BCM城市污水深度處理技術(shù)

第39卷第3期水處理技術(shù)Vol.39 No.32013年3月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMar.,2013 103BCM城市污水深度處理技術(shù)吳琪12, 江樂(lè )勇2,宋乾武12,代晉國了,武少偉2，戴建坤2(1.北京師范大學(xué), 100875; 2.中國環(huán)境科學(xué) 研究院, 100012:北京)摘要:BCM( Biology cilium magnetic )技術(shù)是一種城市污水深度處理技術(shù),該技術(shù)通過(guò)在好氧單元增加高彈性纖毛填料大幅提高了好氧單元的容積負荷.從而提高去除溶解性污染物的能力。通過(guò)磁分離混凝系統,達到深度去除總磷和懸浮物的效果,從而保證所有污染物指標均能穩定達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準GB 18918- 2002 中的一級A標準。該技術(shù)非常適用于A(yíng)3/O.氧化溝. SBR等工藝的一級B提升一級A的升級改造,其好氧池內的高彈性纖毛填料無(wú)需新增占地面積，無(wú)需增加曝氣量,磁分離混凝系統占地面積很小。BCM技術(shù)非常適應于目前我國城市污水處理行業(yè)的發(fā)展.關(guān)銀詞:城市污水;深度處理;BCM技術(shù);纖毛填料;磁分離混凝中圖分類(lèi)號:X703.1;X799.3文獻標識碼:A文編號: 000-3770(2013)03-0103-004截至2011年底,全國設市城市、縣累計建成城等操作復雜;纖維轉盤(pán)濾布濾池需要承擔一級B處鎮污水處理廠(chǎng)3 135座,污水處理能力達到1.36x10*理到一級A的全部污染負荷,由于負荷高,濾布很m/d,比2010年底增加處理能力約1.1x107 m/d.全容易滋生生物膜，進(jìn)而造成濾布堵塞,化學(xué)反沖洗難國正在建設的城鎮污水處理項目達1360個(gè)，總設以長(cháng)期、穩定起到預期效果;混凝過(guò)濾容易堵塞,對計能力約2.9x107 m2/dW。這些污水廠(chǎng)的處理標準大溶解性有機物去除效果差。(3) MBR工藝工程投資部分都按城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB大,運行成本高,膜清洗過(guò)程復雜,脫氮效果不理想。18918- 2002) 中的一級B標準進(jìn)行設計、施工和1 BCM 工藝原理及流程運行。但是,隨著(zhù)我國水環(huán)境污染和水資源短缺問(wèn)題的日益嚴重,北京、上海、深圳等城市都陸續開(kāi)始執針對現有技術(shù)中存在的不足,BCM(Biology行一級A標準或類(lèi)似一級A的地方標準,要求新建cilium magnetic)技術(shù)通過(guò)在好氧池內安裝高彈性城市污水廠(chǎng)要達到一級A標準,原有城市污水廠(chǎng)也纖毛填料大幅提高好氧池的容積負荷，從而提高了要通過(guò)改造逐步達到一級A標準。一級A標準開(kāi)始生化系統對溶解性污染物的去除能力。磁分離混凝系統通過(guò)在常規混凝沉淀中增加了磁粉，并使混凝在越來(lái)越多的地方逐漸取代- -級B標準。我國現有技術(shù)中,能夠穩定達到一-級A標準的產(chǎn)生的絮體與磁粉有效結合，從而大大加快了絮體工藝主要有: (1)低負荷的A2/O、氧化溝和SBR工的沉降速度，達到深度去除總磷和懸浮物的效果。藝,包括低負荷沉淀單元。(2)在生化處理之后增加BCM技術(shù)是中國環(huán)境科學(xué)研究院自主開(kāi)發(fā)的一-套混凝過(guò)濾單元，如曝氣生物濾池、纖維轉盤(pán)濾布濾完整的城市污水處理工藝。池、混凝過(guò)濾等。(3) 膜生物反應器(MBR)工藝。BCM工藝的流程如圖1所示。圖中經(jīng)格柵和沉但是,上述工藝存在以下問(wèn)題: (1)低負荷的A3/O、砂池處理后的城市污水，依次經(jīng)過(guò)水解酸化單元、缺氧化溝和SBR工藝,造成池容增大,能耗增高,工程氧單元、好氧+纖毛填料單元、沉淀單元、快混單元、投資加大;運行成本提高;低負荷的沉淀單元由于采速沉單元,然后消毒凈化后出水。好氧+纖毛填料單用自然沉降，仍不能保證SS質(zhì)量濃度穩定小于10元硝化液回流至缺氧單元入口。沉淀單元污泥回流mgL. (2)曝氣生物濾池,建設成本高,氣、水反沖洗至水解酸化單元入口，.多余的污泥排至污泥濃縮單收稿日期: 2012-09-21中國煤化工基金項目:國家“+- -五”重大科技專(zhuān)項課題(20202106.0)2.MCHC NMH G,作者簡(jiǎn)介:吳琪(1980- - ),男，博士,研究方向為水污染控制技術(shù);聯(lián)系電話(huà): 1861. .L.... g-p心3.com104水處理技術(shù)第39卷第3期元，然后經(jīng)污泥脫水后外運處理?？旎靻卧都涌闯?進(jìn)水NH-N質(zhì)量濃度為2.42~21.77 mg/L,波PAC、PAM、少量磁粉。速沉單元沉淀的污泥經(jīng)污泥動(dòng)較大,平均值為15.11 mg/L,生化出水NH-N平均剪切機進(jìn)行污泥破碎，然后通過(guò)磁分離機將磁粉分質(zhì)量濃度0.69 mg/L,磁分離出水NH-N平均質(zhì)量濃離出來(lái),再投入快混單元循環(huán)使用，分離后的剩余污度0.47mg/L，可見(jiàn)NH-N主要是在生化段被去除泥排入污泥濃縮池。的，磁分離去除NH~N的作用很小, BCM最終出水PAC PAM磁粉消毒凈化NH3-N質(zhì)量濃度遠遠小于- -級A標準p(NH-N)≤5城市「水解酸。缺氧、好氧+纖甩沉淀快灘，速沉后出水。mg/L的要求。污水化單元單元填料單元廠(chǎng)單元廠(chǎng)單元單元↑T硝化液回流滋粉↑污泥厲泥濃縮一藏分廠(chǎng)污混離機剪切機污泥脫水l圖1 BCM工藝流程rwMM\Fig.1 Flow diagram of BCM process2工程應用) 1020304050607080.901002.1運行效果圖3 NH-N的去除效果在廣東某城市污水處理廠(chǎng)采用BCM技術(shù)處理Fig.3 Removal eficiency of NH-N城市污水，處理規模為120 m'/d, BCM技術(shù)各單元TN的去除效果如圖4所示。結合表1可以看水質(zhì)指標如表1所示。出，進(jìn)水TN質(zhì)量濃度波動(dòng)較大,為2.5~47.5 mg/L,表1 BCM 技術(shù)各單元水質(zhì)指標Tab.1 Each unit water quality index of BCM proccss平均值為21.79 mg/L,生化出水TN平均質(zhì)量濃度COD/ BODJp(mgL)7.55 mg/L,磁分離出水TN平均質(zhì)量濃度6.76 mg/L。項目(mg'L") (mg*L") NHr-N TNTSS總的平均去除率為69.0%,TN與NH4-N一樣主要是175.279 15.1 21.79 2.68 114靠生化段的缺氧好氧去除的，BCM出水TN能夠穩生化出水28.64.1 0.69 7.55 0.68 9.72磁分離出水18.32.6 0.476.7604.0定達到一級A標準中p(TN)≤15 mg/L的要求。-級A標準50_110.5去除率1% 89.696.7 96.988.8 96.5COD的去除效果如圖2所示。結合表1可以看出,進(jìn)水COD為35.2~380.5 mg/L,波動(dòng)較大,平均鄂23幾值為175.2 mg/L，但出水生化出水COD比較穩定，平均值28.6 mg/L,磁分離系統進(jìn)一步去除后, BCM工藝出水COD平均18.3 mg/L,平均去除率89.6%。01020304050607080901700時(shí)間/d所以BCM工藝能夠有效去除城市污水中的COD,圖4 IN 的去除效果且出水水質(zhì)遠遠超過(guò)一級A標準中COD≤50 mg/LFig4 Removal eficiency ofTN的要求。TP、SS的去除效果分別如圖5、圖6所示。結合表1可以看出，生化系統對TP和ss都有較高的去350一300鴛200主墨李出本。復150|wWpWM1000102030405060708090100時(shí)間(d圖2 COD的去除效果90 100Fig.2 Removal eficiency ofCOD中國煤化工NHz-N的去除效果如圖3所示。結合表1可以MHCNM H Goerp吳琪等, BCM城市污水深度處理技術(shù)105160p磁分離混凝系統是BCM工藝的另-項關(guān)鍵技140術(shù)。該系統通過(guò)投加PAC可以形成磷酸鋁沉淀,通120100過(guò)投加PAM形成絮體,磁粉與絮體有效結合,從而E 80-大大加快了絮體的沉降速度，達到深度去除總磷和40f杏水懸浮物的效果,出水p(SS)≤I mg/L。與磁粉結合的絮20體沉降速度很快,表面負荷可達10~ 20 m/(m2*h),0102030405060708090100水力停留時(shí)間僅5~15min,沉淀單元占地面積僅為時(shí)間/d圖6 ss的去除效果普通沉淀池的1/10~1/20, 大大節省了工程投資。由Fig.6 Removal eficiency ofSS于有了磁分離混凝系統，生化系統的沉淀單元的表除率，但生化出水TP平均質(zhì)量濃度0.68 mg/L,大于面負荷可提升至1.1~1.5 倍。一-級A標準的ρ (TP)≤0.5 mg/L的要求，生化出水.BCM工藝采用了前段生化處理和后段磁分離SS也有很多檢測結果超過(guò)一級A標準,但后續通過(guò)混凝物化處理相結合的工藝。前段的生化處理針對磁分離系統處理后,TP和ss都能夠穩定達到一-級溶解性污染物如COD、BOD、TN、氨氮等,同時(shí)通過(guò)A標準。所以磁分離系統是TP和ss穩定達標的重厭氧好氧過(guò)程去除部分TP.后段的磁分離系統只是要保證。針對TP和ss進(jìn)行處理,使出水p(SS)≤1mg/L,從2.2 BCM 工藝特點(diǎn)而使ss所攜帶的污染物得到同步處理，解決了目BCM工藝在生化系統進(jìn)水方式上采取2點(diǎn)進(jìn)前國內現有工藝中因為出水Ss含量高而導致其它水，- .部分污水進(jìn)入水解酸化單元;另- - 部分污水直水質(zhì)指標不能達標的問(wèn)題。接進(jìn)入缺氧單元，進(jìn)入缺氧單元的污水可以為反硝BCM工藝非常適用于A(yíng)2/O、氧化溝、SBR等工化提供碳源，該進(jìn)水特點(diǎn)適用于目前國內城市污水藝的一級B向一級A的提標改造。采用BCM工藝普遍碳源不足的現狀及特點(diǎn)。好氧單元增加填料便于實(shí)現，且無(wú)需新增土建和曝相比較于其它城市污水處理工藝, BCM工藝的氣設備。纖毛填料的使用壽命可達15年,無(wú)需定期水解酸化單元停留時(shí)間稍長(cháng),水力停留時(shí)間為0.5~更換填料或進(jìn)行反沖洗。磁分離系統由于水力停留2h,水解酸化單元通過(guò)污泥回流保證了磷的釋放，時(shí)間很短，快混單元水力停留時(shí)間1~5 min,速沉單達到生物除磷的效果,同時(shí)可以分解大分子有機物,元水力停留時(shí)間3~ 10 min,所以占地面積很小,在保證氨化作用徹底進(jìn)行。目前城市污水廠(chǎng)用地普遍緊張的情況下，比較容易BCM工藝的缺氧單元停留時(shí)間較長(cháng),水力停留實(shí)現。時(shí)間2~4.5h,我國北方地區生活污水總氮含量普2.3工藝操作參數遍偏高,一些地方甚至高達50~60 mg/L,而一級ABCM技術(shù)的主要工藝操作參數如表2所示。排放標準要求TN質(zhì)量濃度不大于15 mg/L,延長(cháng)缺表2 BAS主要工藝及操作參數Tab.2 The main process and operation parameters of BSA氧單元停留時(shí)間有利于反硝化反應的徹底進(jìn)行,提項目參數高總氮去除效果。厭氧池水力停留時(shí)間h1~2高彈性纖毛填料是BCM工藝的一項關(guān)鍵技厭氧池水力負荷/(m'm2*+h)0.5~1.5厭氧池COD容積負荷(kg.m°oh")0.1~1術(shù)。該填料通過(guò)支架固定于好氧單元內,為淹沒(méi)式填厭氧池COD污泥負荷/(kgkg'h)0.01~0.2料，填料的比表面積非常大，體積比表面積可達缺氧池水力停留時(shí)間/h2~4.5900~1 600 m2/m'，質(zhì)量比表面積可達0.5~1.2好氧池水力停留時(shí)間/h2~4.5 .生化系統水力停留時(shí)間/h6.5~8.5m2/g,填料略重于水,比重1.05~ 1.2。填料掛膜完成纖毛填料體積比表面積/(m2°m)900~1 600后，可承載大量的微生物，填料重量增加10~20倍，纖毛填料質(zhì)量比表面積/(m2.g')0.S5~1.2纖毛填料比重1.05~1.2好氧池容積負荷增加3~4倍，好氧池水力停留時(shí)間纖毛填料占好氧池容積/%30~60僅需2.5~3 h。表面好氧(好氧性及兼氧性) ,內部硝化液回流比1%50~ 500缺氧(厭氧性及兼氧性)是該填料的又一-大特點(diǎn),安污泥回流比1%20~80生化系統懸浮污泥濃度/(mg*L")2 000~3500裝該填料的生化系統硝化反硝化效率能夠提高中國煤化工3:~8:120%以上。沉淀池1.0~1.2速沉單元YHCNMHG10~20106水處理技術(shù)第39卷第3期3效益分析[2] GB 18918-2002城鎮污 水處理廠(chǎng)污染物排放標準[S].(3]高廷耀,夏四清,等城市污水生物脫氮除磷工藝評述[),環(huán)境科學(xué)以新建5x10* m2/d的城市污水處理廠(chǎng)為例，采999.201);109-111 .用BCM工藝的建設費用約1660元/m',運行費用4} AnthonisenAC, LoehrRC, Parkasam T B s. Inhibition ofnirification by ammonia and nitrious acid [J]JW at Pollut Control約0.6元/m'。以5x10*m'/d達到一-級B標準的A?/OFed,1976,48(5):65-71.工藝城市污水處理廠(chǎng)~升級改造為例進(jìn)行估算，采用[5] Baeza JA, GabrielD, Lafuente J. Efectef internal recyele on theBCM工藝升級改造建設費用投資約360元/m',升nirogen removal fficiency of an anaerobic/anoxic/oxic (A/0)級改造后新增運行費用折合約0.07元/m'。wastewater treatmentplant (WWTP) [].Process Biochemisty 2004,39 (11): 1615-1624.4結論[6]郭建華,彭永臻,楊慶,等脈沖 SBR處理城市污水深度脫氮的工BCM技術(shù)作為一種能夠將城市污水穩定處理藝特性[]中國環(huán)境科,學(xué)200727(1)62-66.達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準一級A標準[7] 邱慎初，丁堂堂.分段進(jìn)水的生物除磷脫氮工藝[D中國給水排水，2003,19(4):32-35.的城市污水深度處理技術(shù),具有建設成本小、運行成[8] Carrio Ls,ettF, MahoneyK, etal. Practical considerallon for本低、運行可靠的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)BCM技術(shù)還非常適用design of a step-feed biological nutnent removal system[C].USA:于國內普遍使用的A/O、氧化溝、SBR等工藝的一Anaheim,CaliforiapProceedings of 73rd Annual Conference and級B提升一級A的升級改造，具有改造費用小、新Exposition,2000.增運行費用低、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。所以BCM技術(shù)[9] BerendsD,Salem S,van derRoestH, et al. Boting ntification withthe BABE tchnology [].Water Sci Teho.,205.2.4):63.70.0非常適應于目前我國城市污水處理行業(yè)的發(fā)展。[10] Meyer RL, ZengR J, GiuglianoV, et al.Challenges for simultancousnitrification, denitifiation, and phosphorus removal in microbial參考文獻:aggregates: mass transfer limitation and nitrous oxide production[1]住房和城鄉建設部.關(guān)于全國城鎮污水處理設施2011年第四季[].FEMS Microbiology Ecology,2005,52(3):329 338.度建設和運行情況的通報[R].北京2012.BCM URBAN SEWAGE ADVANCED TREATMENT TECHNOLOGYWu Qil, Jiang Leyong', Song Qianwul, Dai Jinguo', Wu Shaowei;, Dai Jiankun'(1.Bejing Normal University, 100875; 2.Chinese Research Academy of Enironmental Sciences, 100012: Beijing, China)Abetract: BCM (Biology Cilium Magnetic) technology is a kind of urban sewage advanced treatment technology. By using high elastic cilia fller inphosphorus and suspended substance deeply removed by magnetic separation coagulation system. The result is that all plluants indexes could reachthe first level A standard of GB 18918- 2002. This technology is suitable for A3/O，oxidation ditch or SBR process which needs to level up from thefrst level B to the first level A. The high elastic cilia fller in oxygen unit doesi't need extra area and extra air. The magnetic separation coagulationsystem only needs very small area. At present, BCM technology is suitable for urban sewage treatment io our country.Koywords: urban sewage; advanced treatment; BCM technology; cilia fller; magnetic separation coagulation(.上接第102頁(yè))RESEARCH ON MACAU WASTEWATER REUSE BY USING AO COMBINED WTTHMEMBRANE FILTRATIONSun Jie(Appraisal Center for Environment and Engineering of Ministry of Envionmental Protection, Beijing 100012, China)Abstract: To discuss the potential of Macau wastewater reuse, a lab-scale anaerobiclanoxic/oxic (A0) reactor combined with a membrane filter wasfirstly used to treat an influent from local wastewater treatment plant in Macau. The results showed that when the infuent concentration of COD, NH-N,TN, and TP was between 348 ~998 mg/L, 25.5~60.75 mg/L, 49.0~ -98.0 mg/L and 6.2~14.中國煤化Iiciency, by opimizingthe parameters of A0 reactor, for those four parameters were betwen 83.2%~98.5%, 40.8%:HC NMH G_~85.3%, respectively.After the subsequent treatment of A3O effluent by membrane filration, the final ef, ..... ... .sgional reuse purposes.Koywords:A2O combined with membrane fitration; wastewater treatment; wastewater reuse.