加拿大諾曼公司在污水處理方面推出了一項專(zhuān)利技術(shù)--雙威污水污泥處理系統，包括VERTREATTM污水處理工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)VT工藝)和VERTADTM污泥處理工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)VD工藝)。在加拿大和美國已建有3座采用該工藝的污水處理廠(chǎng)投入運行。
1 VT處理工藝
1.1 工藝概況
VT污水處理工藝利用潛置于地下的豎向反應器對污水進(jìn)行超深水好氧生物處理。該工藝與普通深井曝氣工藝相比，其主要特點(diǎn)是：設有3個(gè)不同功能的處理區，使反應池體積更小、氧的利用率更高，從而有效地降低了工程投資和運行費用。井式生化反應器從上而下分為氧化區、混合區及深度氧化區3個(gè)部分(見(jiàn)圖1)。該反應器深一般為75～110 m，直徑通常為0.7～6 m。
VERTREATTM是一種高效率的生物反應器，可以廣泛地用于高濃度工業(yè)廢水和生活污水的處理，與其他深井曝氣工藝相比較，其不同之處在于，VERTREATTM工藝包括3個(gè)不同的處理區。氧化區：這個(gè)區在井筒的上部，包括一個(gè)同心通風(fēng)試管和供混合液體再循環(huán)帶；混合區：這個(gè)區域直接位于氧化區的下部，恰好位于整個(gè)井深度為3/4的位置，上部區域高速率的生物氧化反應所需的空氣注入到混合區，提供空氣提升循環(huán)的運行動(dòng)力；深度氧化區：這部分位于井的底部。
VERTREATTM反應器可以通過(guò)普通的井鉆和井鑿技術(shù)來(lái)安裝。反應器深度通?？蛇_110 m，其占地面積僅相當于傳統活性污泥法一個(gè)反應池的占地；其空氣消耗量為傳統活性污泥法的10%。井筒的直徑一般可達3 m，其具體大小由待處理的污水的水質(zhì)和水量來(lái)決定。
1.2 工藝流程
參見(jiàn)圖1，工藝具體流程如下：
?、倨鹗茧A段，空氣通過(guò)入流管進(jìn)入混合區以產(chǎn)生循環(huán)。升起的氣泡產(chǎn)生一個(gè)密度坡度，從而導致空氣在氧化區內循環(huán)。
?、谝坏┻@個(gè)循環(huán)建立并穩定后，空氣注入點(diǎn)轉移到混合區的下部。未處理的污水通過(guò)入流管在混合區空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循環(huán)。
?、蹓毫蜕疃葘е铝烁叩难鯕鈧鲗俾蕪亩ＷC混合區內的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化區內高的反應速率保證了有機物能在垂直循環(huán)圈的上部被生物氧化。
?、茉傺h(huán)液體沿著(zhù)井筒的豎壁到達上部箱體中，在那里含有廢氣的氣泡可以將廢氣釋放進(jìn)入大氣。去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物對于防止這些廢氣重新回到系統內而影響空氣動(dòng)力效率是非常必要的。
?、莼旌弦后w中比例較小的一部分從混合區進(jìn)入下部深度氧化區。這個(gè)區域內溶解氧含量極高，停留時(shí)間較長(cháng)，因而有極高的BOD去除率。同時(shí)飽含的溶氣也有利于后續氣浮澄清池中的固液分離。
?、奚疃妊趸瘏^內的混合液體以極快的速度(2 m/s)進(jìn)入氣浮澄清池，這可保證砂粒和固體物質(zhì)不會(huì )沉積在井的底部。
?、呋旌弦后w行至上表面過(guò)程中的快速減壓可以產(chǎn)生經(jīng)過(guò)充分充氧的低密度的懸浮物。再經(jīng)過(guò)氣浮澄清池中的有效分離，可以產(chǎn)生結合密實(shí)的生物絮體和高質(zhì)量的待消毒和排放的液體。
1.3 工藝特點(diǎn)
與其他污水生物處理工藝相比，VT技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
(1)運行費用低。通常只有傳統活性污泥法的一半以下。
(2)占地少。本系統結構非常緊湊，所需占地面積通常只有傳統工藝的10%～20%。
(3)環(huán)境影響小。和傳統工藝相比，VT工藝的VOC(揮發(fā)性有機化合物)排放量是最低的。由于占地小，也便于根據特定需要將系統置于封閉的建筑之內。
(4)維修、管理方便。并可以通過(guò)自動(dòng)控制，實(shí)現無(wú)人值守。
(5)抗沖擊負荷能力強。
1.4 主要技術(shù)經(jīng)濟指標
BOD去除率≥95%；出水BOD＜15 mg/L，SS＜15 mg/L；去除1 kg BOD耗電≤0.8 kW·h。對城市污水而言，每處理1 m3水耗電0.1 kW·h左右；占地面積僅為傳統污水處理工藝的10%～20%。
2 VD處理工藝
2.1 工藝概況
VD工藝是一種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，可轉化成美國環(huán)境保護局(USEPA)CFR?503條規定的A級生物固體。A級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器( 見(jiàn)圖2)。該反應器深一般是110 m，井的直徑通常是0.5～3 m，所占面積僅為傳統污泥消化技術(shù)的一個(gè)零頭。#p#分頁(yè)標題#e#
VERTADTM是一個(gè)高效的高溫好氧污泥消化過(guò)程。與其他高溫消化系統相比，其不同之處在于將3個(gè)獨立的功能區放在1個(gè)反應器中進(jìn)行。井筒的最上部是第一級反應區，包括一個(gè)同心通風(fēng)試管和用于混合液體循環(huán)的再循環(huán)帶?；旌蠀^在第一級反應區的下部，位于整個(gè)井筒的1/2深度處。在井筒上部區域所發(fā)生的高速率生物氧化所需的空氣注入區域，為空氣循環(huán)提升提供動(dòng)力。第二級反應區域在井筒的底部，井徑3 m，井深一般約100 m，是普通好氣氧化所用氣量的10%。具體由污水濃度及污泥量確定。
2.2 工藝流程
參見(jiàn)圖2，具體工藝過(guò)程如下：
?、倨鹗茧A段，空氣通過(guò)入流管進(jìn)入混合區以產(chǎn)生循環(huán)。升起氣泡產(chǎn)生一個(gè)密度坡度，從而導致空氣在氧化區內循環(huán)。
?、谝坏┻@個(gè)循環(huán)建立并穩定后，空氣注入點(diǎn)轉移到混合區的下部。未處理的污泥通過(guò)入流管在混合區空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循環(huán)。
?、蹓毫蜕疃葘е铝烁叩难鯕鈧鲗俾蕪亩ＷC混合區內的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化區內高的反應速率保證了有機物能在垂直循環(huán)圈的上部被生物氧化。
?、茉傺h(huán)液體沿著(zhù)井筒的豎壁到達上部箱體中，在那里含有廢氣的氣泡可以將廢氣釋放入大氣中。去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，對于防止這些廢氣重新回到系統內影響空氣動(dòng)力效率是非常必要的。
?、莼旌弦后w中比例較小的一部分從混合區進(jìn)入下部第二級消化區。這個(gè)區域內溶解氧含量極高，停留時(shí)間較長(cháng)，所以，污泥中剩余的有機物在此被高度氧化。同時(shí)所含的溶氣也有利于后續產(chǎn)物池中的固液分離。此過(guò)程最關(guān)鍵和最重要的特點(diǎn)是在這個(gè)過(guò)程中隨著(zhù)有機物的氧化，污泥溫度不斷升高，并利用周?chē)己玫谋丨h(huán)境使反應器的溫度得到穩定。
?、尴蟮奈勰嘁詷O快的速度到達地表的產(chǎn)物箱，這個(gè)速度可以保證砂粒和固體物質(zhì)不會(huì )沉積在井底。
?、呋旌弦后w行至上表面過(guò)程中快速的減壓可以導致固體物質(zhì)從液體中分離并懸浮于表面。分離出來(lái)的高濃度生物具有不同的用處。廢液循環(huán)至二級處理以便于達標排放。
2.3 工藝特點(diǎn)
VD污泥處理技術(shù)與傳統的厭氧及好氧污泥處理工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)投資省。在大多數情況下，總投資比傳統工藝低。
(2)占地小。本系統結構非常緊湊，占地面積小。
(3)處理效果好。在處理過(guò)程中，揮發(fā)性固體要減少40%～50%。經(jīng)處理后的出廠(chǎng)污泥可達到US EPA污泥A級標準。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。
(4)運行費用為傳統高溫好氧消化的一半以下。
(5)對經(jīng)消化后的污泥，只需投加少量的有機絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，就可使污泥的含水率降至65%～70%。
(6)環(huán)境影響小。采用VD污泥處理工藝，異味氣體和揮發(fā)性有機物的排放量很低。
(7)在氣候非常惡劣的地方，或者對環(huán)境有特殊需要的情況下，便于將該系統置于封閉的建筑之內。
(8)維修、管理方便。并可以通過(guò)自動(dòng)控制，實(shí)現無(wú)人值守。
(9)使用價(jià)錢(qián)不高的熱交換器，即可實(shí)現過(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。
2.4 主要技術(shù)經(jīng)濟指標
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)離心機脫水可得到含水率小于70%的A級生物固體；去除每kg揮發(fā)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(shí)使用，污水和污泥處理系統總耗電約?0.16 kW
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