加(jia)拿(na)大諾曼公(gong)司在(zai)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)方面(mian)推出了(le)一項專利技(ji)術--雙威污(wu)(wu)(wu)水(shui)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)系統，包(bao)括VERTREATTM污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)工藝(yi)(簡稱VT工藝(yi))和(he)VERTADTM污(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)工藝(yi)(簡稱VD工藝(yi))。在(zai)加(jia)拿(na)大和(he)美國(guo)已建有3座采用該工藝(yi)的污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)投(tou)入(ru)運(yun)行。

1　VT處理工藝

1.1　工藝概況

VT污(wu)水處理(li)工(gong)(gong)藝利用潛置(zhi)于地(di)(di)下(xia)的(de)豎向(xiang)反(fan)(fan)應器(qi)對(dui)污(wu)水進行超深水好氧(yang)(yang)生物處理(li)。該工(gong)(gong)藝與普通深井(jing)曝氣(qi)工(gong)(gong)藝相比，其(qi)主要特點是：設有3個(ge)不同功能的(de)處理(li)區(qu)，使(shi)反(fan)(fan)應池體積更(geng)小、氧(yang)(yang)的(de)利用率更(geng)高(gao)，從(cong)而有效地(di)(di)降低了工(gong)(gong)程投資和運行費用。井(jing)式生化反(fan)(fan)應器(qi)從(cong)上而下(xia)分為(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)化區(qu)、混合區(qu)及深度(du)氧(yang)(yang)化區(qu)3個(ge)部分(見圖1)。該反(fan)(fan)應器(qi)深一般為(wei)(wei)(wei)75～110 m，直徑通常(chang)為(wei)(wei)(wei)0.7～6 m。

VERTREATTM是一種高效率的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)反應器，可以廣泛地用于高濃度工業廢(fei)水和生(sheng)活(huo)污水的(de)(de)(de)(de)處(chu)理，與(yu)其他深井曝氣工藝相比較，其不(bu)同之處(chu)在(zai)(zai)于，VERTREATTM工藝包(bao)括3個(ge)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)處(chu)理區(qu)。氧(yang)化(hua)區(qu)：這(zhe)個(ge)區(qu)在(zai)(zai)井筒(tong)的(de)(de)(de)(de)上(shang)部(bu)，包(bao)括一個(ge)同心(xin)通風試管(guan)和供混合(he)液體再循(xun)環帶；混合(he)區(qu)：這(zhe)個(ge)區(qu)域直接(jie)位(wei)于氧(yang)化(hua)區(qu)的(de)(de)(de)(de)下部(bu)，恰好位(wei)于整個(ge)井深度為3/4的(de)(de)(de)(de)位(wei)置，上(shang)部(bu)區(qu)域高速率的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)氧(yang)化(hua)反應所需(xu)的(de)(de)(de)(de)空氣注入到混合(he)區(qu)，提供空氣提升循(xun)環的(de)(de)(de)(de)運行動力；深度氧(yang)化(hua)區(qu)：這(zhe)部(bu)分(fen)位(wei)于井的(de)(de)(de)(de)底部(bu)。

VERTREATTM反(fan)應(ying)器可以通過普通的(de)(de)井(jing)鉆和井(jing)鑿技術來安裝(zhuang)。反(fan)應(ying)器深度通常可達110 m，其占(zhan)地(di)面積僅相當于傳統活性(xing)污泥法一(yi)個反(fan)應(ying)池的(de)(de)占(zhan)地(di)；其空(kong)氣消耗(hao)量(liang)為傳統活性(xing)污泥法的(de)(de)10%。井(jing)筒的(de)(de)直徑一(yi)般(ban)可達3 m，其具體大小由待處(chu)理的(de)(de)污水的(de)(de)水質和水量(liang)來決定。

1.2　工藝流程

參見圖1，工藝具體流程如下：

①起(qi)始(shi)階段，空(kong)氣(qi)(qi)(qi)通過(guo)入(ru)流管進入(ru)混(hun)合區以(yi)產(chan)生(sheng)循環。升(sheng)起(qi)的氣(qi)(qi)(qi)泡產(chan)生(sheng)一個密度坡度，從而(er)導致空(kong)氣(qi)(qi)(qi)在氧化區內循環。

②一旦這個循(xun)環(huan)建立(li)并穩(wen)定后，空氣(qi)注(zhu)入(ru)(ru)(ru)點轉移到混(hun)合(he)區(qu)的下部(bu)。未處理(li)的污水通過(guo)入(ru)(ru)(ru)流管在混(hun)合(he)區(qu)空氣(qi)注(zhu)入(ru)(ru)(ru)點的同(tong)等高度進入(ru)(ru)(ru)液體循(xun)環(huan)。

③壓力和深(shen)度導致了高(gao)的氧(yang)(yang)(yang)氣傳(chuan)導速率從而保(bao)證(zheng)混合區內(nei)的混合溶(rong)液中具有(you)高(gao)的溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)量。氧(yang)(yang)(yang)化區內(nei)高(gao)的反應速率保(bao)證(zheng)了有(you)機(ji)物(wu)能在垂(chui)直循環圈的上部被生物(wu)氧(yang)(yang)(yang)化。

④再(zai)循環液體沿著(zhu)井筒的(de)(de)(de)豎壁到(dao)(dao)達上(shang)部箱體中(zhong)，在那(nei)里(li)含有廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡可以將廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)釋放進入大氣(qi)(qi)(qi)(qi)。去掉這(zhe)(zhe)些微(wei)生物呼吸作(zuo)用產生的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)態產物對于防止(zhi)這(zhe)(zhe)些廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)重新回到(dao)(dao)系(xi)統內而影(ying)響空氣(qi)(qi)(qi)(qi)動(dong)力(li)效率是非常必要的(de)(de)(de)。

⑤混(hun)合液體中比例較小(xiao)的(de)一部分(fen)從混(hun)合區(qu)進(jin)入(ru)下部深度(du)氧化區(qu)。這個區(qu)域(yu)內(nei)溶解氧含量極(ji)高，停留(liu)時間較長，因(yin)而有極(ji)高的(de)BOD去除率。同時飽含的(de)溶氣也有利(li)于(yu)后續氣浮澄(cheng)清(qing)池中的(de)固液分(fen)離。

⑥深(shen)度氧化區內的混合液(ye)體(ti)以極快的速度(2 m/s)進入氣浮澄清池，這可保(bao)證砂(sha)粒和固體(ti)物質不會沉積(ji)在井的底部。

⑦混合液體行至上表面過程中的快速減壓可以產生經過充分充氧的低密度的懸浮物。再經過氣浮澄清池中的有效分離，可以產生結合密實的生物絮體和高質量的待消毒和排放的液體。
 
1.3　工(gong)藝特點

與其(qi)他污水生(sheng)物處理工(gong)藝相(xiang)比，VT技術具有以下特點：

(1)運行費用低(di)。通常只有(you)傳(chuan)統活性污泥法的一半以下。

(2)占(zhan)地少。本系統結構非常緊湊，所需(xu)占(zhan)地面積通常只(zhi)有傳統工藝的10%～20%。

(3)環(huan)境影(ying)響(xiang)小。和傳統工藝相比，VT工藝的VOC(揮發性(xing)有(you)機化合物)排放(fang)量是最(zui)低的。由于(yu)占(zhan)地(di)小，也(ye)便于(yu)根據特定需要將系統置于(yu)封閉的建筑之內。

(4)維修、管(guan)理方便。并可以通過自動控制，實現無人(ren)值(zhi)守。

(5)抗沖擊負(fu)荷能力強(qiang)。

1.4　主要技術經濟指標

BOD去除率≥95%；出(chu)水(shui)BOD＜15 mg/L，SS＜15 mg/L；去除1 kg BOD耗電≤0.8 kW·h。對城市污水(shui)而言，每處理1 m3水(shui)耗電0.1 kW·h左(zuo)右(you)；占地面積僅為傳統污水(shui)處理工藝的10%～20%。

2　VD處理工藝

2.1　工藝概況

VD工藝(yi)是一(yi)種高溫好氧污泥(ni)消(xiao)(xiao)化(hua)技術，初沉污泥(ni)及剩余活性污泥(ni)經VD工藝(yi)處理后，可(ke)轉(zhuan)化(hua)成美國(guo)環境保(bao)護局(USEPA)CFR?503條規定的(de)A級生(sheng)物固體。A級生(sheng)物固體可(ke)直(zhi)接(jie)用作土(tu)壤肥料，徹底(di)解決污泥(ni)的(de)最終(zhong)處置問題。該工藝(yi)的(de)核(he)心是深(shen)埋于地下的(de)井(jing)式高壓(ya)反應(ying)器( 見圖2)。該反應(ying)器深(shen)一(yi)般是110 m，井(jing)的(de)直(zhi)徑通常(chang)是0.5～3 m，所占面積僅為傳統(tong)污泥(ni)消(xiao)(xiao)化(hua)技術的(de)一(yi)個零(ling)頭(tou)。

VERTADTM是一個高效的(de)(de)(de)(de)高溫好(hao)氧(yang)污(wu)泥消化(hua)(hua)過程(cheng)。與其(qi)他高溫消化(hua)(hua)系統相(xiang)比，其(qi)不同之(zhi)處在于將3個獨立的(de)(de)(de)(de)功能區(qu)(qu)放在1個反(fan)應(ying)器(qi)中進行。井筒的(de)(de)(de)(de)最(zui)上部是第一級(ji)反(fan)應(ying)區(qu)(qu)，包括(kuo)一個同心(xin)通風試管和(he)用于混合液體循(xun)環(huan)的(de)(de)(de)(de)再(zai)循(xun)環(huan)帶。混合區(qu)(qu)在第一級(ji)反(fan)應(ying)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)下部，位于整個井筒的(de)(de)(de)(de)1/2深度(du)處。在井筒上部區(qu)(qu)域(yu)所發生的(de)(de)(de)(de)高速率生物(wu)氧(yang)化(hua)(hua)所需的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)注入區(qu)(qu)域(yu)，為(wei)空氣(qi)循(xun)環(huan)提(ti)升(sheng)提(ti)供(gong)動力。第二級(ji)反(fan)應(ying)區(qu)(qu)域(yu)在井筒的(de)(de)(de)(de)底部，井徑3 m，井深一般約100 m，是普通好(hao)氣(qi)氧(yang)化(hua)(hua)所用氣(qi)量的(de)(de)(de)(de)10%。具體由污(wu)水濃度(du)及污(wu)泥量確定。

2.2　工藝流程

參見圖2，具體工藝過程(cheng)如下：

①起(qi)始階段(duan)，空氣通過入流(liu)管進入混合區以產(chan)生循(xun)環(huan)。升起(qi)氣泡產(chan)生一(yi)個密度(du)坡度(du)，從而導致空氣在(zai)氧(yang)化(hua)區內循(xun)環(huan)。

②一旦這個循環建立(li)并穩定后，空氣注入(ru)(ru)點(dian)轉(zhuan)移到混合區(qu)的下部。未(wei)處理的污泥通過入(ru)(ru)流(liu)管在混合區(qu)空氣注入(ru)(ru)點(dian)的同等高度進入(ru)(ru)液體循環。

③壓力和深度導(dao)致了(le)高(gao)的(de)氧氣傳導(dao)速率從而保(bao)(bao)證(zheng)混合區內(nei)(nei)的(de)混合溶液中具有高(gao)的(de)溶解氧量(liang)。氧化區內(nei)(nei)高(gao)的(de)反應速率保(bao)(bao)證(zheng)了(le)有機物能在垂直循環圈(quan)的(de)上部被生物氧化。

④再循環液體沿著井筒的豎壁(bi)到(dao)達上部箱體中，在那里含有廢氣(qi)(qi)(qi)的氣(qi)(qi)(qi)泡可(ke)以將廢氣(qi)(qi)(qi)釋放入大氣(qi)(qi)(qi)中。去(qu)掉這些微生(sheng)物(wu)呼吸作用(yong)產生(sheng)的氣(qi)(qi)(qi)態產物(wu)，對于防止(zhi)這些廢氣(qi)(qi)(qi)重新(xin)回到(dao)系統(tong)內影響空氣(qi)(qi)(qi)動力效率是非(fei)常必要的。

⑤混(hun)合(he)液(ye)體中(zhong)比例(li)較小的(de)一(yi)部分(fen)(fen)從混(hun)合(he)區(qu)進入下部第二(er)級消化區(qu)。這個區(qu)域內(nei)溶解氧含量極高(gao)，停留時間較長，所以，污(wu)泥(ni)中(zhong)剩余的(de)有(you)(you)機物(wu)在此被高(gao)度氧化。同時所含的(de)溶氣也(ye)有(you)(you)利(li)于后續產物(wu)池中(zhong)的(de)固(gu)液(ye)分(fen)(fen)離(li)。此過程(cheng)最(zui)關鍵和最(zui)重要的(de)特點是(shi)在這個過程(cheng)中(zhong)隨著有(you)(you)機物(wu)的(de)氧化，污(wu)泥(ni)溫度不(bu)斷升高(gao)，并(bing)利(li)用周圍良好(hao)的(de)保溫環境使反應(ying)器的(de)溫度得到穩定(ding)。

⑥消化后的污泥以極快的速度(du)(du)到達地表的產(chan)物(wu)箱，這(zhe)個速度(du)(du)可(ke)以保證(zheng)砂(sha)粒和固體物(wu)質不會(hui)沉積在井底(di)。

⑦混合液體行至上表面過程(cheng)中快(kuai)速的減壓可(ke)以(yi)導致固體物質從液體中分(fen)離(li)并懸浮(fu)于(yu)(yu)表面。分(fen)離(li)出來的高濃度生物具有不同的用(yong)處。廢液循環(huan)至二級處理以(yi)便于(yu)(yu)達標排放。

2.3　工藝特點

VD污(wu)泥處理技術與傳統的厭氧(yang)(yang)及(ji)好氧(yang)(yang)污(wu)泥處理工藝相(xiang)比，具有(you)以下優點：

(1)投資(zi)省。在(zai)大多數(shu)情況下，總(zong)投資(zi)比傳(chuan)統(tong)工藝低。

(2)占(zhan)地小。本系(xi)統結構非常緊(jin)湊，占(zhan)地面積小。

(3)處(chu)理(li)效(xiao)果好(hao)。在(zai)處(chu)理(li)過程中，揮發(fa)性固體要減少40%～50%。經(jing)處(chu)理(li)后(hou)的出廠污(wu)泥(ni)可達(da)到US EPA污(wu)泥(ni)A級標準。污(wu)泥(ni)經(jing)脫水后(hou)，可以直接用作土壤肥料，徹底(di)解(jie)決污(wu)泥(ni)的最(zui)終處(chu)置問(wen)題。

(4)運(yun)行費用為傳統(tong)高溫好氧(yang)消化的(de)一半以下。

(5)對經消化(hua)后的(de)污(wu)泥(ni)，只需投加少量的(de)有機(ji)絮凝劑進(jin)行污(wu)泥(ni)脫水，就可使污(wu)泥(ni)的(de)含水率降至65%～70%。

(6)環境影(ying)響(xiang)小(xiao)。采(cai)用(yong)VD污泥處理工藝，異(yi)味氣體(ti)和(he)揮發(fa)性(xing)有機物的排放量很低。

(7)在氣候(hou)非常惡劣的地方，或(huo)者對環境有特殊(shu)需要的情況下，便于將該系統置于封閉的建筑之內。

(8)維修、管理方便(bian)。并可以通過自動控制(zhi)，實現無人值(zhi)守(shou)。

(9)使用(yong)價(jia)錢不高的(de)(de)熱(re)交換器，即可實現(xian)過程的(de)(de)熱(re)量回(hui)收(收回(hui)的(de)(de)熱(re)量可以用(yong)來采暖)，而不需像厭氧消化(hua)那樣配置價(jia)格(ge)昂貴(gui)的(de)(de)氣體(ti)凈化(hua)裝(zhuang)置和專用(yong)鍋爐。

2.4　主(zhu)要技(ji)術經(jing)濟指標(biao)

氧傳質效率約50%；經VD工藝處理后，揮發性固體至少可以降低40%；經離心機脫水可得到含水率小于70%的A級生物固體；去除每kg揮發性固體耗電小于1.4 kW ·h，對城市污水而言，相當于每m3水耗電0.06 kW·h，如果VT和VD工藝同時使用，污水和污泥處理系統總耗電約0.16 kW·h/m3水；占地面積僅為傳統污泥消化工藝的10%～20%。
 

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