李探微 彭永臻

( 哈爾濱建筑大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院)；何金(廣州華南環(huán)境科學(xué)研究所 )

　　SEGHERS公司提出的UNITANK ○R 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，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)過研究和應(yīng)用，UNITANK ○R 系統(tǒng)已成為一個高效、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 ○R 系統(tǒng)的主體是一個被間隔成數(shù)個單元的矩形反應(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，采用連續(xù)進(jìn)水，周期交替運(yùn)行。通過調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)處理過程的時間及空間控制，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)
　　每個運(yùn)行周期包括兩個主體運(yùn)行階段，這兩個階段的運(yùn)行過程完全相同，是相互對稱的，它們之間通過過渡段進(jìn)行銜接，如圖1所示。第一個主體運(yùn)行階段包括以下過程:①污水首先進(jìn)入左側(cè)池內(nèi)，因該池在上個主體運(yùn)行階段作為沉淀池運(yùn)行時積累了大量經(jīng)過再生、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混合液同時自左向右通過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，同時在推流過程中，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，處理后出水通過溢流堰排放，也可在此排放剩余污泥。第一個主體運(yùn)行階段結(jié)束后，通過一個短暫的過渡段，即進(jìn)入第二個主體運(yùn)行階段。第二個主體運(yùn)行階段過程改為污水從右側(cè)池進(jìn)入系統(tǒng)，混合液通過中間池再進(jìn)入作為沉淀池的左側(cè)池，水流方向相反，操作過程相同。

　　1.2 脫氮除磷系統(tǒng)
　　通過對該系統(tǒng)進(jìn)行靈活的時間和空間控制，適當(dāng)?shù)卦龃笏νＡ魰r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，將在前一個主體運(yùn)行階段的硝態(tài)氮通過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)行時沉淀的含磷污泥中的磷。中間池曝氣運(yùn)行時，去除有機(jī)物，進(jìn)行硝化及吸收磷；進(jìn)水并攪拌時，可以進(jìn)行反硝化脫氮，同時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)入第二個主體運(yùn)行階段，污水流動方向由右向左，運(yùn)行過程相同。

　　2主要特點(diǎn)

　　UNITANK ○R 系統(tǒng)集合了SBR法和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，簡述如下:
　　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)好氧過程的DO檢測與缺氧和厭氧過程的ORP在線檢測，通過改變供氣量、切換進(jìn)出水閥門、改變好氧與缺氧及厭氧的反應(yīng)時間等，高水平地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時間和空間控制，高效地去除污水中的有機(jī)物及脫氮除磷。
　?、?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，并省去價格昂貴的潷水器，出水堰的構(gòu)造更加簡單。
　?、?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。脫氮除磷過程更能通過抑制絲狀菌生長來控制污泥膨脹。
　?、?由于系統(tǒng)的三池及其過程控制設(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，世界各地已有160多個項(xiàng)目成功地應(yīng)用了UNITANK ○R 系統(tǒng)，其獨(dú)特與新穎的設(shè)計思想，值得借鑒和引發(fā)對當(dāng)前污水生物處理發(fā)展方向的思考。
　?、?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。在今后的一段時間里，處理系統(tǒng)一體化的研究與開發(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時間的應(yīng)用實(shí)踐，是有效的方法。UNITANK ○R 系統(tǒng)在自動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。特別針對高濃度污水，其可以組合成兩級厭氧—好氧工藝，前一級大幅度降解高濃度有機(jī)物有利于節(jié)能；后一級進(jìn)一步處理使出水達(dá)標(biāo)。一些研究對組合式工藝的處理機(jī)理和反應(yīng)動力學(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。
　?、?污水的綜合處理、零排放研究
　　污水處理應(yīng)該在解決水污染問題的同時，考慮水資源的再利用和環(huán)境的保護(hù)，因此，在研究開發(fā)高效污水處理工藝以增加污水利用可能性的同時，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 ○R 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)今隨著對環(huán)境要求的不斷提高，污水處理過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。
　?、?污水處理系統(tǒng)的過程控制研究
　　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、靈活性和簡單化。UNITANK ○R 系統(tǒng)采用周期交替運(yùn)行，配有一套先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)也是其成功的關(guān)鍵因素。我國這方面主要是引進(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)的過程控制技術(shù)研究。由于污水處理過程越來越復(fù)雜，特別是一體化污水處理系統(tǒng)更具有非線性、時變性與隨機(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，污水處理的模糊控制技術(shù)研究已開展起來，并取得其它控制方式無法實(shí)現(xiàn)的滿意效果，應(yīng)予以足夠重視。同時，我國污水處理系統(tǒng)計算機(jī)控制軟件的研究也是任重而道遠(yuǎn)，因此在研究與開發(fā)污水處理新工藝新技術(shù)的同時，應(yīng)當(dāng)重視相應(yīng)的控制策略與控制軟件的研究、開發(fā)。
　　⑤ 污水處理系統(tǒng)的儀表設(shè)備研究
　　UNITANK ○R 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)品的開發(fā)，尤其是采樣、監(jiān)測、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 FacLandbouww 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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(收稿日期 1999-02-14)