费耶特维尔污水处理厂降低运营成本，提高效率
田纳西州费耶特维尔的费耶特维尔污水处理厂(WWTP)就是一个例子，它不仅仅是在降低成本的同时，努力实现水质和污水排放目标。相反，它把语言变成了行动。
田纳西州费耶特维尔污水处理厂每天处理约150万加仑的城市污水。
在Fayetteville WWTP，行动已经采取了向植物运营和旨在降低运营成本和提高效率的多项举措的前瞻性思维方法的形式。其举措是涉及安装先进技术的500万美元升级，包括：
- 监控和数据采集(SCADA)系统。
- 更新的曝气盆，具有发光溶解的氧气（LDO）探针。在工厂升级之前，它还在曝气盆地上使用的机械表面曝气器上安装了变速频率驱动器（VFDS）。
- 高效曝气鼓风机，用于优化消化池储罐。
- 一种最先进的脱水系统，具有高效的离心机和其他旨在节省成本的设备。
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费耶特维尔污水处理厂主管德怀特·牛仔裤。该工厂的升级，结合先进的管理策略，使工厂消耗更少的能源，减少对外部承包商去除生物固体的依赖，导致每年总运营节省约6万美元。该工厂还将在未来几十年有效地管理该地区的废水。
费耶特维尔公共事业公司(FPU)首席执行官兼总经理布里特·戴伊说:“作为一家国有废水处理厂，我们的工作是提供符合州和联邦法规的优质水，同时降低成本。”“这就是为什么我们总是采取积极的方式投资未来和升级我们的工厂。对我们来说，一切都是为了前进。”
氧化沟工艺
费耶特维尔位于田纳西州纳什维尔以南约90英里处，是一个人口约7000人的城市。FPU负责管理工厂和城市供水服务。
Fayetteville WWTP每天约有150万加仑（MGD）的城市废水，具有流动的BOD5.大约225毫克/升。该厂采用氧化沟工艺，两条平行沟列在平均日流量条件下处理3.35 MGD，峰值日流量处理7.7 MGD。氧化沟是一种改良的活性污泥生物处理工艺，利用长固体停留时间（SRT）去除可生物降解的有机物。
最终的废水排放到麋鹿河，并达到BOD和BOD的月平均国家污染排放消除系统（NPDES）废水限值5.悬浮的固体为30 mg / l。美国环境保护局（EPA）建立了NPDES限制。
自2009年中期以来，平均日常流量大约为1.5 MGD，但峰值每日流量可能超过五到六个MGD，需要沟渠的操作。该植物始终如一地产生高质量的垃圾5.值平均5至8毫克/升。总悬浮固体(TSS)值平均为5-9毫克/升。
政府推出能源管理措施
自工厂成立以来，FPU和WWTP运营商一直在寻求降低工厂运营成本。然而，在2011年，当美国环保署(4区-亚特兰大)和田纳西州环境与保护部(TDEC)组建了一个团队来实施能源管理倡议(EMI)时，FPU加快了工厂的成本节约措施。从那以后，这家工厂再也没有回头。
EMI进程包括能源评估，以及各种研讨会，以帮助植物更有效地运作，更有效地运作。该团队包括EPA R4，TDEC，田纳西州经济和社区发展和田纳西州谷权威（TVA）。它还涉及孟菲斯大学 - 田纳西大学 - 市政技术咨询服务和北卡罗来纳大学环境金融中心的帮助。
“FPU是一个实用程序的一个例子，其完全欣赏其废水处理厂的测量和控制能源使用的价值，除了在环境管理中实施持续的最佳实践之外，该能源计划管理员为TDEC的能源计划管理员表示。“这是这种类型的承诺，使田纳西州成为一个有吸引力的生活，工作和访问。”
通过EMI过程，该工厂确定了一些节约能源的机会。其中一个措施包括减少在其有氧消化器上使用的鼓风机的运行时间的决定。这样做允许工厂节省相当大的能源成本。两年后，工厂通过在正常情况下仅在其两个氧化沟列表中操作了一个趋向于能量减少的另一个主要步骤。
然而，FPU继续看到更多节约成本的机会。因此，它利用国家循环基金提供的资金，推进了一个500万美元的工厂升级项目，以进一步提高工厂效率。该项目还将允许工厂遵守更严格的EPA污水排放限制。
氧化沟升级降低能源使用
植物节能努力的关键重点涉及氧化沟渠。在植物中，重力进料的流水病通过条形筛网并进入主泵站，然后将其泵送通过细筛分过程并进入植物的两个分裂级氧化沟渠。每个氧化沟（或曝气盆）设计用于处理1,959,360加仑的废水。
氧化沟采用同心环路设计，由内环和外环组成，并有专门的区域用于特定的处理过程。该过程还包括使用二级澄清器从混合液中分离活性污泥生物固体。
在进入内圈之前，沟渠使用机械表面曝气器在外圈的流出物端的混合液中保持1.0至3.0mg / L的溶解氧。总而言之，沟渠使用八个电动表面曝气器，包括四个25马力（HP）单位和四个50-HP单位。
为了节约能源，电厂在氧化沟中安装了LDO探头，以监测溶解氧（DO）水平，并将数据传输至电厂的新SCADA系统。此外，它还向表面曝气器添加了VFD。如今，该工厂不再一直运行所有表面曝气器。相反，SCADA系统会根据确定的DO设定点自动启动和停止所需的适当数量的装置。
费耶特维尔污水处理厂的错层氧化沟采用vfd控制的表面曝气器，以节省能源并确保适当的曝气。
费耶特维尔污水处理厂主管德怀特·吉恩斯（Dwight Jeans）说：“LDO探头和在表面曝气器上使用VFD完全有道理。”。“现在，我们的表面曝气器并没有完全敞开和过度曝气。相反，我们的表面曝气器只使用维持溶解氧水平所需的特定能量，从而大大节约了能源。”
优化的有氧消化器增加了节能
除了其曝气池，FPU选择优化工厂的好氧消化池操作，以进一步降低能源成本，尽管作为EMI过程的一部分，它在2011年的消化池节能方面取得了良好的开端。
在该工厂，来自澄清池的废活性污泥（WAS）流入两个好氧消化池，每个好氧消化池的额定处理量为296000加仑污泥。每个水槽都配有粗气泡空气扩散器，以帮助曝气过程。
EPA和TDEC LED EMI进程确定该植物已经过度充气其消化炉。FPU随后选择减少鼓风机运行时间，使其能够节省能源，同时还提供所需的适当曝气水平。
所示为费耶特维尔污水处理厂使用的两个好氧消化池之一。
计划升级时，FPU确定它可以实现更新的曝气鼓风机，用于提供所需的更新曝气鼓风机，以便在污泥中代谢有机化合物，同时也会达到5.的水平。因此，它取代了它的两个125马力鼓风机与三个，新的75马力积极置换鼓风机作为其工厂升级的一部分。每个风机额定在6psig下提供1500 CFM。
在正常负荷条件下，工厂以50%到75%的容量运行消化器。在36小时曝气期间，工厂操作人员手动启动一台鼓风机，为两个蒸煮器提供所需的曝气。曝气策略要求操作人员在罕见的情况下启动第二个鼓风机，即当工厂达到日流量峰值，两个消化池都已满负荷运转。第三个鼓风机提供系统冗余。一次鼓风机在无曝气期间关闭。
Jeans说：“这些新的鼓风机中只有一台的工作量与两台旧的鼓风机加起来的工作量相同，但它使用的马力更少，消耗的能量也更少。今天，我们在消化池曝气过程中投入的能量并没有超出需要，我们有可靠的鼓风机，可以满足我们的水质目标。”。
牛仔裤表示，该工厂为其继续取得的进展感到自豪，以及所有参与植物和FPU的努力。
“保持植物的有效运行和管理成本是一个团队的努力,其中包括每个人都在工厂,达纳·波洛克等人在政府能够学习和收集信息的成本节约,积累了FPU自WWTP新技术的部署,“牛仔裤说。
最近安装的曝气式鼓风机在帮助Fayetteville WWTP优化其有氧消化器并实现节能方面发挥关键作用。
脱水系统节约成本，自给自足
除了通过使用升级的装置控制、优化的氧化沟和沼气池来提高效率外，FPU还采用了一种新的污泥脱水和生物固体去除方法。
在工厂曝气后，消化池污泥进入操作的脱水阶段。过去，FPU依靠当地承包商对污泥进行脱水并运走生物固体。然而，由于服务成本持续上升，最终翻了一番，FPU决定探索消除其对外部承包商排水和生物固体清除的依赖的方法。
经过彻底的分析，FPU选择使用新设备建造脱水建筑，包括高速离心机，输送系统，哈巴格磨机和储存筒仓。
离心机以每分钟55加仑(GPM)的速度处理湿污泥，从而将处理过的污泥转化为生物固体。然后，生物固体被输送到混泥厂，混泥厂将窑灰与污泥混合，以稳定物料的碱性水平，并启动生化加热过程。然后，这些生物固体被输送到存储区域，在72小时的时间内，最终形成a类生物固体产品。
总的来说，该工厂每年生产250吨A级生物固体。当地农民和其他人可以使用的生物固体。
图中为费耶特维尔污水处理厂脱水过程中使用的高速离心机。
“当脱水接触的最低出价从每吨491美元攀升到914美元时，我们需要找到一个更具有成本效益的方法来管理工厂的这一部分，”Jeans说。“新的脱水系统解决了这个问题，尽管它抵消了我们节省的一些能源，但它每年在脱水成本上节省了8万美元。”
着眼于持续提高效率
自2017年完成工厂升级以来，由于先进节能技术和FPU决定生产A级生物固体供整个社区使用，工厂预计可节省60000美元的运营成本。
Dye表示，工厂的成本节约措施是前瞻性方法和持续改进承诺的结果。例如，他说，污水处理厂正在制定计划，在电力公司非高峰时段运行其脱水过程，以节约能源。
戴伊说：“我们很久以前就决定成为废水处理领域的领导者。”。“多亏了EPA、TDEC和社区中其他组织的帮助，以及我们知识渊博的员工，我们得以做出重大改进，不仅节约了能源，帮助我们降低了成本，而且在未来几十年内提高了工厂保护环境的能力。”
所有照片由Fayetteville公用事业提供。
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