UNITANK系統及污水處理研究方向的思考
摘要：SEGHERS公司提出的UNITANK®系統是SBR法的又一種變型和 發展 ，它集合了SBR和傳統活性污泥法的優點，一體化設計，不僅具有SBR系統的主要特點，還可以像傳統活性污泥法那樣在恒定水位下連續流運行。經過 研究 和 應用 ，UNITANK®系統已成為一個高效、 經濟 、靈活和成熟的污水處理工藝。
關鍵詞：UNITANK 研究方向 好氧處理 脫氮除磷
SEGHERS公司提出的UNITANK®系統是SBR法的又一種變型和發展，它集合了SBR和傳統活性污泥法的優點，一體化設計，不僅具有SBR系統的主要特點，還可以像傳統活性污泥法那樣在恒定水位下連續流運行。經過研究和應用，UNITANK®系統已成為一個高效、經濟、靈活和成熟的污水處理工藝[1、2]。
1 基本構造和運行方式
UNITANK®系統的主體是一個被間隔成數個單元的矩形反應池，典型的是三格池。三池之間水力連通;每池都設有曝氣系統，既可用鼓風機供氣，也可進行機械表面曝氣及攪拌;外側的兩池設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。污水可以進入三池中的任意一個，采用連續進水，周期交替運行。通過調整系統的運行，可以實現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。現介紹兩種典型的運行方式。
1.1 好氧處理系統
每個運行周期包括兩個主體運行階段，這兩個階段的運行過程完全相同，是相互對稱的，它們之間通過過渡段進行銜接，如圖1所示。第一個主體運行階段包括以下過程：①污水首先進入左側池內，因該池在上個主體運行階段作為沉淀池運行時積累了大量經過再生、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，繼續曝氣，有機物得到進一步降解，同時在推流過程中，左側池內活性污泥進入中間池，再進入右側池，使污泥在各池內重新分配;③混合液進入作為沉淀池的右側池，處理后出水通過溢流堰排放，也可在此排放剩余污泥。第一個主體運行階段結束后，通過一個短暫的過渡段，即進入第二個主體運行階段。第二個主體運行階段過程改為污水從右側池進入系統，混合液通過中間池再進入作為沉淀池的左側池，水流方向相反，操作過程相同。
1.2 脫氮除磷系統
通過對該系統進行靈活的時間和空間控制，適當地增大水力停留時間，可以實現污水的脫氮除磷，其系統運行機理如圖2所示。
污水交替進入左側池和中間池，左側池作為缺氧攪拌反應器，以污水中的有機物為 電子 供體，將在前一個主體運行階段的硝態氮通過兼性菌的反硝化作用實現脫氮;然后釋放上一階段運行時沉淀的含磷污泥中的磷。中間池曝氣運行時，去除有機物，進行硝化及吸收磷;進水并攪拌時，可以進行反硝化脫氮，同時污泥也由左向右推進。右側池進行沉淀，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。在進入第二個主體運行階段前，污水只進入中間池，使左側池中盡可能完成硝化反應。其后左側池停止曝氣，作為沉淀池。然后進入第二個主體運行階段，污水流動方向由右向左，運行過程相同。
2 主要特點
UNITANK®系統集合了SBR法和傳統活性污泥法的優點，簡述如下：
① 構筑物結構緊湊，一體化。所有的池體可采用方形，和傳統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節省土建費用和占地面積，共用水平底板則可以提高結構的穩定性。
② 系統沒有單獨的二沉池及污泥收集和回流系統。
③ 可根據好氧過程的DO檢測與缺氧和厭氧過程的ORP在線檢測，通過改變供氣量、切換進出水閥門、改變好氧與缺氧及厭氧的反應時間等，高水平地實現系統的時間和空間控制，高效地去除污水中的有機物及脫氮除磷。
④ 系統在恒水位下運行，結合了SBR法和傳統活性污泥法連續進水工藝的特點，水力負荷穩定，不但充分利用反應池的有效容積，而且可以降低對管道、閥門和水泵等水力設施或設備的要求，從而降低系統的成本。恒水位下運行，使得使用表曝機械成為可能，并省去價格昂貴的潷水器，出水堰的構造更加簡單。
⑤ 交替改變進水點，可以相應改善系統各段的污泥負荷，進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。
⑥ 由于系統的三池及其過程控制設備、污泥濃縮池與穩定池等平面上易構成整體方形，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、保溫又避免系統對周圍環境產生不良 影響 。
3 污水處理 研究 與 發展 方向的思考
近幾年來，世界各地已有160多個項目成功地 應用 了UNITANK®系統，其獨特與新穎的設計思想，值得借鑒和引發對當前污水生物處理發展方向的思考。
① 污水處理系統一體化研究
傳統的污水處理工藝各處理單元分設，往往還要進行污泥回流和污水循環，必定增加基建及管路設備投資，而單池運行工藝(如SBR)又必須間歇運行。倒置交替運行不但能實現污泥和污水的回流、合理分配和恒水位連續處理，使污水處理單元組并為一體化，而且可節省占地面積、投資與運行費用。在今后的一段時間里，處理系統一體化的研究與開發將占有重要地位。
② 組合式污水處理工藝研究
好氧、厭氧或缺氧反應的組合工藝進行污水處理已有較長時間的應用實踐，是有效的 方法 。UNITANK®系統在自動控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧交替狀態，以完成有機物、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物有利于節能;后一級進一步處理使出水達標。一些研究對組合式工藝的處理機理和反應動力學模式進行了有益的探索，大都依據好氧、厭氧或缺氧的基本反應過程以及傳統工藝的組合與變型，使得工藝具有各組合元素的共同優點，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
污水處理應該在解決水污染 問題 的同時，考慮水資源的再利用和環境的保護，因此，在研究開發高效污水處理工藝以增加污水利用可能性的同時，應盡量減少剩余污泥量，并應考慮處理構筑物的配置以適應封閉式處理的發展。UNITANK®系統各池貫通、布置緊湊，有利于全封閉式處理，以實現污水、污泥、排放廢氣的綜合處置。當今隨著對環境要求的不斷提高，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處理工藝、實現污水綜合處理和利用及零排放應逐步得到重視。
④ 污水處理系統的過程控制研究
現代 污水處理工藝要求先進的控制技術與之相適應，以實現污水處理系統運行的可靠性、靈活性和簡單化。UNITANK®系統采用周期交替運行，配有一套先進的自動控制系統也是其成功的關鍵因素。我國這方面主要是引進技術進行消化、改造、運用，但在許多實際控制工程中卻難以達到理想的目標， 影響 了系統的運行，由此應進一步著力于污水處理系統的過程控制技術研究。由于污水處理過程越來越復雜，特別是一體化污水處理系統更具有非線性、時變性與隨機性的特點，難于建立準確的數學模型，一些傳統控制 理論 顯出局限性。近年來，污水處理的模糊控制技術研究已開展起來，并取得其它控制方式無法實現的滿意效果，應予以足夠重視。同時，我國污水處理系統 計算 機控制軟件的研究也是任重而道遠，因此在研究與開發污水處理新工藝新技術的同時，應當重視相應的控制策略與控制軟件的研究、開發。
⑤ 污水處理系統的儀表設備研究
UNITANK®系統的成功，有賴于系統采用了穩定可靠的儀表及設備。 目前 多數國產污水處理系統儀表和設備的品種和質量急需改進和提高，還要加強新產品的開發，尤其是采樣、監測、反饋、控制器的研制和使用。有的監控技術研究成果具有較高的水平，但還有待于推廣應用。應當認識到，僅有先進的污水處理工藝和控制技術，而儀表和控制設備等硬件不過關也是不行的，因此，加強一些重要設備、儀表的研制和利用是非常必要的。
參考 文獻
1 Feyaerts M et al. Redox control of biological nitrogen removal in the UNITANK single stage operationMed 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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