何 敏,赵 柱
(中国石油兰州石化公司矿区事业部,甘肃兰州 730060)
兰州石化医院是一所现代化综合性三级医院,每天需要将大量处理达标的医疗污水排放。污水处理前,其特点是水中含有病原性微生物、重金属、消毒剂、有机溶剂、酸、碱等有毒、有害的物理化学污染物。医院污水来源及成分较复杂,具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征,不经有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径,严重污染环境:(1)医院污水受到粪便、传染性细菌和病毒等病原性微生物污染,具有传染性,可以诱发疾病或造成伤害;(2)医院污水中含有酸、碱、悬浮固体、BOD、COD和动植物油等有毒、有害物质;(3)牙科治疗、洗印和化验等过程产生污水含有重金属、消毒剂、有机溶剂等,部分具有致癌、致畸或致突变性,危害人体健康并对环境有长远影响。
医院原有一套污水处理设施,污水采用接触氧化法的生化处理后,再经紫外线消毒,然后排入市政污水系统。随着时间的推移和医院规模的扩大,该处理设施已严重老化,处理设施负荷重、运营成本高且废水处理效率低,不能满足目前环境保护要求。
为了保护黄河水资源,实现医疗污染物达标排放(满足《医疗机构水污染物排放标准》(GB/T18466-2005))和减量排放,同时污水经处理后进一步达到用于医院绿化地灌溉的目标(满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)),本研究项目采用节能工艺技术,对各污水产生环节实行控制,减少废水的产生量,同时应用先进的污水处理工艺,提高医院污水的处理效率,实现水污染物总量达标减排,进而达到节约水资源的目的。
根据目前医院病床床位数和各部门用水量,确定污水处理量需达到650 m3/d;典型的污水水质:CODcr=200 mg/L ;BODs=120 mg/L;SS=100 mg/L;油=15 mg/L;氨氮=25 m/L;大肠杆菌群=250 000个/升;污水处理后最终达到的水质标准(见表1)。
针对石化医院实际情况,采用物化处理+水解酸化+射流膜生物反应器(MBR)[1-10]+二氧化氯消毒工艺。其工艺流程为:
图1 污水处理流程图
表1 《城市污水再生利用、城市杂用水水质》GB/T18920-2002单位:mg/L
(1)格栅井:池中设置粗格栅一台,栅间距为5 mm,细格栅一台,栅间距为2 mm。粗格栅主要拦截污水中较大的悬浮物如纸张和树枝类物质等,细格栅主要拦截水中较小的颗粒物和毛发等物质,经过格栅处理后的污水流入调节池。
(2)调节池:由于污水产生时段相对较为集中,医院废水量和废水水质不均衡,将会影响到污水处理系统的处理效果,因此对废水的水量水质进行有效调节,通过对废水进行均化,避免出现较大面积的死水区,经过调节后的污水送至水解酸化池。
(3)水解酸化池:水解酸化池的作用就是在兼氧微生物的作用下,使那些难以生物降解的复杂化合物分解成小分子的有机物,提高污水的可生化性。水解酸化池的出水自流进入MBR反应池。
(4)MBR反应池[11-14]来自水解酸化池的水在MBR反应池内经过好氧微生物降解后通过膜组件,由于膜孔径为0.2~0.4 μm,微生物菌群保持在反应器内,达到高效降解和固液分离的效果,有效去除中水中的有机物,微生物,颗粒杂质,悬浮物等,得到符合要求的回用中水。池底进行曝气,对生化池内进行剧烈搅拌和充氧,使微生物在池内新陈代谢消耗废水中的有机物,同时冲刷膜组件,使污泥不易在膜表面结块,有效地防止了膜污染。MBR反应池的出水进入清水池。
(5)排水消毒系统:排水消毒处理系统包括消毒池、二氧化氯发生器和排水系统。由MBR池出水经过二氧化氯发生器进行加药消毒后进入消毒池,由排水系统进行排水。这样的排水即可满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》标准(GB/T18920-2002)要求,可以进行回用作为绿化用水等。
本项目的关键技术是采用专利技术射流膜-生物反应器(MBR)的方法与装置[11],即将一部分污泥混合液通过水泵加压后进入管线,经过射流器的喷嘴形成高速水流卷吸周围空气,通过掺混与切割作用,将一部分空气溶入到混合液中,形成气液喷射流,通过扩散布气板对污泥混合液进行充氧并对膜组件进行冲刷,同时气液混合流带动反应器内的污泥混合液在反应器内形成内循环,有助于传质和传氧,加速生化反应,提高处理效率。
污水经射流膜-生物反应器(MBR)处理后,出水CODCr质量浓度可达到 40 mg/L以下,BOD5质量浓度可达到 6.0 mg/L以下 ,NH4+-N质量浓度在2.0 mg/L以下,出水水质稳定,水质达标,说明系统抗冲击性较强。表2、表3是连续一个月内医疗污水经MBR系统处理前和处理后的采样化验结果,其中每个序号代表的是连续三天的平均结果。
图2、图3、图4反映了射流膜反应器对医疗污水处理的效果。总的情况是,进水水质波动大,经射流膜反应器处理后,效果很明显,而且水质稳定。
由图2看出MBR系统进水COD数值控制在110~270 mg/L,波动较大。控制MBR的运行,出水COD值稳定在40 mg/L以内,最低出水COD值降至17.2 mg/L,MBR系统对COD的平均去除率为77%。
表2 MBR系统进水水质监测结果 单位:mg/L
表3 MBR系统出水水质监测结果 单位:mg/L
图2 MBR系统进出水COD值
图3 MBR系统进出水BOD值
图4 MBR系统进出水氨氮值
由图3看出系统进水BOD数值基本保持在100 mg/L左右,MBR运行后,出水BOD值在5 mg/L左右,最低出水BOD值降至3.2 mg/L,系统对BOD的平均去除率为95%。
由图4可以看出MBR系统进水氨氮含量控制在7.0~11.0 mg/L波动,出水氨氮含量控制在2.0 mg/L以内,最低出水氨氮值为0.5 mg/L,MBR系统对氨氮的平均去除率为90%。MBR系统有利于增殖缓慢的细菌,如硝化细菌的截流和生长,从而提高系统的硝化能力,同时提高难降解有机物的降解速率。
表2、表3可以看出,污水经MBR系统处理前,大肠杆菌群数在12 000~80 000个/升范围,波动较大,但处理后已检测不出。
(1)本医疗污水处理技术采用射流MBR工艺处理医院废水,对COD、BOD、NH4-NH3及大肠杆菌等均有很好的去除效果 。MBR出水CODcr<40 mg/L、BOD5<5 mg/L、NH4+-N<2 mg/L、大肠杆菌群数未有检出,出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的标准。
(2)与传统活性污泥法处理医院废水比较,MBR工艺的优点有:出水优良稳定,悬浮物和浊度接近于零,细菌和病毒被大幅去除;容积负荷高,占地面积小,整个系统流程紧凑;剩余污泥产量少;运行管理方便。
(3)污水经射流MBR处理后,采用二氧化氯消毒,经过兰州市环境监测站检测分析,满足排放要求[15]。
(4)石化医院采用膜生物反应器技术处理后的污水达到了排放标准,并且满足中水回用标准,为污水处理探索出了一条新的途径。
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