卡茲吉爾-特拉華紫外消毒設(shè)施

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:你知道為什么紐約的自來(lái)水號(hào)稱“飲用水冠軍”嗎?紐約的自來(lái)水主要來(lái)自于三個(gè)水源地，分別為特拉華流域，卡茲吉爾流域，和科羅頓流域。這些水源地的水僅含有少量的石灰石，且天然pH平衡值為7.2，接近純水pH平衡值7。不僅如此，水流僅僅通過(guò)重力作用流過(guò)導(dǎo)水槽和一座用紫外線殺菌的自來(lái)水處理廠。

項(xiàng)目背景

已于2013年10月投入使用的卡茲吉爾-特拉華紫外消毒水設(shè)施，是世界上最大的紫外消毒設(shè)施。盡管來(lái)自卡茲吉爾和特拉華的原水以其優(yōu)良的水質(zhì)而聞名，且被批準(zhǔn)無(wú)需過(guò)濾，但是一方面由于公眾對(duì)水源流域快速發(fā)展的擔(dān)心和對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)等相關(guān)疾病日漸提高的警覺(jué)性，另一方面基于美國(guó)環(huán)保署（EPA）關(guān)于長(zhǎng)期強(qiáng)化地表水處理的規(guī)定的要求，促使紐約環(huán)保部在韋斯切斯特郡著手設(shè)計(jì)建造一座處理規(guī)模為7646531.8立方米每天（約合2020百萬(wàn)加侖每天）的紫外消毒水廠。

紐約城流域分配布局圖

紐約市政府最初提議建造一個(gè)大約耗資80億美元的過(guò)濾水廠，但后來(lái)計(jì)劃改為建造一座紫外消毒設(shè)施，從而節(jié)省了大量的經(jīng)費(fèi)。這個(gè)設(shè)計(jì)也為擴(kuò)建留出了空間，未來(lái)可以在同一地址修建一個(gè)日產(chǎn)量20億加侖的過(guò)濾水廠。

2016年開(kāi)始，美國(guó)環(huán)保署要求為未過(guò)濾的地表水(其中包括了紐約的飲用水供水系統(tǒng))進(jìn)行過(guò)濾，或者在氯消毒的基礎(chǔ)上增加其他控制微生物的單元處理技術(shù)。紐約政府在進(jìn)行紫外線消毒之外的另一個(gè)方案是選擇建造一座造價(jià)更高的過(guò)濾設(shè)施，讓飲用水通過(guò)一系列多孔材料——通常是層層沙子、礫石、木炭，以此去除水中的微小化學(xué)物質(zhì)，危險(xiǎn)物質(zhì)和有毒物質(zhì)。美國(guó)環(huán)保署的要求是合理的，因?yàn)闊o(wú)論氯消毒還是紫外消毒處理本身都不能消滅所有對(duì)飲用水的威脅。一方面，盡管隱孢子蟲(chóng)對(duì)氯水具有很強(qiáng)的抵抗性，卻可以通過(guò)紫外線對(duì)其進(jìn)行有效控制。另一方面，腺病毒對(duì)紫外線具有抵抗性，卻可以被氯水殺滅。盡管腺病毒并非普遍存在于地表水中，但由于人口的增長(zhǎng)和地區(qū)的發(fā)展，紐約地區(qū)水域中也不是完全沒(méi)可能存在腺病毒。

通過(guò)對(duì)使用紫外線消滅活隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)的有效性的評(píng)估表明，紫外強(qiáng)化殺菌在成本遠(yuǎn)低于過(guò)濾處理的情況下，可以為城市供水提供同等的保護(hù)效果。 2002年11月，紐約環(huán)保局從美國(guó)環(huán)保署申請(qǐng)并獲批了“免除過(guò)濾決定(FAD)”，使得紐約市不必過(guò)濾來(lái)自卡茲吉爾和特拉華的原水。然而，這個(gè)“決定”的條件是如果將來(lái)紐約市供水來(lái)源發(fā)生變化，并且該供水來(lái)源在美國(guó)環(huán)保署關(guān)于長(zhǎng)期強(qiáng)化地表水處理規(guī)定的要求下需要對(duì)針對(duì)隱孢子蟲(chóng)進(jìn)行處理，那么紐約市就要有對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾處理的應(yīng)對(duì)計(jì)劃。擬提議建立的紫外消毒設(shè)施可以殺滅99.9%的隱孢子蟲(chóng)，能夠很好的滿足環(huán)保署的要求。

項(xiàng)目概覽

卡茲吉爾和特拉華流域提供紐約市90%的飲用水。以上兩個(gè)流域聯(lián)同科羅頓流域，延伸超過(guò)200千米，包括19個(gè)水庫(kù)和3個(gè)受控制的湖泊。

卡茲吉爾-特拉華消毒水廠占地15000平方米，位于紐約州韋斯切斯特郡，用于對(duì)紐約市供水系統(tǒng)進(jìn)行消毒。水廠位于肯?？怂畮?kù)下游的普萊森特山城和綠堡城中，日均處理量達(dá)到986.7萬(wàn)立方米(約合22.4億加侖)。水廠的地上部分為包含有一個(gè)預(yù)制的立面和不銹鋼屋頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)建筑。在已經(jīng)過(guò)氯消毒處理的原水進(jìn)入城市供水分配系統(tǒng)之前，該水廠將對(duì)其進(jìn)行二次消毒處理。

卡茲吉爾-特拉華消毒水廠擁有56個(gè)節(jié)能紫外反應(yīng)器，耗資16億美元，將成為世界上最大的紫外消毒設(shè)施。2004年至2006年，市長(zhǎng)邁克爾·布隆伯格親自組建科研團(tuán)隊(duì)，以最好的，性價(jià)比最高的方法來(lái)改進(jìn)紐約的飲用水過(guò)濾工藝，使之成為現(xiàn)有的氯化和氟化設(shè)施之后的二級(jí)處理工藝。他們發(fā)現(xiàn)，除了紫外消毒之外，最便宜的工藝也要超過(guò)30億美元。為此，市長(zhǎng)決定開(kāi)啟公眾競(jìng)爭(zhēng)合同競(jìng)拍。2005年，安大略省特洛伊木馬技術(shù)公司贏得了合同，并成為紫外消毒部分的制造商。

紐約卡茲吉爾-特拉華紫外消毒水廠開(kāi)幕奠基儀式

水廠通過(guò)加強(qiáng)對(duì)飲用水供水消毒的方式服務(wù)紐約市以及紐約州北部將近900萬(wàn)用戶居民，也因此樹(shù)立了新的紫外消毒技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。該水廠的所有權(quán)歸紐約市環(huán)保部。水廠從2002年開(kāi)始規(guī)劃，于2006年開(kāi)始建設(shè)，并于2012年投入運(yùn)行。處理工藝包括過(guò)濾，紫外消毒和氯處理(為給水系統(tǒng)提供余氯)。處理后的水靠重力作用被輸送到現(xiàn)有的卡茲吉爾-特拉華渡槽，然后再提供給用戶。

水廠由Skanska USA Civil、ECCO III 和JF White多家企業(yè)共同建設(shè)。與Arcadis有伙伴關(guān)系的CH2M HILL作為建筑管理方。水廠的規(guī)劃，工藝設(shè)計(jì)和建造服務(wù)由CDM Smith，Hazen和Sawyer共同提供。Dattner Architects負(fù)責(zé)水廠的建筑外形設(shè)計(jì)，Welsback Electric負(fù)責(zé)電路設(shè)計(jì)，LJ Coppola負(fù)責(zé)管道及暖通設(shè)計(jì)。

工程見(jiàn)證了3048米（約合10000英尺）不銹鋼管路的安裝

主要處理技術(shù)

2005年，Trojan Technologies被選為該項(xiàng)目紫外消毒部分的制造商。2009至2010年期間，Trojan提供了56臺(tái)TrojanUVTorrent™ 紫外單元給紫外消毒設(shè)施。每臺(tái)設(shè)備每天能為4千萬(wàn)加侖的水提供40 mJ/cm2的劑量。當(dāng)水流經(jīng)1.51億升的消毒裝置時(shí)，紫外線將改變隱孢子蟲(chóng)、賈第蟲(chóng)和其他水傳播病原體的DNA，使它們無(wú)法復(fù)制。水管連接到7.2噸長(zhǎng)方形不銹鋼的紫外處理單元的兩端。每個(gè)單元長(zhǎng)約5.8米，寬約1.7米，高約2.3米。水流以1.5米每秒的速度經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，也經(jīng)流了單位處理單元內(nèi)的210個(gè)紫外燈。當(dāng)水量達(dá)到峰值時(shí)，水廠大約耗電630萬(wàn)瓦。在正常的工作時(shí)間內(nèi)，當(dāng)處理50億升水時(shí)，能耗基本不超過(guò)450萬(wàn)瓦。

紫外消毒設(shè)施第三單元

其他處理設(shè)備包括四個(gè)直徑為12英尺的原水水管和四個(gè)文丘里流量計(jì)(144寸乘120寸)。該設(shè)備同時(shí)集成了16個(gè)直徑為84寸的消能閥用來(lái)控制流量。

項(xiàng)目亮點(diǎn)

1低壓高輸出的紫外消毒技術(shù)水廠利用低壓高輸出的紫外消毒技術(shù)，能耗比中壓紫外燈低30%。

在水廠的概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)分別評(píng)估了低壓高輸出和中壓的紫外線裝置，最終選擇了低壓高輸出裝置，同時(shí)該團(tuán)隊(duì)證實(shí)此種設(shè)備可達(dá)到處理高效、水頭損失較小，能耗較低的目標(biāo)，此外，設(shè)備采購(gòu)的公平競(jìng)爭(zhēng)性也可以得到保證。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)隨后根據(jù)選定的設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得新建的紫外消毒廠能在不影響現(xiàn)有供水系統(tǒng)的前提下更好的融入原有重力供水系統(tǒng)以及將來(lái)可能新增的過(guò)濾供水系統(tǒng)。

自20世紀(jì)初引入水處理行業(yè)以來(lái)，紫外線消毒技術(shù)已有了顯著發(fā)展。早期的紫外消毒系統(tǒng)采用低瓦數(shù)紫外燈，因此當(dāng)原水流量高時(shí)需要需要大量的紫外燈。中壓燈因其瓦特?cái)?shù)高和光照強(qiáng)度大的特點(diǎn)，可以在減少紫外燈所需數(shù)量的同時(shí)在較小的區(qū)域達(dá)到顯著的消毒效果。不過(guò)，中壓燈帶來(lái)的弊端就是較低的電能效率。低壓高輸出紫外燈是集高瓦特?cái)?shù)和低壓兩大特點(diǎn)為一身的紫外燈，這種紫外燈可以在減少所需燈數(shù)的同時(shí)保證較高的電能效率。

TrojanUVTorrentTM 紫外消毒單元

原標(biāo)題:卡茲吉爾-特拉華紫外消毒設(shè)施