摘要：SEGHERS公司提出的UNITANK®系統(tǒng)是SBR法的又一種變型和 發(fā)展 ，它集合了SBR和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，一體化設(shè)計(jì)，不僅具有SBR系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，還可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)流運(yùn)行。經(jīng)過(guò) 研究 和 應(yīng)用 ，UNITANK®系統(tǒng)已成為一個(gè)高效、 經(jīng)濟(jì) 、靈活和成熟的污水處理工藝。

關(guān)鍵詞：UNITANK 研究方向 好氧處理 脫氮除磷

SEGHERS公司提出的UNITANK®系統(tǒng)是SBR法的又一種變型和發(fā)展，它集合了SBR和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，一體化設(shè)計(jì)，不僅具有SBR系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，還可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)流運(yùn)行。經(jīng)過(guò)研究和應(yīng)用，UNITANK®系統(tǒng)已成為一個(gè)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活和成熟的污水處理工藝[1、2]。

1 基本構(gòu)造和運(yùn)行方式

UNITANK®系統(tǒng)的主體是一個(gè)被間隔成數(shù)個(gè)單元的矩形反應(yīng)池，典型的是三格池。三池之間水力連通;每池都設(shè)有曝氣系統(tǒng)，既可用鼓風(fēng)機(jī)供氣，也可進(jìn)行機(jī)械表面曝氣及攪拌;外側(cè)的兩池設(shè)有出水堰及剩余污泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉淀池。污水可以進(jìn)入三池中的任意一個(gè)，采用連續(xù)進(jìn)水，周期交替運(yùn)行。通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的時(shí)間及空間控制，形成好氧、厭氧或缺氧條件，以完成具體處理目標(biāo)。現(xiàn)介紹兩種典型的運(yùn)行方式。

1.1 好氧處理系統(tǒng)

每個(gè)運(yùn)行周期包括兩個(gè)主體運(yùn)行階段，這兩個(gè)階段的運(yùn)行過(guò)程完全相同，是相互對(duì)稱的，它們之間通過(guò)過(guò)渡段進(jìn)行銜接，如圖1所示。第一個(gè)主體運(yùn)行階段包括以下過(guò)程：①污水首先進(jìn)入左側(cè)池內(nèi)，因該池在上個(gè)主體運(yùn)行階段作為沉淀池運(yùn)行時(shí)積累了大量經(jīng)過(guò)再生、具有較高吸附及活性的污泥，污泥濃度較高，因而可以高效降解污水中的有機(jī)物;②混合液同時(shí)自左向右通過(guò)始終作曝氣池使用的中間池，繼續(xù)曝氣，有機(jī)物得到進(jìn)一步降解，同時(shí)在推流過(guò)程中，左側(cè)池內(nèi)活性污泥進(jìn)入中間池，再進(jìn)入右側(cè)池，使污泥在各池內(nèi)重新分配;③混合液進(jìn)入作為沉淀池的右側(cè)池，處理后出水通過(guò)溢流堰排放，也可在此排放剩余污泥。第一個(gè)主體運(yùn)行階段結(jié)束后，通過(guò)一個(gè)短暫的過(guò)渡段，即進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段。第二個(gè)主體運(yùn)行階段過(guò)程改為污水從右側(cè)池進(jìn)入系統(tǒng)，混合液通過(guò)中間池再進(jìn)入作為沉淀池的左側(cè)池，水流方向相反，操作過(guò)程相同。

1.2 脫氮除磷系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行靈活的時(shí)間和空間控制，適當(dāng)?shù)卦龃笏νＡ魰r(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)污水的脫氮除磷，其系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理如圖2所示。

污水交替進(jìn)入左側(cè)池和中間池，左側(cè)池作為缺氧攪拌反應(yīng)器，以污水中的有機(jī)物為 電子 供體，將在前一個(gè)主體運(yùn)行階段的硝態(tài)氮通過(guò)兼性菌的反硝化作用實(shí)現(xiàn)脫氮;然后釋放上一階段運(yùn)行時(shí)沉淀的含磷污泥中的磷。中間池曝氣運(yùn)行時(shí)，去除有機(jī)物，進(jìn)行硝化及吸收磷;進(jìn)水并攪拌時(shí)，可以進(jìn)行反硝化脫氮，同時(shí)污泥也由左向右推進(jìn)。右側(cè)池進(jìn)行沉淀，泥水分離，上清液作為處理水溢出，含磷污泥的一部分作為剩余污泥排放。在進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段前，污水只進(jìn)入中間池，使左側(cè)池中盡可能完成硝化反應(yīng)。其后左側(cè)池停止曝氣，作為沉淀池。然后進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段，污水流動(dòng)方向由右向左，運(yùn)行過(guò)程相同。

2 主要特點(diǎn)

UNITANK®系統(tǒng)集合了SBR法和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)述如下：

① 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，一體化。所有的池體可采用方形，和傳統(tǒng)處理工藝的圓池相比，方形池可以共用池壁，既有利于保溫又能相應(yīng)節(jié)省土建費(fèi)用和占地面積，共用水平底板則可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

② 系統(tǒng)沒(méi)有單獨(dú)的二沉池及污泥收集和回流系統(tǒng)。

③ 可根據(jù)好氧過(guò)程的DO檢測(cè)與缺氧和厭氧過(guò)程的ORP在線檢測(cè)，通過(guò)改變供氣量、切換進(jìn)出水閥門、改變好氧與缺氧及厭氧的反應(yīng)時(shí)間等，高水平地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)間和空間控制，高效地去除污水中的有機(jī)物及脫氮除磷。

④ 系統(tǒng)在恒水位下運(yùn)行，結(jié)合了SBR法和傳統(tǒng)活性污泥法連續(xù)進(jìn)水工藝的特點(diǎn)，水力負(fù)荷穩(wěn)定，不但充分利用反應(yīng)池的有效容積，而且可以降低對(duì)管道、閥門和水泵等水力設(shè)施或設(shè)備的要求，從而降低系統(tǒng)的成本。恒水位下運(yùn)行，使得使用表曝機(jī)械成為可能，并省去價(jià)格昂貴的潷水器，出水堰的構(gòu)造更加簡(jiǎn)單。

⑤ 交替改變進(jìn)水點(diǎn)，可以相應(yīng)改善系統(tǒng)各段的污泥負(fù)荷，進(jìn)而改善污泥的沉降性能。脫氮除磷過(guò)程更能通過(guò)抑制絲狀菌生長(zhǎng)來(lái)控制污泥膨脹。

⑥ 由于系統(tǒng)的三池及其過(guò)程控制設(shè)備、污泥濃縮池與穩(wěn)定池等平面上易構(gòu)成整體方形，可以被完全加蓋封閉或建在地下，廢氣可以收集處理，既有利于布置、保溫又避免系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不良 影響 。

3 污水處理 研究 與 發(fā)展 方向的思考

近幾年來(lái)，世界各地已有160多個(gè)項(xiàng)目成功地 應(yīng)用 了UNITANK®系統(tǒng)，其獨(dú)特與新穎的設(shè)計(jì)思想，值得借鑒和引發(fā)對(duì)當(dāng)前污水生物處理發(fā)展方向的思考。

① 污水處理系統(tǒng)一體化研究

傳統(tǒng)的污水處理工藝各處理單元分設(shè)，往往還要進(jìn)行污泥回流和污水循環(huán)，必定增加基建及管路設(shè)備投資，而單池運(yùn)行工藝(如SBR)又必須間歇運(yùn)行。倒置交替運(yùn)行不但能實(shí)現(xiàn)污泥和污水的回流、合理分配和恒水位連續(xù)處理，使污水處理單元組并為一體化，而且可節(jié)省占地面積、投資與運(yùn)行費(fèi)用。在今后的一段時(shí)間里，處理系統(tǒng)一體化的研究與開(kāi)發(fā)將占有重要地位。

② 組合式污水處理工藝研究

好氧、厭氧或缺氧反應(yīng)的組合工藝進(jìn)行污水處理已有較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用實(shí)踐，是有效的 方法 。UNITANK®系統(tǒng)在自動(dòng)控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧交替狀態(tài)，以完成有機(jī)物、氮和磷的去除。特別針對(duì)高濃度污水，其可以組合成兩級(jí)厭氧—好氧工藝，前一級(jí)大幅度降解高濃度有機(jī)物有利于節(jié)能;后一級(jí)進(jìn)一步處理使出水達(dá)標(biāo)。一些研究對(duì)組合式工藝的處理機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式進(jìn)行了有益的探索，大都依據(jù)好氧、厭氧或缺氧的基本反應(yīng)過(guò)程以及傳統(tǒng)工藝的組合與變型，使得工藝具有各組合元素的共同優(yōu)點(diǎn)，因此，組合式污水處理工藝仍然是最好的研究方向之一。

③ 污水的綜合處理、零排放研究

污水處理應(yīng)該在解決水污染 問(wèn)題 的同時(shí)，考慮水資源的再利用和環(huán)境的保護(hù)，因此，在研究開(kāi)發(fā)高效污水處理工藝以增加污水利用可能性的同時(shí)，應(yīng)盡量減少剩余污泥量，并應(yīng)考慮處理構(gòu)筑物的配置以適應(yīng)封閉式處理的發(fā)展。UNITANK®系統(tǒng)各池貫通、布置緊湊，有利于全封閉式處理，以實(shí)現(xiàn)污水、污泥、排放廢氣的綜合處置。當(dāng)今隨著對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，污水處理過(guò)程中排放的廢氣處理已不允回避，探索污水處理的閉路循環(huán)處理工藝、實(shí)現(xiàn)污水綜合處理和利用及零排放應(yīng)逐步得到重視。

④ 污水處理系統(tǒng)的過(guò)程控制研究

現(xiàn)代 污水處理工藝要求先進(jìn)的控制技術(shù)與之相適應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性和簡(jiǎn)單化。UNITANK®系統(tǒng)采用周期交替運(yùn)行，配有一套先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)也是其成功的關(guān)鍵因素。我國(guó)這方面主要是引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、改造、運(yùn)用，但在許多實(shí)際控制工程中卻難以達(dá)到理想的目標(biāo)， 影響 了系統(tǒng)的運(yùn)行，由此應(yīng)進(jìn)一步著力于污水處理系統(tǒng)的過(guò)程控制技術(shù)研究。由于污水處理過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，特別是一體化污水處理系統(tǒng)更具有非線性、時(shí)變性與隨機(jī)性的特點(diǎn)，難于建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，一些傳統(tǒng)控制 理論 顯出局限性。近年來(lái)，污水處理的模糊控制技術(shù)研究已開(kāi)展起來(lái)，并取得其它控制方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的滿意效果，應(yīng)予以足夠重視。同時(shí)，我國(guó)污水處理系統(tǒng) 計(jì)算 機(jī)控制軟件的研究也是任重而道遠(yuǎn)，因此在研究與開(kāi)發(fā)污水處理新工藝新技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視相應(yīng)的控制策略與控制軟件的研究、開(kāi)發(fā)。

⑤ 污水處理系統(tǒng)的儀表設(shè)備研究

UNITANK®系統(tǒng)的成功，有賴于系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的儀表及設(shè)備。 目前 多數(shù)國(guó)產(chǎn)污水處理系統(tǒng)儀表和設(shè)備的品種和質(zhì)量急需改進(jìn)和提高，還要加強(qiáng)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，尤其是采樣、監(jiān)測(cè)、反饋、控制器的研制和使用。有的監(jiān)控技術(shù)研究成果具有較高的水平，但還有待于推廣應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，僅有先進(jìn)的污水處理工藝和控制技術(shù)，而儀表和控制設(shè)備等硬件不過(guò)關(guān)也是不行的，因此，加強(qiáng)一些重要設(shè)備、儀表的研制和利用是非常必要的。

參考 文獻(xiàn)

1 Feyaerts M et al. Redox control of biological nitrogen removal in the UNITANK single stage operationMed Fac Landbouww Uijksuniv Gent,1995

2 Vriens L et al. The UNITANK systems for enhanced biological nutrient removal from wastewaters.Water,1990;52

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