垂直迷流宮（VFL）工藝在鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠中的應(yīng)用

馬雪林，王語萌，盧揚，張春紅，匡聰，歐宇鎏

（北控水務(wù)集團有限公司，中部大區(qū)，湖南長沙410000）

1 項目概況

1.1 項目背景

瀏陽某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠處理對象主要為居民生活用水，設(shè)計遠期處理總規(guī)模為0.2×104m3/d，其中一期規(guī)模為0.1×104m3/d，污水處理廠主要采用VFL（垂直迷流宮）工藝。出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 設(shè)計進、出水水質(zhì)(表1)

表1 污水處理廠處理設(shè)計進、出水水質(zhì)（單位：mg/L）

1.3 工藝流程

VFL 工藝原理：VFL 是一種新型高效的生物處理裝置。反應(yīng)器內(nèi)置豎向?qū)Я靼澹瑢⒎磻?yīng)器分隔成幾個串聯(lián)的反應(yīng)室，每個反應(yīng)室都是一個相對獨立的上下流式污泥床系統(tǒng)，其中的污泥以顆?；问交蛐鯛钚问酱嬖?。水流由導(dǎo)流板引導(dǎo)上下折流前進，逐個通過反應(yīng)室內(nèi)的污泥床層，進水中的底物與微生物充分接觸而得以降解去除。

處理工藝流程：進水→粗格柵及進水提升泵井→細(xì)格柵及旋流沉砂池→VFL 組合生化池（厭氧區(qū)→缺氧區(qū)→好氧區(qū)→沉淀區(qū)→轉(zhuǎn)鼓過濾器→消毒池）→巴氏計量槽→達標(biāo)排放。

2 工藝參數(shù)

2.1 粗格柵及進水提升泵井

粗格柵及進水提升泵井設(shè)1 座，其中粗格柵渠分2 組。土建設(shè)計規(guī)模為2000m3/d，設(shè)備安裝規(guī)模為1000m3/d，Kz=2.1。

粗格柵渠寬0.6m，設(shè)計柵前水深3.25m，格柵機柵間隙10mm。

主要設(shè)備：

①提升泵

Q=85m3/h，N=7.5kW，H= 15m，2臺，1用1備；

②循環(huán)耙齒粗格柵

B=600mm，柵條間隙10mm，N= 0.55kW，1臺。

2.2 細(xì)格柵及旋流沉砂池

細(xì)格柵及旋流沉砂池1 座。土建及設(shè)備安裝規(guī)模均為2000m3/d，Kz=2.1。

細(xì)格柵渠寬0.62m， 設(shè)計柵前有效水深0.65m，格柵機柵間隙3mm。

旋流沉砂池直徑D =1.83m， 流速v =0.15 ～0.73m/s，最大流量時水力停留時間為42s，最大流量時表面負(fù)荷61m3/m2·h。

主要設(shè)備：

①回轉(zhuǎn)式格柵除污機

B=620mm，柵條間隙3mm，安裝角度68°，N=0.55kW，1 臺。

②旋流沉沙器

D= 1.83m，N=0.75kW，不銹鋼，1 套。

③排砂泵

Q= 8m3/h，H=15m，N=2.2kW，2 臺，1 用1 備。

④螺旋式砂水分離器

Q=18～43m3/h，N=0.37kW，1 臺。

2.3 VFL 組合生物池

VFL 組合生物池設(shè)1 座分2 組，土建設(shè)計規(guī)模和設(shè)備安裝規(guī)模為均1000m3/d。

VFL 組合池設(shè)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、轉(zhuǎn)鼓過濾間、清水池（加消毒劑）。

生化池污泥濃度4000mg/L， 污泥負(fù)荷0.05kgMLSS/kgBOD.d （按設(shè)計進水水質(zhì)校核），沉淀區(qū)平均流量時表面負(fù)荷0.51m3/m2·h。

主要設(shè)備：

①轉(zhuǎn)鼓過濾器

Q= 22L/s，N=0.3kW，1臺。

②污泥泵

Q= 10m3/h，H=10m，N=0.75kW，1臺。

③池頂分氣缸

DN200×1520mm，SUS304，2套。

④儀表

ORP儀2臺。

2.4 曝氣鼓風(fēng)系統(tǒng)

鼓風(fēng)機房土建按2000m3/d 一次建成，設(shè)備按1000m3/d 安裝。近期設(shè)2臺風(fēng)機，遠期增加2臺。

主要設(shè)備：

①鼓風(fēng)機

Q= 5m3/min，P=5m，N=11kW，2臺，1用1備。

2.5 加藥系統(tǒng)

加藥系統(tǒng)土建按2000m3/d 一次建成，設(shè)備按1000m3/d 安裝。主要投加藥劑為：鐵鹽和次氯酸鈉消毒劑。藥劑投加量應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場小試確定，并及時根據(jù)污水廠進出水水質(zhì)進行調(diào)整。

主要設(shè)備：

①鐵鹽投加系統(tǒng)

PE 加藥桶1 個，1000L；計量泵Q=2.3L/h，N=0.05kW，3臺，2用1備。

②消毒劑投加系統(tǒng)

PE 加藥桶1個，1000L；計量泵Q=10L/h，N=0.05kW，2臺，1用1備。

3 實際運行效果

分析該污水處理廠2020年12 月份實際進出水水質(zhì)，如表2所示。

根據(jù)表2 可知：該污水廠實際進水水質(zhì)濃度較低、水質(zhì)波動范圍較大，屬于比較典型的南方城鎮(zhèn)生活污水。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，VFL 出水均值：CODcr 29mg/L、BOD513mg/L、NH3-N 3mg/L、TN 11mg/L、TP 0.3mg/L，出水各項指標(biāo)均優(yōu)于國標(biāo)一級A 標(biāo)準(zhǔn)，該工藝在鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程中應(yīng)用效果較好。

表2 污水廠進出水水質(zhì)分析

4 運行成本分析

該污水廠2020年全年直接運行成本為0.66元/t 水（不含人工費、管理費、利潤、稅金），其中包含：電費0.2645 元/t 水，藥劑費0.0542 元/t 水，污泥運輸費0.0324 元/t 水，化驗費0.0155 元/t 水，大修及日常維護維修費0.2934 元/t 水。

該廠電耗為0.2256kWh/t 水，約為常規(guī)A2O工藝噸水電耗的70%左右，主要原因在于VFL 工藝特有的池體結(jié)構(gòu)，厭氧區(qū)缺氧區(qū)不需要攪拌器及推流器設(shè)備，混合液回流和污泥回流均采用氣提回流，后臺自動控制回流量，跟傳統(tǒng)的水泵回流相比，可以節(jié)約30%能耗。

5 結(jié)論

1） 實際運行數(shù)據(jù)表明，該污水處理廠應(yīng)用VFL 工藝后各項出水水質(zhì)指標(biāo)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2）該工藝具有集成化程度高；分多組并聯(lián)運行，抗水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷強；工藝設(shè)備少、運行管理較簡單，便于水廠標(biāo)準(zhǔn)化管理。

3）該工藝直接運行成本0.66 元/t 水。

4）本文從設(shè)計及生產(chǎn)運行的角度總結(jié)了VFL工藝的設(shè)計要點，獲取了較為珍貴的實際生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，對同類型項目的設(shè)計和運行管理具有一定的指導(dǎo)借鑒意義。