UNITANK工艺在武汉经济技术开发区污水处理厂的应用
摘要：本文总结了UNITANK工艺在武汉经济技术开发区污水处理厂的工艺设计参数、基本运行情况，针对运行管理中出现的一些问题进行了优化与改进，最后针对UNITANK的设计提出了建议。
关键词：UNITANK; 工艺流程; 运行管理; 工艺矩阵用
武汉经济技术开发区污水处理厂采用BOT运作模式，一期设计规模6×104m3/d，采用UNITANK工艺，2005年9月开始调试，10月调试完毕并开始试运行，2006年1月正式投入运行，到目前为止，系统能够实现全自动运行，出水水质稳定，符合设计要求。UNITANK工艺非常成功地运用于中国市政污水处理项目。
1 工艺设计指标
污水处理流程如图1。
设计进、出水水质如表1。
2 工艺特点
UNITANK工艺是20世纪90年代比利时SEGHERS公司开发的一项专利技术，它克服了传统SBR法不能连续进出水且需要价格昂贵的滗水器的缺点，采用固定出水堰排水，实现了连续进、出水。
UNITANK的通用形式是采用三个相同容积池子组成的标准系统。这三个池子通过共壁上的开孔实现水力连接，三个池子中均装有曝气系统，两个边池还装有出水装置，既可以做反应池又可以做沉淀池。该系统的运行近似于三沟式氧化沟，通过将经典SBR的时间推流与连续系统的空间推流相结合保证了系统的连续运行，弥补了单个反应器完全混合的不足。UNITANK工艺不需要设置污泥回流系统，采用了矩形池结构，因而反应池可共用隔墙，减少占地，节省了土建费用。同时UNITANK工艺采用模块化设计，这样便于将来进行扩建，也便于根据进、出水水质对工艺运行状况进行灵活调整。
经过近20年的发展，UNITANK工艺较最初已有了较大的改进，武汉经济技术开发区污水处理厂采用的是第三代UNITANK工艺，将中池容积进行了增大，每组池的平面尺寸为：边池30m×30m，中池30m×40m，有效水深6m。采用这种结构有利于提高UNITANK系统的有效容积，提高系统的经济性。
采用空气堰排水装置是本项目的另一大特色，空气堰排水装置由不锈钢空气罩、出水堰板、进气阀、出气阀及其他辅助设备组成（见图2）。
当边池进入非出水阶段时，控制系统会自动打开空气堰进气阀、关闭出气阀，而堰两边即池内和出水槽由于有水，堰内形成一个密闭空间，此时堰内气压上升，形成气封，阻止池内污泥混合液进入出水槽，污染出水槽。在空气堰的使用过程中，由于堰内空气会产生正常的泄漏，因此需对其进行间歇补气。
当边池进入出水阶段时，控制系统会自动打开空气堰出气阀、关闭进气阀，将堰内气压泄掉，空气堰开始出水。
3 工艺运行情况
2006年1～10月份的进、出水水质指标如表2所示：
从表中我们可以看出，除BOD5外各指标去除率都超过了设计要求,而BOD5去除率没有达到设计要求主要是因为原水中工业废水占到了60% , BOD5的进水指标没达到设计值，另外尽管COD、BOD5、SS、NH3-N、TP等进水指标都超出了设计最大值，给污水处理增加了难度和处理成本，其中TP需依靠投加铁盐化学除磷，但出水各项指标基本达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B控制标准，表明UNITANK工艺抗冲击负荷的能力较强。
2006年1～10月份平均处理水量为31100m3/d，平均负荷为0.256kgCOD/kgMLSS•d。日常运行中，污泥沉降比控制在25%左右，泥龄约为10天，对NH3-N的去除率为76%，对TN的去除率为67.08%，生物脱氮状况良好，同时兼顾了除磷的要求。
4 运行管理优化
4. 1 工艺矩阵
工艺矩阵是UNITANK工艺控制的核心所在，工艺矩阵设置的恰当与否在一定程度上决定了出水效果的好坏。
对于UNITANK这样的交替式运行且无污泥回流的工艺来说，各池污泥浓度不均所带来的容积利用率下降是一个较大的弊端，我公司在运行中也出现了这样的问题，边池污泥浓度与中池污泥浓度之比一般在2以上。对于这样的问题，运行中通过调整工艺矩阵、减少中池进水时间来降低污泥浓度不均匀系数。
UNITANK由于自身的结构特点，决定了系统对TP的去除率不高，武汉经济技术开发区污水处理厂原水中TP浓度波动较大，而且最大值在15mg/L以上，因此运行中一方面通过向反应池中投加铁盐来进行化学除磷，另一方面，通过调整工艺矩阵，最大限度地提高系统自身的除磷效果。因原始工艺矩阵各池缺氧搅拌时间不够充分，因此在保证系统对有机物去除的基础上适当延长了各池的缺氧时间，并增加了同一周期内好氧与缺氧环境交替的次数。调整工艺矩阵后的运行结果表明，系统对TP包括TN的去除效果均有所上升，TP的去除率上升了近一成。
4. 2 空气堰
早期的UNITANK工艺采用固定堰排水，这样一部分混合液会翻过出水堰而进入出水渠中，使初期出水必须返回重新处理，不仅污染了出水堰，而且还造成了污泥的流失，武汉经济开发区污水处理厂采用空气堰排水就有效解决了这几个问题。但空气堰对自控的要求比较高，由于两个边池交替作为沉淀池排水，空气堰必须保证在设定的时间准确动作，这直接关系到系统运行的稳定性。在日常运行中，空气堰需不断进行进气/放气的操作，即使在不出水时段也需不断补气以满足液位控制要求。另外，补气阀和放气阀动作频繁，需要经常检查和维护，放气阀发生故障，有可能导致处理后的水无法顺利排出。
空气堰在使用过程中的重点、难点是对堰内气压的控制，气压不足时，污泥混合液将通过空气堰流出，气压过大时，过量的气体从堰内逸出，使得堰体向两侧摆动，容易导致堰体密封失效，缩短空气堰的使用寿命。在预沉淀阶段时，空气堰鼓出的气体还会搅动周围的水体，影响边池的沉淀效果。对于这个问题，我们拟采用在堰上设置泄压阀，当堰内压强过高时自动开启，以使堰内压强维持在较合适的范围。
4.3 泥砂问题
在下暴雨时，会有大量的泥砂随原水进入生物池中，不仅降低了活性污泥中有效成分，影响了出水水质，同时也会对微孔曝气盘造成严重磨损。在运行中，采用提前排泥的方式来解决这个问题，在边池过渡至沉淀阶段20min左右即开启剩余污泥泵，这样不仅将沉速较快的泥砂排出系统外，同时提高了系统对TP的去除率。图3为反应池中MLVSS与MLSS的比值变化曲线，5月初的暴雨使该值急剧下降，提前排泥后，此值缓慢上升，基本恢复了以前的水平。
4.4 池面浮渣
这个问题是采用空气堰排水所带来的，由于设计时未考虑浮渣的收集、排放装置，导致浮渣进入系统后无法顺利排出而富集于池的表面。针对此问题，运行中加强了预处理阶段对浮渣的去除，但无法从根本上解决，仍需人工对池面进行打捞清理。
4.5 剩余污泥浓度较低
由于UNITANK反应池是平底的，剩余污泥泵为单点吸泥，因此抽泥时仅能抽取局部的污泥，长期运行后，会造成排出的剩余污泥浓度较低，既达不到良好的排泥效果，同时大大增加了后续污泥脱水的负担。在运行中，我们改变了剩余污泥泵的工作方式，改连续排泥为间歇排泥。最初的排泥方式为一次性排10min，修改后的工作方式为先排5min，停10min后再排5min。运行结果表明，该方法能有效提高排出的剩余污泥浓度。
5 结论与建议
（1）UNITANK工艺在武汉经济技术开发区的运行表明，该工艺选择恰当，出水水质良好，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B控制标准。
（2）第三代UNITANK工艺增大了中池容积，提高了系统的容积利用率；采用空气堰排水，有效解决了固定出水堰带来的一些问题。
（3）针对运行管理中出现的一些问题，通过结构、管理和工艺矩阵的调整，解决了问题。
（4）建议UNITANK在以后设计的过程中在边池设计污泥斗，同时在各边池设计浮渣收集和排除装置。
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