城市污水處理廠如正常運(yùn)行則每日產(chǎn)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(jié)能高效的新工藝可供參考。

　　深圳市中興環(huán)境工程技術(shù)有限公司和加拿大諾曼工程公司合作，在國內(nèi)新近推出了一項(xiàng)污泥處理專利技術(shù)——VERTADTM污泥好氧消化處理工藝（簡(jiǎn)稱VD工藝）和污水處理專利技術(shù)——VERTREATTM污水好氧處理工藝（簡(jiǎn)稱VT工藝）。目前在加拿大和美國已有三座采用該技術(shù)的污水處理廠投入運(yùn)行。VERTAD工藝是目前最先進(jìn)的好氧消化技術(shù)，通過好氧消化后污泥達(dá)到美國環(huán)保局規(guī)定第503條A級(jí)生物固體標(biāo)準(zhǔn)，A級(jí)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(nóng)業(yè)和森林等肥料。

　　VD工藝深井反應(yīng)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(guī)的鉆孔技術(shù)，以100.000m3／d規(guī)模的城市污水處理廠為例，只需在原有污泥處理系統(tǒng)中增加占地260平方米即可，建成后一方面污泥性質(zhì)大為好轉(zhuǎn)，同時(shí)，周邊的環(huán)境也將大為改善，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)無人操作自動(dòng)控制，整個(gè)系統(tǒng)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(yīng)器對(duì)污泥進(jìn)行超深水好氧消化。VD工藝是一個(gè)高效的高溫好氧污泥消化過程，它與其它高溫消化系統(tǒng)相比其不同之處在于將三個(gè)獨(dú)立的功能區(qū)放在一個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行。反應(yīng)器的上部是一級(jí)反應(yīng)區(qū)，包括一個(gè)同心循環(huán)管路和用于混合污泥循環(huán)的循環(huán)區(qū)。在一級(jí)反應(yīng)區(qū)的下部為混合區(qū)，位于整個(gè)反應(yīng)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(nèi)部的循環(huán)提供動(dòng)力；反應(yīng)器的底部為深度氧化區(qū)，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(shí)間，從而保證污泥產(chǎn)品的質(zhì)量。VD工藝的處理過程如下：

　?。?）階段，空氣通過進(jìn)流管進(jìn)入混合區(qū)上部，由于水體中的氣泡和溶解氧形成一個(gè)垂直方向密度梯度，從而導(dǎo)致整個(gè)一級(jí)反應(yīng)區(qū)實(shí)現(xiàn)循環(huán);

　　（2）在這個(gè)循環(huán)建立并穩(wěn)定后，將空氣進(jìn)入點(diǎn)移到混合區(qū)的下部，未處理的污泥則通過進(jìn)流管進(jìn)入反應(yīng)器中并進(jìn)行循環(huán)，其進(jìn)流管在進(jìn)氣口上方；

　?。?）由于高的水位壓力，根據(jù)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(jí)反應(yīng)區(qū)和深度氧化區(qū)所需要的溶解氧；

　　（4）反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)的混合液體當(dāng)?shù)竭_(dá)反應(yīng)器頂部的接觸池時(shí)，混合液中含有廢氣的氣泡將釋放出來，釋放出來的廢氣進(jìn)入生化過濾器過濾后排放，去掉這些氣體對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行是非常重要的；

　　（5）混合區(qū)中比例很小的一部分從混合區(qū)進(jìn)入下部深度氧化區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)溶解氧含量極高，停留時(shí)間較長(zhǎng)，污泥中剩余有機(jī)成分全在此處被高度氧化，同時(shí)所含的溶氣也有利于后續(xù)產(chǎn)物池內(nèi)的固液分離。在此過程中最關(guān)鍵和最重要的特點(diǎn)是在這個(gè)過程中隨著有機(jī)物的氧化，污泥溫度不斷升高，并利用周圍良好的保溫環(huán)境使反應(yīng)器內(nèi)的溫度得到穩(wěn)定并維持在一定水平（65攝氏度）；

　?。?）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(huì)在反應(yīng)器的內(nèi)部產(chǎn)生沉淀情況，同時(shí)在污泥向地表的流動(dòng)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(chǎn)生浮選作用，頂部被浮選出來的污泥其濃度將達(dá)到含泥率10%。底部的液體則回到水處理系統(tǒng)中；

　　（7）污泥經(jīng)脫水后可得到含固率大于30%的便于運(yùn)輸?shù)哪囡灧柿稀?/p>

2 VD污泥處理技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧和好氧污泥處理工藝相比較

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

　?。?）總投資比傳統(tǒng)工藝??；

　?。?）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。在處理過程中，能在四日的停留時(shí)間內(nèi)使揮發(fā)性固體減少40%～50%。經(jīng)處理后的出廠污泥可達(dá)到美國EPA中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題；

　?。?）運(yùn)行費(fèi)用為傳統(tǒng)高溫好氧消化的一半以下，去除每千克可揮發(fā)固體是動(dòng)力需求為1.4kw.h；

　　（5）對(duì)消化后的污泥，只需要加少量的有機(jī)絮凝劑進(jìn)行污泥脫水可使污泥含水率降至65～70％，這樣可以降低運(yùn)輸和處理費(fèi)用。

　　（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(jī)物的排放量很低，同時(shí)較低的空氣需要量及獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以減少泡沫的產(chǎn)生；

　?。?）在氣候非常惡劣的地方，或?yàn)榱送苓叚h(huán)境相協(xié)調(diào)時(shí)，可以將該系統(tǒng)設(shè)置于封閉的建筑物之內(nèi)；

　?。?）維修管理方便，并可以通過自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無人值守；

　　（9）使用價(jià)格不高的熱交換器，即可實(shí)現(xiàn)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(jià)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(gòu)筑物

　　按上述工藝，現(xiàn)有100000m3／d污水處理廠剩余污泥處理的構(gòu)筑物一覽表如下：

序號(hào)  項(xiàng)目名稱          規(guī)格尺寸    單位 數(shù)量    備注

1      貯泥池       15.0×12.0×5.5m 座   2    利用原有設(shè)施

2      進(jìn)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(diào)節(jié)池    3.3×1.75×1.5m   座   1    利用原有設(shè)施

7    空壓機(jī)房       4.0×6.0×4.0m   座   1    磚混，新建
 
8    脫水機(jī)房      12.0×6.0×4.0m   座   1    利用原有設(shè)施
 
9  電器及控制室    4.0×8.0×4.0m    座   1    利用原有設(shè)施

10 VD反應(yīng)器           φ3.5×107m    座   1    鋼筒結(jié)構(gòu)，新建
 
　　相應(yīng)的主要設(shè)備如下：

序號(hào)    名稱                        規(guī)格型號(hào)                                             數(shù)量            備注

1      進(jìn)料泵             Q＝55m3／h，H＝6m，N＝2.2kw          2臺(tái)           一用一備，原有設(shè)備

2      離心預(yù)濃縮機(jī)      Q＝55m3／h，N＝45kw                         2臺(tái)          一用一備，原有設(shè)備

3     絮凝加藥裝置                                                                           1套             原有設(shè)備

4      熱交換器

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

6      VERTAD反應(yīng)器          φ3.5×107.0m                                   1套

7    接觸池內(nèi)構(gòu)件                                                                              1套

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

9    過濾池循環(huán)泵                  離心泵                                                2套          一用一備，

10  浮選池內(nèi)構(gòu)件                                                                              1套

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

12  供泥泵                      Q＝9m3／h，H＝25m，N＝3kw         2臺(tái)        一用一備，原有設(shè)備

13 離心脫水機(jī)          能力9400kg干污泥/日，出泥含水率70％ 2臺(tái)       一用一備，原有設(shè)備

14 無軸螺旋輸送機(jī)  能力10m3／h，長(zhǎng)6m，N＝2.2kw              1臺(tái)        原有設(shè)備

15 皮帶輸送機(jī)             帶寬500，長(zhǎng)5m                                           1臺(tái)            原有設(shè)備

16 配套自控及相關(guān)檢測(cè)儀表                                                             1套

4　新建構(gòu)筑物

　　各新建構(gòu)筑物介紹如下：

　?。?）T103進(jìn)料罐

　　需要增設(shè)進(jìn)料罐一座，尺寸為5.0×5.0×3.0米。同時(shí)設(shè)有污泥提升泵向反應(yīng)器中輸送污泥，污泥提升泵的流量為12m3／h，揚(yáng)程為15米，其出水先進(jìn)入原污泥熱交換器，此污泥熱交換器主要在反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)使用，通過熱交換器，可在48小時(shí)內(nèi)達(dá)到反應(yīng)所需的高溫環(huán)境，如不使用則需要花費(fèi)7～10天的時(shí)間才能達(dá)到所需溫度。

　?。?）T113 池頂接觸池

　　設(shè)池頂接觸池，放置于反應(yīng)器的上部，反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)液體流經(jīng)接觸池，同時(shí)在接觸池中將混合液中廢氣進(jìn)行釋放，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供必要的保證條件，接觸池內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流板，通過導(dǎo)流板能夠有效地將反應(yīng)中產(chǎn)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(yīng)器

　　根據(jù)計(jì)算，設(shè)計(jì)反應(yīng)器一座，尺寸為￠3.5×107.0米，內(nèi)部分為氧化區(qū)，混合區(qū)和深度氧化區(qū)，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有曝氣頭環(huán)行套筒等內(nèi)部循環(huán)管線及空氣管路，污泥進(jìn)入反應(yīng)器后，在啟動(dòng)階段將空氣從進(jìn)泥口送入，隨著在反應(yīng)器外層環(huán)面大量氣泡的進(jìn)入，形成內(nèi)外環(huán)面的液位差，這樣在氧化區(qū)產(chǎn)生循環(huán)，隨著循環(huán)的建立，將原污泥送入并將氣體入口移到氧化區(qū)的下部即混合區(qū)，環(huán)行套管的下流速度很快，這樣可以通過氣體實(shí)現(xiàn)緩沖，以保證深度氧化區(qū)具有較高的溶解氧，并進(jìn)一步為循環(huán)提供動(dòng)力。反應(yīng)器的出泥通過中間管道以較高的速度排出反應(yīng)器，這樣保證反應(yīng)器內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)沉淀的現(xiàn)象。

　?。?）C110空氣壓縮機(jī)房

　　設(shè)3臺(tái)空氣壓縮機(jī)，2用1備，為VD反應(yīng)器提供特殊化反應(yīng)所需氧氣?？諌簷C(jī)的功率為90 KW，可根據(jù)頂部氣液分離罐中溶解氧濃度控制空氣壓縮機(jī)的供氣流量。空氣壓縮機(jī)房尺寸為4.0×6.0×4.0米。

　　（5）T120 浮選池

　　設(shè)1座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形浮選池，尺寸為14.6×3.7×4.0米，VD反應(yīng)器的出水靠自重流入浮選池，實(shí)現(xiàn)泥水分離。氣浮澄清池頂部污泥的含固率可達(dá)到10%。其出水回流到污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，同時(shí)在反應(yīng)器的出泥進(jìn)入浮選池之前先經(jīng)過熱交換器，通過熱功當(dāng)量交換器充分利用熱能，產(chǎn)生的熱水可為廠區(qū)構(gòu)筑物進(jìn)行供暖。

　?。?）F116廢氣生化過濾池

　　設(shè)1座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的生化過濾器，尺寸為9.8×9.8×4.0米，VD反應(yīng)器中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)池頂接觸池從反應(yīng)器中分離出來后，進(jìn)入生化過濾器，減少空氣中的異味，時(shí)設(shè)循環(huán)泵一臺(tái)對(duì)生化過濾器內(nèi)部的水進(jìn)行循環(huán)冷卻，并設(shè)熱交換器一臺(tái)，一方面用于冷卻，同時(shí)將產(chǎn)生的熱量可用于室內(nèi)采暖等用途。通過廢氣生化過濾池，能大大降低整個(gè)污泥處理區(qū)的異味，同時(shí)大為改善周邊環(huán)境和工作環(huán)境。

5　工程投資估算

　　工程投資估算如下表：

序號(hào) 項(xiàng)目 分項(xiàng)價(jià)格（萬元） 總價(jià)

國外部分（USD）

國內(nèi)部分（RMB）

1 VD反應(yīng)器 143.0 190.0 按1美元＝8.3元人民幣計(jì)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(tǒng) 24.0

6 電氣系統(tǒng) 40

7 其他土建費(fèi)用 23.8

8 其他設(shè)備及自控電氣安裝工程 41.0 40.0

9 不可預(yù)見費(fèi)用 20.0

總計(jì) 229.0 539.5 RMB：2440.2萬元

6　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　本工藝以100,000m3／d污水為例，進(jìn)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(duì)于已建成的現(xiàn)有10萬噸級(jí)的城市污水處理廠增設(shè)一套污泥消化設(shè)施是完全必要和可行的，其脫水污泥由于達(dá)到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可安全方便地進(jìn)行最后處置，避免目前污泥最后處置的二次污染。
 

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