挑战
位于伊利诺伊州约克维尔的Yorkville-Bristol卫生区（YBSD）废水处理厂服务于22,000人口，所排放的水流入福克斯河。该工厂的设计平均流量为3.62 MGD（13.7 MLD）。在2017年之前，该设施是一个单级硝化活性污泥系统。
预计当地的人口增长与新工业入驻将导致该设施超过其额定有机容量。同时，YBSD还必须遵守新的1 mg/L总磷限值。面对这一情况，工厂需要进行升级，以提高有机物处理能力并实施除磷。
该设施的现有场地占地面积有限；传统的升级方法需要在物业相邻地块上单独建造一个处理厂。YBSD希望能找到一项改造解决方案，既可以最大限度地减少资本支出、避免对设施进行重大土建改造，又能免去申请许可和建造新工厂的时间，从而加快实施进度。
解决方案
YBSD最终选择以Veolia的ZeeLung技术与强化生物除磷（EBPR）相结合的方式对工厂进行升级，原因如下：
1. 现有生物反应器容积的有机处理能力可提高45%
2. 与传统升级方法相比，可节省75%的资金成本
3. 可在18个月内快速实施设计与施工
4. ZeeLung与生物除磷协同作用
5. 在增加容量、提升出水质量的同时不会导致能源消耗的净增加
ZeeLung技术采用创新的气体传输介质，将氧气输送到附着在介质表面的生物膜上。氧气通过介质扩散传递到生物膜，这种输送方式所需的能量比传统曝气减少了多达四倍。将ZeeLung膜盒浸入混合液中还能增加处理系统中的生物质储量，从而强化生物处理过程，并使现有生物反应器中处理更高的有机负荷成为可能。
在ZeeLung升级之前，YBSD活性污泥系统配置的是两条平行处理通道，每条通道设有五个串联的好氧反应器。升级包括将一个储罐改造为厌氧区（以促进磷积累生物的生长），将另一个储罐改造为装有ZeeLung膜盒的缺氧区。ZeeLung膜盒支持硝化生物膜，能使缺氧区同时发生硝化和反硝化。
结果
ZeeLung升级的第1阶段（包括改造两条处理通道中的一条）于2017年投入使用（图2）。
ZeeLung升级在全面实施后将工厂的设计有机处理能力提高了45%（图3）。
图4报告了ZeeLung系统在前5年的性能。经过5年的连续运行，ZeeLung的氧传递和硝化性能并未发生变化。
ZeeLung改进了氮去除能力，通过减少厌氧区的硝酸盐负荷，对磷的去除产生了积极影响。图5总结了YBSD的除磷性能。