新型冠状病毒肺炎医疗污水应急处理技术

颜学升，廖燕，路怀亭，郭少辉

(1. 江苏大学能源研究院，江苏 镇江 212013； 2. 浙江水美环保工程有限公司，浙江 杭州 310010； 3. 浙江源态环保科技服务有限公司，浙江 富阳 311400)

传染病医院废水是传染性疾病专科医院或综合性医院排放的医疗、生活废水，含有大量传染性病毒、细菌等病原微生物，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，必须经过有效处理才能排入下游污水处理厂[1].目前传染病医院废水处理工艺有一级强化处理(混凝沉淀—过滤—气浮)和二级强化处理(调节池—生物氧化—接触消毒).一级处理对医疗废水的有机污染物去除能力有限，且运行费用高；二级强化处理的主体为生物处理，辅助物化处理，具有废水处理效果好、运费费用低的优点[2].目前主流的生物处理工艺有传统完全混合活性污泥工艺、SBR(sequencing batch reactor)工艺、CASS(cyclic activated sludge system)工艺、MBR(membrane bio-reactor)工艺以及MBBR(moving bed biofilm reactor)工艺等[3-5]，其中MBBR工艺具有很高的有机物、氨氮去除率，且工程投资和运行费用相对较低，自控程度高.2020年，突如其来的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情席卷全球，针对新型冠状病毒肺炎医疗污水处理研究成果极少.文中针对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)医疗污水的水质特点[6]，结合武汉雷神山医院污水处理系统应用实例，以灭杀新型冠状病毒(2019-nCoV)为重点，拟采用“预消毒+MBBR生物膜法+混凝沉淀+折流消毒”的二级处理工艺对新型冠状病毒肺炎医疗污水进行处理[7]，污水处理设施严格按照《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466—2005)[8]和《医院污水处理工程技术规范》(HJ2029—2013)[9]进行设计，以解决新型冠状病毒肺炎医疗污水处理工程建设周期短、处理要求高的问题.

1 污水水质

雷神山医院位于武汉市江夏区强军路，救治对象为各医院发热门诊和住院确诊的新型冠状病毒肺炎患者，全院共设床位1 600张，分为2个重症医学科病区、3个亚重症病区及27个普通病区.医疗污水排放量1 200 m3/d，按24 h计，排放量为50 m3/h.

该院污水主要为病房及ICU区域排水与清洁走廊、办公区域排水，污水中含有大量细菌、病毒以及少量有机物及悬浮物，污水水质监测指标值具体如表1所示，表中ρ(COD)，ρ(BOD)，ρ(SS)，ρ(NH3-N)，ρ(AVF)分别为化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、动植物油质量浓度，nfc为粪大肠杆菌群数.

表1 污水水质监测指标值

2 污水处理工艺

收集的污水进入预消毒池，对病毒及细菌进行灭活；消毒后的污水进入化粪池，沉淀杂质，并使大分子有机物水解.经过预处理后的污水进入调节池调节水质水量，使后续生化处理处于最优条件.调节池出水进入MBBR池，通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，使微生物附着生长于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层.填料在鼓风曝气的扰动下在反应池中随水流浮动，带动附着生长的生物菌群与水体中的污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解.MBBR出水进入混凝沉淀池，通过投加PAC和PAM，进一步去除污水中固体悬浮物.沉淀池出水进入折流消毒池，采用液氯2次消毒后排入市政管网，工艺流程如图1所示.

图1 工艺流程图

2.1 预消毒接触池

预消毒接触池采用成品玻璃钢储罐，单套尺寸为11.6 m×3.0 m×3.2 m，共计2套，同时配备液氯投加系统2套(1用1备).采用液氯消毒，液氯投加量为40 mg/L，水力停留时间为3.0 h.根据《医院污水处理工程技术规范》(HJ2029—2013)，传染病医院污水消毒接触时间要求不小于1.5 h.鉴于预消毒接触池的进水有机物质量浓度高、悬浮物较多，且目前缺少新型冠状病毒耐受含氯消毒剂的投加量及接触时间方面的试验数据，文中将接触消毒时间延长至3.0 h，保证病毒及细菌的完全灭活.

2.2 化粪池

化粪池采用成品加强型三格式玻璃钢化粪池，单套有效容积为100 m3，共计8套.水力停留时间为16.0 h，通过沉淀作用截留有机固体污染物，并使大分子有机物水解，同时去除部分含氮污染物.

2.3 调节池

调节池采用成品钢制池体，单套尺寸为10.0 m×3.0 m×3.0 m，共计3套.内设潜水搅拌机，防止污水中悬浮物沉淀累积，水力停留时间为4.8 h[10].必要时在调节池投加还原剂等化学调节剂，使得后续生化池不受前端高峰流量或质量浓度变化的影响.

2.4 MBBR生化池

MBBR生化池采用成品钢制池体，如图2所示.单套尺寸为11.6 m×3.0 m×3.2 m，共计6套.MBBR池水力停留时间为7.5 h.

MBBR工艺，即载体流动床生物膜工艺，是一种生物膜法与活性污泥相结合的高效污水处理工艺，通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，使微生物附着生长于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层.反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的2～4倍.MBBR工艺具有容积负荷率高、脱氮能力强、运行稳定、出水水质优良等特点.载体上的高浓度的生物菌群可获得很强的COD降解能力，一般对COD的去除效率可达到80%以上；生物膜的污泥龄长，非常适宜于硝化菌的生长，硝化菌质量浓度高，因此硝化脱氮能力显著，TN,NH3-N去除效果佳[6].

图2 MBBR生化池现场实景图

2.5 混凝沉淀池

混凝沉淀池采用集机械混合、絮凝斜板沉淀于一体的高效沉淀池工艺，成品钢制池体，单套尺寸为5.5 m×3.2 m×3.0 m，共计2套.水力停留时间为2.0 h.高效沉淀池是分离悬浮固体的一种常用工艺，高效沉淀通过加入絮凝剂、助凝剂，使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，形成较大絮状颗粒，从而使污染物被吸附去除.

2.6 折流消毒池

折流消毒池采用一体化箱式纵向折流反应池，单套尺寸为12.0 m×3.0 m×3.0 m，共计4套，其中消毒池总容积100 m3，液氯药箱容积为1 m3.每套池子分3格，第1格每隔1 m设置纵向垂直扩散板，第2格每隔2 m设置垂直折流板，第3格不设.折流消毒池能使污水与消毒剂充分接触，提升出水消毒效果.

本单元采用液氯消毒，加氯量为25 mg/L(有效氯)，水力停留时间为2.5 h，纳管污水含氯量不小于8 mg/L，保证排放污水病毒及细菌灭活.

3 结果与分析

经过7 d 24 h不间断轮流奋战，武汉雷神山医院医疗污水处理站于2020年2月26日调试完成，进入正常的运营阶段.截至2020年4月7日医院关闭，武汉雷神山医院医疗污水处理站已运行超1个月.对医院污水处理设施的运行效果进行连续监测，主要出水水质指标监测结果如图3所示.

图3 污水站出水水质监测结果

上述监测结果显示，正式运营开始前2 d，除COD指标未达到表1《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466—2005)中60 mg/L的要求外，其余指标均满足标准的要求；运行2 d后，本应急处理工程出水水质达到并优于标准要求，且处理效果稳定.

4 结 论

1) 武汉雷神山医院新型冠状病毒肺炎医疗污水应急工程采用“预消毒+MBBR生物膜法+混凝沉淀+折流消毒”的二级处理工艺，出水水质达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466—2005)，处理效果稳定、出水水质良好.

2) 文中所有池体为全密闭式，同时采用PLC控制，实现了污水站自动水位报警、自动加药、根据在线监测数据实时调整运行参数等功能，运行期间安全可靠.

3) 文中所有处理单元均为一体化集成设备，建设速度快，即建即用，同时可灵活拆除，方便进行异地重建或规模化的扩容改造，适用于各种应急工程建设及建设工期短的项目.