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注。通過對全球范圍內的三大污水處理廠工藝情況、項目簡介、實景圖的了解，找尋污水處理廠建設的普遍邏輯，以期能為我國污水處理帶來借鑒經驗，更好得完成“水十條”目標。
　　
　　No.1、美國芝加哥Stickney污水處理廠
                                                   

                                                      
　　
　　項目簡介：
　　
　　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備廠，該廠的進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。污泥處理能力除負擔本廠所產生的污泥外，還負擔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。目前的實際處理水量為271萬m3/d。
　　
　　該廠實際上由兩個分廠組成，西廠于1930年開始運行，西南廠于1939年運行。其進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了鐵路運輸系統(tǒng)。
　　
　　工藝情況：
　　
　　Stickney污水處理廠于1930年建成投運，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)展和水源保護標準的提高，1935年開始在西廠的西南側建設以活性污泥法為主要處理工藝的西南污水處理廠，1939年投入運行。1949年和1975年兩次擴建，形成455萬m3/d二級處理的規(guī)模。在污泥處理方面，經多次擴建，增設了濕式氧化站，中溫消化池，真空脫水機裝置，使該廠的設施更加完善。由于歷史原因，其污水處理設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，表面水力負荷為40.7m3/(m2˙d)。
　　
　　Stickney污水處理廠采用了多種生活污水處理設備工藝，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干化床自然干化，部分轉送到污泥塘穩(wěn)定，剩余活性污泥全部經濃縮后進人中溫消化池，部分消化污泥由真空濾機脫水后烘干制成肥料，另一部分經濃縮后加壓輸送到污泥塘，進一步穩(wěn)定并脫水，然后用船送到郊區(qū)農田施肥。
　　
　　早在40年前，Sitckney污水處理廠就通過延長泥齡實現(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，升級改造需要實現(xiàn)磷的去除。當局計劃采用生物除磷，在現(xiàn)有的曝氣池上增設厭氧區(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，當局正在對厭氧氨氧化技術應用于側流工藝進行研究。該技術在歐洲和北美發(fā)展迅速，相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化技術，厭氧氨氧化技術只需消耗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：
　　
　　污水首先經過三座提升泵站提升，然后分別經過沉砂池和初沉池，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)的污染物去除率達到85%。鹿島污水處理廠每天生產130~220噸的純氧用于二級處理。一級處理系統(tǒng)產生的污泥和浮渣采用重力濃縮，二級處理系統(tǒng)產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、預處理、一級處理、二級處理系統(tǒng)產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量，產生大量的沼氣，沼氣用于發(fā)電。消化后的污泥通過隧道運至造粒廠，進一步加工成農肥，每天可生產75噸農肥。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米的退水渠道進入水深30米的馬薩諸塞州灣，出水有50個管道擴散器，迅速地將出水和周圍的海水進行混合，大量的環(huán)境監(jiān)測表明水環(huán)境得到了有效的保護。
　　
　　鹿島污水處理廠有一座實驗室，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，確保出水達到處理廠的排放要求。
　

    No.3美國底特律污水處理廠
                                                                 
　　項目簡介：
　　
　　美國底特律污水處理廠處理能力為360萬噸/日，該廠于1939年運行，在當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現(xiàn)二級處理，由此該廠建設了曝氣池、二沉池、污泥處理設施。
　　
　　工藝情況：
　　
　　底特律生活污水處理設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除磷，實現(xiàn)出水TP小于1mg/L的目標。投加的化學除磷藥劑是酸洗廢液(氯化亞鐵)，來自于當?shù)氐匿搹S。酸洗廢液直接投加在進水泵站，聚合物直接投加在沉砂池之后，強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。