马头岗污水处理厂UCT工艺的设计与运行模板.doc

摘 要： 马头岗污水处理厂采取了多功效UCT工艺，可依据水质、水量改变和季节不一样将系统灵活调整为常规UCT、改良UCT、A2／O和倒置A2／O等四种不一样处理工艺，从而确保了在不一样环境条件下均能达成最好运行工况。运行结果表明，该工艺既含有较高COD、BOD、SS去除率，又处理了其它工艺在脱氮除磷时存在问题，各项出水指标均达成了设计要求。
关键词： 马头岗污水处理厂； UCT工艺； 脱氮除磷
Design and operation of UCT Process in Matougang Sewage Treatment Plant
SHEN Lian-feng1， LIU Wen-xia1， HU Zong-tai2， KOU Yuan—bo1， LI You1
(1．Department of Environmental Engineering，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，
China：2．Zhengzhou Sewage Treatment Plant，Zhengzhou 45000 1，China)
Abstract： Multifunction UCT process was used in Matougang Sewage Treatment Plant，which can be flexibly adjusted to conventional UCT process，improved UCT process，A2／O process and inverted A2／O process with the change of sewage quality，sewage quantity and season．So it can reach the optimal operating condition in different environment．The operation results indicate that the process has high removal rates of COD．BOD and SS。and can solve the contradictory problems in nitrogen and phosphorus removal by other processes．The effluent indexes all reach the design requirement．
Key words： Matougang Sewage Treatment Plant； UCT process； nitrogen and phosphorus removal
University of Capetown(UCT)工艺是由南非开普敦大学开发研究一项新污水处理工艺，它是类似于A2／O工艺一个脱氮除磷工艺[1]。该工艺既含有较高COD、SS去除率，又处理了以往其它工艺在脱氮除磷时存在矛盾问题，是一个值得推广应用优异工艺，郑州马头岗污水处理厂即采取了该工艺。
1  污水处理厂概况
郑州市马头岗污水处理厂占地为32．9 hm2，服务范围为金水路以北，京广铁路、沙口路以东，北郊环路以南，郑东新区金水河、龙湖南北运河以西，总服务面积约92．3 km2。马头岗污水处理厂采取UCT工艺，设计处理能力为30×104m3／d，远期为60×104m3／d，设计进、出水水质见表l。该污水处理厂从9月开始试运行，出水经贾鲁河最终进入淮河。
表1设计进、出水水质
Tab．1 Design influent and effluent quality

2 工艺设计
马头岗污水处理厂进水中有60％生活污水和40％工业废水，污水中除有机物含量较高外，NH+4-N和TP含量也较高。综合国家现行产业技术政策对污水处理工艺限制、环境要求达成污染物去除率、运转经济性、污泥处理等原因后，决定采取UCT工艺，工艺步骤见图1。UCT工艺能够处理硝态氮对除磷不利影响，尤其对于碳氮比和碳磷比不高污水，更能显示其优越性。
图1工艺步骤
Fig．1 Flow chart of treatment process

进水首先经粗格栅去除大颗粒悬浮固体，然后由进水泵房提升流经细格栅、旋流沉砂池深入去除悬浮固体和细小砂粒，以后进入UCT反应池，最终经二沉池沉淀后排人贾鲁河。
①粗格栅
在进水前池设置了钢丝绳式粗格栅6台，安装角度为75℃，栅条长度为5 m，栅条间距为25 mm，安装深度为17 m。
②细格栅
设7台(5用2备)螺旋式细格栅，功率为1．5kW，格栅直径为1．8 m，栅条间距为6 mm，安装角度为35°，要求过栅流速≤0．8 m／s，单台格栅最大流量为3 060 m3／h。每台细格栅前后各设一闸门，细格栅前后液位差≤10 cm。
③旋流沉砂池及巴式计量槽
沉砂池直径为6 m，深为3．2 m，共有4座，单池设计高峰处理量为4 063 m3／h。每座沉砂池设进、出水闸门各一个，池内装有功率为1．5 kW轴流搅拌器4套，并配套功率为7．5 kW、流量为180 m3／h、出口压力为170 kPa罗茨鼓风机4台。沉砂池出水经4条喉宽为1 m、单条设计流量为3 125 m3／h巴氏计量槽后进入初沉池。
④初沉池
设4座辐流式中进周出沉淀池，单池直径为40m，池边水深为4．3 m，池底坡度为12：l，池容为5 400 m3，设计表面负荷为1．96 m3／(m2·h)，停留时间为1．24 h。初沉池能够去除约50％悬浮物、25％BOD5。每座初沉池均设有直径为40 m刮泥机l台，刮泥机每小时运行一周。
⑤UCT生化反应池
生化反应池4座。单座池长为160 m，宽为62m，水深为6 m，有效池容为57 370 m3，由厌氧段、缺氧段和好氧段组成，好氧段预留一机动区，其中厌氧段池容为9 120 m3，缺氧段池容为9 900 m3，好氧段池容为38 350 m3。全池总停留时间为15 h，泥龄为12 d，气水比为7．6：1，污泥负荷为0．104 kgBOD5／(kgMLSS·d)。每座反应池安装刚玉曝气器约12 500个，设叶轮直径为650 mm、功率为5 kW搅拌器8台，叶轮直径为2 200 mm、功率为4 kW推进器16台，安装内回流泵6台。反应池几何池型采取完全混合式和推流式相结合流态部署，其中厌氧段和缺氧段采取完全混合循环流方法，机动区和好氧段采取推流式。该生化池可依据需要经过改变进水及内外回流位置，将工艺调整为常规UCT、改良UCT、A2／O、倒置A2／O等四种运行工艺。
⑥二沉池
设8座辐流式周进周出沉淀池，单池直径为45m，池边水深为4．5 m，单池池容约为7 150 m3。停留时间为3．6 h，表面水力负荷为1．28 m3／(m2·h)。二沉池对生化处理后混合液进行固液分离，以确保出水水质。二沉池底部设有直径为45 m单管穿孔刮吸泥机1台，刮泥机每小时运行一周，中心驱动。
⑦污泥处理系统
污泥处理系统由回流及剩下污泥泵房、污泥浓缩脱水机房和污泥干化车间组成。关键设备有：流量为940 m3／h、扬程为60 kPa回流污泥轴流泵4台；流量为97 m3／h、扬程为140 kPa剩下污泥泵1台；功率为5 kW搅拌器1台。采取全封闭浓缩脱水机和封闭式污泥输送及干化设备，不仅脱水效率高，能使污泥含水率降到75％~80％，而且避免了气味造成不利影响。
3   UCT工艺结构和工作原理
马头岗污水处理厂进水中约有40％工业废水，水质、水量改变较大，为此在工程设计中采取了能够调整多功效UCT工艺，生化池平面结构图2所表示。其中4#为好氧段，由五条串联廊道组成，2# 为缺氧段，1#和3#在不一样工艺可调整为厌氧段或缺氧段，1#、2#和3#均没有进水调整堰门，1#和2#还设有好氧段混合液回流闸门和二沉池回流污泥闸门，1# 设有缺氧段混合液回流闸门。在实际运行中，依据水质、水量和季节改变，经过调整1#、2#和3#堰门和闸门可将系统灵活转变为常规UCT工艺、改良UCT工艺、A2/O工艺和倒置A2/O工艺。

① 常规UCT工艺
打开图2中1#进水调整堰门和缺氧段混合液回流插板闸，和2#回流污泥插板闸，2#好氧段混合液回流闸门，关闭其它可节堰门及闸门即可转变成常规UCT工艺，工艺步骤图图3所表示，此时1#为厌氧段， 2# 和3 # 为缺氧段。

在常规UCT工艺中，二沉池回流污泥和好氧段混合液分别回流到缺氧段，其中携带NO-3经过反硝化得以去除，另增设了缺氧段至厌氧段混合液回流，实现生物释磷。这么就有效避免了反硝化和释磷争夺有机质而相互影响，实现了高效脱氮除磷。但该工艺因为增加了两端混合液内回流，会造成运行费用增加。对于污水中有机物、氮、磷浓度全部较高，又处于满负荷运转冬、春季节，该工艺是一个最理想处理工艺。
②改良UCT工艺
打开图2中1#进水调整堰门和缺氧段混合液回流插板闸及2#回流污泥插板闸，关闭其它调整堰门及闸门即转变成改良UCT工艺，工艺步骤图4所表示，此时1#仍为厌氧段，2#和3#为缺氧段

和常规UCT工艺相比，改良UCT工艺降低了好氧段向缺氧段混合液回流，这关键适适用于污水中有机物、SS和磷含量全部较高，而氮含量不是很高，污泥含有很好吸附凝聚性能春季。该工艺一样克服了反硝化和释磷争夺有机质问题，而且降低了一段混合液内回流，运行费用也会很低。
③ A2/O工艺
打开图2中1#进水调整堰门、1#回流污泥插板闸和2#进水调整堰门、2#好氧段混合液回流插板闸，关闭其它调整堰门及闸门即可转换成A2/O工艺，工艺步骤图5所表示，此时1#仍为厌氧段，2#和3#为缺氧段

A2/O工艺分点进水方法，确保了缺氧池中反硝化和厌氧池生物除磷对碳源需求，其混合液内回流形式提升了系统生物脱氮效率。但二沉池回流污泥直接回流到厌氧段，会造成回流污泥中NO-3在厌氧段反硝化时和释磷菌争夺碳源，造成不能充足释磷，使出水中含磷量偏高。所以，该工艺现在在强化脱氮除磷污水处理厂应用逐步降低。但该工艺只有一段混合液内回流，运行费用相对较低，可用于进水中有机物，氮含量较高，而SS磷含量不是很高，且污泥吸附凝聚性能不是很好秋、冬季节。
④打开图2中1#进水调整堰门、1#回流污泥插板闸、1#好氧段混合液回流插板闸及2#好氧段混合液回流插板闸、3#进水调整堰门，关闭其它调整堰门及闸门，即可转换成倒置A2/O工艺，工艺步骤图6所表示，此时1#和2#为缺氧段，3#为厌氧段。

倒置A2／O工艺是将A2／O工艺厌氧段、缺氧段倒置，缺氧段设在厌氧段之前。回流污泥、好氧段混合液回流和大部分污水优异入缺氧池，回流污泥和好氧段混合液中NO-3在此进行反硝化去除，使脱氮能力得到显著加强，也避免了回流污泥中携带NO-3对厌氧段不利影响，确保后续厌氧池处于绝对厌氧状态。聚磷微生物经历厌氧环境以后直接进入生化效率较高好氧段，其在厌氧环境下形成吸磷动力得到了更有效利用，从而提升了对磷去除效率。
该工艺对于氮磷含量全部较高、水温相对较低污水全部有很好去除效率。
4  运行效果
依据进水水质，马头岗污水处理厂现在有两组系统采取了常规UCT工艺，另两组采取了倒置A2/O工艺，至今运行状态一直比较正常，1月-6月运行数据见表2。能够看出，除了l、2月份因处于硝化培菌阶段，NH+4-N和TN去除效果不理想外，其它时段各项出水指标均达成了设计要求。该工艺不仅对COD、BOD5、SS去除率高(≥93％)，且对TP去除率也很高，最高达成了96％，最低也达成了81％，另外随硝化培菌完成和气温升高，NH+-N去除率6月份达成了99％。可见，该工艺去除效率高、耐冲击能力强，是一个很好城市污水处理工艺。
表2运行结果
Tab．2 Operation results

5  结果和讨论
①马头岗污水处理厂采取多功效UCT工艺，可依据水质、水量改变及季节不一样灵活调整为常规UCT、改良UCT、A2／O和倒置A2／O等四种不一样处理工艺，从而确保了在不一样环境条件下均能达成最好运行工况。现在采取常规UCT工艺和倒置A2／O工艺全部有效地避免了同时脱氮除磷矛盾，氮、磷去除率全部在80％以上，COD、BOD5、
NH+4-N和TP等各项出水指标均达成了设计要求。
②该工艺在生化池好氧段设机动区，可依据季节和水温改变调整其功效，在夏季水温较高时，硝化及反硝化速率大大提升，可调整好氧段机动区作为缺氧区，使反硝化反应更为根本，降低出水总氮，避免二沉池污泥上浮。在冬季水温低，可调整好氧段机动段作为好氧区，使硝化更充足，确保出水水质。
③ 因为马头岗污水处理厂进水中含SS较高，故工艺设计时在生化池前设置了初沉池，但这造成生化池缺氧段或厌氧段碳源不足，在运行时要灵活调整初沉池沉淀时间，同时增设超越初沉池管道，必需时污水可超越初沉池直接进入反应池。