膜生物反應(yīng)器處理工藝在綜合醫(yī)院污水站改造中的應(yīng)用

王文婷，楊德勇，焦軍勝

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院，北京 100730)

北京協(xié)和醫(yī)院為大型三級甲等綜合醫(yī)院，建筑面積約6×105m2，分布有4座污水站。醫(yī)院污水來源主要有：醫(yī)院門診、病房、手術(shù)室、各類檢驗室、病理解剖室、放射室、洗衣房、太平間等處排出的診療、生活及糞便污水[1]。鑒于近年來人們對環(huán)保的關(guān)注度越來越高，尤其在醫(yī)院污水排放方面提出了更高的要求，本文對其中建成于1978年、運行年限最久的污水站改造進(jìn)行重點分析。經(jīng)過對比研究，采用膜生物反應(yīng)器(membrane bioreactor, MBR)的污水處理工藝能在改造空間有限的條件下保證污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放及有效節(jié)省運行成本。

1 污水站現(xiàn)狀分析

現(xiàn)狀污水站位于醫(yī)院的東南側(cè)，占地約200 m2，運行至今已40余年，平均日處理水量約900 m3，日處理能力為1.2 km3。污水提升泵站為圓形地下泵池和地上泵房的合建式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)備間為一層磚混式結(jié)構(gòu)。處理工藝采用了簡單的沉淀和二氧化氯消毒方式，具體流程見圖1。現(xiàn)狀處理站東側(cè)和南側(cè)緊鄰垃圾轉(zhuǎn)運站和科研樓，北側(cè)為行車道路。現(xiàn)狀地下污水處理池位于設(shè)備間西側(cè)。現(xiàn)狀停車位和行車道的地下約有150 m2的地下面積，可供改造利用。

圖1 原污水站處理工藝

根據(jù)當(dāng)前醫(yī)療機構(gòu)污水排放執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)須滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18466-2005)中預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)限值。迄今醫(yī)院排水為間歇排水，污水站缺少可調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)池，導(dǎo)致整個處理過程不能連續(xù)，對各處理環(huán)節(jié)都有很大沖擊，出水水質(zhì)會出現(xiàn)波動，易造成不達(dá)標(biāo)情況。其次，雖然消毒池停留時間足夠，但是后續(xù)沒有設(shè)置沉淀池，造成懸浮物在消毒池內(nèi)沉淀、沉積。消毒池底部沒有排泥裝置，無法及時排泥，會有污泥的淤積腐化及厭氧產(chǎn)氣上浮的情況發(fā)生，從而影響出水水質(zhì)。再次，消毒采用二氧化氯發(fā)生器，原材料屬于危化品，購買程序復(fù)雜且二氧化氯制備過程中易爆，存在較大安全隱患。此外，醫(yī)院正在新建一棟建筑，未來排水將進(jìn)入本區(qū)污水處理系統(tǒng)，屆時污水日處理量將達(dá)到1 500 m3。為解決上述問題，確保污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放并滿足水量增加的需求，污水站亟需進(jìn)行改造。

2 改造方案

2.1 方案選擇

考慮現(xiàn)狀地下污水池、燃?xì)夤芫€及周邊建筑，本次施工可用范圍有限，對目前滿足出水水質(zhì)要求的主流污水處理工藝進(jìn)行比選后[2](表1)，最終決定采用膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝。MBR處理工藝是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)生化處理技術(shù)相結(jié)合的一種新型、高效地污水處理方法，是膜裝置與活性污泥生物反應(yīng)器的高級組合。MBR具有出水水質(zhì)好、污染物、氨氮去除率高、有機物降解率高、設(shè)備緊湊、占地小等優(yōu)點。

表1 主流污水處理工藝比選

2.2 工藝流程

醫(yī)療污水經(jīng)格柵后自流進(jìn)入集水井內(nèi)，提升至改建的調(diào)節(jié)池內(nèi)，在調(diào)節(jié)池內(nèi)經(jīng)水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)后由二級提升泵提升至生化處理單元。生化處理單元采用膜處理工藝，在此單元污染物經(jīng)微生物的吸附、氧化、分解，去除大部分有機物、氨氮和磷，膜出水經(jīng)膜抽吸泵后經(jīng)紫外消毒后排入現(xiàn)有消毒池，現(xiàn)有消毒池作為備用消毒池，紫外消毒設(shè)備故障時，在現(xiàn)有消毒池內(nèi)加次氯酸鈉消毒后達(dá)標(biāo)排放。采用該工藝可使消毒加藥量大大減少。生化處理單元的剩余污泥排入污泥池，濃縮污泥經(jīng)石灰消毒脫水后，與消毒柵渣一起定期處置，改造后工藝流程見圖2。

圖2 MBR工藝流程

2.3 設(shè)備選型

作為生物膜處理工藝，膜設(shè)備的選型尤為重要，本次改造重點對比了中空纖維膜與平板膜(表2)。中空纖維膜外型像纖維狀，具有自支撐的作用。平板膜是第二代超濾膜組件，由平板式膜組件和固定框架組成。平板膜具有更好的抗污染性能、清洗方法更便捷、清洗周期及壽命長、運行費用低等優(yōu)點[3-4]。

表2 中空纖維膜與平板膜特點對比

3 改造實施

為滿足改造期間院內(nèi)污水正常連續(xù)達(dá)標(biāo)排放，污水站改造分為兩階段實施。

第一階段為臨時排水保障改造，保留現(xiàn)有的提升泵池和地下消毒水池并對其進(jìn)行改造，處理規(guī)模900 m3/d，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18466-2005)中預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)限值，出水指標(biāo)如表3所示。在提升泵池內(nèi)安裝機械格柵，減少沉積物淤塞；對地下消毒池清底改造，作為改造期間污水處理的一級強化處理單元。新增臨時次氯酸鈉加藥裝置、混凝劑投加裝置及石英砂過濾器作為臨時處理系統(tǒng)，以保證改造期間污水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

表3 第一階段進(jìn)出水水質(zhì)

第二階段為擴容提標(biāo)改造，拆除現(xiàn)有設(shè)備間，原址擴建地下一層設(shè)備間，包含配電自控、鼓風(fēng)曝氣、污泥脫水和尾氣除臭等；新建MBR膜生化單元，新增好氧池、膜池、消毒池等處理單元。將第一階段地下消毒池改造為調(diào)節(jié)水池，并增加二級提升泵，使污水在池內(nèi)均量調(diào)節(jié)后，均勻地輸送至新建MBR生化單元內(nèi)處理，污水處理后執(zhí)行《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18466-2005)中的排放標(biāo)準(zhǔn)(表4)。

表4 污水站出水水質(zhì)

對比污水站改造前后水質(zhì)去除率(圖3)發(fā)現(xiàn)，MBR工藝在COD、BOD、SS及氨氮的去除率均有顯著提高，分別增加了29.09%、13.30%、22.52%和44.83%。由此可看出，MBR工藝具有出水水質(zhì)好、氨氮去除率高等特點，出水可滿足穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的要求。

圖3 改造前后水質(zhì)指標(biāo)去除率

4 結(jié)語與建議

MBR工藝可以滿足醫(yī)院污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的要求，其出水水質(zhì)指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)限值，占地空間小于其他處理工藝，且消毒劑的用量也有所減少，在醫(yī)院污水站改造面積有限的情況下推薦使用MBR工藝。

因改造過程中須滿足醫(yī)院污水正常達(dá)標(biāo)排放，因此要重點關(guān)注臨排設(shè)施的改造，施工期間運維人員與施工人員的管理等。對比傳統(tǒng)工藝，MBR工藝使用的設(shè)備數(shù)量增多，設(shè)計時應(yīng)充分考慮設(shè)備振動、噪音等因素，同時運維難度增大，需要更專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和日常運維管理。