【醫院污水】組合工藝處理醫院生活污水的對比研究

從本質(zhì)上講，醫院廢水水質(zhì)與生活污水水質(zhì)類(lèi)似，但為了防止醫院污水中的病原微生物進(jìn)入環(huán)境，《醫療機構水污染物排放標準》（GB 18466—2005）對廢水的消毒進(jìn)行了嚴格的規定。然而，消毒劑使用后，也會(huì )帶來(lái)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的潛在危害，因此，研究人員對醫院污水消毒過(guò)程以及污水處理過(guò)程伴生的氣體及污泥也進(jìn)行了一系列的研究。

目前，接觸氧化工藝和MBR工藝逐漸成為醫院污水處理的主流工藝。接觸氧化工藝具有節能、生物量高、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點(diǎn)，而MBR工藝與接觸氧化工藝相比，能耗略高，但產(chǎn)水水質(zhì)好，并且可減少消毒劑的用量。

針對某醫院污水，分別采用接觸氧化組合工藝和MBR組合工藝進(jìn)行處理，對兩種工藝的處理效果及經(jīng)濟性進(jìn)行了分析，以期為同類(lèi)廢水處理項目提供參考和借鑒。

原水取自天津港口醫院集水井綜合廢水，水質(zhì)如表 1所示。

表 1 原水水質(zhì)

活性污泥取自泰達污水處理廠(chǎng)曝氣池，投加量約為3 000 mg/L。

接觸氧化組合工藝流程如圖 1所示。

圖1  接觸氧化組合工藝實(shí)驗裝置示意

接觸氧化組合工藝實(shí)驗裝置由調節池、水解酸化池、兩級接觸氧化池、沉淀池及消毒池組成，調節池尺寸360 mm×145 mm×480 mm；水解酸化池尺寸350 mm×145 mm×480 mm；每個(gè)接觸氧化池尺寸480 mm×150 mm×480 mm，底部設曝氣；沉淀池為豎流式，尺寸150 mm×150 mm×480 mm，設氣提裝置，將一部分污泥回流至水解酸化池；消毒池尺寸150 mm×150 mm×480 mm，有效水深均為380 mm。通過(guò)蠕動(dòng)泵將污水從醫院集水井泵入調節池，經(jīng)處理和消毒后溢流排出。進(jìn)水流量約為6 L/h，好氧區水力停留時(shí)間約為9 h，氣水比為15∶1，總水力停留時(shí)間約為18 h，連續運行40 d。

　　MBR組合工藝流程如圖 2所示。

圖2 MBR組合工藝實(shí)驗裝置

MBR組合工藝實(shí)驗裝置由調節池、沉淀池、MBR反應池和消毒池組成，調節池尺寸360 mm×145 mm×480 mm；沉淀池尺寸350 mm×145 mm×480 mm，MBR反應池尺寸480 mm×150 mm×480 mm；消毒池尺寸150 mm×150 mm×480 mm，有效水深為380 mm，調節池和MBR池中安裝曝氣管，氣水比分別為10∶1和20∶1，膜組件為微濾膜，膜面積為0.5 m2，過(guò)濾孔徑為0.22 μm。原水通過(guò)蠕動(dòng)泵從集水井送入調節池，進(jìn)水流量約為6 L/h，膜出水泵采用間歇運行模式，運行8 min、停止運行2 min，產(chǎn)水經(jīng)消毒后溢流排出，好氧區水力停留時(shí)間約為8 h，總水力停留時(shí)間約為12 h，連續運行72 d。

接觸氧化組合工藝與MBR組合工藝對COD的去除效果如圖3所示。

圖3　MBR組合工藝實(shí)驗裝置

由圖 3可見(jiàn)，進(jìn)水COD為176~260 mg/L，隨著(zhù)填料比的增加，去除效果提高。填料比例為10%時(shí)，系統出水COD為36~60 mg/L，COD去除率為76%~79%；填料比例為15%時(shí)，系統出水COD為35~43 mg/L，COD去除率為80%~83%；填料比例為20%時(shí)，系統出水COD為28~40 mg/L，COD去除率為83%~88%。較高的填料比能夠為微生物提供較多的載體和傳質(zhì)面積，對有機物的降解有利。

MBR組合工藝對COD的去除效果如圖 4所示。

圖4　MBR組合工藝對COD的去除效果

由圖 4可見(jiàn)，進(jìn)水COD為172~200 mg/L，出水COD為45~60 mg/L，COD去除率為69%~75%，當運行天數為21 d時(shí)，COD去除率趨于穩定，滿(mǎn)足排放標準。接觸氧化池內填料除提供微生物停留場(chǎng)所外，還能增加氧氣擴散的距離，進(jìn)而提高氧氣在水中的停留時(shí)間，從而增加了微生物與氧氣的接觸時(shí)間，進(jìn)而提高了氧氣的利用率。MBR反應器中，為了減緩膜污染程度，曝氣量通常較大。另一方面，不設置填料也使氧氣的利用率相對較低，因此，在筆者研究中，MBR組合工藝對有機物的去除率較接觸氧化組合工藝低，與填料比為10%的接觸氧化效果接近。

接觸氧化組合工藝對HN3-N的去除效果如圖 5所示。

圖5　MBR組合工藝對COD的去除效果

由圖 5可見(jiàn)，進(jìn)水HN3-N為52~90 mg/L，填料比例為10%時(shí)，系統出水HN3-N波動(dòng)相對較大，為16~25 mg/L，HN3-N去除率為67%~77%；填料比例為15%時(shí)，系統出水HN3-N波動(dòng)相對較大，為12~21 mg/L，HN3-N去除率為73%~82%；填料比例為20%時(shí)，出水HN3-N為9~15 mg/L，HN3-N去除率為76%~88%。

組合MBR對HN3-N的去除效果如圖 6所示。

圖6　MBR組合工藝對HN3-N的去除效果

由圖 6可見(jiàn)，在運行周期內，進(jìn)水HN3-N為65~81 mg/L，出水HN3-N為14~20 mg/L，HN3-N去除率為76%~78%，在運行天數為15 d時(shí)，HN3-N去除率達到最高，為79%，之后趨于穩定，最終出水HN3-N為15 mg/L。

在有氧的情況下，硝化細菌將HN3-N硝化成硝酸鹽，在接觸氧化池的填料上，容易富集世代周期長(cháng)的硝化細菌，而MBR反應器由于膜截留作用，也為硝化細菌的富集提供了有利條件，研究中MBR組合工藝對HN3-N的去除率低于接觸氧化工藝，也同樣是由于氧利用率的原因導致，但同比有機物的去除，MBR組合工藝對HN3-N的去除效果與填料比為20%的接觸氧化效果接近。

接觸氧化組合工藝對濁度的去除效果如圖 7所示。

圖7　接觸氧化組合工藝對濁度的去除效果

由圖 7可見(jiàn)，進(jìn)水濁度為120~180 NTU，填料比例為10%時(shí)，系統出水波動(dòng)相對較大，為15~27 NTU，濁度去除率為84%~87%；填料比例為15%時(shí)，系統出水濁度為12~19 NTU，濁度去除率為85%~93%；填料比例為20%時(shí)，系統出水濁度波動(dòng)比較小，為3~16 NTU，濁度去除率為90%~96%。

進(jìn)水濁度為120~133 NTU，運行時(shí)間為69 d，考察組合MBR工藝的濁度去除效果，結果發(fā)現，出水濁度穩定在0.04~0.09 NTU之間，濁度去除率為92%~98%。由于采用過(guò)濾孔徑為0.22 μm的微濾膜作為固液分離單元，MBR組合工藝對活性污泥具有相對較好的截留作用，對濁度的去除效果較接觸氧化組合工藝好，然而，膜污染及膜維護一直是限制膜技術(shù)應用的最大障礙，膜的使用壽命受膜材料、混合液性質(zhì)、進(jìn)水水質(zhì)和操作條件等制約。有研究人員將MBR工藝延長(cháng)，在前端增加預處理單元，如接觸氧化池，筆者也在MBR工藝前增加了預氧化單元，目的都是減少MBR內污泥濃度，改善操作條件，從而延長(cháng)膜組件的使用壽命。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化，接觸氧化組合工藝與MBR組合工藝的次氯酸鈉投加質(zhì)量濃度分別為30 mg/L和10 mg/L，對微生物的去除效果如表 2所示。

表 2 糞大腸菌群總數及去除率（平均值）

廢水經(jīng)接觸氧化組合工藝處理后，微生物數量有所降低，對糞大腸菌群的平均對數去除率為0.91%，經(jīng)消毒處理后，大部分微生物得到去除，對糞大腸菌群的平均對數去除率為6.23%。相對應的，廢水經(jīng)過(guò)MBR組合工藝后，對糞大腸菌群的平均對數去除率為2.92%，經(jīng)消毒處理后，大部分微生物得到去除，對糞大腸菌群的平均對數去除率為6.57%，MBR組合工藝對微生物具有較好的去除效果，因此，在相同的消毒效果下，藥劑投加量明顯減少。

以處理水量500 t/d為例，兩種組合工藝的投資及運行費用：接觸氧化組合工藝的土建費為50~65萬(wàn)元，設備費為70~75萬(wàn)元，綜合投資為120~140萬(wàn)元，工藝運行電費為0.4~0.5元/d，耗材及維護費用約為0.1元/d，藥劑費約為0.15元/d，運行費用合計0.65~0.75元/d；MBR組合工藝土建費為30~40萬(wàn)元，設備費為100萬(wàn)元，綜合投資為125~140萬(wàn)元，與接觸氧化組合工藝相比，基本持平，電費為0.5~0.6元/d，耗材及維護費用約為0.2元/d，藥劑費約為0.05元/d，運行費用合計0.75~0.85元/d，與接觸氧化組合工藝相比略高。

對比了接觸氧化組合工藝與MBR組合工藝對有機物、HN3-N、濁度、糞大腸桿菌的去除效果，并以500 t/d工程為例進(jìn)行了分析，結果表明：在好氧區水力停留時(shí)間、污泥濃度、進(jìn)水水質(zhì)和水量都相近的情況下，接觸氧化組合工藝在有機物和HN3-N處理效果上優(yōu)于MBR組合工藝，但在濁度以及糞大腸桿菌的處理能力上，MBR組合工藝優(yōu)于接觸氧化工藝；兩種組合工藝的基建投資相近，MBR組合工藝的運行費用略高。基于醫院廢水對致病微生物的特殊排放要求，MBR組合工藝在該類(lèi)廢水的處理中將擁有較大的優(yōu)勢。

（來(lái)源：《工業(yè)水處理》2016年第5期，基金項目: 科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng )新基金項目(12C26211200543)）