基于UCT工藝在污水處理工程設計中的應用分析

王志磊

摘 要：本文主要分析了UCT工藝在污水處理工程設計中的應用，重點介紹了UCT工藝這種污水處理技術，它不僅能夠保證除磷效果，還具有節省資源等優勢。通過對UCT工藝在污水處理工程設計中應用的分析，以期實現污水處理效果的提升。

關鍵詞：UCT工藝;污水處理;應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

1 UCT工藝概述

1.1 UCT工藝簡介

UCT工藝經由南非開普敦大學研究與開發，在除磷效果上有很大的提升。傳統的污水處理工藝雖然具有構造簡單、總水力停留時間短、運行成本低、控制較簡單以及不易產生污泥膨脹等優勢，但此工藝在脫氮除磷方面的效率卻難以提升，需要進一步改進。UCT工藝在脫氮除磷方面的效果具有很大的進步，在此工藝中，污泥并不回流到厭氧池，而是回流到缺氧池，這樣能夠降低回流污泥攜帶硝酸鹽對釋磷菌厭氧釋磷所產生的影響，以獲得更好的除磷效果。同時，這個工藝還增加了一個內回流，這時，缺氧池內的部分混合液就會回流到厭氧池，而在混合液流到厭氧池之前就已經因缺氧池中的反硝化作用而降低了硝酸鹽的濃度，同時還含有大量的溶解性BOD，這就非常有利于厭氧區有機物的水解。另外，UCT工藝中還存在著反硝化除磷現象，反硝化除磷菌既能夠在厭氧區進行釋磷，又能夠把碳源基質轉化成為PHA儲存在細胞中，還能夠在處于缺氧的環境中對細胞內的PHA進行氧化已達到反硝化除磷的目的。這樣就能夠完成一碳兩用，降低聚磷菌與反硝化菌對碳源競爭時產生的矛盾。與此同時，反硝化聚磷微生物的污泥產量非常小，這就能夠提升活性污泥的含磷率，進而除磷所需要的泥齡就能夠得到延長，達到緩解單污泥工藝中泥齡矛盾的效果[1]。工藝流程示意圖如圖1所示。

1.2 UCT工藝的基本原理

首先，厭氧反應池主要負責對原污水以及含磷回流污泥進行磷的釋放和低分子量有機物的吸收。其次，將進水中的有機物當作碳源，在缺氧池中利用混合液回流所帶入的硝酸鹽來實現反硝化脫氮。再次，在從缺氧池進入曝氣池的過程中對BOD進行進一步的祛除，同時進行硝化反應與磷的大量吸收。最后這一步在沉淀池完成，在這個池中進行泥水分離工作，富磷污泥將通過排剩余污泥的方式將磷排出處理系統，這樣就能夠實現生物除磷[2]。

1.3 UCT工藝中不同池的功能

首先是厭氧池，在這個池當中，可生物降解的大分子有機物能夠通過厭氧發酵菌來進行轉化，將其轉變成為分子量較低的發酵中間產物。通過這一步，聚磷菌還能夠借機合成自身的細胞質，實現大量的繁殖。其次是缺氧池，在這個池中，借由好氧區內回流液當中的硝酸鹽和污水中的有機基質，反硝化細菌能夠實現反硝化，這樣就可以實現既除磷又脫氮的效果。最后是好氧池，聚磷菌能夠對自身體內存在的PHB進行分解，然后釋放出能量來維持自身生長，還能夠對環境中的溶解態磷進行過量的攝取，同時，污水中殘留的有機基質也是維持聚磷菌生存的重要條件。好氧池中污水中的氨氮還能夠通過硝化菌來轉化為硝酸鹽[3]。綜上所述UCT工藝中所包含的池如圖2所示。

2 影響UCT工藝的因素

2.1 負荷方面的因素

當進水濃度的有機物偏低，尤其是厭氧進水口發揮性脂肪酸偏低時將不能達到應用的需求，而負荷的沖擊過大也不能達到處理的需求。通常情況下，應該把負荷控制在一個合理的范圍內，例如0.1～0.18kgBOD5/（kg MLVSS·d），這樣就比較穩定。

2.2 溶解氧控制方面的因素

出水磷的達標效果受很多因素的影響，當厭氧段的厭氧效果差，也就是說不能達到絕對厭氧的效果時，磷會得到充分的釋放。當好氧段溶解氧不足、好氧吸收磷并不充分時，出水口的溶解氧非常低，會致使二沉池發生二次釋磷，這些都是影響出水磷達標效果的因素。通常來講，應該把生物池的好氧量維持在0.5～3mg/L，末端的范圍在2～4mg/L[4]。

2.3 污水進水總磷濃度方面的因素

污水的進水總磷濃度偏高也會對UCT工藝的發揮效果產生影響，當濃度偏高時，進入厭氧段中污水的BOD5/TP將會低于20，甚至還有可能低于10。當發生這種情況時，應該進行沉淀池超越，將負荷進行提升，做預處理。

2.4 進水PH值方面的因素

工業酸性廢水以及其他部分種類的污水會改變污水系統中的PH值，而PH值的改變還會影響到厭氧段中總磷的釋放。在運行管理中要是長時間受到PH值的影響就會大大影響除磷能力的發揮，嚴重時還有可能失去除磷能力。

2.5 泥齡方面的因素

泥齡通常都控制在8至20天，聚磷菌與硝化菌之間存在著泥齡方面的矛盾，泥齡太長會影響除磷的效果，泥齡太短又不利于硝化菌的生存。

2.6 濃縮與脫水的上清液二次釋放

污泥在處理的過程中不能停留過長的時間，若是時間過長就會致使磷二次釋放到濃縮與脫水的上清液中，而上清液會通過進水二次進入系統，這會增大系統磷的負荷，嚴重時還會致使磷在整個工藝系統中反復循環，最終將導致出水總磷的含量嚴重不達標[5]。

2.7 厭氧段停留時間方面的因素

當經過兩個小時的厭氧之后，污水污泥混合液中磷的釋放已經變得非常少，而在磷的有效釋放環節中，有機物的轉化量以及磷的釋放量之間還存在著非常好的相關性。

2.8 水溫方面的因素

溫度的變化對于硝化菌的影響非常大，通常情況下，生物池的系統溫度都在15到35攝氏度之間，在運行的過程中，很有可能因為冬季氣溫偏低而降低硝化的效果。為了維持氨氮出水的標準，需要人們通過增大泥齡的方式來解決低溫這一問題。綜上所示，影響UCT工藝的因素有8種，如圖3所示。

3 結語

UCT工藝的運用能夠實現除磷效果的大幅提升，它是在傳統的污水處理工藝上優化而來的。在實際的污水處理應用中，人們還是應該依據實際情況選擇污水處理方式，UCT工藝雖然具有明顯優勢，但仍存在一定的局限性。

參考文獻

[1] 韓琪，曾環木，唐志雄等.UCT工藝在城鎮污水脫氮除磷中的應用[J].廣東化工，2015，42（10）：124-125.

[2] 陳佼.人工快滲系統PN-ANAMMOX耦合脫氮性能及機理研究[D].西南交通大學，2018.

[3] 王玉.懸浮填料對城市污水A2/O工藝硝化過程強化研究[D].西安建筑科技大學，2016.

[4] 張立成.亞硝化反硝化除磷工藝及分子微生物學研究[D].北京工業大學，2011.

[5] 儲瀟梟.新型厭氧-好氧生物流化床反應器應用基礎研究[D].東華大學，2017.