馮凱

　　【摘要】 交替式生物處理池（UNITANK）工藝是結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法和SBR法的優(yōu)點(diǎn)形成的一種新型活性污泥處理工藝。其池型為矩形，運(yùn)行方式類似于三溝式氧化溝，占地省、土建費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，在一定范圍內(nèi)，據(jù)有較強(qiáng)的競爭力。本文介紹了該工藝的特點(diǎn)、工作過程和工藝設(shè)計(jì)。
　　【關(guān)鍵詞】 交替式生物處理池 UNITANK 城市污水

　　自1987年，比利時(shí)SEGHERS公司提出一種新穎的活性污泥法－UNITANK工藝，它集中了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR的優(yōu)點(diǎn)，處理單元一體化，經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，在歐洲及亞洲已有近2百座此種工藝的污水處理廠建成。
　　石家莊高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)污水處理廠日處理污水10萬m³，經(jīng)過工藝方案比較和論證，結(jié)合貸款國技術(shù)特點(diǎn)，決定采用UNITANK工藝。這是此工藝在國內(nèi)（除澳門外）的首次應(yīng)用。

1 UNITANK工藝簡介

1.1 基本構(gòu)造
　　UNITANK又稱交替式生物處理池，其基本單元是由三個(gè)矩形池組成（A，B，C池），相鄰池通過公共墻開洞或池底渠連通。三個(gè)池中都安裝有曝氣系統(tǒng)，可以是微孔曝氣頭、表曝機(jī)或潛水曝氣機(jī)；外側(cè)兩個(gè)池（A和C池）設(shè)有固定式出水堰及剩余污泥排放裝置，他們交替作為曝氣池和沉淀池，中間的池子（B池）只能作為曝氣反應(yīng)池。另外，污水通過閘門控制可以進(jìn)入任意一個(gè)池子，采用連續(xù)進(jìn)水，周期交替運(yùn)行。如圖1所示。

1.2 運(yùn)行方式
　　UNITANK運(yùn)行按周期運(yùn)行，一個(gè)周期包括兩個(gè)主階段和兩個(gè)中間階段，一般單個(gè)周期時(shí)間為7小時(shí)，主階段2×3小時(shí)，中間階段2×30分鐘。
1.2.1 主階段
　　第一主階段，污水首先進(jìn)入A池，該池處于曝氣狀態(tài)，因上個(gè)階段進(jìn)行沉淀操作，積累了大量活性污泥，且濃度較高。進(jìn)水與活性污泥混合，有機(jī)物被吸附，部分被降解。混合液繼續(xù)流入B池，該池通常連續(xù)曝氣，有機(jī)物得到進(jìn)一步的降解，同時(shí)在推流過程中，A池的活性污泥進(jìn)入中間池，再進(jìn)入C池，實(shí)現(xiàn)污泥在各池的重新分配。最后，混合液進(jìn)入處于沉淀狀態(tài)C池，進(jìn)行泥水分離，處理后的清水通過溢流堰排放，剩余污泥在此排放。為了防止A、B池的污泥被沖至C池，過量積累，每120～180分鐘改變水流方向，即進(jìn)入到下一個(gè)主階段。
　　第二主階段，污水及混合液的流動方向與第一階段相反。
1.2.2 中間階段
　　中間階段的作用是完成曝氣池到沉淀池的轉(zhuǎn)換。在第一中間階段，污水進(jìn)入B池，C池仍處于沉淀出水狀態(tài)，A池開始進(jìn)入沉淀狀態(tài)，為出水作準(zhǔn)備。在第二中間階段，除水流方向相反，其它操作相同。
　　因沉淀池最初的出水含有混合液，不能直接排放，需用清水沖洗出水槽，然后排入處理系統(tǒng)。待出水澄清后，方可外排。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 處理規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)
　　石家莊高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)污水廠主要處理城市污水，設(shè)計(jì)處理污水量10萬m³／日，占地7.2公頃，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)的主要指標(biāo)為：COD≤600mg／L，BOD₅≤400mg／L，SS≤400mg／L； 出水水質(zhì)要求：BOD₅≤30mg／l，SS≤30mg／l，COD≤120mg／l。
2.2 處理工藝
　　原污水進(jìn)入格柵間，在此攔截污水中較大雜質(zhì)，由污水泵提升，經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，進(jìn)入沉砂池去除砂粒，然后進(jìn)入U(xiǎn)NITANK池，去除BOD₅等，混合液經(jīng)沉淀分離，澄清液進(jìn)入接觸池加氯消毒（季節(jié)性）后排人汪洋溝。剩余污泥經(jīng)污泥泵送至集泥池，由帶預(yù)濃縮功能的脫水機(jī)處理后，泥餅外運(yùn)。工藝流程如圖2所示：

2.3 主要工藝參數(shù)
　　本工程UNITANK池共為六個(gè)單元，分三個(gè)系列，每個(gè)單元由三個(gè)正方形反應(yīng)池組成，單池凈尺寸為長×寬×高＝35×35×7m，有效水深6米。污水由配水井均勻分給三條位于池頂?shù)呐渌溃粭l進(jìn)水渠負(fù)責(zé)一個(gè)系列兩個(gè)單元的配水。因此，同一系列中的兩個(gè)單元按同步運(yùn)行，不同系列的運(yùn)行時(shí)序岔開。
　　單元內(nèi)三個(gè)反應(yīng)池由池底渠道連通，兩側(cè)池的連通渠出水口位于池中心，設(shè)有穩(wěn)流裝置，防止進(jìn)水對沉淀污泥的擾動。
　　六個(gè)單元的出水匯入池底一條總的出水渠道；沖洗水也流入池底一條總的沖洗水渠道，然后排人廠區(qū)泵房。
　　每單元平均設(shè)計(jì)流量： 0.193m³／s
　　水力停留時(shí)間： 31.8hr（含沉淀時(shí)間）
　　容積負(fù)荷： 0.45kgBOD／m³／d
　　污泥濃度： 4000mg／l
　　污泥負(fù)荷： 0.113kgBOD／kgMLSS／d
　　沉淀池最大表面負(fù)荷： 0.74m³／m².h
2.4 曝氣系統(tǒng)
　　本工程的實(shí)際需氧量為60噸O₂／d。曝氣系統(tǒng)采用表曝機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)相結(jié)合的方式，每個(gè)池中安裝2臺表曝機(jī)、2臺水下攪拌機(jī)，表曝機(jī)運(yùn)行充氧，當(dāng)水中溶解氧到達(dá)設(shè)定值時(shí)，表曝機(jī)停止工作，水下攪拌機(jī)運(yùn)行，當(dāng)水中溶解氧低于要求值時(shí)，水下攪拌機(jī)停止工作，表曝機(jī)開始運(yùn)行。
　　表曝機(jī)選用比利時(shí)AQUA公司生產(chǎn)的浮動式高速表曝機(jī)，它可以適應(yīng)因水流方向改變而造成的水面起落，另外安裝簡單，只需纜繩固定。由于高速表曝機(jī)的電機(jī)直接驅(qū)動螺旋葉輪，不需要變速裝置，因此檢修量少，維修方便。
表曝機(jī)功率為75KW，潛水?dāng)嚢铏C(jī)功率為12.5KW。
2.5 污泥排放系統(tǒng)
　　在污泥泵房內(nèi)安裝污泥泵6臺，分別負(fù)責(zé)6組交替式生物處理池單元的排泥。每個(gè)污泥泵經(jīng)管道由電動閥門控制分別從處理單元中的2個(gè)沉淀池中抽泥，排泥時(shí)間設(shè)在沉淀后期。排泥管道按兩臺污泥泵同時(shí)工作設(shè)計(jì)。
　　經(jīng)計(jì)算污泥產(chǎn)量為32tDS／d，泥齡為14天。污泥含水率按99.2％計(jì)，污泥產(chǎn)量為4000m³／d，每單元每天排泥667m³。按每個(gè)周期排泥2次，每次15～20分鐘計(jì)，選定污泥泵流量為0.1m³／s，揚(yáng)程7.5米。

3 結(jié)語

　　UNITANK工藝有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：第一，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，它省去了回流污泥系統(tǒng)及沉淀設(shè)備，投資減低，又因設(shè)備種類減少，方便了維修，降低了日常檢修費(fèi)用；第二，運(yùn)轉(zhuǎn)周期和運(yùn)行時(shí)序可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況和出水要求進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，例如要求脫氮時(shí)，可在沉淀末期和曝氣中間加入非曝氣攪拌期，創(chuàng)造缺氧條件，完成脫氮功能；第三，由于采用矩形池結(jié)構(gòu)，生物池可緊靠著布置，池與池之間采用公用墻，所以可節(jié)省土建費(fèi)用和工程建設(shè)用地；第四，整個(gè)系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行，出水采用固定堰，不設(shè)浮動式的潷水器，水面基本恒定，另外池中通常有三分之二的設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，因此比SBR工藝的容積和設(shè)備利用率都高。
　　UNITANK工藝雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但是它也自己的適用范圍。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在選擇該工藝時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的內(nèi)容：
第一，進(jìn)水BOD濃度較高時(shí)，應(yīng)考慮采用兩級UNITANK工藝。我們前面所介紹的是單級UNITANK工藝，即進(jìn)水只經(jīng)過一級單元池處理，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較高時(shí)，如BOD高于500mg／L時(shí)，單級工藝已不適用，可采用兩級UNITANK工藝，即用兩級單元池處理高濃度污水，第一級生物池按高負(fù)荷厭氧或好氧方式運(yùn)行，第二級按低負(fù)荷好氧方式運(yùn)行。目前，西格司公司已有兩級UNITANK工藝的工程業(yè)績。
第二，出水水質(zhì)有除磷要求時(shí)，應(yīng)慎重考慮是否選用該工藝。該工藝除磷脫氮過程的原理是：通過在沉淀末期和曝氣期中間加入非曝氣攪拌期，形成缺氧和厭氧狀態(tài)，完成脫氮和生物除磷功能。但是，從實(shí)際運(yùn)行看，很難形成生物除磷的理想狀態(tài)。因?yàn)椋诜瞧貧鈹嚢杵冢写罅康南跛猁}會消耗溶解性BOD，降低有效BOD／P比值；同時(shí)，進(jìn)水的溶解性BOD被大比例稀釋，與活性污泥的比例很低，除磷菌攝取BOD量少，在厭氧階段釋放磷不徹底，因此生物除磷功能很難保證。從工程業(yè)績看，西格斯公司自1987年至1997年已有187座該工藝處理廠投產(chǎn)，但無生物除磷記錄。所以，選擇該工藝生物除磷時(shí)應(yīng)慎重考慮。
　　第三，處理水量過大時(shí)，應(yīng)充分考慮該工藝的復(fù)雜性。由于工藝運(yùn)行、結(jié)構(gòu)設(shè)沉降縫和抗浮等原因的限制，處理池每格的尺寸應(yīng)控制在40×40米范圍內(nèi)，因此處理水量加倍時(shí)，處理單元數(shù)也會成倍增加。每個(gè)單元的三個(gè)池都需配水，兩側(cè)池均需排放處理后的出水、沖洗水和剩余污泥，隨著單元數(shù)增加，其復(fù)雜程度會大幅度的增加。從控制量看，10萬m³／日處理規(guī)模的污水廠，該工藝的I／0數(shù)量為3000點(diǎn)以上，而氧化溝工藝只需1200點(diǎn)，隨著處理單元數(shù)增加，其控制量將成倍增加。所以，該工藝在大水量處理廠應(yīng)用時(shí)，其復(fù)雜性會大幅度增加，選擇工藝時(shí)應(yīng)全面考慮。
　　綜上所述，UNITANK工藝適用于中小型污水處理廠，在一定的范圍內(nèi)，可以替代其它活性污泥法，有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并具有較強(qiáng)的競爭力。