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1、UNITANK工艺出水氨氮波动控制生产性试验研究王秀英1 盛铭军 2（1 苏州市市政工程设计院有限责任公司，苏州 215007；2 苏州市排水管理处，苏州 215504）摘要：苏州市区污水厂采用UNITANK工艺处理城市污水，历年运行数据表明，出水氨氮较不稳定，本文结合运行污水厂生产条件和现状，结合目前出水水质要求，对影响出水氨氮各种因素进行了分析讨论，对运行的工艺进行了生产性试验研究，发现目前运行的工艺出水氨氮呈前期高后期低的情况，对UNITANK工艺进行了调整和改进，采用中池分比例进水减少边池进水的方式，充分利用各池溶解氧，延长部分进水水力停留时间，强化氨氮的去除效果，试验表明，该方式可有
2、效控制出水氨氮波动的情况；本文对生产过程中控制出水氨氮和总氮波动的调控措施进行了总结。关键词:UNITANK工艺 氨氮波动 分比例进水 生产性试验1前言 07年太湖蓝藻事件爆发后，监管部门对城市污水厂出水水质严加监控，尤其关注出水水质中营养物（氨氮，总氮和TP）的排放，苏州市区污水处理厂采用交替式生化处理工艺（unitank），出水水质要求为（GB18918-2002）一级B，该工艺对控制出水COD和TP尤其是氨氮的压力较大。根据历年运行情况，市区污水厂每年运行至3月5月，出水氨氮总会出现波动，出水氨氮超标事件时有发生。统计08年2月份以来出水水质，出水氨氮有升高的趋势，氨氮出水水质波动较大。
3、为预防3月5月氨氮超标，结合污水厂运行实际，分析氨氮的去除机理，对不同的运行工序工况进行试验，探讨分析出水氨氮波动的原因，调整工艺运行条件及其参数，采取相应的监测措施，有效控制氨氮出水水质，并为污水厂氨氮控制提供技术支撑。2 氨氮超标原因分析污水厂一期工艺采用unitank工艺生物法处理生活污水。历年运行表明，每年3月5月出现氨氮波动，其他月份如夏季和冬季氨氮能达标排放，从历年统计数据分析（数据主要为进出水的混合水样指标），数据相关性小；由于分析条件等原因，缺少检测活性污泥中的优势菌种类及其数量的资料。按照一般的生物脱氮理论，结合该厂3月5月氨氮出现波动的情况，在排除进水氨氮变化的条件下，温度
4、、DO、pH和污泥泥龄和氨氮波动关系最为密切。（1）温度温度的变化对生物除氮的影响表现为微生物活性，温度升高，硝化菌活性增强，硝化速率增加，有利于氨氮的硝化转化作用。随着温度的升高，硝化菌活性增强，氨氮的去除效果理应该更高，但实际运行情况并不如此。根据目前的工艺情况，在水温12摄氏度时，氨氮超标容易发生。温度变化影响氧转移速率，同样与微生物的活性息息相关，影响污泥的活性。温度影响对污水厂氨氮去除影响显著。（2） DO、ORP和pH目前的Unitank运行工段主要以好氧为主， DO是微生物降解COD和完成硝化的保证。根据历年对各池DO的测定，DO浓度较高（3mg/L以上），能满足生化段好氧要求，
5、如果反应池的DO充足，DO不能成为氨氮去除效果不佳的原因。Unitank充氧采用表曝机，在充氧的同时亦有搅拌作用，设计池型采用方形结构，充氧效率及其混和效果目前缺少现场运行数据，而表曝机的效率直接关系反应池DO的水平。需监控各池反应的DO变化。ORP参数是考察并判断物质氧化或还原性质的参数，能表示各池好氧/缺氧/厌氧状态变化的情况，目前由于现场在线仪器的失灵，缺乏实际反应池运行参数的变化情况，只通过开闭表曝机来大致调控好氧/缺氧/厌氧的变化。需检测各池反应段转化时的ORP变化趋势。好氧硝化过程中产生H，使得污水pH降低，对好氧硝化不利，污水进水pH值保持在7左右，pH对硝化条件的限制不明显。（
6、3）混和液浓度和泥龄反应池混和液浓度是考察污水处理效果的一个重要指标，混和液浓度的大小不仅仅影响污水去除效果，与各池污泥产生量有关，也和出水水质相联系。应加强MLSS和MLVSS的变化情况监测，通过反馈的数据调控其他参数，更好的调度供氧和排泥。污泥泥龄是unitank工艺的控制条件，硝化菌世代时间长，在低温条件下应该适当延长污泥泥龄（大于10天）；35月温度升高，各类菌生长开始活跃，污泥活性增强，可适当增加排泥，减少污泥泥龄，但是硝化菌世代时间较长，污泥龄应该保持在7天左右（目前不考虑除磷）。历年控制污泥泥龄比较粗放，主要通过排泥时间采用排泥泵控制污泥的排放量，在保证排泥的量情况下较难保证排泥
7、的浓度，因此排泥方式成为控制泥龄的瓶颈。（4）微生物种群Unitank为生化法工艺处理生活污水，活性污泥的性质，也就是污泥中微生物的种类及其活性对出水水质直接相关；对于脱氮除磷的要求，主要还是为硝化菌及其聚磷菌创造不同的生长环境，调整工序，采用时空互换的方式，创造好氧/缺氧/厌氧的不同状态，完成硝化反硝化过程，并达到除磷的要求；如有条件，测定不同条件下微生物的种类，掌握优势菌的特性，为调整工艺指明方向。1 娄江污水处理厂简介娄江污水处理厂地理位置处于苏州市区东北角，位于苏州工业园区娄葑工业北区内，娄江污水处理厂占地8公顷，设计日处理能力14万吨计划分二期实施，一期6万吨2004年投产，二期正在
8、建设中，计划2008年4月份通水，全部建成后，将与日处理为4万吨的城东污水处理厂共同承担苏州市中心规划区东北片（古城区、城东地区、城北地区）以及洋板泾工业区排水区域的污水处理。娄江污水处理厂一期工程于2000年12月9日开始建设，2004年1月8日竣工。污水处理规模为6万吨/日，总投资概算为1.45亿元。处理工艺采用交替式活性污泥法，二级生化处理，出水执行GB8978-1996二级标准，工艺流程见图1。粗格栅进水泵房细格栅曝气沉砂池UNITANK生物反应池出水提升泵房污泥浓缩脱水进水出水污泥外运处置图1 苏州娄江污水处理厂UNITANK工艺流程图第1组第2组第3组第4组试验组曝气沉砂池出水UN
9、ITANK出水图2 娄江污水处理厂UNITANK池布置图污水厂处理厂UNITANK池布置如图2所示，第4组为生产性试验研究组，分别由4#、8#和12#池组成，8#池为中池，4#和12#分别为两侧的边池。2 生产性试验进水水质娄江污水厂设计进厂水质：CODcr：360mg/L；BOD5：180mg/L；SS：250mg/L；NH3-N：35mg/L；TN：45mg/L；TP：4mg/L。设计出水水质CODcr：60 mg/L；BOD5：20mg/L；SS：20mg/L；NH3-N：15mg/L；TP：1.5mg/L。实际运行进水水质略低于设计水质，2008年度平均进水水质为：CODcr：300m
10、g/L；BOD5：120mg/L；SS：152mg/L；NH3-N：25mg/L；TN：35mg/L；TP：3.6mg/L。3 不同工况条件下出水氮指标变化情况调整工艺运行模式，改变进水时间和进水方式及其进水量等，通过不同的时空组合，利用现有生产条件，对工艺进行调整，强化unitank工艺生物脱氮的能力，通过研究现状工况运行条件（全好氧工艺）和中池分比例进水工况运行结果，对比氨氮的去处效果，寻找强化脱氮的出路。31 现状工况氮指标情况及分析目前运行模式为中池连续好氧，两边池按好氧/沉淀（出水）模式运行，对运行的工况进行了加密监测，运行周期时间设置和生产性试验测试的试验段见表1所示。表1 中池好
11、氧、边池好氧/沉淀工况运行模式生产性试验测试的时间段过渡段半周期（6h）时间9:3010:0010:0010:3010:3011:3011:3015:3015:3016:0016:0016:30历时30min30min300min30min30min4#（边池）出水出水进水/好氧静置反冲洗8#（中池）进水/好氧进水/好氧好氧好氧进水/好氧进水/好氧12#（边池）静置反冲洗出水出水出水出水（1）氮指标的动态变化分析对进水和8号池（中）上清液总氮、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐进行了连续检测，分别见图3和图4。从图3可看出，进水氨氮浓度为2030mg/L；进水总氮浓度变化较大，在4066.5mg/L之间，
12、平均进水总氮为50 mg/L左右；进水亚硝酸盐和硝酸盐浓度较低，小于1mg/L。进水氨氮占总氮三分之一左右，有机氮占较多比例，历年检测进水日均总氮浓度一般在35mg/L，而9:00进水总氮通常为60mg/L，这是由于切换两边池时，反冲洗废水进入提升泵房（进水泵房）所致。图3 9:00生物池进水氮指标变化情况图4 9:00时刻8号池（中）上清液氮指标变化情况从图4可看出，9:00时分8号池（中池）进水后与池中混合液迅速混合，并发生生物降解过程，混合液TN为20mg/L左右，NH3-N浓度为5mg/L，硝酸盐浓度提高，为710mg/L，亚硝酸盐浓度为1.3 mg/L。8号池上清液各项污染物浓度的大
13、小会对即将执行沉淀/出水功能12号池的出水水质造成影响。 图5 9:00时刻12号池（边）上清液氮指标变化情况图5和图6分别给出了9:00时分12号池（预沉淀）和4号池（沉淀出水）上清液中COD和氮指标的变化情况，分别表示半周期出水初期和末期的水质变化状况。从图5和图6可以看出，12号池上清液NH3-N浓度为810mg/L，TN浓度为18mg/L左右；而4号池出水氨氮浓度在5mg/L左右，总氮浓度为15mg/L，这说明在半个周期内，UNITANK工艺出水氨氮和总氮有先高后低的趋势。 图6 9:00时4号池（边）上清液氮指标变化情况图7给出了典型日半周期内试验组出水氨氮的逐时变化情况，从中也可充
14、分验证上述出水氨氮前高后低的结论。对照硝态氮的变化可以看出，4号池上清液中硝态氮浓度明显高于12号池。结合图4中8号池上清液的氮浓度变化可以得出结论：在UNITANK池出水的半个周期内，随着时间的推移，中池内的水会逐渐进入边池，对出水水质指标造成影响，使半周期内出水呈现氨氮先高后低，硝态氮先低后高的趋势。对照一级A标准来看，半周期出水氨氮初期不达标，后期可达标；总氮达到一级A尚有困难，主要是硝态氮没有得到充分的反硝化，这与该运行模式中没有缺氧搅拌过程有关。 图7 典型日半周期12号边池出水氨氮指标变化情况3.2 改进工况水质分析在边池设置缺氧段后，此段时间进水，充分利用污水中的碳源进行反硝化反
15、应；对中池溶解氧监测表明，中池进水结束后溶解氧富余，而边池在从缺氧更变至好氧时，因供氧设备效率的原因，另外边池进水消耗大量溶解氧，监测表明边池溶解氧在设置闷曝的末期才表现有所富余，边池减少进水即减少水力负荷，可有效缓解边池供氧不足的状况，另外，污水分比例进入中池，可有效利用中池富余的溶解氧。因此通过调配两池进水量，能达到有效利用溶解氧的目的；两边进水也减少了中池操作复杂的问题；边池设置缺氧段，好氧段分比例进水工况如表2所示：表2改进工况好氧段分比例进水运行模式生产性试验测试的时间段过渡段半周期时间9:3010:0010:0010:3010:3011:3011：3014:4512：4515:3015:3016:0016:0016:30历时30min30min60min195min45min30min30min12#（边池）出水出水进水/缺氧进水/好氧进水/好氧静置反冲洗8#（中池）进水/好氧进水/好氧进水/缺氧进水/好氧进水/好氧进水
