BCM城市污水深度处理技术

第39卷第3期水处理技术VoL39 No.32013年3月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMar.2013103BCM城市污水深度处理技术吴琪…2,江乐勇’,宋乾武12,代晋国2,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)嬃: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妤氧单元的容积负荷,从而提高去除溶解性污染物的能力。通过磁分禹混凝系统,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GBI8918-2002中的一级A标准。该技术非常适用于A3O、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;X7993文獻标识码:A文章蜻号:10007702013)03-0103004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3135座,污水处理能力达到136×10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1.1×107m列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29×10m}。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)四中的一级B标准进行设计、施工和1BCM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 ilium 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。磁分离混凝在越来越多的地方逐渐取代一级B标准。系统通过在常规混凝沉淀中增加了磁粉,并使混凝我国现有技术中,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A30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A3O、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:20120921基金项目:国家“十一五”重大科技专项课题(20082X07211-006-02)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:186101122 E-mail: gerry wuqi@163om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242~21.77mg/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15.1mgL,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069mg/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047mg,可见NHxN主要是在生化段被去除泥排入污泥浓缩池。的,磁分离去除NHx-N的作用很小,BCM最终出水鼓风机PAM磁粉城市水解酸献氧好氧毛沉。快混速沉L后出水消毒净化NH-N质量浓度远远小于一级A标准p(NHN)≤mgL的要求「硝化液回流离机剪切机污泥水泥AMMAA图1BCM工艺流程ig. 1 Flow diagram of BCM processC原水2工程应用so a.drroeoneod△Ame607080.90I0021运行效果在广东某城市污水处理厂采用BCM技术处理图3NH-N的去除效果Fig3 Removal efficiency of NH-N城市污水,处理规模为120m/d,BCM技术各单元水质指标如表1所示。TN的去除效果如图4所示。结合表1可以看表lBCM技术各单元水质指标出,进水TN质量浓度波动较大,为25~475mgLTab. 1 Each unit water quality index of BCM process平均值为21.79mg/L,生化出水TN平均质量浓度COD/ BODp/(mgL")项目(mgL)(mgL) NHrN TN TP755mg/L,磁分离出水TN平均质量浓度676mgL总的平均去除率为690%,TN与NH1N一样主要是原水175279151121.7926814靠生化段的缺氧好氧去除的BCM出水TN能够稳生化出水28.6410697550.68972磁分离出水18.3260.476760.3401定达到级A标准中p(TN≤15mgL的要求级A标准501010去除率%89696.796969888965COD的去除效果如图2所示。结合表1可以看5050磁分离出水出,进水COD为352~380.5mgL,波动较大,平均值为1752mg/L,但出水生化出水COD比较稳定,平均值286mgL,磁分离系统进一步去除后,BCM工艺出水COD平均183mgL,平均去除率896%。102030405060708090100所以BCM工艺能够有效去除城市污水中的COD图4TN的去除效果且出水水质远远超过一级A标准中COD≤50mg/LFig 4 Removal efficiency ofTN的要求。TPSS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都有较高的去离出水5000时间ld图2COD的去除效果时间/dNH-N的去除效果如图3所示。结合表1可以图5TP的去除效果Fig5 Removal efficiency of TP吴琪等BCM城市污水深度处理技术105磁分离混凝系统是BCM工艺的另一项关键技wAnhr术。该系统通过投加PAC可以形成磷酸铝沉淀,通过投加PAM形成絮体,磁粉与絮体有效结合,从而大大加快了絮体的沉降速度,达到深度去除总磷和分离出水悬浮物的效果出水p(S)≤1mg/L。与磁粉结合的絮体沉降速度很快,表面负荷可达10~20m(m2h)水力停留时间仅5~15mn,沉淀单元占地面积仅为图6SS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 efficiency of ss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068mgL,大于面负荷可提升至11~1.5倍一级A标准的p(TP)≤05mgL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)≤1mgL,从22BCM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,一部分污水进入水解酸化单元;另一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A20、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05~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1~5mn,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3~10min,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2~45h,我国北方地区生活污水总氮含量普23工艺操作参数遍偏高,一些地方甚至高达50~60mg,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15mg/L,延长缺表2BAS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,提参数高总氮去除效果。厌氧池水力停留时间h高弹性纤毛填料是BCM工艺的一项关键技厌氧池水力负荷(mm2h)05~1.5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容积负荷/(kgm3h)0.l~1厌氧池COD污泥负荷/ kgkg.h)00l~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图时间h2~4.5900~1600m2m,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h65~8.5m3g,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/(m2m)900~1600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/m2g)05~12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比重纤毛填料占好氧池容积30~60仅需25~3h。表面好氧(好氧性及兼氧性),内部硝化液回流比%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/%20~80生化系统悬浮污泥浓度/mgL2000~3500装该填料的生化系统硝化反硝化效率能够提高好氧池汽水出3:1~8:120%以上。淀池表面负荷/(m3m3h)10~1速沉单元表面负荷/(m3m2h")10~2106水处理技术第39卷第3期3效益分析2]GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准S3]高廷耀夏四清等城市污水生物脱氮除磷工艺评述门环境科学以新建5×104m}d的城市污水处理厂为例,采99920(1):109-11l用BCM工艺的建设费用约1660元m,运行费用14 Anthonisen A c, Loehr R C. Parkasam T B. Inhibition of约06元/m3以5×10md达到一级B标准的A2Onitrification by ammonia and nitrous acid [Jw at Pollut Control工艺城市污水处理厂升级改造为例进行估算,采用Fed,1976,48(5):65-71BCM工艺升级改造建设费用投资约360元/m3,升[5] Baeza JA, GabrielD, Lafuente J. Effectof intermal recycle on the级改造后新增运行费用折合约007元/m3wastewater treatmentplant(WWTP)[]. Process Biochemistry, 20044结论39(ll):1615-1624.6]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门中国环境科学200727(1)626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门中国给水排水的城市污水深度处理技术,具有建设成本小运行成2003,19(4)32-3[8] Carrio L, Streett F, Mahoney K, et al. 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A3O、氧化沟、SBR等工艺的Anaheim, Califomia: Proceedings of 73rd Annual Conference and级B提升一级A的升级改造,具有改造费用小、新增运行费用低、占地面积小的优点。所以BCM技术9] Berendt, Salem S, van derRoesth, et al. oosting nitrification wI由非常适应于目前我国城市污水处理行业的发展。the BABE technology []. Water Sci TechnoL., 2005, 52 (4): 63-70[10] Meyer RL, ZengR J, GiuglianoV, et al. Challenges for simultaneous参考文献:aggregates: mass transfer limitation and nitrous oxide production[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U]. FEMS Microbiology Ecology, 2005, 52(3): 329-338度建设和运行情况的通报[R]北京,2012BCM URBAN SEWAGE ADVANCED TREATMENT TECHNOLOGYWu Qi Jiang Leyong, Song Qianwu", Dai Jinguo, Wu Shaowei, Dai Jiankun(1. Beiing Normal University, 100875: 2. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, 100012: Beiing, China)Abstract: BCM(Biology Cilium Magnetic) technology is a kind of urban sewage advanced treatment technology. By using high elastic cilia filler inoxygen unit, the volume loading of oxygen unit has been greatly increased, so the more solubility pollutants could be removed in oxygen unit. The totalphosphorus and suspended substance deeply removed by magnetic separation coagulation system. The result is that all pollutants indexes could reachthe first level A standard of GB 18918-2002. This technology is suitable for A/O, oxidation ditch or SBr process which needs to level up from thefirst level B to the first level A. The high elastic cilia filler in oxygen unit doesn't need extra area and extra ai. The magnetic separation coagulationsystem only needs very small area. At present, BCM technology is suitable for urban sewage treatment in our countryKeywords: urban sewage; advanced treatment; BCM technology; cilia filler; magnetic separation coagulation(上接第102页)RESEARCH ON MACAU WASTEWATER REUSE BY USING A0 COMBINED WITHMEMBRANE FILTRATIONSun ji(Appraisal Center for Environment and Engineering of Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)Abstract: To discuss the potential of Macau wastewater reuse, a lab-scale anaerobic/anoxic/oxic (Ao) 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 influent concentration of COD, NHr-N,TN, and TP was between 348-998 mg/L, 25.5-60.75 mg/L, 49.0-98.0 mg/L and 6.2-14.9 mg/L, respectively, the removal efficiency, by optimizingthe parameters of A O reactor, for those four parameters were between 83. 2%-98.5%, 40.8%-100%, 50.9%84.0% and 36.0%85.3%, respectivelyAfter the subsequent treatment of AO effluent by membrane filtration, the final effluent could meet the quality goals for various regional reuse purposes.Keywords: AO combined with membrane filtration; wastewater treatment; wastewater reuse