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摘 要 研究了UNITANK工艺采用BC法以PAC为絮凝剂的除磷效果，并对生物相在各个投加剂量条件下的活性进行了观察。
关键词 UNITANK 工艺 生物化学法 生物相
随着经济的快速发展和工业化程度的不断提高，富含氮磷的生活污水以及含有农药化肥残留农业污水量越来越高，导致含有大量营养成分的废水排入封闭性水域，给受纳水体造成危害。目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重。所以，加强污水中磷的处理，严格控制排放出水中磷的含量，就显得尤为重要。BC法是生物处理和化学处理相结合的污水处理工艺。其最显著的特点是在流程中投加化学絮凝剂，其余则与普通活性污泥法类似。生产性试验（日产2万吨）表明，生物化学法具有曝气时间短、投药量少、处理效果好、活性污泥沉降性能好、泥龄短、除磷等特点，特别适用于我国重度城市污水。
本文研究表明，生物化学法除磷实现了经济高效的除磷，对城市污水中其它的污染物也有较高的去除率，并在出水中各项指标均能满足一级A标准的前提下，实现磷资源的初步回收利用，因此将具有广泛的应用前景。
一、实验研究方法
UNITANK系统简介：
UNITANK工艺又称交替生物池，是史格斯清水公司开发的专利（SEGHERSENGINEERINGWATERNV）。它是SBR法的变形和发展，可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行，既能进行好氧处理，又能进行好氧、厌氧交替运行，从而达到脱氮除磷的目的。UNITANK系统的主体是一个被间隔成3个单元的矩形反应池，如图1所示，3个反应池水力相连，每池都设有曝气系统；外侧的两池还设有搅拌装置、出水堰和剩余污泥排放口。运行时，中间池始终曝气，两侧边池可以间歇曝气，同时开动搅拌装置，形成交替的厌氧、缺氧及好氧条件。
图1 UNITANK系统流程
二、试验水质及设备
1、试验水质
以湖南省某知名化学厂污水为试验水质，在4#泵站建立UNITANK装置。该泵站收集UNITANK工艺生物化学法除磷试验研究排除的污水是生活污水和工业污水的混合污水，水质成分较复杂。进水CODcr浓度为（140～380）mg/L，NH+4-N浓度为（21～34）mg/L，TP浓度为（3.6～7）mg/L。碳氮比（COD/TN）基本保持在4～8的范围内，平均值是6.0；碳磷比（COD/TP）大多在30～70的范围内波动，其中测得平均值为50。
2、试验设备
UNITANK试验装置由碳钢制作而成，所有表面均进行防腐处理。系统由三个矩形池组成，每池大小均等，平行排列，平面尺寸2.5m€？.2m，本实验采用的是微孔水下曝气。
3、试验试剂
絮凝剂选用液态聚合铝（PAC），其中Al3+有效含量为30%；COD消解仪由HACH公司生产，硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O，为分析纯。
4、试验方法
本实验采用连续流进药方式加药，即先将液态混凝剂稀释到一定浓度，根据原水一天的流量，计量混凝剂流量加入UNITANK工艺中间池。当药剂消耗完毕后，由人工配制药品保证每天的药剂需求。系统稳定3d后，测定进出水各项水质指标，如P，N，TP，COD等。
三、试验结果
试验数据结果见表1，图2—图5所示。
表1 BC法药剂投加及投加量试验结果
图2 COD去除效果
图3 硫酸根去除效果
根据实验结果的整体情况分析，我们从图3和图5中得到一个规律：-P及-N去除率随着混凝药剂量的增加而增大。从图2中得出COD去除率在PAC剂量为100mg/L时达最大74.6%，然而当剂量再增加时，去除率却下降。在PAC剂量60mg/L时，由于出水SS突出增大，使出水COD去除率稍微有些下降；-P去除率始终随药剂量的增加而大幅度增加。从图3中看出，当PAC计量达140mg/L时，去除率达94.1%；TP去除率几乎保持一条水平线上，在PAC投加量为20mg/L时去除率为35.3%，在60、100和140mg/L时去除率在40%左右上下有稍许波动，说明可被混凝剂去除的TP几乎去除完毕，再增加药剂量也没有效果了；-N去除率在60mg/L时降为负值，再增加投药剂量去除率有所回升，说明混凝剂对硝化菌有一定毒性，但当菌群适应后去除率又很快上升。由于本试验主要目的为除磷，当PAC浓度为140mg/L时才能满足除磷要求（出水-P浓度<0.5mg/L），宜选择140mg/L作为达到除磷目标的浓度。以140mg/LPAF比较其与PAC去除效果差异，结果发现：在满足-P去除率的同等条件下，PAF作为絮凝剂时，其COD、-N和TP去除率都大于PAC，尤其是TP去除率达70.5%，远远大于PAC的去除率。因此，在经济核算合理的前提下，采用PAF更具竞争优势。
四、小结
UNITANK工艺生物化学法除磷的试验中，在PAC投加量达最佳条件为140mg/L，-P的出水浓度只有0.17mg/L，去除率为94.1%，COD去除率为63.3%，TP去除率为44.4%，氨氮去除率为27.1%；PAF在投加量达140mg/L时，出水PO3-4-P去除率为86.5%，但TP去除率为70.5%，COD去除率为68.2%，氨氮去除率为39.7%。因此在经济核算情况下选用PAF更具有竞争优势。
电镜结果表明：在PAC投加量为140mg/L时，系统后生动物显著减少，说明系统生物相已受到较大负面影响。而当投加量小于100mg/L，PAC对生物相影响不大。生物化学协同除磷法技术基于生物除磷系统较难稳定实现一级排放标准要求，而且处理效果直接受到进水磷酸盐浓度以及C/P比值影响的现状，提出在生物处理系统中投加化学除磷剂以保证污水处理系统的除磷效果。该技术不仅能很好地除磷，还能有助于有机物的去除。通过正确地估计生物除磷的能力可计算出化学除磷所需的药剂量。经济技术分析结果显示，在现行价格体系条件下，生物化学协同法具有比普通曝气法更优越的技术经济性能，而且地价越高，电价越高，药价越低，规模越大，该法就越经济。因此，生物化学协同除磷技术在我国具有很好的应用前景。
参考文献：
[1]陈华.化学沉淀法除磷与生物法除磷比较[].上海环境科学，1997，16（6）：33-35.
[2]郑敏，张代均.废水化学法脱氮和化学法除磷的研究[J].科技情报开发与经济，2006，16（1）：154-155.
[3]徐国庆，吴贵明，满春升.工业含磷废水处理的研究与应用[J].工业水处理，2003，23（12）：76-78.
（作者单位：江汉大学文理学院生物与环境工程学部）
关键词 UNITANK 工艺 生物化学法 生物相
随着经济的快速发展和工业化程度的不断提高，富含氮磷的生活污水以及含有农药化肥残留农业污水量越来越高，导致含有大量营养成分的废水排入封闭性水域，给受纳水体造成危害。目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重。所以，加强污水中磷的处理，严格控制排放出水中磷的含量，就显得尤为重要。BC法是生物处理和化学处理相结合的污水处理工艺。其最显著的特点是在流程中投加化学絮凝剂，其余则与普通活性污泥法类似。生产性试验（日产2万吨）表明，生物化学法具有曝气时间短、投药量少、处理效果好、活性污泥沉降性能好、泥龄短、除磷等特点，特别适用于我国重度城市污水。
本文研究表明，生物化学法除磷实现了经济高效的除磷，对城市污水中其它的污染物也有较高的去除率，并在出水中各项指标均能满足一级A标准的前提下，实现磷资源的初步回收利用，因此将具有广泛的应用前景。
一、实验研究方法
UNITANK系统简介：
UNITANK工艺又称交替生物池，是史格斯清水公司开发的专利（SEGHERSENGINEERINGWATERNV）。它是SBR法的变形和发展，可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行，既能进行好氧处理，又能进行好氧、厌氧交替运行，从而达到脱氮除磷的目的。UNITANK系统的主体是一个被间隔成3个单元的矩形反应池，如图1所示，3个反应池水力相连，每池都设有曝气系统；外侧的两池还设有搅拌装置、出水堰和剩余污泥排放口。运行时，中间池始终曝气，两侧边池可以间歇曝气，同时开动搅拌装置，形成交替的厌氧、缺氧及好氧条件。
图1 UNITANK系统流程
二、试验水质及设备
1、试验水质
以湖南省某知名化学厂污水为试验水质，在4#泵站建立UNITANK装置。该泵站收集UNITANK工艺生物化学法除磷试验研究排除的污水是生活污水和工业污水的混合污水，水质成分较复杂。进水CODcr浓度为（140～380）mg/L，NH+4-N浓度为（21～34）mg/L，TP浓度为（3.6～7）mg/L。碳氮比（COD/TN）基本保持在4～8的范围内，平均值是6.0；碳磷比（COD/TP）大多在30～70的范围内波动，其中测得平均值为50。
2、试验设备
UNITANK试验装置由碳钢制作而成，所有表面均进行防腐处理。系统由三个矩形池组成，每池大小均等，平行排列，平面尺寸2.5m€？.2m，本实验采用的是微孔水下曝气。
3、试验试剂
絮凝剂选用液态聚合铝（PAC），其中Al3+有效含量为30%；COD消解仪由HACH公司生产，硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O，为分析纯。
4、试验方法
本实验采用连续流进药方式加药，即先将液态混凝剂稀释到一定浓度，根据原水一天的流量，计量混凝剂流量加入UNITANK工艺中间池。当药剂消耗完毕后，由人工配制药品保证每天的药剂需求。系统稳定3d后，测定进出水各项水质指标，如P，N，TP，COD等。
三、试验结果
试验数据结果见表1，图2—图5所示。
表1 BC法药剂投加及投加量试验结果
图2 COD去除效果
图3 硫酸根去除效果
根据实验结果的整体情况分析，我们从图3和图5中得到一个规律：-P及-N去除率随着混凝药剂量的增加而增大。从图2中得出COD去除率在PAC剂量为100mg/L时达最大74.6%，然而当剂量再增加时，去除率却下降。在PAC剂量60mg/L时，由于出水SS突出增大，使出水COD去除率稍微有些下降；-P去除率始终随药剂量的增加而大幅度增加。从图3中看出，当PAC计量达140mg/L时，去除率达94.1%；TP去除率几乎保持一条水平线上，在PAC投加量为20mg/L时去除率为35.3%，在60、100和140mg/L时去除率在40%左右上下有稍许波动，说明可被混凝剂去除的TP几乎去除完毕，再增加药剂量也没有效果了；-N去除率在60mg/L时降为负值，再增加投药剂量去除率有所回升，说明混凝剂对硝化菌有一定毒性，但当菌群适应后去除率又很快上升。由于本试验主要目的为除磷，当PAC浓度为140mg/L时才能满足除磷要求（出水-P浓度<0.5mg/L），宜选择140mg/L作为达到除磷目标的浓度。以140mg/LPAF比较其与PAC去除效果差异，结果发现：在满足-P去除率的同等条件下，PAF作为絮凝剂时，其COD、-N和TP去除率都大于PAC，尤其是TP去除率达70.5%，远远大于PAC的去除率。因此，在经济核算合理的前提下，采用PAF更具竞争优势。
四、小结
UNITANK工艺生物化学法除磷的试验中，在PAC投加量达最佳条件为140mg/L，-P的出水浓度只有0.17mg/L，去除率为94.1%，COD去除率为63.3%，TP去除率为44.4%，氨氮去除率为27.1%；PAF在投加量达140mg/L时，出水PO3-4-P去除率为86.5%，但TP去除率为70.5%，COD去除率为68.2%，氨氮去除率为39.7%。因此在经济核算情况下选用PAF更具有竞争优势。
电镜结果表明：在PAC投加量为140mg/L时，系统后生动物显著减少，说明系统生物相已受到较大负面影响。而当投加量小于100mg/L，PAC对生物相影响不大。生物化学协同除磷法技术基于生物除磷系统较难稳定实现一级排放标准要求，而且处理效果直接受到进水磷酸盐浓度以及C/P比值影响的现状，提出在生物处理系统中投加化学除磷剂以保证污水处理系统的除磷效果。该技术不仅能很好地除磷，还能有助于有机物的去除。通过正确地估计生物除磷的能力可计算出化学除磷所需的药剂量。经济技术分析结果显示，在现行价格体系条件下，生物化学协同法具有比普通曝气法更优越的技术经济性能，而且地价越高，电价越高，药价越低，规模越大，该法就越经济。因此，生物化学协同除磷技术在我国具有很好的应用前景。
参考文献：
[1]陈华.化学沉淀法除磷与生物法除磷比较[].上海环境科学，1997，16（6）：33-35.
[2]郑敏，张代均.废水化学法脱氮和化学法除磷的研究[J].科技情报开发与经济，2006，16（1）：154-155.
[3]徐国庆，吴贵明，满春升.工业含磷废水处理的研究与应用[J].工业水处理，2003，23（12）：76-78.
（作者单位：江汉大学文理学院生物与环境工程学部）