（天津市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051）

　　加拿大NORAM公司David先生發(fā)明的VT（Vertical Treatment）& VD（Vertical Thermophilic Aerobic Digestion）工藝是在深井曝氣技術(shù)的長(zhǎng)期實(shí)踐中不斷總結(jié)而發(fā)現(xiàn)的，該工藝充分發(fā)揮了井式反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)。眾所周知，水在20℃時(shí)，常壓下的溶解氧飽和濃度為9.17 mg/L。在VT工藝中，井深100 m時(shí)，溶解氧的飽和濃度可達(dá)80 ~ 90 mg/L，有關(guān)文獻(xiàn)指出，深井的反應(yīng)器中，溶解氧濃度可達(dá)40 ~ 50 mg/L，氧轉(zhuǎn)移推動(dòng)力可比普通曝氣提高5倍。高溶解氧提高了氧化污泥絮體顆粒內(nèi)的滲透深度，使絮體顆粒中好氧微生物所占比例增大，增大污水處理系統(tǒng)的污泥負(fù)荷；同時(shí)，強(qiáng)大的氧轉(zhuǎn)移推動(dòng)力使氧的傳遞速度加快，使微生物的氧化作用不會(huì)受到供氧限制，溶解氧充足，有利于硝化菌的生長(zhǎng)，更不易發(fā)生由于缺氧而引發(fā)的絲狀菌污泥膨脹。總之，較高的溶解氧濃度是雙威工藝的最大特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，深井曝氣雖然井深也達(dá)100 m，但其流態(tài)是垂直流動(dòng)循環(huán)式曝氣反應(yīng)器，雙威工藝，專(zhuān)辟有高氧化區(qū)，為活性污泥法處理有機(jī)污水開(kāi)創(chuàng)了一條新途徑。同時(shí)用VD工藝處理污泥，進(jìn)行高溫好氧消化，有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，是一種新開(kāi)發(fā)的自熱型污泥消化技術(shù)。其產(chǎn)物含固率可達(dá)10%，使污泥穩(wěn)定安全，達(dá)到美國(guó)EPA的CFR-503條規(guī)定的A級(jí)生物固體標(biāo)準(zhǔn)，為污泥的最后處置開(kāi)辟了新的路徑。

　　井式反應(yīng)器在降解有機(jī)物的同時(shí)，又完成了混合液的加壓溶氣任務(wù)，由于出水自反應(yīng)器的底部（約10個(gè)大氣壓）引出，在減壓釋放后，混合液內(nèi)的污泥將自動(dòng)上浮，此舉使VT工藝可獲得含固率4%的剩余污泥；VD工藝可獲得含固率10%的A級(jí)生物固體。

　　圖①~⑩顯示了溫哥華采用VT工藝的污水處理廠其混合液分離的實(shí)際情況（全過(guò)程錄像為2分30秒）。

　　加拿大諾曼工程及工程承包公司（簡(jiǎn)稱(chēng)諾曼公司）是一家致力于環(huán)保及化工領(lǐng)域新技術(shù)開(kāi)發(fā)及其商業(yè)化應(yīng)用的工程公司。諾曼公司在污水處理方面擁有的一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)是雙威污水污泥處理系統(tǒng)，包括VERTREAT^TV污水處理工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)VT工藝）和VERTAD^TM污泥處理工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)VD工藝）。

　　與傳統(tǒng)污水及污泥處理技術(shù)相比，雙威系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：

　　(1)采用VT污水處理工藝，占地面積通常只有傳統(tǒng)工藝的20%；

　　(2)采用VT污水處理工藝，曝氣量?jī)H為傳統(tǒng)法的10%；

　　(3)采用VT污水處理工藝，不存在大面積敞開(kāi)式曝氣池，異味氣體排放降至最低程度，能最大限度地改善污水廠對(duì)周?chē)h(huán)境的負(fù)面影響；

　　(4)采用VD污泥處理工藝，經(jīng)處理后的出廠污泥達(dá)到美國(guó)EPA污泥A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可作為農(nóng)用及綠化用肥直接使用。

　　1 VT污水處理工藝

　　VT污水處理工藝是目前最先進(jìn)的高效好氧活性污泥處理技術(shù)。它利用潛置于地下的豎向反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行超深水好氧生物處理。其主要特點(diǎn)是將普通深井曝氣工藝中的三個(gè)分離處理區(qū)合并，使反應(yīng)池體積更小，氧的利用率更高，從而有效地降低了工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。井式生化反應(yīng)器從上而下分為氧化區(qū)、混合區(qū)及深度氧化區(qū)三個(gè)部分，工藝及結(jié)構(gòu)如圖1所示。該反應(yīng)器一般75 ~ 110米深，直徑通常為0.7 ~ 6米。

　　與其它污水生物處理工藝相比，VT技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　* 運(yùn)行費(fèi)用低。通常只有傳統(tǒng)活性污泥法的一半以下；

　　* 占地少。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，所需占地面積通常只有傳統(tǒng)工藝的10% ~ 20%；

　　* 環(huán)境影響小。和傳統(tǒng)工藝相比，VT工藝的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放量是最低的。由于占地小，也便于根據(jù)特定需要將系統(tǒng)置于封閉的建筑之內(nèi)；

　　* 維修、管理方便。并可以通過(guò)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

　　主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)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耗電≤0.8度。對(duì)城市污水而言，每處理1 m³水耗電0.1度左右；

　　* 占地面積僅為傳統(tǒng)污水處理工藝的10% ~ 20%。

　　2 VD污泥處理工藝

　　VD工藝是一種先進(jìn)的自熱型高溫好氧污泥消化技術(shù)，初沉污泥及剩余活性污泥經(jīng)VD工藝處理后，可轉(zhuǎn)化成美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）CFR-503條規(guī)定的A級(jí)生物固體，A級(jí)生物固體可直接用作土壤肥料，徹底解決污泥的最終處置問(wèn)題。該工藝的核心是深埋于地下的井式高壓反應(yīng)器（如圖2所示）。該反應(yīng)器一般是110米深，井的直徑通常是0.5 ~ 3米，所占面積僅為傳統(tǒng)污泥消化技術(shù)的一個(gè)零頭。

圖1  VT結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖

圖2  VD結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖

　　VD污泥處理技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧及好氧污泥處理工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　* 投資省。大多數(shù)情況下，總投資比傳統(tǒng)工藝低；

　　* 占地少。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，占地面積小；

　　* 處理效果好。在處理過(guò)程中，揮PA發(fā)性固體要以減少40% ~ 50%。經(jīng)處理后的出廠污泥可達(dá)到美國(guó)E污泥A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污泥經(jīng)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(wèn)題；

　　* 運(yùn)行費(fèi)用為傳統(tǒng)高溫好氧消化的一半以下；

　　* 對(duì)消化后污泥只需投加少量有機(jī)絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，就可使污泥含水率降至65% ~ 70%；

　　* 環(huán)境影響小。采用VD污泥處理工藝，異味氣體和揮發(fā)性有機(jī)物的排放量很低；

　　* 在氣候非常惡劣的地方，或者對(duì)環(huán)境有特殊需要的情況下，便于將該系統(tǒng)置于封閉的建筑內(nèi)；

　　* 維修、管理方便。并可以通過(guò)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；

　　* 使用價(jià)錢(qián)不高的熱交換器，即可實(shí)現(xiàn)過(guò)程的熱量回收（收回的熱量可以用來(lái)采暖），而不需像厭氧消化那樣配置價(jià)格昂貴的氣體凈化裝置和專(zhuān)用鍋爐。

　　3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：

　　* 氧傳質(zhì)效率約50%；

　　* 經(jīng)VD工藝處理后，揮發(fā)性固體至少可以降低40%；

　　* 經(jīng)離心機(jī)脫水可得到含水率小于70%的A級(jí)生物固體；

　　* 去除每公斤揮發(fā)性固體耗電小于1.4度，對(duì)城市污水而言，相當(dāng)于噸水耗電0.06度，如果VT和VD工藝同時(shí)使用，污水和污泥處理系統(tǒng)總耗系統(tǒng)總耗電約0.16度/m³水；

　　* 占地面積僅為傳統(tǒng)污泥消化工藝的10% ~ 20%。

　　4  VT工藝按不同排放要求的三種流程：

　　① 當(dāng)采用GB18918－2002一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，工藝流程如下：

　　本流程在VT反應(yīng)器出水經(jīng)氣浮分離后采用BAF池進(jìn)行硝化反應(yīng)，利用進(jìn)水池進(jìn)行反硝化反應(yīng)。除磷采用化學(xué)法。脫氮和除磷效果良好。

　　在本流程中，BAF池本身具有不易堵塞的特點(diǎn)，加上VT工藝氣浮出水所含SS很低，所以在運(yùn)行中，只需每周反沖洗一次，節(jié)能顯著。

　　② 當(dāng)采用GB18918－2002一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，工藝流程如下：

　　本流程除磷采用化學(xué)法，流程簡(jiǎn)潔，脫氮和除磷效果可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　③ 采用GB18918－2002二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，工藝流程如下：

　　另?yè)?jù)Noram公司提供的材料證明，該技術(shù)除用于處理城市污水外，同時(shí)也廣泛用于各種工業(yè)廢水的處理，僅該公司承建的污水處理項(xiàng)目中有市政污水廠25座，最大規(guī)模為51 000 m³/d，而工業(yè)廢水的處理廠達(dá)38座，最大規(guī)模為400 000人口當(dāng)量，BOD負(fù)荷達(dá)30 000 kg/d。可見(jiàn)該技術(shù)用于高濃度有機(jī)廢水的治理有其更大的優(yōu)勢(shì)。