美国联邦经济刺激资金很快就会流入国家污水处理基础设施的现代化建设中。这笔资金将有助于重振近年来因资金短缺而停滞不前的项目，这些项目将推动污水处理厂使用先进的处理系统和处理设备。随着更严格污水法规的实施，先进的技术将成为许多项目不可或缺的重要组成部分。
位于圣路易斯南部的新Kimmswick 污水处理厂(WWTP) 是由Rock Creek 公共污水管理区 (RCPSD)开发的。该厂提供了一个集成最先进技术，满足初期和长期的技术要求的样板。这一优良设施在人工操作需求及出水生化需氧量（BOD），总悬浮固体（TSS）和氨浓度达标方面一直超过运行的预期水平。
一位地区的官员介绍说，这个先进的自动化新水处理厂运行可以由一个操作人员管理，而以前这个水厂运行要由四个有经验的操作人员管理。现在，日常运行不需要另外三个操作人员，每年可节省劳工成本93000美元左右，节约下来的人工时间可以更好地利用在作业区内其它岗位上。
发展历程
在20世纪90年代后期，从杰斐逊县到圣路易斯一带的就业服务中心一直在推动增加就业岗位和区域发展，最终导致废水负荷超过两家私营废水公司现有的污水处理能力。在邻近Rock Creek 公共污水管理辖区的地区，这两家私营公司拥有并经营11个，处理能力在每天4,500到120万加仑之间的独立废水厂和16个抽水站。当私营废水厂的进水污染浓度高到一定程度时，县政府便暂停发放新的建筑许可证，除非开发商承诺把产生的废水运到愿意接收并能够处理的废水处理厂。
已经存在的这些问题，以及未来更严格的污水排放标准，促使密苏里州自然资源部劝说Rock Creek公用事业局收购这两个私营企业，并承诺进行重大升级，其中包括建立一个新的综合处理厂，为该综合区域服务。
收购之后进行的改进包括在 Kimmswick建立一个新的日处理量达480万加仑的处理厂，服务该厂的污水收集管道长 91,000 英尺, 直径8- to 36-英寸，一座污水泵站能力为每分钟 11，600 加仑。所有以前的水处理厂除其中一个之外均被拆除或填平，而传输系统从16座抽水站减少到12座抽水站，这样能节省很多维护费用。
这些改进应能够满足综合服务区一直到2020年项目发展的要求，总体规划目前还在修改，以便适应国家消毒和脱氮除磷标准的变化。私营企业部门的资金资源总是有限的，而Rock Creek有资格从国家周转基金中获得2200万美元的贷款。当局拆除了10个分散的水处理厂，并且改建原有的Kimmswick水处理厂以符合该地区有效的污泥储存和处理计划。
“此次收购把管理区的服务面积扩大到32平方英里，我们的客户群增加10倍，从原来的800个增加到8200多个。” 地区业务经理Don Daniel 说， “小水厂使用不完善的处理工艺组合，从泻湖到延时曝气，接触稳定性和氧化沟设施，都出现了不同的操作问题、沙井泄漏和线路故障问题。从一开始，我们就面临着高昂的维修费用。”
SBR处理方案
地方当局选择Horner & Shifrin公司为其设计新的Kimmswick污水处理厂，该公司总部在圣路易斯，是一家工程咨询公司。依据现场评估和可选工艺进行设计。这些设计包括在辖区原Kimmswick污水处理厂内的5英亩场地上设计氧化沟，膜生物反应器（MBR）和强化序批式反应器（SBR）等。经工程师和地区管理人员的比较研究，考虑到场地限制和成本问题，设计小组排除了氧化沟和膜生物反应器的设计选择，认为先进的SBR系统是最佳的解决方案。
据地区业务经理介绍，Sanitaire是ITT Water & Wastewater 公司的一个业务部门，它为新的Kimmswick污水处理厂提供一套共四个反应池的序批式反应器系统，这里还包括间歇循环延时曝气系统（ICEAS）和自动泥龄控制系统，也称为固体库存管理系统（SIMS）。间歇循环延时曝气系统工艺与传统的具有特别功能设计的序批式反应器不同，在临界沉淀和倾析阶段，它不需要人工转移流向。在低负荷条件下，新Kimmswick污水处理厂仅使用两个反应池便可以处理完成，这大概降低了一半的经营成本预算。
间歇循环延时曝气系统免除了修建初级澄清池，二次澄清池，抽水泵站和大型管道需要的成本。Horner & Shifrin设计的水厂主要是一套共四个220万加仑容量的反应池，正常处理流量为480万加仑，但具有应对阴雨天气峰值容量高达16.7百万加仑的能力，能够防止混合液溢流。Horner & Shifrin 的项目经理Jeremy Lay意在提高系统的灵活性，同时在更改总体规划，安排增加消毒工艺，加装潜水式搅拌机以增强营养物的去除能力。
“决定使用间歇循环延时曝气系统是考虑到它有立竿见影的经济效益，有适应高洪峰流量的能力，以及可接受的未来脱氮除磷性能，” Jeremy Lay说，“这个Sanitaire系统是一个因自动化而带来好处的很好范例，是在与低成本的SBR技术相比之后选择的。装设在倾析器上的变频式驱动马达使工厂能有效地处理入水流量变化范围很宽的污水，而同时保证出水质量。”
间歇循环延时曝气技术的操作分为三个基本时间段：
1。 反应期。从原始废水进入系统与混合固体悬浮液反应开始，它经过曝气和缺氧混合，进行生物氧化和废水脱氮。
2。沉淀期。暂停搅拌，让固体沉到池底，池的上部是清洁水。
3。倾析期。变频驱动器控制倾析器慢慢向下旋转提取清洁的处理水，依靠重力作用排放到出水线中。控制倾析器的控制器使用Sanitaire提供的专用软件，确保高品质的出水。污泥通常是在该阶段排出，由固体库存管理系统（SIMS）自动控制污泥排放。
互补技术
Sanitaire还提供一个融合整个处理厂的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)系统。集成完全设备的水厂包括一座污水泵站，一座首渠建筑，里面有流量测量，细网栅和曝气除砂，以及固体物处理系统。除了间歇循环延时曝气工艺过程，工厂还装有溶解氧（DO）激活传感器，控制三台以上离心式风机；一套Sanitaire细气泡曝气系统；和固体物滞留时间控制的固体库存管理系统（SIMS）。Sanitaire与Flygt公司合作，提供给水厂高性能水下泵。Flygt和Sanitaire是ITT Water & Wastewater公司旗下的姐妹品牌。
在四个ICEAS反应器中进行生物处理之后，根据密西西比河水位要求，水厂安装了流量计和排水泵。处理设备还包括三个装有Sanitaire细泡扩散器的有氧消化池，废物活性污泥贮存罐，接收污泥泵站，重力沉降澄清器和浓缩污泥储存罐。
根据地区业务经理介绍，固体库存管理系统减少了污泥拖运的频率。在污泥浓缩率从2％提高至5.5％以后，合同运输商每年只需拖运2至3次的浓缩污泥。
“该厂进水的氨含量是他们预期的两倍，然而处理效果仍然比预计的好。” Lay说， “水厂操作员把泥龄值作为控制目标，结合SIMS系统的使用，这一目标可以每日都达到。”
绩效评估
该ICEAS系统与SIMS的功能相结合，在RCPSD生产排放水质非常良好的出水。污泥滞留时间设定在19天，由SIMS控制维持（每天检查和调整设置质点一次）。19天的泥龄会持续保持可靠的沉降特性，也就会保持高的出水质量。最重要的是，尽管该辖区内的原水增加了100万加仑，但是该区始终可以做到将生化需氧量和悬浮物控制到远远低于州标准的30毫克/ 升。Daniel说，“我把成功归功于Sanitaire的服务，通过对工厂的运行进行实时远程监控，达到了我们最满意的效果。”
系统的溶解氧鼓风机自动化控制功能也影响出水水质，同时也降低运营成本。通过保持溶解氧水平在一个最佳范围内，该系统能够实现缺氧条件。因此，系统起一个“选择器”作用，允许沉淀性好的微生物大量繁殖，Lay提到。
Daniel说，“溶解氧控制自动化，估计每年能节省14,000美元左右”。随着概念理论的实际运用，新Kimmswick废水处理厂的经验将使人们大大提高对即将投入服务运营废水处理厂的先进系统的期望。
