BCFS—生物除磷新工艺

《BCFS—生物除磷新工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《BCFS—生物除磷新工艺（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1BCFS生物除磷新工艺摘要：BCFS 工艺是在帕斯韦尔氧化沟(Pasveersloot)与 UCT 工艺及原理的基础上开发的生物除磷脱氮新工艺，它由 5 个功能相对专一的反应器组成，通过控制反应器之间的 3 个循环来优化各反应器内细菌的生存环境，具有污泥产率低、除磷脱氮效率高(均大于 90%)等特点，其出水总氮5mg/L，正磷酸盐含量几乎为零。 关键词：BCFS 工艺 除磷 脱氮 循环系统 1 BCFS 工艺BCFS(BiologischChemischeFosfaatStikstof Verwijdering)工艺是由荷兰DELFT 科技大学的 Mark 教授在 Pasveersloot

2、和 UCT 工艺及原理的基础上开发的，它充分利用 DPB(反硝化除磷菌)的缺氧反硝化除磷作用以实现磷的完全去除和氮的最佳去除，对于城市污水在处理过程中无需添加化学药剂。 最近，荷兰 BDG 咨询公司在此基础上开发了 BCFS 的新型反应器。该反应器由 5 个同轴圆环组成，依次构成功能相对专一的 5 个独立反应器。这些同轴圆环使水流具有活塞流与完全混合流的优点，采用预制混凝土建造这种一体化构筑物减少了工程投资，同时使污水厂的布置简洁，节约了工程投资及建设用地。 1.1 工艺流程BCFS 工艺将每一种属不同功能的细菌用空间分隔开来，并通过不同的循环系2统来控制其生长环境。 BCFS 工艺流程如图

3、1 所示。 由图 1 可见，BCFS 工艺由 5 个功能相对专一的独立反应器(厌氧池、选择池、缺氧池、缺氧/好氧池、好氧池)及 3 路循环系统构成，各循环的作用如表 1 所示。表 1 BCFS 中各循环的主要作用循环代码主要作用控制点氧化还原电位控制范围(mV)A提供污泥释磷条件(即硝酸盐氮0.1mg/L)厌氧池-450-300B提供硝化混合液3缺氧池-1500C反硝化脱氮缺氧/好氧池-10050(或 0)1.2 特点BCFS 工艺的主要特点可归纳如下： 对氮、磷的去除率高，可使出水中总氮5mg/L，正磷酸盐含量几乎为零。SVI 值低(80120mL/g)且稳定(夏季为 80mL/g，冬季为

4、100mL/g，最大值为 120m L/g)，从而可有效地减少曝气池及二沉池的容积。控制简单，通过氧化还原电位与溶解氧可有效地实现过程稳定，尤其利于对负荷的控制。 与常规污水厂相比，其污泥产量减少了 10%，从而进一步减少了污泥的处理费用。 利用 DPB 实现生物除磷(测定结果表明，约 50%的磷是由 DPB 去除的)，使碳源(COD)能被有效地利用，从而使该工艺在 COD/(N+P)值相对低的情况下仍能保持良好的运行状态，同时使除磷所需的化学药剂量大大减少。 4使用生物除磷器获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能。 与 Pasveer 氧化沟的污泥负荷相同。 2 功能分析2.1 与氧化沟工

5、艺的比较Pasveer 氧化沟设有二沉池，该系统的 SVI 值通常为 100mL/g，污泥浓度为4kg/m3。按照每人口当量需 0.25m3 的氧化沟体积，Pasveer 氧化沟的污泥脱氮负荷为 0.01g/(kgMLSSd)(这也是 BCFS 工艺的计算基础)；若处理工艺中有初沉池，则污泥负荷取 0.015 kg/(kgMLSSd)。 在荷兰设有二沉池的普通氧化沟，其 SVI 值冬季时约为 150mL/g，最大污泥浓度为 4kg/m3，而 BCFS 工艺的 SVI 值为 120mL/g(VI 值降低意味着污泥浓度上升，即为 5kg/m3)，从而使 BCFS 工艺的总容积比普通氧化沟减少了 2

6、0%。 普通氧化沟通过外加化学药品除磷，这使得污泥中至少 10%是化学药品，可见与普通氧化沟相比，BCFS 反应器的总容积仅为氧化沟容积的 70%左右。 此外，BCFS 工艺中磷的去除与曝气池分离，使生物污泥免受化学药剂污染，有利于富磷污泥 的利用。BCFS 工艺要求的二沉池深度较小，为高浓度污泥预留了足够空间。 2.2 各组成单元功能分析厌氧池 5厌氧池的厌氧条件通过进水及从缺氧池回流的缺氧混合液(其中 NO3-N0.1mg/L，即控制进入厌氧池的硝酸盐氮浓度足够低)来维持，这样污水中的挥发性脂肪酸(VFA)就只被用于生物除磷。 回流的混合液污泥浓度与好氧部分相同，因此厌氧池的污泥浓度是最终

7、浓度的 1/23/4，即为 2.54kg/m3。BCFS 工艺的厌氧部分和传统的选择器具有相同的污泥负荷，区别在于前者是严格厌氧的，且污水中所有的挥发性脂肪酸都被用于生物除磷。BCFS 工艺中除磷菌的数量比常规工艺多，能承受更大的负荷峰值，例如下雨时的负荷峰值是平常的 2 倍，而 BOD 负荷只有平常的 1/2，BCFS 工艺中的除磷细菌能够将峰值BOD 贮存，当 BOD 不足时即时释放。在实际工程中发现，不管是否下雨，采用BCFS 工艺的出水中总磷含量几乎是相同的，这是由于该工艺将除磷菌对峰值BOD 的贮存、对后续处理工艺的有效控制以及设置 STP(除磷器)三种方法相结合，实现了对磷的超量去

8、除： a.在厌氧池中磷的分离和初沉池中无机污泥的沉淀； b.从二沉池污泥中释放出来的磷形成磷酸盐化合物； c.通过投加 FeCl3，在消化池中对磷酸的再次去除。 这种结合使得在最小化学药剂用量的情况下，出水中正磷酸盐含量为零。污泥中磷酸盐的去除发生在污泥流程中，这表明污泥流程中的生物污泥可免受化学药剂的污染，从而使 BCFS 系统中微生物的活性不受化学污泥的影响。 6为了提高脱氮效果，BCFS 工艺的设计泥龄很长(一般为 50d)，这给除磷带来麻烦。BCFS 用化学法来去除未被生物除去的磷酸盐，这是由于在厌氧池出水端磷酸盐含量最高，故在厌氧池后端设置了一个除磷器进行化学除磷。与一般的在线除磷不

9、同，该除磷器是用泵将污泥送至污泥 浓缩池后加入 FeCl3 进行化学除磷，处理后的污泥不再回流到污水处理构筑物，因此消除了加入化学除磷剂后对污泥活性的影响。因为厌氧池的厌氧条件在某些情况(如长时间的降雨等)下有可能受到破坏，影响释磷菌的释磷和 PHB 的合成而造成出水水质恶化，这时可通过提高除磷器的流量以提高出水水质。这一过程可通过设在出水口的在线磷酸盐监测仪实现控制，十分简单并且能稳定运行。 除磷器设置在厌氧池的后端，为了得到比较稳定的水力条件，该工艺将厌氧池分割并设置了两块挡板，在两块挡板间形成一个类似沉淀池的水力流场，有利于泥水分离。 选择池(器) 选择器对于阻止污泥膨胀是必要的。在选择

10、器中氧浓度为零，二沉池回流污泥中的微量硝酸盐能很快地被去除。在这种环境下，丝状菌生长非常缓慢，回流污泥能够吸附污水中几乎 所有剩余的 COD(仅需 10min，因而选择器可相对小些)，通过选择器后水中 COD 的浓度与系统出水 COD 的浓度几乎相等。反硝化除磷菌在选择池中也同样发挥作用，这一过程是缺氧池反应过程的延续。 缺氧池 缺氧池有两个功能：首先是反硝化以获得不含硝酸盐的污泥进而提高厌氧池7的释磷效率，其次是利用好氧池中的硝酸盐来除磷。缺氧反硝化除磷是在 Holten 污水处理厂的工业试验中发现的，进一步的理论研究表明，在 STP 生物污泥中含有 1/2 以上的除磷菌，而在这些除磷菌中有

11、 1/2以上是反硝化除磷菌，即利用反硝化菌来达到真正的生物除磷的目的，同时也减少了对碳源的更高要求。 缺氧/好氧池 缺氧/好氧池的主要功能是脱氮，正常情况下该池可不充氧，缺氧条件可通过好氧池回流的混合液来维持。与通常的氧化沟相比，该池处于持续的缺氧状态，这意味着硝化与反硝化一直同时发生，而且不受供氧量的制约。BCFS 工艺将缺氧/好氧池、好氧池分开可使每个部分的去除速率达到最大，其主要优点是： a.在不影响反硝化与除磷的情况下可使污泥的无机化速率达到最大； b.有利于控制 SVI 值； c.最大程度地利用反硝化除磷菌使污泥产量最小； d.适当充氧可使负荷稳定在最低值； e.通过氧化还原电位和溶

12、解氧实现自动控制。 好氧池 同常规的处理工艺，其主要功能是去除 COD、BOD 及氨氮的硝化。 3 应用前景8BCFS 工艺在荷兰的应用已有 10 例，目前正在规划处理规模相当于10104m3/d 的 Rotterdam 污水处理厂。 表 2 为 3 座采用 BCFS 工艺的城市污水厂的设计及运行情况。表 2 3 座采用 BCFS 工艺污水厂的设计和运行参数 项目HoltonGenemuidenDalfsen设计参数BOD 负荷gBOD/(人口当量d)544035厌氧池容积(m3)3509850900选择池容积(m3)90400缺氧池容积(m3)7002200缺氧/好氧池容积(m3)79037

13、50好氧池容积(m3)15803750450010总容积(m3)350083508000回流量(m3/d)440052004200运行参数污泥负荷gCOD/(kgSS d)13412572污泥产量gSS/(人口当量d)293230Me/P(mol/mol)110.820.3SVI(mL/g)9916941411814去除率(%)94.291.093.0COD97.897.798.9BOD92.791.990.4TN1294.993.592.4TP注：Me/P 指和磷协同作用的阳离子与磷的化学计量数。Holton 污水处理厂原由两组平行的曝气间歇活性污泥池组成，经过改造后增加了新的 BCFS 反

14、应池，并将原有曝气池分为厌氧和兼氧两部分，同时加大了厌氧反应池体积(约占总体积的 10%)。Mark 教授等(1997)在对其原有运行工艺调研的基础上进行改造，使污水处理厂的氮、磷去除更加稳定，其污泥的 SVI 值更低且稳定，也不需要投加 FeCl3(即无需外加化学药品)。 在我国对环保要求越来越严、标准越来越高的情况下，特别是在控磷地区如太湖流域及滇池采用 BCFS 工艺将会有很大的应用前景，主要是： 该工艺处理效果好，出水水质优良(总氮5mg/L，正磷酸盐的含量接近零)，从而可有效地减少引起富营养化的营养物(氮、磷)的排放；由于该工艺无需初沉池，在相同的处理效果下 BCFS 工艺的投资最小

15、、运行费用较低； 13由于采用同轴圆形结构池型，可有效地节省占地； 可实现自动控制，并且简单易行、投资较低，克服了以前引进国外技术的同时还需花费大量外汇购买其大量自控设备的弊端；工艺布置简洁、美观。 此外，从荷兰已工业化生产的污水厂看，BCFS 工艺对于现有氧化沟工艺的改造有很好的适应性。 受某市污水处理厂的委托，笔者与荷兰专家根据我国城市污水的特点及现行的排放标准进行了设计计算，结果如表 3 所示。可见，采用 BCFS 工艺反应器的体积比现有 A2/O 工艺的大，但比氧化沟工艺的小。 表 3 某城市污水厂的设计参数项目数值设计规模(104m3/d)30设计水质14COD(mg/L)350/1

16、00BOD(mg/L)200/20氨氮(mg/L)45/20TP(mg/L)5/0.5总容积(m3)18000BCFS 池厌氧池(m3)2160选择池(m3)144015缺氧池(m3)缺氧/好氧池(m3)好氧池(m3)注： 设计水质栏的“/”表示“进水/出水”；氨 氮一栏中出水的 20mg/L 为总氮浓度，采用的江苏省太湖流域总磷、总氮排放标准(DB32/1911998)中的一级标准；出水 PO43-P 浓度0.1mg/L；BCFS 池 采用同轴圆形结构。参考文献：1van Loosdrecht M C M,Brandse F A,de Vries A C.Upgrading of waste w ater treatment processes for integrated nutrient removalthe BCFS processJ. Water Sci Tcehn,1998,38(3):12-23.2van Loosdrecht M