UNITANK工藝在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠的應(yīng)用
摘要：本文總結(jié)了UNITANK工藝在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、基本運(yùn)行情況，針對運(yùn)行管理中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，最后針對UNITANK的設(shè)計(jì)提出了建議。
關(guān)鍵詞：UNITANK; 工藝流程; 運(yùn)行管理; 工藝矩陣用
武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用BOT運(yùn)作模式，一期設(shè)計(jì)規(guī)模6×104m3/d，采用UNITANK工藝，2005年9月開始調(diào)試，10月調(diào)試完畢并開始試運(yùn)行，2006年1月正式投入運(yùn)行，到目前為止，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求。UNITANK工藝非常成功地運(yùn)用于中國市政污水處理項(xiàng)目。
1 工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)
污水處理流程如圖1。
設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1。
2 工藝特點(diǎn)
UNITANK工藝是20世紀(jì)90年代比利時(shí)SEGHERS公司開發(fā)的一項(xiàng)專利技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)SBR法不能連續(xù)進(jìn)出水且需要價(jià)格昂貴的潷水器的缺點(diǎn)，采用固定出水堰排水，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)、出水。
UNITANK的通用形式是采用三個(gè)相同容積池子組成的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。這三個(gè)池子通過共壁上的開孔實(shí)現(xiàn)水力連接，三個(gè)池子中均裝有曝氣系統(tǒng)，兩個(gè)邊池還裝有出水裝置，既可以做反應(yīng)池又可以做沉淀池。該系統(tǒng)的運(yùn)行近似于三溝式氧化溝，通過將經(jīng)典SBR的時(shí)間推流與連續(xù)系統(tǒng)的空間推流相結(jié)合保證了系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，彌補(bǔ)了單個(gè)反應(yīng)器完全混合的不足。UNITANK工藝不需要設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，采用了矩形池結(jié)構(gòu)，因而反應(yīng)池可共用隔墻，減少占地，節(jié)省了土建費(fèi)用。同時(shí)UNITANK工藝采用模塊化設(shè)計(jì)，這樣便于將來進(jìn)行擴(kuò)建，也便于根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)對工藝運(yùn)行狀況進(jìn)行靈活調(diào)整。
經(jīng)過近20年的發(fā)展，UNITANK工藝較最初已有了較大的改進(jìn)，武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用的是第三代UNITANK工藝，將中池容積進(jìn)行了增大，每組池的平面尺寸為：邊池30m×30m，中池30m×40m，有效水深6m。采用這種結(jié)構(gòu)有利于提高UNITANK系統(tǒng)的有效容積，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
采用空氣堰排水裝置是本項(xiàng)目的另一大特色，空氣堰排水裝置由不銹鋼空氣罩、出水堰板、進(jìn)氣閥、出氣閥及其他輔助設(shè)備組成（見圖2）。
當(dāng)邊池進(jìn)入非出水階段時(shí)，控制系統(tǒng)會自動打開空氣堰進(jìn)氣閥、關(guān)閉出氣閥，而堰兩邊即池內(nèi)和出水槽由于有水，堰內(nèi)形成一個(gè)密閉空間，此時(shí)堰內(nèi)氣壓上升，形成氣封，阻止池內(nèi)污泥混合液進(jìn)入出水槽，污染出水槽。在空氣堰的使用過程中，由于堰內(nèi)空氣會產(chǎn)生正常的泄漏，因此需對其進(jìn)行間歇補(bǔ)氣。
當(dāng)邊池進(jìn)入出水階段時(shí)，控制系統(tǒng)會自動打開空氣堰出氣閥、關(guān)閉進(jìn)氣閥，將堰內(nèi)氣壓泄掉，空氣堰開始出水。
3 工藝運(yùn)行情況
2006年1～10月份的進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示：
從表中我們可以看出，除BOD5外各指標(biāo)去除率都超過了設(shè)計(jì)要求,而BOD5去除率沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求主要是因?yàn)樵泄I(yè)廢水占到了60% , BOD5的進(jìn)水指標(biāo)沒達(dá)到設(shè)計(jì)值，另外盡管COD、BOD5、SS、NH3-N、TP等進(jìn)水指標(biāo)都超出了設(shè)計(jì)最大值，給污水處理增加了難度和處理成本，其中TP需依靠投加鐵鹽化學(xué)除磷，但出水各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B控制標(biāo)準(zhǔn)，表明UNITANK工藝抗沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)。
2006年1～10月份平均處理水量為31100m3/d，平均負(fù)荷為0.256kgCOD/kgMLSS•d。日常運(yùn)行中，污泥沉降比控制在25%左右，泥齡約為10天，對NH3-N的去除率為76%，對TN的去除率為67.08%，生物脫氮狀況良好，同時(shí)兼顧了除磷的要求。
4 運(yùn)行管理優(yōu)化
4. 1 工藝矩陣
工藝矩陣是UNITANK工藝控制的核心所在，工藝矩陣設(shè)置的恰當(dāng)與否在一定程度上決定了出水效果的好壞。
對于UNITANK這樣的交替式運(yùn)行且無污泥回流的工藝來說，各池污泥濃度不均所帶來的容積利用率下降是一個(gè)較大的弊端，我公司在運(yùn)行中也出現(xiàn)了這樣的問題，邊池污泥濃度與中池污泥濃度之比一般在2以上。對于這樣的問題，運(yùn)行中通過調(diào)整工藝矩陣、減少中池進(jìn)水時(shí)間來降低污泥濃度不均勻系數(shù)。
UNITANK由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了系統(tǒng)對TP的去除率不高，武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠原水中TP濃度波動較大，而且最大值在15mg/L以上，因此運(yùn)行中一方面通過向反應(yīng)池中投加鐵鹽來進(jìn)行化學(xué)除磷，另一方面，通過調(diào)整工藝矩陣，最大限度地提高系統(tǒng)自身的除磷效果。因原始工藝矩陣各池缺氧攪拌時(shí)間不夠充分，因此在保證系統(tǒng)對有機(jī)物去除的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長了各池的缺氧時(shí)間，并增加了同一周期內(nèi)好氧與缺氧環(huán)境交替的次數(shù)。調(diào)整工藝矩陣后的運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)對TP包括TN的去除效果均有所上升，TP的去除率上升了近一成。
4. 2 空氣堰
早期的UNITANK工藝采用固定堰排水，這樣一部分混合液會翻過出水堰而進(jìn)入出水渠中，使初期出水必須返回重新處理，不僅污染了出水堰，而且還造成了污泥的流失，武漢經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用空氣堰排水就有效解決了這幾個(gè)問題。但空氣堰對自控的要求比較高，由于兩個(gè)邊池交替作為沉淀池排水，空氣堰必須保證在設(shè)定的時(shí)間準(zhǔn)確動作，這直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在日常運(yùn)行中，空氣堰需不斷進(jìn)行進(jìn)氣/放氣的操作，即使在不出水時(shí)段也需不斷補(bǔ)氣以滿足液位控制要求。另外，補(bǔ)氣閥和放氣閥動作頻繁，需要經(jīng)常檢查和維護(hù)，放氣閥發(fā)生故障，有可能導(dǎo)致處理后的水無法順利排出。
空氣堰在使用過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)是對堰內(nèi)氣壓的控制，氣壓不足時(shí)，污泥混合液將通過空氣堰流出，氣壓過大時(shí)，過量的氣體從堰內(nèi)逸出，使得堰體向兩側(cè)擺動，容易導(dǎo)致堰體密封失效，縮短空氣堰的使用壽命。在預(yù)沉淀階段時(shí)，空氣堰鼓出的氣體還會攪動周圍的水體，影響邊池的沉淀效果。對于這個(gè)問題，我們擬采用在堰上設(shè)置泄壓閥，當(dāng)堰內(nèi)壓強(qiáng)過高時(shí)自動開啟，以使堰內(nèi)壓強(qiáng)維持在較合適的范圍。
4.3 泥砂問題
在下暴雨時(shí)，會有大量的泥砂隨原水進(jìn)入生物池中，不僅降低了活性污泥中有效成分，影響了出水水質(zhì)，同時(shí)也會對微孔曝氣盤造成嚴(yán)重磨損。在運(yùn)行中，采用提前排泥的方式來解決這個(gè)問題，在邊池過渡至沉淀階段20min左右即開啟剩余污泥泵，這樣不僅將沉速較快的泥砂排出系統(tǒng)外，同時(shí)提高了系統(tǒng)對TP的去除率。圖3為反應(yīng)池中MLVSS與MLSS的比值變化曲線，5月初的暴雨使該值急劇下降，提前排泥后，此值緩慢上升，基本恢復(fù)了以前的水平。
4.4 池面浮渣
這個(gè)問題是采用空氣堰排水所帶來的，由于設(shè)計(jì)時(shí)未考慮浮渣的收集、排放裝置，導(dǎo)致浮渣進(jìn)入系統(tǒng)后無法順利排出而富集于池的表面。針對此問題，運(yùn)行中加強(qiáng)了預(yù)處理階段對浮渣的去除，但無法從根本上解決，仍需人工對池面進(jìn)行打撈清理。
4.5 剩余污泥濃度較低
由于UNITANK反應(yīng)池是平底的，剩余污泥泵為單點(diǎn)吸泥，因此抽泥時(shí)僅能抽取局部的污泥，長期運(yùn)行后，會造成排出的剩余污泥濃度較低，既達(dá)不到良好的排泥效果，同時(shí)大大增加了后續(xù)污泥脫水的負(fù)擔(dān)。在運(yùn)行中，我們改變了剩余污泥泵的工作方式，改連續(xù)排泥為間歇排泥。最初的排泥方式為一次性排10min，修改后的工作方式為先排5min，停10min后再排5min。運(yùn)行結(jié)果表明，該方法能有效提高排出的剩余污泥濃度。
5 結(jié)論與建議
（1）UNITANK工藝在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的運(yùn)行表明，該工藝選擇恰當(dāng)，出水水質(zhì)良好，達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B控制標(biāo)準(zhǔn)。
（2）第三代UNITANK工藝增大了中池容積，提高了系統(tǒng)的容積利用率；采用空氣堰排水，有效解決了固定出水堰帶來的一些問題。
（3）針對運(yùn)行管理中出現(xiàn)的一些問題，通過結(jié)構(gòu)、管理和工藝矩陣的調(diào)整，解決了問題。
（4）建議UNITANK在以后設(shè)計(jì)的過程中在邊池設(shè)計(jì)污泥斗，同時(shí)在各邊池設(shè)計(jì)浮渣收集和排除裝置。
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