基于UCT工艺在污水处理工程设计中的应用分析

王志磊

摘 要：本文主要分析了UCT工艺在污水处理工程设计中的应用，重点介绍了UCT工艺这种污水处理技术，它不仅能够保证除磷效果，还具有节省资源等优势。通过对UCT工艺在污水处理工程设计中应用的分析，以期实现污水处理效果的提升。

关键词：UCT工艺;污水处理;应用

中图分类号：X703 文献标识码：A

1 UCT工艺概述

1.1 UCT工艺简介

UCT工艺经由南非开普敦大学研究与开发，在除磷效果上有很大的提升。传统的污水处理工艺虽然具有构造简单、总水力停留时间短、运行成本低、控制较简单以及不易产生污泥膨胀等优势，但此工艺在脱氮除磷方面的效率却难以提升，需要进一步改进。UCT工艺在脱氮除磷方面的效果具有很大的进步，在此工艺中，污泥并不回流到厌氧池，而是回流到缺氧池，这样能够降低回流污泥携带硝酸盐对释磷菌厌氧释磷所产生的影响，以获得更好的除磷效果。同时，这个工艺还增加了一个内回流，这时，缺氧池内的部分混合液就会回流到厌氧池，而在混合液流到厌氧池之前就已经因缺氧池中的反硝化作用而降低了硝酸盐的浓度，同时还含有大量的溶解性BOD，这就非常有利于厌氧区有机物的水解。另外，UCT工艺中还存在着反硝化除磷现象，反硝化除磷菌既能够在厌氧区进行释磷，又能够把碳源基质转化成为PHA储存在细胞中，还能够在处于缺氧的环境中对细胞内的PHA进行氧化已达到反硝化除磷的目的。这样就能够完成一碳两用，降低聚磷菌与反硝化菌对碳源竞争时产生的矛盾。与此同时，反硝化聚磷微生物的污泥产量非常小，这就能够提升活性污泥的含磷率，进而除磷所需要的泥龄就能够得到延长，达到缓解单污泥工艺中泥龄矛盾的效果[1]。工艺流程示意图如图1所示。

1.2 UCT工艺的基本原理

首先，厌氧反应池主要负责对原污水以及含磷回流污泥进行磷的释放和低分子量有机物的吸收。其次，将进水中的有机物当作碳源，在缺氧池中利用混合液回流所带入的硝酸盐来实现反硝化脱氮。再次，在从缺氧池进入曝气池的过程中对BOD进行进一步的祛除，同时进行硝化反应与磷的大量吸收。最后这一步在沉淀池完成，在这个池中进行泥水分离工作，富磷污泥将通过排剩余污泥的方式将磷排出处理系统，这样就能够实现生物除磷[2]。

1.3 UCT工艺中不同池的功能

首先是厌氧池，在这个池当中，可生物降解的大分子有机物能够通过厌氧发酵菌来进行转化，将其转变成为分子量较低的发酵中间产物。通过这一步，聚磷菌还能够借机合成自身的细胞质，实现大量的繁殖。其次是缺氧池，在这个池中，借由好氧区内回流液当中的硝酸盐和污水中的有机基质，反硝化细菌能够实现反硝化，这样就可以实现既除磷又脱氮的效果。最后是好氧池，聚磷菌能够对自身体内存在的PHB进行分解，然后释放出能量来维持自身生长，还能够对环境中的溶解态磷进行过量的摄取，同时，污水中残留的有机基质也是维持聚磷菌生存的重要条件。好氧池中污水中的氨氮还能够通过硝化菌来转化为硝酸盐[3]。综上所述UCT工艺中所包含的池如图2所示。

2 影响UCT工艺的因素

2.1 负荷方面的因素

当进水浓度的有机物偏低，尤其是厌氧进水口发挥性脂肪酸偏低时将不能达到应用的需求，而负荷的冲击过大也不能达到处理的需求。通常情况下，应该把负荷控制在一个合理的范围内，例如0.1～0.18kgBOD5/（kg MLVSS·d），这样就比较稳定。

2.2 溶解氧控制方面的因素

出水磷的达标效果受很多因素的影响，当厌氧段的厌氧效果差，也就是说不能达到绝对厌氧的效果时，磷会得到充分的释放。当好氧段溶解氧不足、好氧吸收磷并不充分时，出水口的溶解氧非常低，会致使二沉池发生二次释磷，这些都是影响出水磷达标效果的因素。通常来讲，应该把生物池的好氧量维持在0.5～3mg/L，末端的范围在2～4mg/L[4]。

2.3 污水进水总磷浓度方面的因素

污水的进水总磷浓度偏高也会对UCT工艺的发挥效果产生影响，当浓度偏高时，进入厌氧段中污水的BOD5/TP将会低于20，甚至还有可能低于10。当发生这种情况时，应该进行沉淀池超越，将负荷进行提升，做预处理。

2.4 进水PH值方面的因素

工業酸性废水以及其他部分种类的污水会改变污水系统中的PH值，而PH值的改变还会影响到厌氧段中总磷的释放。在运行管理中要是长时间受到PH值的影响就会大大影响除磷能力的发挥，严重时还有可能失去除磷能力。

2.5 泥龄方面的因素

泥龄通常都控制在8至20天，聚磷菌与硝化菌之间存在着泥龄方面的矛盾，泥龄太长会影响除磷的效果，泥龄太短又不利于硝化菌的生存。

2.6 浓缩与脱水的上清液二次释放

污泥在处理的过程中不能停留过长的时间，若是时间过长就会致使磷二次释放到浓缩与脱水的上清液中，而上清液会通过进水二次进入系统，这会增大系统磷的负荷，严重时还会致使磷在整个工艺系统中反复循环，最终将导致出水总磷的含量严重不达标[5]。

2.7 厌氧段停留时间方面的因素

当经过两个小时的厌氧之后，污水污泥混合液中磷的释放已经变得非常少，而在磷的有效释放环节中，有机物的转化量以及磷的释放量之间还存在着非常好的相关性。

2.8 水温方面的因素

温度的变化对于硝化菌的影响非常大，通常情况下，生物池的系统温度都在15到35摄氏度之间，在运行的过程中，很有可能因为冬季气温偏低而降低硝化的效果。为了维持氨氮出水的标准，需要人们通过增大泥龄的方式来解决低温这一问题。综上所示，影响UCT工艺的因素有8种，如图3所示。

3 结语

UCT工艺的运用能够实现除磷效果的大幅提升，它是在传统的污水处理工艺上优化而来的。在实际的污水处理应用中，人们还是应该依据实际情况选择污水处理方式，UCT工艺虽然具有明显优势，但仍存在一定的局限性。

参考文献

[1] 韩琪，曾环木，唐志雄等.UCT工艺在城镇污水脱氮除磷中的应用[J].广东化工，2015，42（10）：124-125.

[2] 陈佼.人工快渗系统PN-ANAMMOX耦合脱氮性能及机理研究[D].西南交通大学，2018.

[3] 王玉.悬浮填料对城市污水A2/O工艺硝化过程强化研究[D].西安建筑科技大学，2016.

[4] 张立成.亚硝化反硝化除磷工艺及分子微生物学研究[D].北京工业大学，2011.

[5] 储潇枭.新型厌氧-好氧生物流化床反应器应用基础研究[D].东华大学，2017.