Unitank系统在污水处理研究进展

Ｕｎｉｔａｎｋ系统在污水处理研究进展Unitank废水处理工艺是SBR工艺的一种变型，其废水处理池的池型为矩形，三池共用池壁，节省投资，同时占地面积省;系统在恒定水位下运行，运行方式较为灵活，可以用于脱氮除磷。

并就其应用进行分析探讨.标签：工艺废水处理Unitank 脱氮除磷1.Unitank 工艺的发展概况Unitank工艺是INTERBREW与K.U.Leuven在三沟式氧化沟基础上合作发明的污水处理技术。

1989年被比利时的SEGHERS环境工程公司拥有并于1995年开始推广应用[1]。

它是SBR工艺的一个变形和发展，集合了传统活性污泥法和SBR工艺的优点,一体化设计，不仅具有SBR系统的主要特点，还可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续流运行。

经过研究和应用，Unitank系统已成为一个高效、经济、灵活和成熟的污水处理工艺。

自从90年代初，Unitank工艺推出后，目前世界各地已有600多项工程成功的应用了此种工艺，处理效果很好。

在新加坡、马来西亚、越南等采用该项技术，建成了规模不等的工业废水和城市生活污水处理厂；在中国也有数座规模在l0万吨／日以上的污水厂，澳门、石家庄等城市的较大型的Unitan工艺污水处理厂已成功运行[2]。

2.Unitank的基本构造及运行方式Unitank系统一般是将主体划分为三个矩形廊道，三个池子之间水力相通，均設有曝气设备，曝气设备可以采用鼓风曝气，也可以采用表曝机进行充气和搅拌，外面两侧的池子均设有出水堰和剩余污泥系统，可交替作为沉淀池和进水池。

废水可以连续进入三个池中的任意一个，采用连续进水，周期操作。

Unitank工艺根据具体废水处理的需求不同，可以调节运行方式，分别实现氧化和脱氮除磷的效果。

一般运行方式可分为氧化处理系统和脱氮除磷系统[3-4]。

2.1氧化处理系统氧化处理主要由两个主体运行阶段来完成一个运行周期,这两个阶段的运行过程完全相同。

污水首先进入左侧池内,因为在上一个运行单元中作为沉淀池，积累了大量具有较高吸附能力的活性污泥，因而可以高效降解污水中的有机物。

混合液由左及右推流进行，在中间池继续曝气，使有机物得到进一步降解,同时在推流过程中,左侧池内活性污泥进入中间池,再进入右侧池,使污泥在各池内重新分配;右侧池作为沉淀池将处理后出水通过溢流堰排放,也可在此排放剩余污泥。

在这里，左池实际上起到了预曝气的作用，提高了污水的可生化性，降低了中池的污水负荷。

第一个主体运行阶段结束后,通过一个短暂的过渡段,即进入第二个主体运行阶段即从右池进水曝气，左池作为沉淀池，水流由右到左推流降解，最后由左池进行溢流和排泥功能。

再次运行系统中只考虑对有机物的有效降解，并不考虑对氮磷的脱除，但随着社会、经济的发展，人们对氮磷要求的逐步提升，这就要求大量能够进行脱氮除磷的工艺的涌现，Unitank工艺在对曝气量和停留时间方面的调节，就能够有效地去除废水中的氮磷，因此演变出第二种运行方式—脱氮除磷系统。

2.2脱氮除磷系统脱氮除磷系统与氧化处理系统在设备上的不同之处是在左池和右池分别加设搅拌器，其运行周期分为六个阶段依次为:主体1 →过渡1 →沉淀1 →主体2 →过渡2 →沉淀2。

主体1：左池进水,同时开启搅拌器进行搅拌，利用原水中的有机物作为电子供体进行缺氧反硝化脱除硝态氮。

脱氮完成后，左池即转化为厌氧阶段，进行磷的释放。

此时混合液同时自左向右流入始终做曝气池使用的中池,完成有机物的好氧代谢、硝化和吸磷。

,右池进行沉淀,泥水分离,上清液作为处理水溢出。

过渡1：左池停止搅拌,开始曝气,污水进入中池,曝气过程中完成硝化和生物吸磷反应,污泥由左向右推进,右池出水。

沉淀1：左池停止曝气开始沉降,污水仍由中池流入右池流出;主体2、过渡2、沉淀2与以上过程相似，方向相反，分别依次重复阶段1～3的处理过程。

通过脱氮除磷系统的运行，能够在去除水中的有机物的基础上使废水中的氮磷也得到Unitank的去除。

3.Unitank工艺的主要特点技术优点Unitank工艺与传统的活性污泥法和SBR工艺相比已取得了巨大的改进，其主要特点[5-8]如下：(1)一体化活性污泥法与常规法比，可以不建单独沉淀池，也可省去污泥回流设施，特别是当采用生物脱氮、除磷系统，可以节省大量投资与经常费用。

(2)由于采用三个矩形池作为一个单元，是一个一体化设备，构筑物结构紧凑，一个处理厂有若干个单元组成，均可利用公共池壁，而三个矩形池之间水力相通，中间池壁不受单向水压，所以土建省占地也很省。

（3）各池之间采用渠道配水，并在恒水位下交替运行，减少管道、闸门、水泵等设备的数量，水头损失小，降低了运行成本。

（4）系统中反应池有效容积能得到连续使用，不需设置闲置阶段，出水堰是固定的，不需像SBR工艺设置价格昂贵的滗水器。

（5）可根据好氧过程的DO检测与缺氧和厌氧过程的ORP在线检测，通过改变供气量、切换进出水阀门、改变好氧与缺氧及厌氧的反应时间等，高水平地实现系统的时间和空间自动化控制，高效地去除污水中的有机物及脱氮除磷。

（6）交替改变进水点，可以相应改善系统各段的污泥负荷，进而改善污泥的沉降性能。

脱氮除磷过程更能通过抑制丝状菌生长来控制污泥膨胀。

3.2经济指标分析Unitank技术中各处理单元可紧凑设计，同时加大处理构筑物的竖向高度以缩小整个工厂的占地面积。

该技术的占地指标为0.3～0.6m2/m水，小于传统生化处理中氧化沟工艺的0.7～1.0m2/m指标，照此可将单位面积的污水处理能力提高至少25%～80%[9]。

Unitank技术采用池体相连的矩形一体化设计方案，使池体间的隔墙混凝土用量和相关配套管线、阀门等的数量大大减少，比投资约为1000元～1200元／m水，比近期国内一些污水处理厂工程比造价1500元～2000元／m3水低得多，比传统的活性污泥法处理工艺(如三沟式氧化沟)的投资节约了1/2～1/8[9]。

此外，Unitank技术还可以采用独特的自动控制系统，合理安排进出水及水力停留时间，以保证在不同的水质和工况条件下的稳定处理效果；实行自动控制减少了专业工作人员的数量，提高了操作和管理的方便程度，吨水的处理费用低于国内普遍的0.5～0.7元。

而占单价40％左右的动力电耗方面，Unitank技术为0.25～0.30 KW/m3水，和国内耗能指标持平。

4.Unitank工艺的不足与改良4.1 污泥上浮现象在Unitank工艺的运行初期，在主体阶段会出现污泥上浮现象这是由于在低速搅拌过程中，反硝化菌利用上一阶段产生的硝态氮作为电子受体并以污泥絮体中包含的有机物作为电子供体进行反硝化，产生氮气和二氧化碳并包裹在活性污泥絮体中，使污泥比重降低而造成的[10-11]。

针对这一现象考虑在主体前增加短时好氧段进行改良。

即将一个周期的处理过程改为：曝气1一主体1一过渡1一沉淀1一曝气2一主体2一过渡2一沉淀2。

短时曝气可以吹脱包裹在活性污泥絮体中的气泡，避免其挟带污泥上浮或搅碎上浮污泥，使全部污泥经历完整的缺氧／厌氧过程，保证除磷脱氮效果；同时利于去除硝态氮，提高反硝化效率；在沉淀段和缺氧段之间增加短时曝气供氧，有改善污泥活性的作用；曝气时间短暂，不会破坏缺氧／厌氧环境并影响处理系统的反应规律。

调整后，污泥上浮问题可以得到有效解决。

4.2 除磷效果不佳Unitank法去除有机物和氨氮的效能较强，除磷效果还有待改善。

从生物除磷脱氮原理上来说，两者要求有些方面是相互制约的，因为在系统中，脱氮需要保持较低的污泥负荷，较长的污泥龄，污泥龄越长，硝化越彻底;而生物除磷则需要维持较高的污泥负荷，较短的污泥龄，以便得到较大的剩余污泥量，达到较高的磷的去除率。

此外，对于Unitank工艺来说，由于无专门的厌氧区，实际操作中很难达到释磷所要求的绝氧状态(要求既无分子态氧也无硝态氧) ，影响到磷的释放，因此生物脱磷效果不十分理想。

由于厌氧段磷的释放越彻底，好氧段磷的吸附量也越大，随剩余污泥带走的磷也就越多。

在这里，我们对Unitank工艺作一些改进设计以满足释磷所要求的绝氧状态。

即在Unitank 池中间的一格分出一部分容积作厌氧池[11]，以强化磷的释放，从而加强对磷的去除。

5.目前工程应用实例自90年代比利时公司推出这一工艺以来，近几年已在世界各国得到了广泛应用，据统计已有160多个成功的工程实例。

例如我国澳门就首先使用Unitank 工艺进行城市污水的处理[14]，其平均流量为70000m3/d，日处理量为140000m3，COD负荷达30000kg/d，共服务32万人口，处理结果表明，应用Unitank工艺，BOD去除率可达97.2%，COD去除率为93.4%，处理效果好且对环境无任何副作用，在污水处理过程中产生的尾气被集中起來通过臭气处理滤床作生物处理。

哈尔滨工业大学的祁配石[12]Unitank工艺处理制药废水进行了研究。

结果表明，采用六阶段的运行方式可使处理效果更稳定;当反应器的容积负荷为1.2kgCOD/(m3·d)时COD去除率>85%，出水COD<250mg/L。

上海大学的陆杰[14]等对Unitank工艺处理制皂废水进行了探讨结果证明，采用该工艺处理制皂工业废水，三格池好氧的容积负荷为1.5KgCOD/m3d时，COD去除率可达80%，接触氧化池作为后续处理，处理效果也在80%左右。

6 Unitank工艺的发展与展望据统计，我国中小城市占到了全国城市总数的60％以上，全国有400多个中小城市，年废水排放量为100亿立方米，但大部分未经严格处理就排入水体，污染十分严重。

为了扭转我国城市水环境污染的现状，预计到2010年，我国要新建的城市污水处理厂将达一千余座，投资达到1800亿元，其中中小城市污水处理厂的建设应占到相当比重[9]。

Unitank技术集经济性、科学性和实用性于一体，符合中小城市污水处理工艺的选择原则和水污染防治处理技术的要求，因此Unitank技术将在未来中小城市污水处理工艺技术的发展和应用领域中占有重要地位。

参考文献[1]Segrer Engineering Water．Unitank—Advanced treatment of industrial and municipal[J]．waste water，1996[2]魏新庆，等。

Unitank工艺设计总结[J].天津市政设计，2003（34）：28-29.[3]石明岩，等。

连续流一体化活性污泥工艺[J].环境工程，2003，21（4）：25-30.[4]李探微，等。

Unitank系统及污水处理研究方向的思考[J].中国给水排水，1999，15（7）：21-23.[5]冯生华，等。

污水处理新工艺-Unitank简介[J].环境城市与城市生态，1999，12（3）：60-61.[6]喻学敏，等。