生活污水处理UNITANK工艺设计及运行效果分析

刘丽霞

摘 要：结合某生活污水处理站的改造，从设计的原则、产能、各项指标和主要处理工艺等方面介绍了该生活污水处理站的工艺设计，并对UNITANK工艺进行了详细的介绍。改造后的运行效果达到了预期要求，可供相关人员参考。

关键词：生活污水；处理工艺；工艺设计；运行效果

中图分类号：X703 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.080

随着我国环境污染越来越严重，人们的环境保护意识日益增强，相应的，对生活污水的处理也日益重视。由于现采用的常规处理工艺基建投资大、能耗高、运行管理复杂，因此，采用科学、合理的工艺对生活污水处理站进行改造势在必行。随着企业规模的不断扩大，企业对污水处理的要求不断提高，某生活污水处理站的处理工艺已无法满足实际需求，需改造。基于此，笔者进行了相关介绍。

1 工艺设计

1.1 工艺设计原则

工艺设计原则为：①因地制宜，充分利用现有的污水处理设施；②采用高效节能、简单易行的污水处理工艺，确保污水处理效果，尽可能地减少工程投资和日常运行费用。

1.2 产能设计

在某污水处理站现有1.5×104 m3/d污水处理能力的基础上，通过改扩建，使其污水处理能力达到2.4×104 m3/d。

1.3 进、出水水质指标设计

1.3.1 进水指标

结合原污水处理站运行情况，拟定设计进水水质指标如表1所示。

表1 进水水质指标

项目 数值

pH 6～9

COD/（mg/L） 300

BOD5/（mg/L） 200

SS/（mg/L） 250

NH3-N/（mg/L） 25

TP/（mg/L） 4

1.3.2 出水指标

出水指标按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级B类指标进行设计，如表2所示。

1.4 主要处理工艺选择

近年来，随着城市污水中氮、磷等污染指标的升高以及受污染水体富营养化问题的加剧，脱氮、脱磷已成为必不可少的环节。根据本工程污水的水质特点和处理要求，需要同时考虑有机污染物的去除和脱氮除磷。

根据本项目污水中污染物生化性良好的特点，结合原有处理设施的具体运行条件，在工艺的选择上，需要重点考虑除碳脱氮除磷的工艺组合。目前，主流成熟脱氮除磷工艺有A/O法、A2/O法、SBR法、改良型氧化沟法和组合生物陶粒滤池等。

表2 出水水质指标

项目 数值

pH 6～9

COD/（mg/L） ≤60

BOD5/（mg/L） ≤20

SS/（mg/L） ≤20

NH3-N/（mg/L） ≤8

TP/（mg/L） ≤1

1.4.1 生化处理单元工艺的确定

根据原有污水处理厂主体构筑物为2座SBR生化池的情况，结合本工程的特点，从充分利用现有设施的角度考虑，可将SBR生化池改良为UNITANK系统。UNITANK系统出水为连续流，而且比SBR更为科学、高效。

1.4.2 UNITANK工艺原理

UNITANK又称交替式生物池，是比利时SEGHERS公司提出的一种污水处理工艺。它集合了SBR法、传统活性污泥法和三沟式氧化沟法的优点，一体化设计，不仅具有SBR法的主要特点，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系统已成为一种高效、经济、灵活和成熟的污水处理工艺。

NITANK系统的主体是一个被间隔分成数个单元的矩形反应池，三池之间水力连通，每个池内都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰和剩余污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替的方式运行。通过调整系统的运行，可以实现对处理时间和空间的控制，形成好氧、厌氧或缺氧条件，以高效去除污水

中的有机物，达到脱氮除磷的目标。

1.4.3 UNITANK工艺的特点

UNITANK具有SBR工艺的全部优点，例如省去了单独的二沉池和污泥收集与回流系统；交替运行，不易发生污泥膨胀（负荷波动大）现象；工艺简单、操作灵活等。此外，与SBR相比，UNITANK还有另外一些优点，这些优点来自于系统独特的结构和运行方式，主要体现在：①构筑物结构紧凑，一体化设计。所有的池体可采用方形，共用池壁，既有利于保温，又能节省土建费用，减少占地面积（占地仅为传统活性污泥法的50%），共用水平底板则可提高结构的稳定性。②系统内不设初沉池，不设单独的二沉池以及污泥收集和回流系统，减少了占地面积，节约了土建投资和运行费用。③根据好氧过程的DO检测以及缺氧和厌氧过程的ORP在线检测，通过改变供气量，切换进出水阀门，改变好氧、缺氧和厌氧的反应时间等，有效实现对系统时间和空间的控制，高效去除污水中的有机物，并实现脱氮除磷。④交替改变进水点，可以相应地改善系统各段的污泥负荷，进而改善污泥的沉降性能。厌氧、缺氧、好氧过程能够有效抑制丝状菌的生长，控制污泥膨胀。⑤系统在恒水位下运行，只需设置固定的出水堰即可，不需要昂贵的滗水器，而且反应池的有效容积能得到连续使用，水力负荷稳定。⑥污泥沉降的固液分离在几乎完全静止的环境下完成，能得到更好的分离效果，提高出水水质。

2 主要处理单元

2.1 工艺流程图

工艺流程如图1所示。

2.2 格栅和调节池

格栅是污水处理站第一道预处理设施，用以拦截较大的漂浮物。污水处理站已建格栅井，尺寸为2.8 m×1.5 m×6 m，内设回转式机械格栅，格栅宽1.4 m，栅条间隙20 mm，满足本项目的要求。

由于废水水量、水质变化复杂，因此需要设置调节池用以均量、均质，保证后续生化处理的稳定性。污水处理站现已建一座15 m×15 m×7.5 m的调节池，有效容积为1 000 m3，满足扩建后的要求。调节池内新设污水提升泵，将生活污水提升至旋流沉砂池。

2.3 旋流沉砂池

旋流沉砂池用于处理污水中比例较大的无机颗粒，以保护后续处理构筑物和处理设备。本项目新建4套旋流沉砂池，单套处理能力Qmax=820 m3/h；配套2台砂水分离器，单台处理量12 L/s。沉砂池出水进入UNITANK生化池。

2.4 UNITANK生化池

2.4.1 基本构造

生化池在原有2座SBR池的基础上进行扩容改造。原SBR池为1座2格的混凝土池，单格尺寸为40 m×20 m×5.5 m；本次工程新建同规格反应池1格，共用原池一侧的池壁。UNITANK生化池主要设计参数如表3所示。

2.4.2 运行方式

本项目UNITANK系统采用好氧降解有机物加脱氮除磷相结合的运行方式，包括运行时间相同的两个主体运行阶段。第一主体运行阶段如下。

缺氧厌氧阶段（1 h）：污水从A池进入系统，缺氧搅拌，以水中的有机物为电子供体，将上一个主体运行阶段产生的硝态氮通过兼性菌的反硝化作用实现脱氮，同时释放上一个阶段A池作为沉淀池时污泥过量摄取的磷；然后混合污水进入曝气的B池，去除上一个阶段A池反硝化后残余的有机物，硝化细菌进行硝化，聚磷菌吸收磷；最后进入C池沉淀，出水并排出含磷污泥。

好氧运行阶段（2.5 h）：污水进入A池进行曝气，并同其中的活性污泥充分接触，有机物被污泥吸附并部分降解；然后泥水混合物从A池进入持续曝气的B池，被吸附的有机物得到进一步降解；最后混合物进入沉淀池C池，经重力分离后，清水从溢流堰排出，部分剩余污泥从池底排出。

过渡阶段（0.5 h）：A池停止进水，继续曝气，使有机物充分降解；B池开始进水，并继续曝气；C池作为沉淀池继续排水。

由此，第一主体运行阶段完成，B池停止进水，继续曝气；C池开始进水，缺氧搅拌；A池作为沉淀池，进入第二主体运行阶段。两个运行阶段过程完全相同，相互对称，通过过渡阶段互相衔接。

2.5 外排水池

UNITANK系统出水排入原有1 500 m3外排水池，经加氯消毒和检测合格后，通过提升泵外排。

2.6 污泥池和污泥脱水

UNITANK系统外排污泥排入原有的1座160 m3污泥池内，再经水泵加压输送至污泥脱水间。污泥脱水间内设置2台浓缩带式脱水一体机，具有浓缩、脱水的双重功能。污泥脱水时，投加的药剂为高分子絮凝剂。污泥脱水后，由汽车外运处理。

3 运行效果

项目自投入运行以来，出水水质稳定，符合设计出水要求。主要水质指标，例如COD、NH3-N、SS等满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级B类指标。实际平均进、出水水质指标如表4所示。

4 结论

综上所述，UNITANK生活污水处理工艺是一种高效、经济、灵活和成熟的污水处理工艺，具有SBR工艺的全部优点，且具有工艺简单、操作灵活等优点，应在生活污水处理站的改造中推广应用。本次生活污水处理站改造的处理工艺设计合理，且系统运行稳定、操作简单、出水效果良好，运行效果显著，可供类似改造工程参考借鉴。

参考文献

[1]彭雨生.山地小城镇污水处理厂设计及运行效果研究[D].重庆：重庆大学，2013.

[2]曹荣祥.某县污水处理厂工艺设计及运行效果评价的研究[D].青岛：中国海洋大学，2013.

〔编辑：王霞〕