當(dāng)傳統(tǒng)的生物去除過程受到挑戰(zhàn)時(shí)，位于肯德基州，列克星敦的West Hickman Creek 污水處理廠卻取得了成功。利用最少的改建投資成本，該污水廠將其初沉池改建成生物磷去除池（BPR），并將其兩級(jí)硝化系統(tǒng)改建成單級(jí)硝化系統(tǒng)。該污水廠創(chuàng)新、靈活的設(shè)計(jì)，再加上對(duì)一些關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，其中包括連續(xù)監(jiān)測二沉池中的污泥界面，使得該污水廠的處理能力有了很大的提高，同時(shí)減少了曝氣能量的消耗，消除了化學(xué)物質(zhì)的消耗并提高了好氧硝化的速率。污水廠主管TimBullock 說：“我們控制沉淀池出水中的硝酸鹽和磷的含量，我們會(huì)將其降低到一定限值。”

厭氧和好氧區(qū)的設(shè)計(jì)流程
       West Hickman Creek 污水處理廠的進(jìn)水成分相對(duì)比較穩(wěn)定，主要是市政污水。該污水廠自從1972 年開始運(yùn)行以來，已經(jīng)經(jīng)歷了一系列的擴(kuò)建工程。而且，由于居住區(qū)與污水處理廠之間的隔離緩沖帶基本上已經(jīng)消失了，所以臭味又成了一個(gè)主要問題。最后，改建工程提出磷的排放限值應(yīng)符合NPDES 標(biāo)準(zhǔn)。這種經(jīng)濟(jì)有效的單級(jí)活性污泥系統(tǒng)解決方法是由RR 咨詢公司的總裁Doug Ralston 設(shè)計(jì)的，該公司位于列克星敦，是一家專門從事水和廢水設(shè)計(jì)施工的工程公司。他設(shè)想將該污水處理廠內(nèi)的微生物機(jī)體循環(huán)利用，使其依次進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)和好氧區(qū)，從而在初始的厭氧區(qū)充分利用有機(jī)基質(zhì)。在好氧區(qū)充分吸收磷酸鹽，最終將磷去除。 

       HACH 公司的在線污泥界面監(jiān)測儀有圖形顯示功能，可幫助污水處理廠的工作人員有效控制污泥量，并將二沉池出水中的磷降到最低。傳感器安裝在一個(gè)三角架上，便于恢復(fù)。

初始發(fā)酵
       Ralston 預(yù)計(jì)如果能取消初沉池，他就可以將現(xiàn)有的初沉池改造成BPR 單元。在進(jìn)水處安裝新的鏈條壓縮格柵，并將厭氧消解池改造成好氧的污泥停留池。經(jīng)證實(shí)這種方法既可取消初沉池，又可以解決臭味的問題。一項(xiàng)在發(fā)酵后使用呼吸設(shè)備測定氧的吸收速率的試驗(yàn)性研究表明，使用BPR 方法時(shí)，現(xiàn)存的8 個(gè)初沉池已經(jīng)完全能滿足要求了。將初沉池改造成發(fā)酵區(qū)的直接經(jīng)濟(jì)的方法包括：去除現(xiàn)有的所有初沉池設(shè)備，增加浸沒式混合單元。這些混合裝置能維持水廠進(jìn)水混合液和回流活性污泥中的懸浮固體濃度。

效果好、效率高、靈活
      污水廠意識(shí)到傳統(tǒng)的BPR系統(tǒng)的好處，其中包括對(duì)絲狀菌的抑制、有助于絮狀體的生成，從而可以提高后續(xù)沉淀和澄清處理的效率。BPR 過程也減少了去除磷所需的化學(xué)物質(zhì)的使用，無需對(duì)堿度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)使用BPR 和生物脫氮可以進(jìn)一步提高處理效率。去除厭氧區(qū)的一些可溶性有機(jī)基質(zhì)可以提高后續(xù)的好氧區(qū)的硝化效率。出水中的總磷濃度通常低于0.8mg/L,符合國家2002 年制定的排放限值。氨氮的平均值低于0.2mg/L。通過關(guān)閉一臺(tái)500 馬力的風(fēng)機(jī)可以有效降低水廠的能耗。根據(jù)Ralston 講，操作人員根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)污水處理系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)處理過程的成敗而言是非常關(guān)鍵的。他們依靠能提供連續(xù)讀數(shù)的分析儀監(jiān)測硝氮、氨氮和磷，從而控制脫磷所需的化學(xué)沉淀劑的添加量。進(jìn)入兩個(gè)發(fā)酵池的擴(kuò)大的入口使得操作人員在水廠的正常流量情況下可以關(guān)閉其中一個(gè)入口。在BPR 前面的流量轉(zhuǎn)換裝置可以保護(hù)第一曝氣區(qū)免受高負(fù)荷沖擊。West Hickman Creek 污水處理廠的發(fā)酵區(qū)是由初沉池改造的，容積為144.8 萬加侖。當(dāng)活性污泥回流量為40％時(shí)，水力停留時(shí)間為44 分鐘。

在線污泥界面監(jiān)測節(jié)省時(shí)間和生物磷去除
      據(jù)Bullock 講，另外一個(gè)關(guān)鍵的控制因素是二沉池中的污泥界面。合適的污泥界面厚度可以防止污泥腐爛，避免磷釋放到上清液和出水中，與生物除磷效果相關(guān)。為了確保污泥界面的厚度在1.5～2.5 英尺之間，操作人員需使用傳統(tǒng)的“污泥檢測”方法，每四小時(shí)測量一次污泥界面的厚度，多雨季節(jié)需要每2 小時(shí)測一次。當(dāng)沉淀池的總面積大于90000 平方英尺時(shí)，人工測量污泥界面就需要花費(fèi)大量的時(shí)間了。Bullock 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)成的解決方法，即HACH公司的在線污泥界面監(jiān)測儀，它可以將操作人員從重復(fù)性的手動(dòng)測量工作中解放出來，并可以改善污泥界面的監(jiān)測。大約在2002 年年底，我們?cè)谒膫€(gè)二沉池中安裝了四臺(tái)污泥界面在線監(jiān)測儀，我只需要對(duì)它們進(jìn)行正確的設(shè)置，它們就可以工作了。傳感器安裝在接近池頂?shù)牡胤?，利用超聲波檢測技術(shù)測量污泥界面頂部或底部的位置。這種術(shù)可以避免傳感器與污泥接觸。設(shè)置的傳感器刷可以連續(xù)清潔傳感器檢測器窗口，消除由于氣泡和污染物引起的干擾，因此操作人員幾乎不需要對(duì)該儀器進(jìn)行維護(hù)即可獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。Bullock 說，自從我們安裝了這幾臺(tái)在線分析儀之后，除了讀數(shù)之外，我們幾乎就沒有其它的工作了。水廠的操作人員每天需對(duì)監(jiān)測儀的讀數(shù)檢查12 次。監(jiān)測儀的圖形顯示功能使操作人員能一目了然地了解到是否需要對(duì)監(jiān)測儀進(jìn)行重新調(diào)整，以控制沉淀池出水中磷和硝酸鹽的濃度。在解決問題時(shí)，我們非常喜歡該儀器提供的趨勢圖。他進(jìn)一步解釋說，傳感器的靈敏度可以根據(jù)具體的環(huán)境進(jìn)行設(shè)置：“當(dāng)由于降雨引起污泥界面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，傳感器就不會(huì)在我們選定的范圍內(nèi)讀數(shù)。然而，與其它可供選擇的方法相比，這種情況也很容易對(duì)付。在遇到這種情況時(shí)，我們無需調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度，操作人員只需進(jìn)行間歇的手工測量即可。”
      Ralston 和Bullock 都贊同West Hickman Creek污水處理廠的BPR 過程成功的關(guān)鍵在于使用了在線污泥界面監(jiān)測儀。Bullock 說：“自從我們使用該系統(tǒng)以來，磷的排放從來沒有超出過1mg/L 的限值，我們把這都?xì)w功于在線污泥界面監(jiān)測儀。”

 
下一步的計(jì)劃
      Bullock認(rèn)為進(jìn)一步的優(yōu)化就是在污水廠集成一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠接收污泥界面?zhèn)鞲衅鬏敵龅男盘?hào)。到那時(shí)，操作人員可以根據(jù)從傳感器接收到的測量結(jié)果手動(dòng)調(diào)節(jié)澄清過程。“由于預(yù)算控制嚴(yán)格，目前我們只能做到這種程度。”Bullock 說。“隨著我們的解決方案逐漸得到認(rèn)可，我們準(zhǔn)備再增加幾臺(tái)HACH 的在線污泥界面監(jiān)測儀，其中一臺(tái)用在重力濃縮池。”West Hickman Creek 污水處理廠是最早應(yīng)用單級(jí)硝化過程的污水處理廠之一，運(yùn)行四年之后，仍然很成功。