摘 要：UNITANK又稱交替式生物處理池，其基本單元是由三個(gè)矩形池組成(A，B，C池)，相鄰?fù)ㄟ^公共墻開洞或池底渠連通。三個(gè)池中都安裝有曝氣系統(tǒng)，可以是微孔曝氣頭、表曝機(jī)或潛水曝氣機(jī)：外側(cè)兩個(gè)池(A和C池)設(shè)有固定式出水堰及剩余污泥排放裝置，他們交替作為曝氣池和沉淀池，中間的池子 (B池)只能作為曝氣反應(yīng)池。另外，污水通過閘門控制可以進(jìn)入任意一個(gè)池子，采用連續(xù)進(jìn)水，周期交替運(yùn)行。

交替式生物處理池工藝(UNITANK)是結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法和SBR法的優(yōu)點(diǎn)形成的一種新型的活性污泥處理工藝，由三個(gè)矩形池串聯(lián)組成(A，B，C池)，池內(nèi)設(shè)曝氣設(shè)備。交替式生物處理池按周期進(jìn)行，B池連續(xù)曝氣，兩側(cè)池內(nèi)間斷曝氣，交替作為沉淀池和曝氣池，進(jìn)水交替進(jìn)入A、B、C池，出水相應(yīng)地從C、A池引出。系統(tǒng)中省去傳統(tǒng)工藝中的初沉池和污泥回流設(shè)施。

石家莊高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)污水處理廠日處理污水10萬噸，采用UNITANKTMIM工藝，占地7.2公頃。這是此工藝在國(guó)內(nèi)(除澳門外)的首次應(yīng)用。該污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：BOD5≤400mg/L，SS≤400mg/L，COD≤600mg/L；出水水質(zhì)要求：DOD5≤30mg／L，SS≤30mg／L，COD≤120mg/L。

處理工藝過程為：原污水進(jìn)入格柵間，在此攔截污水中飄浮物，由污水泵提升，經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，進(jìn)入沉砂池去除砂粒，然后進(jìn)入U(xiǎn)NITANK池，去除BOD5等污染物，混合液經(jīng)沉淀分離，澄清液進(jìn)入接觸池加氯消毒(季節(jié)性)后排入汪洋溝。剩余污泥經(jīng)污泥泵送至集泥池，由帶預(yù)濃縮功能的脫水機(jī)處理后，泥餅外運(yùn)。

該污水處理廠UNITANK 池共為六個(gè)組，每個(gè)組由三個(gè)正方形反應(yīng)池組成，單池凈尺寸為長(zhǎng)×寬×高＝35×35×7m，有效水深6米。兩側(cè)池采用周邊堰出水。每組平均設(shè)計(jì)流量為 0.193m3／s，污泥濃度4000mg／l，泥齡為14天，污泥負(fù)荷0.113kgBOD／KgMLss／d，沉淀池最大表面負(fù)荷0.74m3／m2h。

該系統(tǒng)實(shí)際需氧量為60噸O2天。曝氣系統(tǒng)采用表曝機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)結(jié)合的方式，表曝機(jī)運(yùn)行充氧，水下攪拌機(jī)用于輔助攪拌。表曝機(jī)選用浮動(dòng)式高速表曝機(jī)，可適應(yīng)水面起落，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

UNITANK工藝據(jù)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

第一，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省工程用地和土建費(fèi)用；

第二，設(shè)備種類較少，便于維護(hù)管理；

第三，采用時(shí)序控制，形成厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮功能，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活；

第四，容積和設(shè)備利用率高。

UNITANK工藝雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的適用范圍。在選擇該工藝時(shí)應(yīng)該考慮以下問題：

第一，進(jìn)水BOD濃度較高時(shí)，建議考慮采用兩級(jí)UNITANK工藝。第一級(jí)生物池按高負(fù)荷厭氧或好氧方式運(yùn)行，第二級(jí)按低負(fù)荷好氧方式運(yùn)行。

第二，出水水質(zhì)有除磷要求時(shí)，應(yīng)慎重考慮，因?yàn)樵摴に嚭茈y形成生物除磷的理想?yún)捬鯛顟B(tài)。

第三，處理水量過大時(shí)，該工藝的復(fù)雜程度將大大提高。

綜上所述，UNITANK工藝更適用于中小型污水處理廠，在一定的范圍內(nèi)，可以替代其它活性污泥法，有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

自1987年，比利時(shí)SEGHERS公司提出一種新穎的活性污泥去——UNITANK工藝，它集中了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR的優(yōu)點(diǎn)，處理單元一體化，經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，在歐洲及亞洲已有近2百座此種工藝的污水處理廠建成。

石家莊高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)污水處理廠(以下簡(jiǎn)稱石家莊高新區(qū)污水處理廠)日處理污水10邁萬噸，經(jīng)過工藝方案比較和論證，結(jié)合貸款國(guó)技術(shù)特點(diǎn)，決定采用UNITANK工藝。這是此工藝在國(guó)內(nèi) (除澳門外)的首次應(yīng)用。

1.UNITANK工藝簡(jiǎn)介

1.1 基本構(gòu)造

UNITANK又稱交替式生物處理池，其基本單元是由三個(gè)矩形池組成(A，B，C池)，相鄰?fù)ㄟ^公共墻開洞或池底渠連通。三個(gè)池中都安裝有曝氣系統(tǒng)，可以是微孔曝氣頭、表曝機(jī)或潛水曝氣機(jī)：外側(cè)兩個(gè)池(A和C池)設(shè)有固定式出水堰及剩余污泥排放裝置，他們交替作為曝氣池和沉淀池，中間的池子 (B池)只能作為曝氣反應(yīng)池。另外，污水通過閘門控制可以進(jìn)入任意一個(gè)池子，采用連續(xù)進(jìn)水，周期交替運(yùn)行。如圖1所示。

1.2 運(yùn)行方式

　UNITANK運(yùn)行按周期運(yùn)行，一個(gè)周期包括兩個(gè)主階段和兩個(gè)中間階段，一般單個(gè)周期時(shí)間為7小時(shí)，主階段2×3小時(shí)，中間階段2×30分鐘。

1.2.1 主階段

第一主階段，污水首先進(jìn)入A池，該池處于曝氣狀態(tài)，因上個(gè)階段進(jìn)行沉淀操作，積累了大量活性污泥，且濃度較高。進(jìn)水與活性污泥混合，有機(jī)物被吸附，部分被降解?；旌弦豪^續(xù)流入B池，該池通 常連續(xù)曝氣，有機(jī)物得到進(jìn)一步的降解，同時(shí)在推流過程中，A池的活性污泥進(jìn)入中間池，再進(jìn)入C池，實(shí)現(xiàn)污泥在各池的重新分配。最后，混合液進(jìn)入處于沉淀狀態(tài)的C池，進(jìn)行泥水分離，處理后的出水通過溢流堰排放，剩余污泥由該池排出。為了防止A、B池的污泥被沖至C池，過量積累，每120—180分 鐘改變水流方向，即進(jìn)入到下一個(gè)主階段。

第二主階段，污水先進(jìn)入C池，污水及混合液的流動(dòng)方向與第一階段相反。

1.2.2 中間階段

中間階段的作用是完成曝氣池到沉淀池的轉(zhuǎn)換。在第一主階段的中間階段，污水進(jìn)入B池，C池仍處于沉淀出水狀態(tài)，同時(shí)A池開始進(jìn)入沉淀狀態(tài)，為出水作準(zhǔn)備。在第二主階段的中間階段，污水進(jìn)入B池，A池仍處于沉淀出水狀態(tài)，同時(shí)C池開始進(jìn)入沉淀狀態(tài)，為出水作準(zhǔn)備。

因?yàn)檫叧卦谄貧鉅顟B(tài)時(shí)，出水槽內(nèi)進(jìn)滿混合液，所以邊池進(jìn)入沉淀狀態(tài)后，開始的出水不能作為處理后的出水直接排放，需用沖洗排人處理系統(tǒng)。待出水澄清后，方可外排。

2.工程設(shè)計(jì)

2.1 處理規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

石家莊高新區(qū)污水廠處理城市污水，設(shè)計(jì)處理污水量10萬噸/天，占地7.2公頃，污水處理廠進(jìn)水 水質(zhì)的主要指標(biāo)為：COD≤600mg/L；BOD5≤400mg/L，SS≤400mg/L，出水水質(zhì)要求：DOD5≤30mg／L，SS≤30mg／L，COD≤120mg/L。

2.2 處理工藝

原污水進(jìn)入格柵間，在此攔截污水中飄浮物，由污水泵提升，經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，進(jìn)入沉砂池去除砂粒，然后進(jìn)入U(xiǎn)NITANK池，去除BOD5等污染物，混合液經(jīng)沉淀分離，澄清液進(jìn)入接觸 池加氯消毒(季節(jié)性)后排入汪洋溝。剩余污泥經(jīng)污泥泵送至集泥池，由帶預(yù)濃縮功能的脫水機(jī)處理 后，泥餅外運(yùn)。工藝流程如圖2所示：

2.3 池型的選擇及進(jìn)出水渠道設(shè)計(jì)

UNITANK池通常設(shè)計(jì)成三個(gè)等尺寸的矩形池，根據(jù)兩側(cè)池出水堰的形式即單側(cè)堰或周邊堰出水，可決定池子是否為正方形。一般當(dāng)池子邊長(zhǎng)較小時(shí)(小于25米)兩側(cè)池采用單側(cè)堰出水，池型可為長(zhǎng)方形，池間連通采用池壁開洞方式，洞口在邊池一側(cè)加導(dǎo)流板，見圖3，目的是使進(jìn)水沿池底流動(dòng)，流 態(tài)接近平流式沉淀池，導(dǎo)流板同時(shí)可防止中間池的曝氣擾動(dòng)側(cè)池的沉淀。當(dāng)池子盡寸較大時(shí)，兩側(cè)池可采用周邊出水堰，池型為正方形，中間他的池問連通管出口設(shè)在側(cè)墻池底邊，兩側(cè)池的池間連通管出 口設(shè)在池中心，外加穩(wěn)流筒，見圖1，出水沿池底流動(dòng)，流態(tài)接近中心進(jìn)水，周邊出水的輻流式沉淀池。

此外，還可根據(jù)實(shí)際工程情況，中間池的尺寸可與兩側(cè)池的尺寸不同。

石家莊高新區(qū)污水處理廠工程UNITANK池共為六個(gè)組，分三個(gè)系列，每個(gè)組由三個(gè)正方形反應(yīng)池組成，單池凈尺寸為長(zhǎng)×寬×高＝35×35×7m，有效水深6米。兩側(cè)池采用周邊堰出水。 每組內(nèi)三個(gè)反應(yīng)池由池底渠道連通，兩側(cè)池的連通渠出水口位于池中心，設(shè)有穩(wěn)流筒，防止進(jìn)水對(duì)沉淀污泥的擾動(dòng)。
　污水由配水井均勻分給三條位于池頂?shù)呐渌?，一條配水渠負(fù)責(zé)一個(gè)系列兩組池的配水，見圖4交替式生物池配水渠示意圖。因此，同一系列中的兩組池按同步運(yùn)行，不同系列的運(yùn)行時(shí)序可不同步進(jìn)行。每組池的出水匯入池底的出水總干管，直接排出處理廠。

2.4 石家莊高新區(qū)污水處理廠主要工藝參數(shù)

每單元平均設(shè)計(jì)流量： 0.193m3/s

水力停留時(shí)間： 31.8hr(含沉淀時(shí)間)

容積負(fù)荷： 0.45kgBOD／m3／d

污泥濃度： 4000mg/l

污泥負(fù)荷： 0.113kgBOD/kgMLSS／d

沉淀池最大表面負(fù)荷： 0.74m3／m3／2h

2.5 沖洗水系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)

由于在曝氣階段，兩側(cè)池的出水堰內(nèi)進(jìn)入了混合液，沉淀初期被污染的出水不能直接排放，需經(jīng)沖洗水系統(tǒng)外排。沖洗水排放系統(tǒng)一般有兩種形式。第一種，由電動(dòng)閘門控制，沖洗出水經(jīng)管渠，排人處理廠進(jìn)水泵房。該方法運(yùn)行管理較簡(jiǎn)單，不用添加設(shè)備，但對(duì)進(jìn)水泵房會(huì)產(chǎn)生一定的水力沖擊負(fù)荷，如果UNlTANK運(yùn)行系列較多，運(yùn)行時(shí)序岔開，那么沖擊負(fù)荷相對(duì)較低，對(duì)進(jìn)水影響較小。第二種，由電動(dòng)閘門控制，沖洗出水直接進(jìn)入沖洗水池，池內(nèi)設(shè)潛水泵，將沖洗水送至中間池。該方法不會(huì)對(duì)進(jìn)水泵 房產(chǎn)生影響，但需加設(shè)沖洗水池和沖洗水泵，運(yùn)行管理較復(fù)雜，如果UNITANK運(yùn)行系列較少，該種方法較適合。

石家莊高新區(qū)污水處理廠的沖洗水系統(tǒng)采用第一種形式，即沖洗水直接排至進(jìn)水泵房。每組生物池中兩側(cè)池的出水均進(jìn)入到中間池邊的一條公共出水渠道，該渠道上安裝兩臺(tái)電動(dòng)閘門，具有兩種功能，分別作為出水渠道和沖洗水渠道使用。在沉淀出水的初期，公共渠道上的出水閘門關(guān)閉，沖洗水閘打開，沖洗水經(jīng)沖洗水管人廠區(qū)污水管，然后排入處理廠進(jìn)水泵房。進(jìn)水泵房的平均流量短時(shí)增加1／6。當(dāng)出水水質(zhì)正常時(shí)，打開出水閘門，關(guān)閉沖洗水閘，出水進(jìn)入總出水管道排出處理廠。

2.6 曝氣系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)

UNITANK工藝可以采用表面機(jī)曝氣和微孔器曝氣兩種形式。針對(duì)這兩種形式在UNITANK工藝中的特點(diǎn)作如下對(duì)比：

由以上對(duì)比可以看出，表面曝氣機(jī)更適合UNITANK工藝，如果工程占地允許，建議盡量采用表面曝氣機(jī)曝氣。

石家莊高新區(qū)污水處理廠曝氣系統(tǒng)采用表曝機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)相結(jié)合的方式，每個(gè)池中安裝2臺(tái)表曝機(jī)、2臺(tái)水下攪拌機(jī)，表曝機(jī)運(yùn)行充氧，當(dāng)水中溶解氧到達(dá)高限設(shè)定值時(shí)，表曝機(jī)停止工作，水下攪拌 機(jī)運(yùn)行，當(dāng)水中溶解氧低于低限設(shè)定值時(shí)，水下攪拌機(jī)停止工作，表曝機(jī)開始運(yùn)行。本工程的實(shí)際需氧量為60噸O2天。

表曝機(jī)選用比利時(shí)AQUA公司生產(chǎn)浮動(dòng)式高速表曝機(jī)，它可以適應(yīng)因水流方向改變而造成的水面起落，另外安裝簡(jiǎn)單，只需纜繩固定。由于高速表曝機(jī)的電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋葉輪，不需要減速裝置，因此檢修量少，維護(hù)方便。

表曝機(jī)功率為75KW，潛水?dāng)嚢铏C(jī)功率為12.5KW。

2.7 污泥排放系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)

UNITANK工藝通常有兩種排放剩余污泥的方式，即連續(xù)排泥和間歇排泥。連續(xù)排泥是指在運(yùn)行期間連續(xù)排放混合液，剩余污泥泵容量較低，基本不需要控制，但是由于剩余污泥濃度低，后續(xù)污泥濃縮脫水的負(fù)荷將會(huì)加大。間歇排泥是指在特定時(shí)段集中排泥，如在沉淀末期排泥，該方式剩余污泥泵容量較高，需要控制排泥時(shí)間及排泥閘，但該方式剩余污泥濃度較高，后續(xù)污泥濃縮脫水的負(fù)荷較低。

石家莊新區(qū)污水處理廠剩余污泥采用間歇排泥方式，排泥時(shí)間設(shè)在沉淀后期。全廠共設(shè)兩座剩余污泥泵房，在污泥泵房?jī)?nèi)共安裝污泥泵6臺(tái)，分別負(fù)責(zé)6組交替式生物處理池的排泥。每個(gè)污泥泵經(jīng) 管道由電動(dòng)閥門控制分別從處理單元中的2個(gè)沉淀池中抽泥，排泥時(shí)間設(shè)在沉淀后期。排泥管道按兩 臺(tái)污泥泵同時(shí)工作設(shè)計(jì)。

經(jīng)計(jì)算污泥產(chǎn)量為32噸干泥/天，泥齡為14天。污泥含水率按99.2％計(jì)，污泥產(chǎn)量4000噸/天，每組生物池每天排泥667m3。按每個(gè)周期排泥2次，每次15—20分鐘計(jì)，選污泥泵流量為0.1m3／s，揚(yáng)程7.5米。

3、結(jié)語

UNITANK工藝據(jù)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：第一，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，可不設(shè)回流污泥系統(tǒng)及沉淀池刮泥機(jī)，投資低，同時(shí)由于設(shè)備種類較少，便于維護(hù)管理，降低了日常檢修費(fèi)用；第二，運(yùn)行周期和時(shí)序可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求進(jìn)行調(diào)整，形成厭氧、缺氧和好氧交替狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮功能，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活；第三，采用矩形池結(jié)構(gòu)，生物池共同隔墻布置，可節(jié)省土建費(fèi)用和工程建設(shè)用地；第四，系統(tǒng)為連續(xù)運(yùn)行，出水采用固定堰，不設(shè)浮動(dòng)式潷水器，水面基本桓定，另外池中約有三分之二的設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，與SBR工藝相比，其容積和設(shè)備利用率高。

UNITANK工藝雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的適用范圍。在選擇該工藝時(shí)應(yīng)該考慮以下問題：

第一，進(jìn)水BOD濃度較高時(shí)，建議考慮采用兩級(jí)UNITANK工藝。本文介紹的是單級(jí)UNITANK工藝，即進(jìn)水只經(jīng)過一級(jí)生物池處理，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較高時(shí)，如BOD高于500mg/L時(shí)，可采用兩級(jí)UNI-TANK工藝，即用兩級(jí)生物池處理，第一級(jí)生物池按高負(fù)荷厭氧或好氧方式運(yùn)行，第二級(jí)按低負(fù)荷好氧方式運(yùn)行。目前，西格司公司已有兩級(jí)UNITANK工藝的工程業(yè)績(jī)。

第二，出水水質(zhì)有除磷要求時(shí)，應(yīng)慎重考慮是否選用該工藝。該工藝除磷脫氮過程的原理是：通過在沉淀末期和曝氣期中間加入非曝氣攪拌期，形成缺氧和厭氧狀態(tài)，完成脫氮和生物除磷功能。但是，從實(shí)際運(yùn)行看，很難形成生物除磷的理想狀態(tài)。因?yàn)?，在非曝氣攪拌期，水中大量的硝酸鹽會(huì)消耗溶解 性BOD，降低有效BOD／P比值；進(jìn)水中溶解性BOD在生物池內(nèi)被大量稀釋，除磷菌可攝取的BOD量減少，在厭氧階段磷釋放不徹底。因此生物除磷功能很難保證。從工程業(yè)績(jī)看，西格斯公司自1987年至1997年已有187座該工藝處理廠投產(chǎn)，但無生物除磷記錄。所以，選擇該工藝生物除磷時(shí)應(yīng)慎重考慮。

第三，處理水量過大時(shí)，應(yīng)充分考慮該工藝的復(fù)雜性，由于工藝運(yùn)行、結(jié)構(gòu)設(shè)沉降縫和抗浮等原因的限制，處理池每格的尺寸宜控制在40×40米范圍內(nèi)。當(dāng)處理水量增加時(shí)，處理單元數(shù)也會(huì)增加，致使配水、出水、沖洗水和剩余污泥排放等設(shè)備隨著單元數(shù)而增加，大大提高了實(shí)際運(yùn)行的復(fù)雜程度。從自動(dòng)控制方面看，10萬噸/天處理規(guī)模的污水廠，氧化溝工藝的I／O數(shù)量只需1200點(diǎn)，而該工藝為3000點(diǎn)以上，隨著處理單元數(shù)量增加，其控制量也將成倍增加。所以，該工藝在規(guī)模較大處理廠應(yīng)用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行全面考慮。

綜上所述，UNITANK工藝更適用于中小型污水處理廠，在一定的范圍內(nèi)，可以替代其它活性污泥法，有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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