垂直迷流宫（VFL）工艺在乡镇污水厂中的应用
发布时间：2021-10-22
摘要：针对南方大部分乡镇污水处理厂进水水质浓度较低，出水无法稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准的情况，采用垂直迷流宫(VFL)工艺作为乡镇污水处理厂主体工艺。运行结果表明，VFL工艺出水水质各项指标均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。该工艺直接运行成本为0.66元/t水。
关键词：垂直迷流宫;气提回流;乡镇污水
1项目概况
1.1项目背景
浏阳某乡镇污水处理厂处理对象主要为居民生活用水，设计远期处理总规模为0.2×104m3/d，其中一期规模为0.1×104m3/d，污水处理厂主要采用VFL(垂直迷流宫)工艺。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。
1.2设计进、出水水质(表1)
1.3工艺流程
VFL工艺原理：VFL是一种新型高效的生物处理装置。反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上下流式污泥床系统，其中的污泥以颗粒化形式或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。
处理工艺流程：进水→粗格栅及进水提升泵井→细格栅及旋流沉砂池→VFL组合生化池(厌氧区→缺氧区→好氧区→沉淀区→转鼓过滤器→消毒池)→巴氏计量槽→达标排放。
2工艺参数
2.1粗格栅及进水提升泵井
粗格栅及进水提升泵井设1座，其中粗格栅渠分2组。土建设计规模为2000m3/d，设备安装规模为1000m3/d，Kz=2.1。
粗格栅渠宽0.6m，设计栅前水深3.25m，格栅机栅间隙10mm。
主要设备：
①提升泵
Q=85m3/h，N=7.5kW，H=15m，2台，1用1备;
②循环耙齿粗格栅
B=600mm，栅条间隙10mm，N=0.55kW，1台。
2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅及旋流沉砂池1座。土建及设备安装规模均为2000m3/d，Kz=2.1。
细格栅渠宽0.62m，设计栅前有效水深0.65m，格栅机栅间隙3mm。
旋流沉砂池直径D=1.83m，流速v=0.15~0.73m/s，最大流量时水力停留时间为42s，最大流量时表面负荷61m3/m2·h。
主要设备：
①回转式格栅除污机
B=620mm，栅条间隙3mm，安装角度68°，N=0.55kW，1台。
②旋流沉沙器
D=1.83m，N=0.75kW，不锈钢，1套。
③排砂泵
Q=8m3/h，H=15m，N=2.2kW，2台，1用1备。
④螺旋式砂水分离器
Q=18~43m3/h，N=0.37kW，1台。
2.3VFL组合生物池
VFL组合生物池设1座分2组，土建设计规模和设备安装规模为均1000m3/d。
VFL组合池设厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区、转鼓过滤间、清水池(加消毒剂)。
生化池污泥浓度4000mg/L，污泥负荷0.05kgMLSS/kgBOD.d(按设计进水水质校核)，沉淀区平均流量时表面负荷0.51m3/m2·h。
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主要设备：
①转鼓过滤器
Q=22L/s，N=0.3kW，1台。
②污泥泵
Q=10m3/h，H=10m，N=0.75kW，1台。
③池顶分气缸
DN200×1520mm，SUS304，2套。
④仪表
ORP仪2台。
2.4曝气鼓风系统
鼓风机房土建按2000m3/d一次建成，设备按1000m3/d安装。近期设2台风机，远期增加2台。
主要设备：
①鼓风机
Q=5m3/min，P=5m，N=11kW，2台，1用1备。
2.5加药系统
加药系统土建按2000m3/d一次建成，设备按1000m3/d安装。
主要投加药剂为：铁盐和次氯酸钠消毒剂。药剂投加量应经现场小试确定，并及时根据污水厂进出水水质进行调整。
主要设备：
①铁盐投加系统PE加药桶1个，1000L;计量泵Q=2.3L/h，N=0.05kW，3台，2用1备。
②消毒剂投加系统
PE加药桶1个，1000L;计量泵Q=10L/h，N=0.05kW，2台，1用1备。
3实际运行效果
分析该污水处理厂2020年12月份实际进出水水质，如表2所示。
根据表2可知：该污水厂实际进水水质浓度较低、水质波动范围较大，属于比较典型的南方城镇生活污水。根据数据分析结果，VFL出水均值：CODcr29mg/L、BOD513mg/L、NH3-N3mg/L、TN11mg/L、TP0.3mg/L，出水各项指标均优于国标一级A标准，该工艺在乡镇污水处理工程中应用效果较好。
4运行成本分析
该污水厂2020年全年直接运行成本为0.66元/t水(不含人工费、管理费、利润、税金)，其中包含：电费0.2645元/t水，药剂费0.0542元/t水，污泥运输费0.0324元/t水，化验费0.0155元/t水，大修及日常维护维修费0.2934元/t水。
该厂电耗为0.2256kWh/t水，约为常规A2O工艺吨水电耗的70%左右，主要原因在于VFL工艺特有的池体结构，厌氧区缺氧区不需要搅拌器及推流器设备，混合液回流和污泥回流均采用气提回流，后台自动控制回流量，跟传统的水泵回流相比，可以节约30%能耗。
5结论
1)实际运行数据表明，该污水处理厂应用VFL工艺后各项出水水质指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
2)该工艺具有集成化程度高;分多组并联运行，抗水质、水量冲击负荷强;工艺设备少、运行管理较简单，便于水厂标准化管理。
3)该工艺直接运行成本0.66元/t水。
4)本文从设计及生产运行的角度总结了VFL工艺的设计要点，获取了较为珍贵的实际生产运行数据，对同类型项目的设计和运行管理具有一定的指导借鉴意义。——论文作者：马雪林，王语萌，卢扬，张春红，匡聪，欧宇鎏
