双威工艺深井反应器处理污水和污泥新技术介绍

（天津市政工程设计研究院，天津 300051）

　　加拿大NORAM公司David先生发明的VT（Vertical Treatment）& VD（Vertical Thermophilic Aerobic Digestion）工艺是在深井曝气技术的长期实践中不断总结而发现的，该工艺充分发挥了井式反应器的优势。众所周知，水在20℃时，常压下的溶解氧饱和浓度为9.17 mg/L。在VT工艺中，井深100 m时，溶解氧的饱和浓度可达80 ~ 90 mg/L，有关文献指出，深井的反应器中，溶解氧浓度可达40 ~ 50 mg/L，氧转移推动力可比普通曝气提高5倍。高溶解氧提高了氧化污泥絮体颗粒内的渗透深度，使絮体颗粒中好氧微生物所占比例增大，增大污水处理系统的污泥负荷；同时，强大的氧转移推动力使氧的传递速度加快，使微生物的氧化作用不会受到供氧限制，溶解氧充足，有利于硝化菌的生长，更不易发生由于缺氧而引发的丝状菌污泥膨胀。总之，较高的溶解氧浓度是双威工艺的最大特点和优势，深井曝气虽然井深也达100 m，但其流态是垂直流动循环式曝气反应器，双威工艺，专辟有高氧化区，为活性污泥法处理有机污水开创了一条新途径。同时用VD工艺处理污泥，进行高温好氧消化，有明显的节能优势，是一种新开发的自热型污泥消化技术。其产物含固率可达10%，使污泥稳定安全，达到美国EPA的CFR-503条规定的A级生物固体标准，为污泥的最后处置开辟了新的路径。

　　井式反应器在降解有机物的同时，又完成了混合液的加压溶气任务，由于出水自反应器的底部（约10个大气压）引出，在减压释放后，混合液内的污泥将自动上浮，此举使VT工艺可获得含固率4%的剩余污泥；VD工艺可获得含固率10%的A级生物固体。

　　图①~⑩显示了温哥华采用VT工艺的污水处理厂其混合液分离的实际情况（全过程录像为2分30秒）。

　　加拿大诺曼工程及工程承包公司（简称诺曼公司）是一家致力于环保及化工领域新技术开发及其商业化应用的工程公司。诺曼公司在污水处理方面拥有的一项专利技术是双威污水污泥处理系统，包括VERTREAT^TV污水处理工艺（简称VT工艺）和VERTAD^TM污泥处理工艺（简称VD工艺）。

　　与传统污水及污泥处理技术相比，双威系统的优势主要表现为：

　　(1)采用VT污水处理工艺，占地面积通常只有传统工艺的20%；

　　(2)采用VT污水处理工艺，曝气量仅为传统法的10%；

　　(3)采用VT污水处理工艺，不存在大面积敞开式曝气池，异味气体排放降至最低程度，能最大限度地改善污水厂对周围环境的负面影响；

　　(4)采用VD污泥处理工艺，经处理后的出厂污泥达到美国EPA污泥A级标准，可作为农用及绿化用肥直接使用。

　　1 VT污水处理工艺

　　VT污水处理工艺是目前最先进的高效好氧活性污泥处理技术。它利用潜置于地下的竖向反应器对污水进行超深水好氧生物处理。其主要特点是将普通深井曝气工艺中的三个分离处理区合并，使反应池体积更小，氧的利用率更高，从而有效地降低了工程投资和运行费用。井式生化反应器从上而下分为氧化区、混合区及深度氧化区三个部分，工艺及结构如图1所示。该反应器一般75 ~ 110米深，直径通常为0.7 ~ 6米。

　　与其它污水生物处理工艺相比，VT技术具有以下优点：

　　* 运行费用低。通常只有传统活性污泥法的一半以下；

　　* 占地少。本系统结构非常紧凑，所需占地面积通常只有传统工艺的10% ~ 20%；

　　* 环境影响小。和传统工艺相比，VT工艺的VOC（挥发性有机化合物）排放量是最低的。由于占地小，也便于根据特定需要将系统置于封闭的建筑之内；

　　* 维修、管理方便。并可以通过自动控制，实现无人值守；抗冲击负荷能力强。

　　主要经济技术指标如下：

　　*  BOD去除率≥95%；

　　* 出水BOD小于15 mg/L，SS小于15 mg/L；

　　* 去除每kg BOD耗电≤0.8度。对城市污水而言，每处理1 m³水耗电0.1度左右；

　　* 占地面积仅为传统污水处理工艺的10% ~ 20%。

　　2 VD污泥处理工艺

　　VD工艺是一种先进的自热型高温好氧污泥消化技术，初沉污泥及剩余活性污泥经VD工艺处理后，可转化成美国国家环保局（EPA）CFR-503条规定的A级生物固体，A级生物固体可直接用作土壤肥料，彻底解决污泥的最终处置问题。该工艺的核心是深埋于地下的井式高压反应器（如图2所示）。该反应器一般是110米深，井的直径通常是0.5 ~ 3米，所占面积仅为传统污泥消化技术的一个零头。

图1  VT结构及工艺流程示意图

图2  VD结构及工艺流程示意图

　　VD污泥处理技术与传统的厌氧及好氧污泥处理工艺相比，具有以下优点：

　　* 投资省。大多数情况下，总投资比传统工艺低；

　　* 占地少。本系统结构非常紧凑，占地面积小；

　　* 处理效果好。在处理过程中，挥PA发性固体要以减少40% ~ 50%。经处理后的出厂污泥可达到美国E污泥A级标准。污泥经脱水后，可以直接用作土壤肥料，彻底解决污泥的最终处置问题；

　　* 运行费用为传统高温好氧消化的一半以下；

　　* 对消化后污泥只需投加少量有机絮凝剂进行污泥脱水，就可使污泥含水率降至65% ~ 70%；

　　* 环境影响小。采用VD污泥处理工艺，异味气体和挥发性有机物的排放量很低；

　　* 在气候非常恶劣的地方，或者对环境有特殊需要的情况下，便于将该系统置于封闭的建筑内；

　　* 维修、管理方便。并可以通过自动控制，实现无人值守；

　　* 使用价钱不高的热交换器，即可实现过程的热量回收（收回的热量可以用来采暖），而不需像厌氧消化那样配置价格昂贵的气体净化装置和专用锅炉。

　　3 主要经济技术指标：

　　* 氧传质效率约50%；

　　* 经VD工艺处理后，挥发性固体至少可以降低40%；

　　* 经离心机脱水可得到含水率小于70%的A级生物固体；

　　* 去除每公斤挥发性固体耗电小于1.4度，对城市污水而言，相当于吨水耗电0.06度，如果VT和VD工艺同时使用，污水和污泥处理系统总耗系统总耗电约0.16度/m³水；

　　* 占地面积仅为传统污泥消化工艺的10% ~ 20%。

　　4  VT工艺按不同排放要求的三种流程：

　　① 当采用GB18918－2002一级标准A标准时，工艺流程如下：

　　本流程在VT反应器出水经气浮分离后采用BAF池进行硝化反应，利用进水池进行反硝化反应。除磷采用化学法。脱氮和除磷效果良好。

　　在本流程中，BAF池本身具有不易堵塞的特点，加上VT工艺气浮出水所含SS很低，所以在运行中，只需每周反冲洗一次，节能显著。

　　② 当采用GB18918－2002一级标准B标准时，工艺流程如下：

　　本流程除磷采用化学法，流程简洁，脱氮和除磷效果可以满足排放标准。

　　③ 采用GB18918－2002二级标准时，工艺流程如下：

　　另据Noram公司提供的材料证明，该技术除用于处理城市污水外，同时也广泛用于各种工业废水的处理，仅该公司承建的污水处理项目中有市政污水厂25座，最大规模为51 000 m³/d，而工业废水的处理厂达38座，最大规模为400 000人口当量，BOD负荷达30 000 kg/d。可见该技术用于高浓度有机废水的治理有其更大的优势。