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    摘要:　本文著重介紹了加拿大諾曼(NORAM)公司在污水處理方面的一項專利技術(shù)--VERTREAT污水處理工藝及其同傳統(tǒng)污水處理工藝相比的幾點優(yōu)勢，該工藝?yán)�用潛置于地下的豎向反應(yīng)器對城市污水或工業(yè)廢水進(jìn)行超深水好氧生物處理，從普通深井曝氣工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的革新和優(yōu)化改造，使反應(yīng)池體積更小、氧的利用率更高。同傳統(tǒng)污水處理工藝相比，具有運行費用低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、較小的占地面積、對環(huán)境的影響小等優(yōu)點。
　　　關(guān)鍵字：VERTREAT污水處理工藝　　污水處理　　氧轉(zhuǎn)移率　　異味控制
1．VERTREAT工藝
　　　VERTREAT（簡稱VT）污水處理工藝是一種高效好氧活性污泥法，適用于城市污水處理和工業(yè)廢水處理，加拿大Deep Shaft Technology Inc.公司對深井曝氣工藝進(jìn)行了多年的研究，并申請了專利。二十世紀(jì)末，加拿大NORAM公司收購了Deep Shaft Technology Inc.公司，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)和研究，VERTREAT污水處理工藝就是NORAM公司在深井曝氣工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的專利技術(shù)，目前在北美開始運用推廣并取得了良好的效果， VERTREAT污水處理工藝是目前先進(jìn)的高效好氧活性污泥處理技術(shù)之一。它利用潛置于地下的豎向反應(yīng)器對污水進(jìn)行超深水好氧生物處理。其主要特點是將普通深井曝氣工藝中的三個分離處理區(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行費用。
　　　如圖1－1所示，井式生化反應(yīng)器從上而下分為一級處理區(qū)和二級處理區(qū)二個部分。在生物一級處理區(qū)內(nèi)設(shè)有一個同軸回流管，用來保持混合液處于循環(huán)狀態(tài)，在一級處理區(qū)內(nèi)包含有氧化區(qū)和混合區(qū)，占整個井式反應(yīng)器長度的3/4。空氣由混合區(qū)注入，一方面為一級處理區(qū)提供生物氧化所需氧氣，另一方面為反應(yīng)器內(nèi)液體的循環(huán)提供動力。反應(yīng)器的底部為二級處理區(qū)（又稱深度氧化區(qū)），二級處理區(qū)溶解氧含量極高，停留時間較長， BOD得到深度去除，其出水方式采用從反應(yīng)器的底部出水，出水進(jìn)入氣浮澄清池實現(xiàn)泥水分離，氣浮分離過程無須加入任何藥劑。
　　　圖1－2為美國阿拉斯加州HOMER市的城市生活污水處理廠，處理能力為4000m3/日，整個污水處理廠包括污水預(yù)處理系統(tǒng)，污水生化處理系統(tǒng)，氣浮澄清池，污泥好氧消化池及柵渣焚燒系統(tǒng)及異味控制系統(tǒng)，布置非常緊湊，整個占地面積為800平方米。

2．VERTREAT工藝特點
　　　VERTREAT（簡稱VT）污水處理工藝同傳統(tǒng)城市污水處理工藝相比，具有以下特點：
2.1　低的運行費用
　　　 同傳統(tǒng)工藝相比，VERTREAT工藝的運行費用要低很多，去除每公斤BOD 耗電小于0.8
度，較低的運行費用主要是有以方面原因：
　　　2.1.1高的氧轉(zhuǎn)移率和低曝氣量：傳統(tǒng)工藝的氧轉(zhuǎn)移率一般為15%左右，而VERTREAT工藝由于反應(yīng)器深度達(dá)到100米左右，大大提高氧的溶解度，同時通過技術(shù)革新，污水同空氣的接觸時間比深井曝氣工藝大為延長，所以轉(zhuǎn)移效率大為提高，最高可達(dá)到86%，在CHVERON REFINERY中，通過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，原所注入空氣中含氧為21%，在反應(yīng)器頂部所排放的廢氣中，其含氧量為3-4%，二氧化碳含量則達(dá)到18%左右，說明氧的轉(zhuǎn)移率達(dá)到近90%，所需的氣量為傳統(tǒng)工藝的15%，即約1/6，而在供應(yīng)同樣空氣量的情況下考慮壓力的因素，電耗將高3倍，二者合一綜合考慮，VERTREAT工藝比傳統(tǒng)污水處理工藝節(jié)省電耗58%。此工藝不但氧轉(zhuǎn)移效率高，而且高壓空氣的利用也是十分巧妙，壓縮氣體在充氧的同時，完成了溶氣功能，為活性污泥氣浮分離、濃縮二步一次完成；壓縮空氣在充氧的同時，還完成了混合液的攪拌功能，保證了混合液與原污水的充分混合，最后壓縮空氣在充氧的同時，還完成了混合液的推流功能，保證混合液按工藝設(shè)計要求進(jìn)行環(huán)流和潛流，確保污水在反應(yīng)器中的反應(yīng)時間及去除效率。因此本工藝實際上是一氣多用：即充氧、混合液的推流、攪拌、泥水分離、污泥濃縮及污泥回流。其節(jié)能效果是目前任何工藝無法相比的。
　　　2.1.2　重力污泥回流系統(tǒng)：VERTREAT工藝污泥回流量同常規(guī)污水處理工藝相當(dāng)，但VERTREAT工藝由于其自身的特殊結(jié)構(gòu)和特征，充分利用水力學(xué)條件，VERTREAT工藝的出水重力流到氣浮分離池實現(xiàn)泥水分離（不需填加任何藥劑），分離出來的污泥回流也可以實現(xiàn)重力回流，從而有效降低運行費用。
　　　2.1.3　較低的人工管理費用和維修費用：整個VERTREAT處理系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)，可以實現(xiàn)無人控制，在CHVERON REFINERY污水處理場中，日常操作人員僅為3人，夜班無人值班；同時整個VERTREAT系統(tǒng)中無活動部件和易損耗件，所需要維護(hù)的僅僅是空壓機(jī)，所以大大降低日常維護(hù)和維修工作量，核心設(shè)施的使用壽命可達(dá)到20年以上或更多，從而大大降低折舊費用。
　　　2.1.4　低污泥處理費用：VERTREAT工藝采用氣浮分離池實現(xiàn)泥水分離，剩余污泥的含固率可達(dá)到4%，可直接進(jìn)入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水；而傳統(tǒng)工藝的剩余污泥含固率為0.8%，需要配套污泥濃縮池或預(yù)濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮后才能進(jìn)行污泥脫水；同時采用VERTREAT工藝產(chǎn)生的污泥量較少，并且在脫水中加入的藥劑較少，所以污泥處理費用較低。
2.2　較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力
　　　VERTREAT反應(yīng)器分為循環(huán)氧化處理區(qū)和深度氧化區(qū)，進(jìn)水在循環(huán)區(qū)與原污水充分混合，對進(jìn)水的污染因子在反應(yīng)器內(nèi)迅速被稀釋，具有極強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。
　　　由于反應(yīng)器混合液具有很高的CO2濃度，對進(jìn)水的pH值具有很強(qiáng)的緩沖作用，在進(jìn)水pH值達(dá)到12的情況下，系統(tǒng)可以在不加任何藥劑的情況下正常運行，對污水處理的管理，尤其是對水質(zhì)波動較大的工業(yè)廢水處理能夠大大簡化操作管理，降低運行費用。
2.3　較小的占地面積
　　　由于其反應(yīng)器是潛置于地下，采用較高的污泥負(fù)荷，反應(yīng)器內(nèi)MLSS可在7500-12000mg/L之間調(diào)節(jié)，污泥和污水在反應(yīng)器內(nèi)充分混合反應(yīng)，各種污染物在反應(yīng)器內(nèi)被迅速降解，這樣整個VERTREAT工藝的反應(yīng)器需要較少的占地面積，主要的占地為氣浮分離池，氣浮分離池的體積及面積主要有進(jìn)水水量決定的，在同等條件下，VERTREAT工藝生化反應(yīng)系統(tǒng)的占地面積是傳統(tǒng)工藝的20%，就城市污水處理廠而言，考慮預(yù)處理區(qū)、生化處理系統(tǒng)、污泥處理區(qū)及公用部分，總占地面積可節(jié)省50%左右。VERTREAT工藝占地面積小的特點一方面可以大量節(jié)省占地，適用于土地面積較為緊張的水處理系統(tǒng)，同時也非常適用于那些現(xiàn)存的污水處理系統(tǒng)的改造或擴(kuò)建項目，可以在不增加占地面積的前提下，可以將處理能力放大數(shù)倍，而公用設(shè)施、人員及總運行費用則不增加或增加很少。如在美國Alaska的一個城市污水處理場，水量為5000m3/日，包括污水處理系統(tǒng)、污泥消化系統(tǒng)及異味處理系統(tǒng)，總占地面積為808 m2。以100,000 m3/日已建污水處理廠生化處理反應(yīng)池占地面積為例同VT工藝生化系統(tǒng)占地進(jìn)行對比，見表2－1。

　2.4　對環(huán)境影響小
　　　采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行污水處理時，整個廠區(qū)產(chǎn)生很大異味，主要是在曝氣池中產(chǎn)生的，對周邊環(huán)境的影響較大，一方面造成工作環(huán)境較為惡劣，同時也影響周邊環(huán)境的開發(fā)使用，所以目前很多城市污水處理廠都建在遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)，造成管道費用大為增加；而VERTREAT污水處理工藝由于其具有很高的氧轉(zhuǎn)移率，從而需要的空氣量為傳統(tǒng)工藝的15%，同時反應(yīng)器的開放面積很小，為傳統(tǒng)工藝的1/20左右，所以向大氣中釋放的廢氣比傳統(tǒng)工藝顯著下降，這樣對周邊環(huán)境的影響很少，不會對周邊的開發(fā)造成影響，同時由于反應(yīng)器的面積很小，如需進(jìn)一步減少異味則可以很容易將反應(yīng)器的廢氣收集起來進(jìn)行異味處理，同時如果考慮美觀或與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的話，可以將整個系統(tǒng)放置在建筑物以內(nèi)。前面所提到的美國Alaska的城市污水處理場位于生活區(qū)，整個系統(tǒng)設(shè)置在建筑物之內(nèi)，美觀整潔。
3．VT工藝的適用性及經(jīng)濟(jì)性
　　　本工藝最適用于城市污水就近處理，就近排放，就近回用，在舊城市改造中“見縫插井”就可實現(xiàn)污水的凈化，以節(jié)省大量市政管道投資。
　　　 以上只是VERTREAT污水處理工藝同傳統(tǒng)工藝相比的主要幾點優(yōu)勢，其他還有防止對地下水污染等優(yōu)點，再此不一一列舉，總之，VERTREAT工藝是一種先進(jìn)的適合于處理城市污水和工業(yè)廢水的新工藝，在中國當(dāng)今水污染非常嚴(yán)重，政府和人民也意識到環(huán)保的重要性，但傳統(tǒng)污水處理工藝的占地面積大，運行費用高等缺點從一定程度上制約了污水處理工程的建設(shè)和正常運行，而 VERTREAT污水處理工藝從原理上避免了這些缺點。
　　　 另外，VERTREAT工藝可用作進(jìn)行污泥好氧消化處理，在用作污泥好氧消化處理時我們將之稱為VERTAD污泥消化工藝，污水處理廠的污泥經(jīng)VERTAD工藝處理后可達(dá)到美國國家環(huán)保局EPA所規(guī)定的A級生物固體標(biāo)準(zhǔn)，可作為肥料無限制用于各種場所，是解決污泥最終處置問題的理想方法。
　　　 以一座100,000噸/日城市污水處理廠為例，每日剩余污泥量為1680m3/d（含水率99.2%，折合干泥13.44噸/日），采用VERTAD污泥消化工藝進(jìn)行污泥的處理，只需在原有污泥脫水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加占地260平方米，即可建成VERTAD污泥處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的污泥可達(dá)到A級標(biāo)準(zhǔn)，從而可安全方便地進(jìn)行污泥的最終處置，避免目前污泥處置中產(chǎn)生的二次污染等情況。其運行費用可折算為每立方米污水增加電耗0.043度，總投資2440萬為人民幣。