的排放要求。
　

    No.3美國底特律污水處理廠
                                                                 
　　項(xiàng)目簡介：
　　
　　美國底特律污水處理廠處理能力為360萬噸/日，該廠于1939年運(yùn)行，在當(dāng)時只有簡單的一級處理，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實(shí)現(xiàn)二級處理，由此該廠建設(shè)了曝氣池、二沉池、污泥處理設(shè)施。
　　
　　工藝情況：
　　
　　底特律生活污水處理設(shè)備廠是北美五大湖之一伊利湖的最大磷排放源，從1970年起，底特律污水處理廠就開始化學(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)，來自于當(dāng)?shù)氐匿搹S。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。
　　
　　底特律污水處理廠采用的是純氧曝氣工藝，矩形的曝氣池全部封閉。該廠有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。