城市污水處理廠如正常運行則每日產生的剩余污泥如何處置的問題十分突出，本文介紹的一種節能高效的新工藝可供參考。

　　深圳市中興環境工程技術有限公司和加拿大諾曼工程公司合作，在國內新近推出了一項污泥處理專利技術——VERTADTM污泥好氧消化處理工藝（簡稱VD工藝）和污水處理專利技術——VERTREATTM污水好氧處理工藝（簡稱VT工藝）。目前在加拿大和美國已有三座采用該技術的污水處理廠投入運行。VERTAD工藝是目前最先進的好氧消化技術，通過好氧消化后污泥達到美國環保局規定第503條A級生物固體標準，A級生物固體可用作允許人體直接接觸的肥料，如用作家庭花園、草坪、公園、農業和森林等肥料。

 　　VD工藝深井反應器的修建深度一般為110米左右，直徑為0.5～3.0米。采用常規的鉆孔技術，以100.000m3／d規模的城市污水處理廠為例，只需在原有污泥處理系統中增加占地260平方米即可，建成后一方面污泥性質大為好轉，同時，周邊的環境也將大為改善，同時可實現無人操作自動控制，整個系統投資約2440萬人民幣。

1　工藝介紹

　　該工藝的核心是利用潛置于地下的豎向反應器對污泥進行超深水好氧消化。VD工藝是一個高效的高溫好氧污泥消化過程，它與其它高溫消化系統相比其不同之處在于將三個獨立的功能區放在一個反應器進行。反應器的上部是一級反應區，包括一個同心循環管路和用于混合污泥循環的循環區。在一級反應區的下部為混合區，位于整個反應器的1/2深度處，空氣由此處注入，通過空氣的提升作用為內部的循環提供動力；反應器的底部為深度氧化區，底部能夠提供殺死病菌如沙門氏菌和大腸桿菌等所需要的高溫65℃及停留時間，從而保證污泥產品的質量。VD工藝的處理過程如下：

　　（1）階段，空氣通過進流管進入混合區上部，由于水體中的氣泡和溶解氧形成一個垂直方向密度梯度，從而導致整個一級反應區實現循環;

　　（2）在這個循環建立并穩定后，將空氣進入點移到混合區的下部，未處理的污泥則通過進流管進入反應器中并進行循環，其進流管在進氣口上方；

　　（3）由于高的水位壓力，根據亨利定律，從而保證水中的高的氧氣傳遞速率和混合液中具有很高的溶解氧，從而有效保證一級反應區和深度氧化區所需要的溶解氧；

　　（4）反應器內循環的混合液體當到達反應器頂部的接觸池時，混合液中含有廢氣的氣泡將釋放出來，釋放出來的廢氣進入生化過濾器過濾后排放，去掉這些氣體對于系統的運行是非常重要的；

　　（5）混合區中比例很小的一部分從混合區進入下部深度氧化區，在這個區域內溶解氧含量極高，停留時間較長，污泥中剩余有機成分全在此處被高度氧化，同時所含的溶氣也有利于后續產物池內的固液分離。在此過程中最關鍵和最重要的特點是在這個過程中隨著有機物的氧化，污泥溫度不斷升高，并利用周圍良好的保溫環境使反應器內的溫度得到穩定并維持在一定水平（65攝氏度）；

　　（6）消化后污泥以極快的速度（2m/s）被抽到位于地表的分離池，由于速度很快從而保證不會在反應器的內部產生沉淀情況，同時在污泥向地表的流動過程中，由于快速的減壓，形成了充分充氧的低密度的絮體。使其在分離池中產生浮選作用，頂部被浮選出來的污泥其濃度將達到含泥率10%。底部的液體則回到水處理系統中；

　　（7）污泥經脫水后可得到含固率大于30%的便于運輸的泥餅肥料。

2 VD污泥處理技術與傳統的厭氧和好氧污泥處理工藝相比較

　　VD污泥處理技術與傳統的厭氧和好氧污泥處理工藝相比，具有以下優點：

　　（1）總投資比傳統工藝省；

　　（2）占地少，本系統結構非常緊湊，占地面積小；

　　（3）處理效果好。在處理過程中，能在四日的停留時間內使揮發性固體減少40%～50%。經處理后的出廠污泥可達到美國EPA中A級標準。污泥經脫水后，可以直接用作土壤肥料，徹底解決污泥的最終處置問題；

　　（4）運行費用為傳統高溫好氧消化的一半以下，去除每千克可揮發固體是動力需求為1.4kw.h；

　　（5）對消化后的污泥，只需要加少量的有機絮凝劑進行污泥脫水可使污泥含水率降至65～70％，這樣可以降低運輸和處理費用。

　　（6）環境影響小，采用VD污泥處理工藝，異味氣體和揮發性有機物的排放量很低，同時較低的空氣需要量及獨特的設計可以減少泡沫的產生；

　　（7）在氣候非常惡劣的地方，或為了同周邊環境相協調時，可以將該系統設置于封閉的建筑物之內；

　　（8）維修管理方便，并可以通過自動控制，實現無人值守；

　　（9）使用價格不高的熱交換器，即可實現過程的熱量回收（收回的熱量可用來采暖），而不需要象厭氧消化那樣配置價格昂貴的氣體凈化裝置和專用鍋爐。

　　下圖為VD工藝流程圖：

3　構筑物

　　按上述工藝，現有100000m3／d污水處理廠剩余污泥處理的構筑物一覽表如下：

序號  項目名稱          規格尺寸    單位 數量    備注

1      貯泥池       15.0×12.0×5.5m 座   2    利用原有設施

2      進料罐       5.0×5.0×3.0m   座   1    鋼筋砼，新建

3    池頂接觸池     7.3×7.3×4.0m   座   1    鋼筋砼，新建

4      浮選池       14.6×3.7×4.0m  座   1    鋼筋砼，新建

5   廢氣生化濾池    9.8×9.8×4.0m   座   1    鋼筋砼，新建

6    污泥調節池    3.3×1.75×1.5m   座   1    利用原有設施

7    空壓機房       4.0×6.0×4.0m   座   1    磚混，新建
 
8    脫水機房      12.0×6.0×4.0m   座   1    利用原有設施
 
 9  電器及控制室    4.0×8.0×4.0m    座   1    利用原有設施

10 VD反應器           φ3.5×107m    座   1    鋼筒結構，新建
 
　　相應的主要設備如下：

序號    名稱                        規格型號                                             數量            備注

1      進料泵             Q＝55m3／h，H＝6m，N＝2.2kw          2臺           一用一備，原有設備

2      離心預濃縮機      Q＝55m3／h，N＝45kw                         2臺          一用一備，原有設備

3     絮凝加藥裝置                                                                           1套             原有設備

4      熱交換器

5    污泥提升泵        Q＝9m3／h，H＝8m，N＝1.5kw            2臺            一用一備，

6      VERTAD反應器          φ3.5×107.0m                                   1套

7    接觸池內構件                                                                              1套

8     空氣壓縮機                螺旋式，N＝90kw                                3套          二用一備，

9    過濾池循環泵                  離心泵                                                2套          一用一備，

10  浮選池內構件                                                                              1套

11  攪拌器                   直徑300mm，N＝0.5kw                           1臺

12  供泥泵                      Q＝9m3／h，H＝25m，N＝3kw         2臺        一用一備，原有設備

13 離心脫水機          能力9400kg干污泥/日，出泥含水率70％ 2臺       一用一備，原有設備

14 無軸螺旋輸送機  能力10m3／h，長6m，N＝2.2kw              1臺        原有設備

15 皮帶輸送機             帶寬500，長5m                                           1臺            原有設備

16 配套自控及相關檢測儀表                                                             1套

4　新建構筑物

　　各新建構筑物介紹如下：

　　（1）T103進料罐

　　需要增設進料罐一座，尺寸為5.0×5.0×3.0米。同時設有污泥提升泵向反應器中輸送污泥，污泥提升泵的流量為12m3／h，揚程為15米，其出水先進入原污泥熱交換器，此污泥熱交換器主要在反應器的啟動時使用，通過熱交換器，可在48小時內達到反應所需的高溫環境，如不使用則需要花費7～10天的時間才能達到所需溫度。

　　（2）T113 池頂接觸池

　　設池頂接觸池，放置于反應器的上部，反應器內的循環液體流經接觸池，同時在接觸池中將混合液中廢氣進行釋放，為系統的運行提供必要的保證條件，接觸池內部設有導流板，通過導流板能夠有效地將反應中產生的廢氣排除。接觸池尺寸為7.3×7.3×5.0米。

　　（3）T112 VERTAD消化反應器

　　根據計算，設計反應器一座，尺寸為￠3.5×107.0米，內部分為氧化區，混合區和深度氧化區，反應器內設有曝氣頭環行套筒等內部循環管線及空氣管路，污泥進入反應器后，在啟動階段將空氣從進泥口送入，隨著在反應器外層環面大量氣泡的進入，形成內外環面的液位差，這樣在氧化區產生循環，隨著循環的建立，將原污泥送入并將氣體入口移到氧化區的下部即混合區，環行套管的下流速度很快，這樣可以通過氣體實現緩沖，以保證深度氧化區具有較高的溶解氧，并進一步為循環提供動力。反應器的出泥通過中間管道以較高的速度排出反應器，這樣保證反應器內部不會出現沉淀的現象。

　　（4）C110空氣壓縮機房

　　設3臺空氣壓縮機，2用1備，為VD反應器提供特殊化反應所需氧氣。空壓機的功率為90 KW，可根據頂部氣液分離罐中溶解氧濃度控制空氣壓縮機的供氣流量。空氣壓縮機房尺寸為4.0×6.0×4.0米。

　　（5）T120 浮選池

　　設1座鋼筋混凝土結構的長方形浮選池，尺寸為14.6×3.7×4.0米，VD反應器的出水靠自重流入浮選池，實現泥水分離。氣浮澄清池頂部污泥的含固率可達到10%。其出水回流到污水處理系統進行處理，同時在反應器的出泥進入浮選池之前先經過熱交換器，通過熱功當量交換器充分利用熱能，產生的熱水可為廠區構筑物進行供暖。

　　（6）F116廢氣生化過濾池

 　　設1座鋼筋混凝土結構的生化過濾器，尺寸為9.8×9.8×4.0米，VD反應器中產生的廢氣經池頂接觸池從反應器中分離出來后，進入生化過濾器，減少空氣中的異味，時設循環泵一臺對生化過濾器內部的水進行循環冷卻，并設熱交換器一臺，一方面用于冷卻，同時將產生的熱量可用于室內采暖等用途。通過廢氣生化過濾池，能大大降低整個污泥處理區的異味，同時大為改善周邊環境和工作環境。

5　工程投資估算

　　工程投資估算如下表：

序號 項目 分項價格（萬元） 總價

國外部分（USD）

國內部分（RMB）

1 VD反應器 143.0 190.0 按1美元＝8.3元人民幣計算

2 浮選池 21.0 37.0

3 生化過濾器 27.7

4 深井施工及安裝工程 161

5 自控系統 24.0

6 電氣系統 40

7 其他土建費用 23.8

8 其他設備及自控電氣安裝工程 41.0 40.0

9 不可預見費用 20.0

總計 229.0 539.5 RMB：2440.2萬元

6　技術經濟分析

　　本工藝以100,000m3／d污水為例，進行了方案估算，所處理污泥量為1680m3／d（含水率為99.2%，折合干泥為13.44t／d），日耗電約4320kwh，即每m3污水增加電耗0.043kwh。對于已建成的現有10萬噸級的城市污水處理廠增設一套污泥消化設施是完全必要和可行的，其脫水污泥由于達到A級標準，可安全方便地進行最后處置，避免目前污泥最后處置的二次污染。
 

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