BCM城市污水深度处理技术

第39卷第3期水处理技术Vol.39 No.32013年3月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMar.,2013 103BCM城市污水深度处理技术吴琪12, 江乐勇2,宋乾武12,代晋国了,武少伟2，戴建坤2(1.北京师范大学, 100875; 2.中国环境科学 研究院, 100012:北京)摘要:BCM( Biology cilium magnetic )技术是一种城市污水深度处理技术,该技术通过在好氧单元增加高弹性纤毛填料大幅提高了好氧单元的容积负荷.从而提高去除溶解性污染物的能力。通过磁分离混凝系统,达到深度去除总磷和悬浮物的效果,从而保证所有污染物指标均能稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918- 2002 中的一级A标准。该技术非常适用于A3/O.氧化沟. SBR等工艺的一级B提升一级A的升级改造,其好氧池内的高弹性纤毛填料无需新增占地面积，无需增加曝气量,磁分离混凝系统占地面积很小。BCM技术非常适应于目前我国城市污水处理行业的发展.关银词:城市污水;深度处理;BCM技术;纤毛填料;磁分离混凝中图分类号:X703.1;X799.3文献标识码:A文编号: 000-3770(2013)03-0103-004截至2011年底,全国设市城市、县累计建成城等操作复杂;纤维转盘滤布滤池需要承担一级B处镇污水处理厂3 135座,污水处理能力达到1.36x10*理到一级A的全部污染负荷,由于负荷高,滤布很m/d,比2010年底增加处理能力约1.1x107 m/d.全容易滋生生物膜，进而造成滤布堵塞,化学反冲洗难国正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设以长期、稳定起到预期效果;混凝过滤容易堵塞,对计能力约2.9x107 m2/dW。这些污水厂的处理标准大溶解性有机物去除效果差。(3) MBR工艺工程投资部分都按城镇污水处理厂污染物排放标准(GB大,运行成本高,膜清洗过程复杂,脱氮效果不理想。18918- 2002) 中的一级B标准进行设计、施工和1 BCM 工艺原理及流程运行。但是,随着我国水环境污染和水资源短缺问题的日益严重,北京、上海、深圳等城市都陆续开始执针对现有技术中存在的不足,BCM(Biology行一级A标准或类似一级A的地方标准,要求新建cilium magnetic)技术通过在好氧池内安装高弹性城市污水厂要达到一级A标准,原有城市污水厂也纤毛填料大幅提高好氧池的容积负荷，从而提高了要通过改造逐步达到一级A标准。一级A标准开始生化系统对溶解性污染物的去除能力。磁分离混凝系统通过在常规混凝沉淀中增加了磁粉，并使混凝在越来越多的地方逐渐取代- -级B标准。我国现有技术中,能够稳定达到一-级A标准的产生的絮体与磁粉有效结合，从而大大加快了絮体工艺主要有: (1)低负荷的A2/O、氧化沟和SBR工的沉降速度，达到深度去除总磷和悬浮物的效果。艺,包括低负荷沉淀单元。(2)在生化处理之后增加BCM技术是中国环境科学研究院自主开发的一-套混凝过滤单元，如曝气生物滤池、纤维转盘滤布滤完整的城市污水处理工艺。池、混凝过滤等。(3) 膜生物反应器(MBR)工艺。BCM工艺的流程如图1所示。图中经格栅和沉但是,上述工艺存在以下问题: (1)低负荷的A3/O、砂池处理后的城市污水，依次经过水解酸化单元、缺氧化沟和SBR工艺,造成池容增大,能耗增高,工程氧单元、好氧+纤毛填料单元、沉淀单元、快混单元、投资加大;运行成本提高;低负荷的沉淀单元由于采速沉单元,然后消毒净化后出水。好氧+纤毛填料单用自然沉降，仍不能保证SS质量浓度稳定小于10元硝化液回流至缺氧单元入口。沉淀单元污泥回流mgL. (2)曝气生物滤池,建设成本高,气、水反冲洗至水解酸化单元入口，.多余的污泥排至污泥浓缩单收稿日期: 2012-09-21中国煤化工基金项目:国家“+- -五”重大科技专项课题(20202106.0)2.MCHC NMH G,作者简介:吴琪(1980- - ),男，博士,研究方向为水污染控制技术;联系电话: 1861. .L.... g-p心3.com104水处理技术第39卷第3期元，然后经污泥脱水后外运处理。快混单元投加看出,进水NH-N质量浓度为2.42~21.77 mg/L,波PAC、PAM、少量磁粉。速沉单元沉淀的污泥经污泥动较大,平均值为15.11 mg/L,生化出水NH-N平均剪切机进行污泥破碎，然后通过磁分离机将磁粉分质量浓度0.69 mg/L,磁分离出水NH-N平均质量浓离出来,再投入快混单元循环使用，分离后的剩余污度0.47mg/L，可见NH-N主要是在生化段被去除泥排入污泥浓缩池。的，磁分离去除NH~N的作用很小, BCM最终出水PAC PAM磁粉消毒净化NH3-N质量浓度远远小于- -级A标准p(NH-N)≤5城市「水解酸。缺氧、好氧+纤甩沉淀快滩，速沉后出水。mg/L的要求。污水化单元单元填料单元厂单元厂单元单元↑T硝化液回流滋粉↑污泥厉泥浓缩一藏分厂污混离机剪切机污泥脱水l图1 BCM工艺流程rwMM\Fig.1 Flow diagram of BCM process2工程应用) 1020304050607080.901002.1运行效果图3 NH-N的去除效果在广东某城市污水处理厂采用BCM技术处理Fig.3 Removal eficiency of NH-N城市污水，处理规模为120 m'/d, BCM技术各单元TN的去除效果如图4所示。结合表1可以看水质指标如表1所示。出，进水TN质量浓度波动较大,为2.5~47.5 mg/L,表1 BCM 技术各单元水质指标Tab.1 Each unit water quality index of BCM proccss平均值为21.79 mg/L,生化出水TN平均质量浓度COD/ BODJp(mgL)7.55 mg/L,磁分离出水TN平均质量浓度6.76 mg/L。项目(mg'L") (mg*L") NHr-N TNTSS总的平均去除率为69.0%,TN与NH4-N一样主要是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能够稳生化出水28.64.1 0.69 7.55 0.68 9.72磁分离出水18.32.6 0.476.7604.0定达到一级A标准中p(TN)≤15 mg/L的要求。-级A标准50_110.5去除率1% 89.696.7 96.988.8 96.5COD的去除效果如图2所示。结合表1可以看出,进水COD为35.2~380.5 mg/L,波动较大,平均鄂23几值为175.2 mg/L，但出水生化出水COD比较稳定，平均值28.6 mg/L,磁分离系统进一步去除后, BCM工艺出水COD平均18.3 mg/L,平均去除率89.6%。01020304050607080901700时间/d所以BCM工艺能够有效去除城市污水中的COD,图4 IN 的去除效果且出水水质远远超过一级A标准中COD≤50 mg/LFig4 Removal eficiency ofTN的要求。TP、SS的去除效果分别如图5、图6所示。结合表1可以看出，生化系统对TP和ss都有较高的去350一300鸳200主墨李出本。复150|wWpWM1000102030405060708090100时间(d图2 COD的去除效果90 100Fig.2 Removal eficiency ofCOD中国煤化工NHz-N的去除效果如图3所示。结合表1可以MHCNM H Goerp吴琪等, BCM城市污水深度处理技术105160p磁分离混凝系统是BCM工艺的另-项关键技140术。该系统通过投加PAC可以形成磷酸铝沉淀,通120100过投加PAM形成絮体,磁粉与絮体有效结合,从而E 80-大大加快了絮体的沉降速度，达到深度去除总磷和40f杏水悬浮物的效果,出水p(SS)≤I mg/L。与磁粉结合的絮20体沉降速度很快,表面负荷可达10~ 20 m/(m2*h),0102030405060708090100水力停留时间仅5~15min,沉淀单元占地面积仅为时间/d图6 ss的去除效果普通沉淀池的1/10~1/20, 大大节省了工程投资。由Fig.6 Removal eficiency ofSS于有了磁分离混凝系统，生化系统的沉淀单元的表除率，但生化出水TP平均质量浓度0.68 mg/L,大于面负荷可提升至1.1~1.5 倍。一-级A标准的ρ (TP)≤0.5 mg/L的要求，生化出水.BCM工艺采用了前段生化处理和后段磁分离SS也有很多检测结果超过一级A标准,但后续通过混凝物化处理相结合的工艺。前段的生化处理针对磁分离系统处理后,TP和ss都能够稳定达到一-级溶解性污染物如COD、BOD、TN、氨氮等,同时通过A标准。所以磁分离系统是TP和ss稳定达标的重厌氧好氧过程去除部分TP.后段的磁分离系统只是要保证。针对TP和ss进行处理,使出水p(SS)≤1mg/L,从2.2 BCM 工艺特点而使ss所携带的污染物得到同步处理，解决了目BCM工艺在生化系统进水方式上采取2点进前国内现有工艺中因为出水Ss含量高而导致其它水，- .部分污水进入水解酸化单元;另- - 部分污水直水质指标不能达标的问题。接进入缺氧单元，进入缺氧单元的污水可以为反硝BCM工艺非常适用于A2/O、氧化沟、SBR等工化提供碳源，该进水特点适用于目前国内城市污水艺的一级B向一级A的提标改造。采用BCM工艺普遍碳源不足的现状及特点。好氧单元增加填料便于实现，且无需新增土建和曝相比较于其它城市污水处理工艺, BCM工艺的气设备。纤毛填料的使用寿命可达15年,无需定期水解酸化单元停留时间稍长,水力停留时间为0.5~更换填料或进行反冲洗。磁分离系统由于水力停留2h,水解酸化单元通过污泥回流保证了磷的释放，时间很短，快混单元水力停留时间1~5 min,速沉单达到生物除磷的效果,同时可以分解大分子有机物,元水力停留时间3~ 10 min,所以占地面积很小,在保证氨化作用彻底进行。目前城市污水厂用地普遍紧张的情况下，比较容易BCM工艺的缺氧单元停留时间较长,水力停留实现。时间2~4.5h,我国北方地区生活污水总氮含量普2.3工艺操作参数遍偏高,一些地方甚至高达50~60 mg/L,而一级ABCM技术的主要工艺操作参数如表2所示。排放标准要求TN质量浓度不大于15 mg/L,延长缺表2 BAS主要工艺及操作参数Tab.2 The main process and operation parameters of BSA氧单元停留时间有利于反硝化反应的彻底进行,提项目参数高总氮去除效果。厌氧池水力停留时间h1~2高弹性纤毛填料是BCM工艺的一项关键技厌氧池水力负荷/(m'm2*+h)0.5~1.5厌氧池COD容积负荷(kg.m°oh")0.1~1术。该填料通过支架固定于好氧单元内,为淹没式填厌氧池COD污泥负荷/(kgkg'h)0.01~0.2料，填料的比表面积非常大，体积比表面积可达缺氧池水力停留时间/h2~4.5900~1 600 m2/m'，质量比表面积可达0.5~1.2好氧池水力停留时间/h2~4.5 .生化系统水力停留时间/h6.5~8.5m2/g,填料略重于水,比重1.05~ 1.2。填料挂膜完成纤毛填料体积比表面积/(m2°m)900~1 600后，可承载大量的微生物，填料重量增加10~20倍，纤毛填料质量比表面积/(m2.g')0.S5~1.2纤毛填料比重1.05~1.2好氧池容积负荷增加3~4倍，好氧池水力停留时间纤毛填料占好氧池容积/%30~60仅需2.5~3 h。表面好氧(好氧性及兼氧性) ,内部硝化液回流比1%50~ 500缺氧(厌氧性及兼氧性)是该填料的又一-大特点,安污泥回流比1%20~80生化系统悬浮污泥浓度/(mg*L")2 000~3500装该填料的生化系统硝化反硝化效率能够提高中国煤化工3:~8:120%以上。沉淀池1.0~1.2速沉单元YHCNMHG10~20106水处理技术第39卷第3期3效益分析[2] GB 18918-2002城镇污 水处理厂污染物排放标准[S].(3]高廷耀,夏四清,等城市污水生物脱氮除磷工艺评述[),环境科学以新建5x10* m2/d的城市污水处理厂为例，采999.201);109-111 .用BCM工艺的建设费用约1660元/m',运行费用4} AnthonisenAC, LoehrRC, Parkasam T B s. Inhibition ofnirification by ammonia and nitrious acid [J]JW at Pollut Control约0.6元/m'。以5x10*m'/d达到一-级B标准的A?/OFed,1976,48(5):65-71.工艺城市污水处理厂~升级改造为例进行估算，采用[5] Baeza JA, GabrielD, Lafuente J. Efectef internal recyele on theBCM工艺升级改造建设费用投资约360元/m',升nirogen removal fficiency of an anaerobic/anoxic/oxic (A/0)级改造后新增运行费用折合约0.07元/m'。wastewater treatmentplant (WWTP) [].Process Biochemisty 2004,39 (11): 1615-1624.4结论[6]郭建华,彭永臻,杨庆,等脉冲 SBR处理城市污水深度脱氮的工BCM技术作为一种能够将城市污水稳定处理艺特性[]中国环境科,学200727(1)62-66.达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准[7] 邱慎初，丁堂堂.分段进水的生物除磷脱氮工艺[D中国给水排水，2003,19(4):32-35.的城市污水深度处理技术,具有建设成本小、运行成[8] Carrio Ls,ettF, MahoneyK, etal. Practical considerallon for本低、运行可靠的优点,同时BCM技术还非常适用design of a step-feed biological nutnent removal system[C].USA:于国内普遍使用的A/O、氧化沟、SBR等工艺的一Anaheim,CaliforiapProceedings of 73rd Annual Conference and级B提升一级A的升级改造，具有改造费用小、新Exposition,2000.增运行费用低、占地面积小的优点。所以BCM技术[9] BerendsD,Salem S,van derRoestH, et al. Boting ntification withthe BABE tchnology [].Water Sci Teho.,205.2.4):63.70.0非常适应于目前我国城市污水处理行业的发展。[10] Meyer RL, ZengR J, GiuglianoV, et al.Challenges for simultancousnitrification, denitifiation, and phosphorus removal in microbial参考文献:aggregates: mass transfer limitation and nitrous oxide production[1]住房和城乡建设部.关于全国城镇污水处理设施2011年第四季[].FEMS Microbiology Ecology,2005,52(3):329 338.度建设和运行情况的通报[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页)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.中国煤化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.