基于AO消毒工艺的医院污水处理技术分析

摘 要：AO消毒工艺作为处理医院污水的常用工艺，可以通过在各工艺单元增设相关辅助系统有效提高处理效果。本文通过试验结合工艺应用数据，明确了在调节池、缺氧和好氧池以及消毒池增设搅拌器等设备对污水指标的去除效果。结果表明，不同工艺单元的优化措施仅对提高某些指标的去除率有效。实际运行数据表明，增加辅助搅拌和曝气系统能保证出水达标。人工是运行的最大支出，因此未来应用这项工艺可考虑减少人员配置。

关键词：医院污水；AO；消毒工艺；优化措施；人工

中图分类号：X 799" " " 文献标志码：A

1 医院污水及工艺简介

1.1 医院污水水质介绍

医院污水具有复杂的特性，其中含有大量的有机物质、微生物、药物残留物和化学物质[1]。直接排放医院污水会对周围环境和公共卫生安全造成严重影响，因此安全处理医院污水的重要性不言而喻。某小型医院采用AO消毒工艺处理医院污水，进水水质见表1，出水水质见表2，设计水量考虑一定富裕系数，为10m3/d。

1.2 处理工艺介绍

AO消毒工艺是一种将厌氧氧化和消毒工艺相结合的污水处理工艺，其在医院处理污水方面有很有优点。首先，它能高效去除医院污水中的有机物质，降低COD和BOD5等指标，从而有效减少环境污染[2]。其次，该工艺能通过消毒阶段有效杀灭污水中的病原菌和致病菌，降低传染病的传播风险，保障人们的健康安全。此外，AO消毒工艺具有较强的适应能力，能应对进水质量的变化，保持稳定运行，适用于医院污水处理。最后，该工艺的操作相对简单，设备维护成本低，满足医院污水处理的实际需求[3]，工艺流程如图1所示。医院污水经预处理去除大物质后，首先，进入缺氧池，在这个阶段，厌氧细菌通过厌氧呼吸作用将有机物质转化为可溶解的有机酸。通过厌氧氧化反应，有机物质被降解为较小的有机酸和气体[3]。其次，污水流入好氧池，这个阶段主要是通过氧化和沉淀作用，进一步去除有机酸和悬浮物[4]。在好氧池中，污水与空气接触，氧化反应使有机酸进一步分解和降解，同时悬浮物沉淀。处理后的污水进入消毒池，通过添加适量的消毒剂，有效杀灭残留的病原菌和致病菌，最后，出水排放达标[5]。

2 工艺技术分析

2.1 污水预处理单元

2.1.1 集水井

集水井作为这项工艺污水收集的关键部分，为考虑医院高峰用水产生的污水水量和后续工艺的处理负荷，集水井体积一般按水量×停留时间×系数计算，水力停留通常设计为1.5d。研究发现，污水收集单位作为接纳污水的第一工艺单元，保证去除污水中大物质能有效保证后端工艺的稳定。为进一步去除污水中大物质，保证后续工艺稳定运行，集水井可考虑设置格栅去除污水中的大物质。这项工艺设置粗细两道65°倾斜的格栅，利用重力分离的原理，将密度比水小的油、渣分离出来[3]。其中，粗格栅的栅隙为20mm，栅宽为600mm，细格栅的栅隙为5mm，栅宽为600mm，杂质去除率见表3。

2.1.2 调节池

调节池在该工艺中起到均质和暂存的重要作用，但同时也是臭气的主要来源。根据污水流量和水质特点，与集水井设计原理一致，其容积按水量×停留时间×系数计算。研究发现，调节池增加一定的搅拌机制能有效提高其均质效果[2]。因此，这项工艺为调节池增配了潜污搅拌器和曝气管。搅拌器能有效地搅动污水，防止污泥沉积和酸化，曝气管向污水中注入氧气，提高污水的溶解氧含量，促进后端微生物的生长和活动。此外，调节池设置气味收集罩和排气管道，将臭气引导至气味处理设施进行处理，并在调节池中添加了氧化剂或臭氧等物质，以降低臭气的浓度。

增设搅拌混合系统前后预处理出水各污染物去除率对比结果见表4。与未增设搅拌器和曝气管相比，增加相应设备后，COD、BOD和SS的去除效果均有所提高，COD和BOD的去除率分别为从18%增至20%，而SS的去除率从15%增至20%。进一步进行方差分析发现，增设搅拌器和曝气管能显著提高SS的去除效果（P＞0.05），而对COD和BOD的去除率无显著影响。该结果表明增设搅拌器和曝气管能提高对污水中各种污染物的去除效果，主要是提高对SS的去除效果，增设搅拌混合系统主要在提升均质作用，对降低生化性效果有限。

2.2 生化处理单元

2.2.1 缺氧反应池

缺氧池的设计主要由进水流量、污泥回流比、硝化液回流比、出水中携带的硝态氮浓度、硝化液回流的硝态氮浓度、缺氧池出口的硝态氮浓度以及停留时间确定。缺氧反应池通过反硝化作用对污水进行水解酸化作用，以降低其生化性去除污水中COD和BOD，其中所进行的反应较为复杂，具体可归为以下几类。

有机物降解：有机物+微生物→产物+微生物生长

以乙醇为例：C2H5OH+微生物→CO2+H2O+微生物生长

硝酸盐还原：硝酸盐+有机物+微生物→氮气+产物+微生物生长

以硝酸盐为例：NO3- +CH3OH+微生物→N2+CO2+H2O+微生物生长

硫酸盐还原：硫酸盐+有机物+微生物→硫化物+产物+微生物生长

以硫酸盐为例：SO42- +CH3COOH+微生物→S2- +CO2+H2O+微生物生长

为提高反应效果，可以考虑在池内增设组合填料。使用组合填料可以增加反应表面积，促进微生物的附着和生长，从而提高水解酸化过程的效率，增设填料前后缺氧池出水各污染物去除率对比结果见表5。从表5可知，无论是增设40%和80%填料均能提高污水中COD、BOD、NH3-N和SS的去除率，但增设80%填料比40%填料效果更好。进一步进行数据分析发现，增设40%和80%填料比未增设均能提高COD的去除率（P＞0.05），经过两种处理后提高了3%和8%的COD去除率（P＞0.05），同时增设80%填料比增设40%填料使COD的去除率也明显提高，增设80%填料比增设40%填料明显提高5%的COD去除率（P＞0.05）。与COD一致，增设填料对BOD的去除效果也呈现上述规律。增设40%填料能提高4%的BOD去除率，增设80%填料能提高9%的BOD去除率，增设80%填料较40%填料提高5%的BOD去除率（P＞0.05）。仅增设80%填料能提高NH3-N的去除率（P＞0.05）。与未增设填料相比，增设80%填料能提高3%的NH3-N去除率（P＞0.05）。增设填料虽能在一定程度上增强SS去除率的效果，但整体没有显著差异。

2.2.2 好氧反应池

好氧池主要通过硝化作用进而降低废水的生化性，并通过氨氧化作用去除水中的氨氮，其具体反应式如下。

有机物降解：有机物+微生物+O2→CO2+H2O+微生物生长

以葡萄糖为例：C6H12O6+6O2+微生物→6CO2+6H2O+微生物生长

氨氮氧化：NH4+ +2O2+微生物→NO2- +2H+ +H2O+微生物生长

以氨氮为例：NH4++2O2+微生物→NO2- +2H+ +H2O+微生物生长

硝酸盐氧化：NO2- +0.5O2+微生物→NO3-+微生物生长

以亚硝酸盐为例：NO2-+0.5O2+微生物→NO3- +微生物生长

好氧反应池的容积主要通过日处理水量、水的停留时间和污水进口COD平均浓度计算得出。为保证其去除效果，池内可以增设填充率80%的组合填料。同时，可在采用这项工艺的好氧池中用特殊设计的高效内循环射流曝气系统，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物。

增设填料和内循环射流曝气系统前后好氧池出水各污染物去除率对比结果见表6。由表6可知，无论是仅增设填料和增设填料，还是曝气系统均能有效提高污水中COD、BOD、NH3-N和SS的去除率，增设填料和曝气系统后，污水指标的去除率效果最佳，除SS外均显著高于其他处理。与未增设填料和曝气系统相比，仅增设填料能提高4%的COD去除率（P＞0.05）。与未增设填料和曝气系统相比，增设填料和曝气系统能提高11%的COD去除率（P＞0.05），比仅增设填料提高了7%（P＞0.05）。仅增设填料对提高BOD去除率的效果并不显著，与未增设填料和曝气系统相比，增设填料和曝气系统后，COD的去除率明显提高9%（P＞0.05）。无论是仅增设填料和增设填料，还是曝气系统均能提高污水NH3-N的去除率（P＞0.05）。与未增设填料和曝气系统相比，仅增设填料能明显提高6%的NH3-N去除率（P＞0.05），增设填料和曝气系统能明显12%的NH3-N去除率（P＞0.05），与仅增设填料相比，增设填料和曝气系统能明显提高6%的NH3-N去除率（P＞0.05）。

2.2.3 沉淀池

经生化反应后去除大量生化性的污水泵送至沉淀池进行固液分离。沉淀池主要用于污泥回流，进而使缺氧和好氧池中的污泥浓度达到15g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对污水中部分较难生物降解的有机物也能逐步降解，沉淀池出水各污染物去除率见表7。

2.3 消毒单元

消毒单元采用二氧化氯法对沉淀后的上清污水进行消毒处理，二氧化氯具有强氧化性和杀菌性能，可以有效地杀灭污水中的细菌和病毒，以保证排放符合粪大肠菌群指标要求。为加强消毒效果，消毒池可以考虑配备潜水搅拌器和穿孔曝气管，增设潜水搅拌器和穿孔曝气管。消毒池出水各污染物去除率对比结果见表8。仅增设潜水搅拌器以及增设潜水搅拌器和穿孔曝气管均能显著提高类大肠杆菌的去除率，增设潜水搅拌器和穿孔曝气管对提高污水中类大肠杆菌的去除率效果最佳。与未增设潜水搅拌器和穿孔曝气管相比，仅增设潜水搅拌器能显著提高6%的类大肠杆菌去除率，增设潜水搅拌器和穿孔曝气管的去除率提高11%，与仅增设潜水搅拌器相比，增设潜水搅拌器和穿孔曝气管显著提高5%的去除率（P＞0.05）。潜水搅拌器可以起到均匀的搅拌作用，保证二氧化氯与污水充分接触，从而提高消毒效果。同时，由于二氧化氯不稳定，会分解为氯气和氧气，增加穿孔曝气管后，氧气进入，保证分解反应向左移，保证其消毒效果。除此之外，穿孔曝气管还有一定的搅拌混合作用，能促进二氧化氯与污水更好的混合。

2.4 污泥处理部分

污泥沉淀池产生的污泥储存在污泥池，并定期清理外运。

3 工艺运行分析

为验证这项工艺的设计、增设设备的效果以及应用前景，本文对实际应用工艺后的水质进行了检测。项目经安装和调试后于2022年12月正式投入运行，运行和出水水质稳定，实际进水水质和出水见表9。其中，COD由251mg/L降至68mg/L，去除率为72.9%。BOD由164mg/L降至31mg/L，去除率为82.3%。NH3-N由140mg/L降至15mg/L，去除率为89.3%。SS由48mg/L降至12mg/L，去除率为75%。类大肠杆菌由50000MPN/L降至100MPN/L，去除率为99.9%，出水满足《医疗机构水污染物排放标准》（GB 18466－2005）中预处理标准《和污水排入城镇下水道水质标准》（DB 31/425－2009）要求。

为验证这项工艺的设计、增设设备的效果以及应用前景，本文对应用这项工艺的成本进行了测算。该污水处理系统的运行费用主要包括电费、药剂以及人工费用，具体运行见表10。电耗主要来自各工艺水池的输送泵、搅拌器运行电耗、除臭系统风机和加药设备的电耗。同时，在前期好氧和缺氧须投加污泥和药剂且消毒单元须每日投加二氧化氯，两者结合产生的平均药剂费为15元/d，最后是负责巡检和定时清掏的运行人员。整体运行成本约为270元/d，其中以人员支出为运行主要支出。为节省开支，同时这项工艺均为全自动运行，无须人为操作且效果稳定，因此可以考虑减少专门运营人员配置，由医院人员兼职也可完成运行。

4 结语

综上所述，AO消毒工艺能有效满足小型医院的污水处理需求，但其在大型医院的污水处理中的应用还须进一步考虑水量波动、消毒工艺以及除臭工艺等方面。后续可以根据实际运行效果和评估结果，提出工程的优化改进方案，包括池体结构调整、曝气设备改进和优化消毒剂投加方式等，进一步提高处理效果和降低运行成本。

参考文献

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[5]刘锋.医院污水处理厂工程建设施工管理研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023（1）：146-148.