垂直迷流宫（VFL）工艺在乡镇污水厂中的应用

马雪林，王语萌，卢扬，张春红，匡聪，欧宇鎏

（北控水务集团有限公司，中部大区，湖南长沙410000）

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》（GB 18918-2002）中的一级A 标准。

1.2 设计进、出水水质(表1)

表1 污水处理厂处理设计进、出水水质（单位：mg/L）

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。

2.3 VFL 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。

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：CODcr 29mg/L、BOD513mg/L、NH3-N 3mg/L、TN 11mg/L、TP 0.3mg/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。

表2 污水厂进出水水质分析

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》（GB 18918-2002）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。