VTBR全称垂直折流多功能生化反应器

垂直折流多功能生化反应器（VTBR）是大连理工大学环境工程设计研究院有限公司的专利技术，利用了深井曝气的基本原理，并以此为基础进行了多方面改进，使其技术先进性、经济性、适用性都远远超过了深井过程。它结合了固定膜生物反应器、加压供气、厌氧脱氮、好氧水解、污泥消化等诸多生物处理过程于一体，具有广泛的实用性、可靠性和经济性。

VTBR生化反应器由两个或两个以上的塔式或管式反应器组成。反应器用特定直径的管线以特定的方式连接，使反应器中的气体和液体以相同的方向上下折流，折流次数随反应器个数不同而异。反应器高度根据场地条件可任意选择，从一米到十几米均可。反应器内通常装填生物固定生长的填料，在高浓度有机废水厌氧处理的第一级可不装填料。如此组成的反应器与常规反应器相比有如下特点：

☆VTBR的氧特性

生物处理最终是靠空气中的氧将污染物由生物代谢过程氧化成二氧化碳,氧的利用效率是评价生化处理单元的最首要因素:

1）常规生化反应器的水深3～4米，一般气泡上升的速度平均位0.3米/秒,因此空气鼓入水底后大约十几秒钟即离开水面，亦即气液接触时间仅为十几秒,因此氧利用率一般为5%左右；而VTBR中由于气液接触时间可以人为调整（靠调整反应器高度或折流次数来实现），一般在几十分钟到一个小时，气液接触时间的延长使氧气的利用率大大提高,。同时在气液折流过程中发生气水的相对摩擦运动（在下降管中水流向下，气体受浮力作用向上），提高湍流程度及气液传质速率，一般情况下均可以达到90%以上,已经在多项工程实践中获得证明。

2）常规反应器多为常压操作，氧气在水中的溶解度有限，高浓度废水供氧量不足影响处理效果。VTBR由于反应器串联形成一定的静液压力，一般可达2～3个大气压，并且首级压力最大，依次递减至常压。此顺序与生化需氧量的变化相一致，可以更好的满足供氧需求。因此该装置在处理高浓度有机废水时也可保证好氧状态，使好氧处理的浓度上限拓宽至5000毫克/立升（COD）以上。

3）由于氧效率的提高,处理同样的COD其需气量大大减少,一般污水处理装置脱除1000mg/L的COD需要的气水比为30～40／1；而VTBR仅需要3～4／1；在VTBR处理COD为3500mg/L的棉浆黑液时，气水比仅需要8／1即可，大大节省了气量和动力消耗。

☆VTBR 的生物学特性

生化处理是利用微生物来降解污染物，高生物量是高效降解的前提，VTBR采用立体弹性作为生物载体,使微生物生长特性达到最佳状态：

1）VTBR在结构上借鉴了深井曝气的特点，技术性能上超过了深井曝气。因为深井曝气不能装填填料，而VTBR可任意装填填料，使单位容积生物量可达15g/L以上，对于易生化废水相应的容积脱除负荷升高到10～15kg/m·d（厌氧）和5～10kg/m·d（好氧）。

2）由于采用固定膜式生物反应器，生物内源呼吸过程加强，剩余污泥量减少，当处理COD1000mg/L以下的污水时，剩余污泥量很少，无需设置二沉池及污泥脱水单元。

3）由于生物膜的外侧到内侧分别是好氧－兼氧－厌氧环境，可使实现同步生物脱氮过程。

☆VTBR的应用特性

1）由于参考了深井曝气的原理，因此在加压的状态下，氧在水中的溶解度加大,水中氧浓度的提高促进生物氧化反应进行,促进生化反应的平衡向降解产物方向偏移,使部分生化难降解的有机污染物可以得到分解氧化,提高了生化处理的范围及其脱除率。

2）VTBR可构成纯好氧处理工艺；纯厌氧工艺；厌氧---好氧串联工艺；厌氧---好氧---厌氧串联工艺等多种工艺，可以用于污泥消化，高浓度废水厌氧处理，中低浓度废水好氧处理，生物脱氮除磷等。

3）由于其为钢结构设备，单位立方米造价高于钢筋混凝土的池体结构，但是其处理效率高，相对需要的总容积较少，因此总造价相对差不大。而且其生化效率高，氧气利用率高，曝气量少，便于保温，运行费用低等，因此相对普通的生物氧化工艺，经济效益明显。

4）塔体形式方便采取防腐保温措施，利于生化反应。塔体内部装填填料，底部设置布水和曝气系统。为了保证冬季进水温度能够满足生化反应的需要，曝气系统进气管接低压蒸汽，通过曝气装置对塔体内部进行加温。

5）塔体为密闭结构，因此产生废气便于集中收集和高空排放，有利于操作人员的健康和厂区的环境美化。同时，由于气液接触时间长，挥发性有机物（特别是有异味的污染物）在水中不断与生物接触而被吸收吸附氧化降解，从而大大降低其逃逸到大气中的可能性。尤其值得提出的是，高的氧效率意味着小气量，小气量意味着减少气体吹脱挥发污染物的可能性，同样也减少了大气污染，这些特点已经在诸多挥发性污染物的处理中获得证明，诸如：硝基苯废水处理，含酚废水处理，含氰废水处理等。

6）VTBR结构紧奏，占地面积小，维修难度低，易于维护。

塔内采取玻璃钢防腐措施，经过多年运行验证，未出现防腐蚀问题。且正常运行中维修量低，除平时的外部补刷防腐漆之外基本无维修量。

塔体为密闭结构，因此产生废气便于集中收集和高空排放，有利于操作人员的健康和厂区的环境美化。

VTBR塔与普通接触氧化池对比

对比项目　VTBR　普通接触氧化池

氧利用率（%）　40～95　5～15

对于易生化污水，处理1000mg/L的COD需要的气水比　3～4:1　30～40:1

单位容积生物量（g/L）　大于15　5～10

好氧处理工艺COD浓度上限（mg/L）　5000　2000

处理1000mg/L的COD排泥量　无排泥　少量排泥

结构形式　钢结构　钢筋混凝土

排气方式　罐体密闭便于收集　敞口排放