膜生物反应器处理工艺在综合医院污水站改造中的应用

王文婷，杨德勇，焦军胜

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院，北京 100730)

北京协和医院为大型三级甲等综合医院，建筑面积约6×105m2，分布有4座污水站。医院污水来源主要有：医院门诊、病房、手术室、各类检验室、病理解剖室、放射室、洗衣房、太平间等处排出的诊疗、生活及粪便污水[1]。鉴于近年来人们对环保的关注度越来越高，尤其在医院污水排放方面提出了更高的要求，本文对其中建成于1978年、运行年限最久的污水站改造进行重点分析。经过对比研究，采用膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)的污水处理工艺能在改造空间有限的条件下保证污水稳定达标排放及有效节省运行成本。

1 污水站现状分析

现状污水站位于医院的东南侧，占地约200 m2，运行至今已40余年，平均日处理水量约900 m3，日处理能力为1.2 km3。污水提升泵站为圆形地下泵池和地上泵房的合建式钢筋混凝土结构，设备间为一层砖混式结构。处理工艺采用了简单的沉淀和二氧化氯消毒方式，具体流程见图1。现状处理站东侧和南侧紧邻垃圾转运站和科研楼，北侧为行车道路。现状地下污水处理池位于设备间西侧。现状停车位和行车道的地下约有150 m2的地下面积，可供改造利用。

图1 原污水站处理工艺

根据当前医疗机构污水排放执行的标准，出水水质须满足《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)中预处理标准限值。迄今医院排水为间歇排水，污水站缺少可调节水质水量的调节池，导致整个处理过程不能连续，对各处理环节都有很大冲击，出水水质会出现波动，易造成不达标情况。其次，虽然消毒池停留时间足够，但是后续没有设置沉淀池，造成悬浮物在消毒池内沉淀、沉积。消毒池底部没有排泥装置，无法及时排泥，会有污泥的淤积腐化及厌氧产气上浮的情况发生，从而影响出水水质。再次，消毒采用二氧化氯发生器，原材料属于危化品，购买程序复杂且二氧化氯制备过程中易爆，存在较大安全隐患。此外，医院正在新建一栋建筑，未来排水将进入本区污水处理系统，届时污水日处理量将达到1 500 m3。为解决上述问题，确保污水稳定达标排放并满足水量增加的需求，污水站亟需进行改造。

2 改造方案

2.1 方案选择

考虑现状地下污水池、燃气管线及周边建筑，本次施工可用范围有限，对目前满足出水水质要求的主流污水处理工艺进行比选后[2](表1)，最终决定采用膜生物反应器(MBR)工艺。MBR处理工艺是将膜分离技术与传统生化处理技术相结合的一种新型、高效地污水处理方法，是膜装置与活性污泥生物反应器的高级组合。MBR具有出水水质好、污染物、氨氮去除率高、有机物降解率高、设备紧凑、占地小等优点。

表1 主流污水处理工艺比选

2.2 工艺流程

医疗污水经格栅后自流进入集水井内，提升至改建的调节池内，在调节池内经水量和水质调节后由二级提升泵提升至生化处理单元。生化处理单元采用膜处理工艺，在此单元污染物经微生物的吸附、氧化、分解，去除大部分有机物、氨氮和磷，膜出水经膜抽吸泵后经紫外消毒后排入现有消毒池，现有消毒池作为备用消毒池，紫外消毒设备故障时，在现有消毒池内加次氯酸钠消毒后达标排放。采用该工艺可使消毒加药量大大减少。生化处理单元的剩余污泥排入污泥池，浓缩污泥经石灰消毒脱水后，与消毒栅渣一起定期处置，改造后工艺流程见图2。

图2 MBR工艺流程

2.3 设备选型

作为生物膜处理工艺，膜设备的选型尤为重要，本次改造重点对比了中空纤维膜与平板膜(表2)。中空纤维膜外型像纤维状，具有自支撑的作用。平板膜是第二代超滤膜组件，由平板式膜组件和固定框架组成。平板膜具有更好的抗污染性能、清洗方法更便捷、清洗周期及寿命长、运行费用低等优点[3-4]。

表2 中空纤维膜与平板膜特点对比

3 改造实施

为满足改造期间院内污水正常连续达标排放，污水站改造分为两阶段实施。

第一阶段为临时排水保障改造，保留现有的提升泵池和地下消毒水池并对其进行改造，处理规模900 m3/d，排放标准执行《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)中预处理标准限值，出水指标如表3所示。在提升泵池内安装机械格栅，减少沉积物淤塞；对地下消毒池清底改造，作为改造期间污水处理的一级强化处理单元。新增临时次氯酸钠加药装置、混凝剂投加装置及石英砂过滤器作为临时处理系统，以保证改造期间污水的稳定达标排放。

表3 第一阶段进出水水质

第二阶段为扩容提标改造，拆除现有设备间，原址扩建地下一层设备间，包含配电自控、鼓风曝气、污泥脱水和尾气除臭等；新建MBR膜生化单元，新增好氧池、膜池、消毒池等处理单元。将第一阶段地下消毒池改造为调节水池，并增加二级提升泵，使污水在池内均量调节后，均匀地输送至新建MBR生化单元内处理，污水处理后执行《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)中的排放标准(表4)。

表4 污水站出水水质

对比污水站改造前后水质去除率(图3)发现，MBR工艺在COD、BOD、SS及氨氮的去除率均有显著提高，分别增加了29.09%、13.30%、22.52%和44.83%。由此可看出，MBR工艺具有出水水质好、氨氮去除率高等特点，出水可满足稳定达标排放的要求。

图3 改造前后水质指标去除率

4 结语与建议

MBR工艺可以满足医院污水稳定达标排放的要求，其出水水质指标远优于预处理标准限值，占地空间小于其他处理工艺，且消毒剂的用量也有所减少，在医院污水站改造面积有限的情况下推荐使用MBR工艺。

因改造过程中须满足医院污水正常达标排放，因此要重点关注临排设施的改造，施工期间运维人员与施工人员的管理等。对比传统工艺，MBR工艺使用的设备数量增多，设计时应充分考虑设备振动、噪音等因素，同时运维难度增大，需要更专业的技术人员进行设备维护和日常运维管理。