醫(yī)院污水處理站提標改造工程實例

張艷茹， 董園園， 張豪

（陜西陸環(huán)環(huán)保工程有限公司， 西安 710000）

醫(yī)院污水主要包括化驗室、 廁所、 手術(shù)室、 住院病房等產(chǎn)生的污水， 污水中含有致病細菌、 病毒以及重金屬等有毒有害物質(zhì)， 水質(zhì)成分復雜， 且具有較強的傳染性、 毒性， 醫(yī)院污水如不經(jīng)過有效處理直接排放進入環(huán)境中， 會污染環(huán)境， 甚至危害人類健康［1］。 本文針對西安某醫(yī)院污水處理站處理能力不足， 不能達標排放的問題， 結(jié)合現(xiàn)行的排放標準提出提標改造方案。 改造完成后， 經(jīng)過調(diào)試運行， 出水能達到設(shè)計指標。

1 污水處理站現(xiàn)狀

西安某校醫(yī)院目前采用CASS 工藝處理醫(yī)院污水， 該項目原設(shè)計日處理水量為2 000 m3， 污水主要來自于門診、 病房、 洗衣房、 生活及糞便污水，原處理標準為GB 18466—2005《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》表2 排放標準， 處理后的廢水排入灃河，因?qū)嶋H來水較少， 目前實際日處理量約為1 000 m3。 經(jīng)現(xiàn)場實地踏勘， 該污水處理站采用間斷運行的模式， 白天運行， 夜間由于廢水量較小暫停運行。

污水處理站原設(shè)計每天運行6 個周期， 每周期4 h， 包括進水兼曝氣1 h， 曝氣1 h， 沉淀1 h， 潷水1 h。 實際上， 白天只運行1 個周期， 一個周期約9 h， 包括進水1 h， 曝氣3 h， 沉淀4 h， 排水1 h， 延長了周期運行時間， 容易引起污泥老化， 造成微生物活性較差， 出水指標偏高。

因1＃、 2＃ CASS 池 運 行 管 理 不 當， 3＃、 4＃CASS 池未達到運行條件（設(shè)備安裝不完善）， 使得1＃、 2＃CASS 池負荷較大， 出水水質(zhì)達不到原設(shè)計要求， 其中主要是氨氮、 TP 和SS 難以達到現(xiàn)有排放標準要求。 同時， 根據(jù)環(huán)保部門要求， 污水處理站出水水質(zhì)需達到DB 61／224—2018《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》表2 排放標準， 原設(shè)計出水水質(zhì)達不到此標準， 故需要進一步提標改造。

該廠采用的是CASS 工藝， 該工藝無獨立的缺氧區(qū)， 反硝化細菌無生存條件， 生物脫氮效果差［2］。經(jīng)復核， 生化池總停留時間超過24 h， 滿足去除COD 的容積要求。

根據(jù)張亞勤［3］的研究發(fā)現(xiàn)， 進水TP 質(zhì)量濃度為4.0 mg／L 時， 在正常情況下， 通過生物脫氮除磷工藝， 可將出水TP 質(zhì)量濃度控制在1.0 mg／L，僅僅依靠生物除磷無法將出水TP 質(zhì)量濃度控制在0.5 mg／L 以下， 因此需增加化學除磷裝置。 常規(guī)的二級生物處理， 在運行良好的脫氮除磷工藝中，二沉池出水SS 質(zhì)量濃度在部分時段可以達到10 mg／L［4-5］， 但由于該項目進水水質(zhì)、 水量存在波動， 實際出水SS 質(zhì)量濃度在20 mg／L 以上， 要想出水SS 質(zhì)量濃度穩(wěn)定在20 mg／L 以下， 需采用混凝或過濾工藝進行深度處理， 深度處理工藝在去除SS 的同時， 在一定程度上也會降低出水COD、BOD5、 TP、 TN。

因此， 本次提標改造重點是提高氨氮、 TP、SS 去除率。

2 設(shè)計水量、 水質(zhì)

2.1 設(shè)計水量

本次提標改造設(shè)計按照1 000 m3／d 進行設(shè)計，24 h 連續(xù)運行， 小時水量為42 m3。

2.2 設(shè)計水質(zhì)

根據(jù)原有污水處理站的水質(zhì)日常監(jiān)測數(shù)據(jù)， 以及當?shù)丨h(huán)保局的新要求， 確定進出水水質(zhì)。 污水處理站出水的原排放標準為GB 18466—2005 表2 排放標準， 現(xiàn)出水執(zhí)行DB 61／224—2018 表2 排放標準。 提標改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 提標改造工藝

3.1 工藝選擇

目前新建城市污水處理廠普遍采用以脫氮除磷為重點的強化二級生物處理技術(shù)， 并增加三級處理流程； 不受用地限制的提標改造項目可保留現(xiàn)狀污水處理設(shè)施并增設(shè)曝氣生物濾池及其他深度處理工藝［6-7］； 用地緊張的提標改造項目一般選用膜生物反應器（MBR）工藝［6］。 本工程用地相對來說比較緊張， 所以在末端選擇MBR 工藝。

醫(yī)院污水中的COD、 BOD5濃度均較高， 并且m（BOD5）／m（COD）大于0.4， 生化性能較好。 一般認為， m（BOD5）／m（COD） ＜0.25 不易采用生物處理工藝， m（BOD5）／m（COD） ＜0.3 生物處理較為困難， m（BOD5）／m（COD） ＞0.3 可以采用生物處理。m（BOD5）／m（COD）指標是判斷廢水可生化性最簡單直接的方法。 本工程提標改造方案采用A2O 生化工藝為主的污水處理工藝。

3.2 工藝流程

改造后處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 改造后處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment after reconstruction

本改造項目采用預處理-A2O 生化處理-MBR池-消毒的方案， 整套工藝成熟， 具有處理能耗較低， 運行簡單， 操作、 管理簡便， 運行成本較低，脫氮除磷效果較好， 耐沖擊負荷高等顯著特點。

污水首先通過格柵， 截留較大的漂浮物， 隨后進入調(diào)節(jié)池， 調(diào)節(jié)池將設(shè)計時間內(nèi)各時刻的污水充分混合均勻， 穩(wěn)定進入后續(xù)處理工藝， 經(jīng)過提升的污水進入絮凝池， 通過絮凝沉淀去除污水中的懸浮物和磷。 隨后進入A2O 工藝， 該工藝是厭氧池、缺氧池、 好氧池通過串聯(lián)形成， 具有同步脫氮除磷的功能。

污水和外回流污泥首先進入?yún)捬醭兀?聚磷菌將其體內(nèi)存儲的聚磷酸鹽分解， 為防止污水產(chǎn)生沉淀， 在此段設(shè)水下攪拌器； 隨后污水進入缺氧池，反硝化菌利用回流混合液帶入的硝酸鹽作為最終電子受體， 氧化水中的有機物， 將硝酸鹽還原為氮氣； 接著污水進入好氧池， 聚磷菌在吸收、 利用污水中殘余可生物降解有機物的同時， 過量地攝取周圍環(huán)境中的溶解磷， 并以聚磷的形式在體內(nèi)存積起來， 使出水中溶解磷濃度達到最低； 而BOD5經(jīng)厭氧池、 缺氧池分別被聚磷菌和反硝化菌利用后， 有機物濃度大幅度降解。

經(jīng)A2O 脫氮除磷、 去除BOD5后， 污泥與處理后的水， 一同進入MBR 膜池進行泥水分離， 出水再經(jīng)次氯酸鈉消毒后之外排。

剩余污泥和沉淀污泥進入儲泥池進行濃縮處理， 進一步泥水分離后上清液回流進入格柵后的集水池內(nèi)， 濃縮后的污泥進入濃縮罐內(nèi)， 直接進入帶式壓濾機， 進行污泥脫水， 最終使污泥含水率從98% 降低到80%， 然后污泥委托外運。 本工程對生物池及MBR 膜池進行加蓋除臭， 減少臭氣對周邊環(huán)境的影響。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)及設(shè)備配置

4.1 利舊構(gòu)筑物

（1） 格柵池。 1 座， 尺寸為5.0 m×3.9 m×3.6 m， 利用原有池體和機械格柵， 柵隙為5 mm。

（2） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為16.0 m × 8.0 m ×4.2 m， 利用原有池體及攪拌系統(tǒng)和提升泵， 有效容積為409.6 m3， 水力停留時間為9.83 h。

（3） 消毒池。 1 座， 尺寸為7.0 m×4.0 m×4.0 m， 有效容積為84 m3， 水力停留時間為2 h， 采用次氯酸鈉消毒。

（4） 鼓風機房。 利用原有鼓風機， 共計3 臺，型號為BK5006， 單臺風量為9.5 m3／min， 風壓為55 kPa。

4.2 改造建構(gòu)筑物

（1） 絮凝沉淀池。 絮凝池尺寸為4.0 m×1.8 m×5.0 m， 原有池體改造， 增設(shè)漿式攪拌機2 臺， 其他管路和設(shè)備利用原有， 投加PAC 和PAM， PAC投加量為300 mg／L， PAM 投加量為50 mg／L。 沉淀池尺寸為4.0 m×4.0 m×5.0 m， 表面負荷為2.6 m3／（m2·h）。 增設(shè)中心筒， DN 500 mm； 污泥泵1臺， N ＝1.5 kW， Q ＝15 m3／h， H ＝10 m。

（2） 厭氧池。 1 座， 尺寸為4.0 m×4.0 m×4.7 m， 有效水深為4.2 m， 有效容積為67 m3， 水力停留時間為1.6 h， 厭氧池pH 值為5.5 ～7.5。 內(nèi)設(shè)1臺潛水攪拌器， 葉輪直徑為?260 mm， n ＝750 r／min， N ＝0.85 kW。

（3） 缺氧池。 1 座， 尺寸為16.0 m×4.0 m×4.7 m， 有效水深為4.2 m， 有效容積為269 m3， 水力停留時間為6.4 h； 缺氧池pH 值控制在6.0 ～8.0， 溶解氧質(zhì)量濃度為0 ～0.5 mg／L， 碳氮比為3.0 ～5.0， 硝化液回流比為100%～200%。 設(shè)置2 臺潛水攪拌器，葉輪直徑為?320 mm， n ＝750 r／min， N ＝2.2 kW。

（4） 好氧池。 1 座， 尺寸為48.0 m × 4.0 m ×4.7 m， 有效水深為4.1 m， 水力停留時間為18.7 h；好氧池pH 值控制在6.0 ～8.0， 溶解氧質(zhì)量濃度為2 ～4 mg／L， MLSS 質(zhì)量濃度為3 000 ～4 000 mg／L，污泥回流比為50% ～100%。 設(shè)置硝化液回流泵2臺， N ＝3.0 kW， Q ＝50 m3／h， H ＝10 m； 剩余污泥泵1 臺， Q ＝20 m3／h， H ＝15 m， N ＝1.5 kW； 采用微孔曝氣器曝氣， DN 215 mm， 數(shù)量480 個。

（5） MBR 膜池。 1 座， 尺寸為7.5 m×3.8 m×4.5 m， 有效水深為4.0 m， 水力停留時間為2.7 h。設(shè)置MBR 膜組件及曝氣系統(tǒng)， 膜組件選用中空纖維膜， 共計3 400 m2， 膜表面平均孔徑不超過0.2 μm， 膜絲結(jié)構(gòu)為中空纖維膜（帶內(nèi)襯）， 膜面積為12.5 m2／簾， 膜平均通量為15 L／（m2·h）。 MBR 膜池采用停留2 min， 抽水8 min 運行方式， 定期對膜進行及時清洗。

（6） 消毒間和消毒水池。 消毒間內(nèi)增加1 臺次氯酸鈉投加設(shè)備。 消毒水池利舊， 尺寸為7.5 m×4.0 m×4.0 m， 有效水深為3.5 m， 停留時間為2.5 h， 采用10% 次氯酸鈉進行消毒， 有效氯投加量為30 mg／L。

（7） 污泥脫水間。 增設(shè)1 臺污泥螺桿泵， Q ＝5 m3／h， H ＝60 m， N ＝3 kW。 利用原有污泥壓濾設(shè)施， 原有污泥脫水機為帶式污泥壓濾機， 帶寬為1 000 mm， 濕泥處理量為10 ～30 m3／h。

4.3 新建構(gòu)筑物

（1） 膜設(shè)備間。 MBR 膜設(shè)備間位于MBR 膜池池頂彩鋼房內(nèi)， 主要放置膜產(chǎn)水泵、 反洗泵、 加藥裝置、 鼓風機等設(shè)備。 膜吹掃風機采用羅茨鼓風機， Q ＝21.07 m3／min， P ＝49 kPa， N ＝30 kW。 產(chǎn)水泵Q ＝30 m3／h， H ＝13 m， N ＝5.5 kW。 反洗泵Q ＝30 m3／h， H ＝24 m， N ＝11 kW。 增加1 套乙酸鈉儲罐， V ＝1.5 m3， 配套投加裝置， Q ＝0 ～100 L／h。

（2） 污泥濃縮池。 1 座， 采用碳鋼罐體， 并設(shè)置1 臺攪拌器。 濃縮池直徑2.0 m， 高4.5 m， 攪拌器功率為1.5 kW。

（3） 加蓋除臭。 本次工程采用“框架＋陽光板”的方式對生物池及膜池進行加蓋。 經(jīng)計算， 本次工程的除臭風量為Q ＝6 000 m3／h。 設(shè)置1 座活性炭吸附箱， 2 臺離心風機及煙囪和支架。

5 運行效果和成本分析

5.1 運行效果

經(jīng)過1 個多月的運行調(diào)試和連續(xù)3 個月的穩(wěn)定運行， 目前出水水質(zhì)可以達到設(shè)計要求， COD、氨氮和糞大腸菌群數(shù)遠遠低于排放標準， 運行效果良好。

實測平均進出水水質(zhì)如表2 所示。

表2 處理系統(tǒng)運行效果Tab. 2 Operating effect of treatment system

5.2 運行成本

由于污水處理站自動化程度高， 平時無需專人看護， 定期排泥及檢修即可， 但為保證運行安全，特安排1 名值班人員， 值班監(jiān)護。 運行成本主要為電費、 藥劑費、 人工費， 約為1.57 元／m3， 處理成本較低。

6 結(jié)語

（1） 工程實踐表明， 采用調(diào)節(jié)-絮凝沉淀-A2O-MBR-消毒工藝處理醫(yī)院污水， 出水效果可穩(wěn)定達到地方標準DB 61／224—2018 中的表2 排放標準， 其中COD 去除率可達92.86%， 氨氮去除率達94.05%， SS 去除率達97.78%。

（2） 針對原有工藝為SBR、 CASS 工藝且用地比較緊張的醫(yī)院污水處理工程的提標改造， 本工程的成功實施可提供一定的借鑒意義。