国美(天津)水技术工程有限公司

一、工艺介绍

VertiCel高效组合曝气工艺是我公司引进的国外先进技术。此系统可用于新厂的设计，以及现有采用微孔曝气工艺的处理厂的升级改造。

在大多数的污水处理厂中，活性污泥曝气系统消耗的电能占处理厂总能耗的大部分。这样，为了降低处理厂的运行费用，提高曝气系统的效率是一个主要手段。通常只考虑曝气设备的效率，而忽视了系统的整个设计对曝气效率的影响。

VertiCel高效组合曝气工艺已被证实能够节省大量电能。这种系统的特点是反应池分阶段串联在一起，第一阶段反应池采用机械曝气，第二阶段反应池采用微孔曝气。与传统的微孔曝气相比，组合曝气能够大量节省能耗。

传统活性污泥设计只有一种曝气设备，通常对于设备和工艺均要确保单一气源的可靠性。在组合曝气设计中，需要有丰富的工艺工程经验将表曝和底曝这两种差异较大的曝气设备整合成一个兼容的系统。

二、工艺特点

1、曝气效率

根据不同情况的大量研究， 微孔曝气设备在清水中的氧传输效率最高，对此几乎没有争议。在满负荷运行的曝气池中进行实验，测试膜片和陶瓷材质的微孔曝气系统，标准条件下的清水曝气效率是7.2 lbs/HPˑhr(4.44kg/kWh)，机械曝气在清水中的效率通常只有它的一半，一般是3.2 lbs/HPˑhr(1.97kg/kWh)。虽然两种设备在清水中的曝气效率差别很大，但当在混合液中考虑了α系数后，这两个效率将基本相当。对于微孔曝气，废水中影响α系数的主要组分是表面活性剂。表面活性剂对气液两相界面的影响相当大，降低了两相界面的表面张力，使传氧更困难。气泡越小，传氧越困难。对于大部分底曝系统的设计，气泡越小，α系数越低。许多微孔曝气系统的α系数只有0.5或更低，这导致氧转移效率减小到不到清水的一半。

机械曝气对表面活性剂的反应是不同的。表面活性剂帮助产生更小的水滴，提高氧传输的可利用表面积。这样，在活性污泥系统中采用机械曝气α系数实际上能高于1.0。在机械曝气的长推流池中进行的研究中发现，前端测得的α系数是1.2，出口处是≤1.0。与微孔曝气相反，机械曝气最好的氧转移效率是在工艺系统的前端。

2、溶解氧DO

另一个影响曝气设备氧转移效率的是设计中采用的DO值。最新的研究表明，将长推流池分隔成几段处理工序，当初始阶段的DO为0时，能够得到较好的工艺性能。这些研究指出，当曝气池从较低的DO转成较高的DO时，能够产生沉降性能较好的活性污泥。

分离的反应池（前一半的DO为0，后一半的DO较高）提高系统的氧转移效率。缺氧池中曝气设备的氧转移效率能提高20%或者更高。另外，建立了同步硝化反硝化的环境。DO为0的曝气池的反硝化率在没有内循环的条件下能达到80%。

3、曝气缺氧

定义：0 DO的曝气池或者在缺氧条件下运行的曝气池是曝气缺氧池。通常的非曝气缺氧池仅利用了总生物量的一小部分，通常是20%或者更低，而曝气缺氧池则至少利用总生物量的一半，并且有更多的工艺优势以及节省能量。

VLR是一种理想的曝气缺氧立式循环反应池。转碟曝气机提供氧传输以及混合搅拌。

4、组合曝气

在较大规模的污水厂，为进一步提高系统运行费用，将VLR和微孔曝气合并在一起作为一种新工艺形式。将机械曝气放在处理系统前端的依据是因为它们将有最高的α值。在0 DO条件下传递一半的总需氧量，这将进一步提高传氧效率，同时也通过反硝化获取氧气。在第二阶段采用微孔曝气是因为α值提高，第二阶段微孔曝气的曝气效率是它放在第一阶段（系统前半部分）时的两倍。

这种微孔曝气之前设置VLR立环生物反应器的高效组合曝气被称为VertiCel，该名称来源于作为前置曝气缺氧环状池的VLR(vertical)以及后接部分的微孔曝气单元（Cells）的组合。

VertiCel的节能特征总结如下：

l  微孔曝气用于系统的后半部分，优化了微孔曝气的α系数；

l  机械曝气用于系统的前半部分，优化了机械曝气的α系数；

l  系统的前半部分保持曝气缺氧条件，通过反硝化作用释放了相当多的氧气；

l  系统的前半部分在0 DO下进行氧气传输，有利于提高曝气设备的曝气效率。