生物除磷究竟有多划算？终于有人算清楚了
水星漫谈 Vol. 36
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
作者：瓦村农夫
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：
生物除磷
生物除磷+三级过滤
生物除磷+过滤+絮凝沉淀
三个方案要多少钱呢？
小编为大家准备了下边信息图(请横屏观看)
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。
小编也决定附上这首经典乡村歌曲来为《水星漫谈》专栏的2021年画上句号。
我们明年再见！
参考资料
1.https://www.metrowaterrecovery.com/about-us/our-story/
2.https://www.metrowaterrecovery.com/wp-content/uploads/2021/03/Phosphorus-Initiative-InfographicSmall.jpg
3.http://westcas.org/images/links/837-2016%252006%252022%2520Hollander%2520IP%2520PI%2520Presentations.pdf
4.https://www.metrowaterrecovery.com/about-us/our-story/
5.https://iwaponline.com/wst/article/84/2/302/79246/Inducing-granulation-within-a-full-scale-activated
6.https://mwrd.org/sites/default/files/documents/seminar_series-05-24-2013_Nutrient_Removal_Metro_Wastewater_Reclamation_District_Denver.pdf
7.https://www.wwdmag.com/videos/removing-nitrogen-robert-w-hite-treatment-facility
8.https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/IIP_Denver%20CO_FINAL.pdf
9.https://www.stantec.com/en/ideas/denvers-metro-is-on-the-road-to-a-utility-of-the-future
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