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MBR在医疗污水处理中的工程实例分析

发布者：成都优普环保设备工程有限公司 发布时间：2017/8/24 点击次数：2773

我国大部分医院没有污水处理系统，大部分医疗废水没有处理就直接排放于自然水体或市政管网，很容易造成细菌、病毒的扩散。膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，用膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，可进行高效的固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足。具有过程密闭、杜绝二次污染、水处理效率高、出水水质优异、保障消毒效果、自动化程度高、占地少等特点。 1 MBR在我国的应用现状 随着MBR技术在我国的逐步成熟，该系统的处理对象从生活污水扩展到高浓度有机废水和难降解工业废水，如制药废水、化工废水、食品废水、屠宰废水、烟草废水、粪便污水等。近两年来，膜生物反应器在国内已进入了逐渐成熟的阶段。MBR在我国的应用实例表明：它对生活污水、高浓度有机废水与难降解工业废水的处理效果良好。对MBR的深入研究表明，将污水生物处理技术与膜分离技术相结合，可以首先利用生化技术降解水中的有机物，消除细菌、支原体、衣原体和病毒，然后利用膜 技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水浊度，达到排放标准。膜生物反应器的这些技术特点使得它在医疗废水的处理领域具有很大的潜力。 2 工程实例与分析 2.1 基础资料 本工程环保总投资为58.85万元，占地90.0 m2，主要处理门诊大楼所排出的医疗废水。门诊大楼污水排放量为200 m3／d。经过1个月内4次的抽查检测，该门诊的排水和化粪池出水的混合水质的月平均值见表1。 污水处理后要求达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44／26—2001)第二时段一级标准(见表2)。 2.2 工艺流程 本医院污水处理工程采用先进的膜生物反应器(MBR)工艺，每天连续运行24h，其工艺流程如图1。医疗污水先经格栅隔除大颗粒的飘浮物及杂物，进入调节沉淀池，在调节沉淀池中，大部分悬浮物被沉淀下来，沉积在池内的泥斗中，由设在操作间内的污泥提升泵泵至污泥脱水干化器与膜生物反应器产生的污泥一起脱水处理。 调节沉淀池内设潜水式污水泵，污水泵由集水池内的液位控制器根据池内的液位来控制，保证污水处理系统的连续运行。污水经沉淀及水质水量调节后，由潜水泵泵至膜生物反应器，污水中的有机物经过生物反应器内微生物的降解作用，使水质得到净化，膜生物反应器所需的氧气由罗茨风机提供。而膜的作用主要是将活性污泥与大分子有机物及细菌等截留于反应器内，使出水水质达到外排要求，同时保持反应器内有较高的污泥浓度，加速生化反应的进行，最后由膜生物反应器出来的水可达标直接排放。沉淀下来的污泥由污泥泵提升至污泥脱水干化器，最后污泥外运。 2.3 主要构筑物及设备 2.3.1 格栅井 医疗污水与化粪池出水汇集到进水砂井后，自流人格栅井，井内设两道手动格栅，第一道格栅的间隙为10 mm，第二道格栅的间隙为5 mm，截留水中悬浮物，减少后续处理负担及避免影响泵的正常运行。 2.3.2 调节沉淀池 调节沉淀池的作用有均衡水量水质以及去除各种悬浮物等作用，减少后续处理的负担，保证系统连续稳定地运行。 停留时间：HRT=14 h 外形尺寸：7 800mmX 3 600mm x 4 150mm 2.3.3 膜生物反应器 膜生物反应器由生物反应器与膜组件两部分构成，主要有池体、膜组件、鼓风曝气系统、泵及管道阀门仪表等。 停留时间：HRT=5 h 设计净空尺寸：6000mmX2000mm×3 500mm 膜组件是本套系统的核心部件，出水水质的好坏及处理成本与其有直接的关系，由专业生产厂商提供，根据不同的水质要求，一般选择的膜组件也不相同，本工程选择有机膜，膜的孔径在0.3微米，膜通 量为l2 L／(m 2.h)。鼓风曝气系统采用罗茨风机+微孔膜曝气器系统，管道上设有调节阀来调整膜组件的曝气强度，以减轻膜污染。 2.3.4 设备及材料 (1)污水提升泵(调节沉淀池) 型号：WQ]0—8—0．75 规格：Q=10 m3／h，H=8 m，N=0．75 kW 数量：2台(1用1备) (2)污水泵 型号：WQ10—10—1 规格：Q=10m3／h，H=10m，N=I kW 数量：2台(1用1备) (3)污泥泵 型号：G30VW一102 数量：2台(1用1备)，N=I kW (4)罗茨风机 型号：J 一50 规格：Qs=1.9 m3 ／min，P=44.1 kPa，N=3 kW 数量：2台(I用I备) (5)曝气软管 管材质由聚氯乙烯和橡胶合成，内衬化学纤维线长度：38 m 2.4 MBR工艺处理医疗废水的优势 2.4.1 MBR对医疗废水中病源性微生物去除的试验分析 Berthold Gunder等利用膜分离(管式膜、板式膜、中空纤维膜组件)取代二沉池处理生活污水中试研究，对出水微生物进行了检测，结果如表3。   从大部分膜(约0．4微米)的孔径来看，膜孔径要远远大于病毒的平均粒径(200 nm)，因此，在主体料液中没有悬浮固体条件下，膜本身对病毒没有截留效果是可以理解的，但在活性污泥的过滤中对病毒却体现出相当程度的去除，因此可以得出结论，在MBR对污水过滤过程中，在膜面形成了生物膜沉积层，使孔径变小，从而实现对病毒的去除。这种去除机理包括：由于膜实际有效孔径的减小的物理作用、由于沉积层对病毒吸附的化学作用以及沉积层中其他微生物对病毒吞噬的生物作用。 根据对MBR除菌的总结经验数据，总结出MBR对病菌和病毒的去除效果见表4。从表4可知，MBR对病毒的总去除率可达到2.3 log(1og：以l0为底的对数，用以表示对细菌去除的数量级)，对细菌和病毒的去除率表现了极好的去除能力，其出水无需消毒即可达到相关的卫生标 准，可见其在医疗废水中的应用有着广阔的前景.   2.4.2 处理效果 该污水处理工程自2002年初投人运行以来十分稳定、处理效果良好。经过对该出水水质6个月的测量，BOD 、COD、SS的总去除效率6个月的平均值分别为97．3％、92．8％、99．3％，其出水的总平均值分别为4、l8、l mg／L，而检测细菌和病毒的主要指标大肠杆菌数也非常低，总均值只有22个／L，远远优于要求的出水水质标准(见表5)。 2.4.3 MBR工艺与医疗废水常用处理工艺的分析对比 以上分析可知MBR处理医疗废水的效果是相当好的，特别是针对病源性微生物和病毒。而且，针对处理医疗废水所需的综合条件，它也有着其独特的优点。由于医疗废水是属于高危险性的废水，其污水 处理系统必须具备以下条件： (1)首先要求处理方法能有效地杀死或截留细菌和病毒。 (2)必须保证医疗废水在未处理好之前不得外泄，并且要求不造成二次污染。   (3)对污水处理系统的自动化程度要求较高，必须易于管理和操作。 (4)医院大都位于人口密集、地价较高的地段，处理系统的占地不能太大，且处理后的污泥量不宜太大。 MBR主要具有如下几个特点： (1)滤膜出水水质优异，由于滤膜同时起生物载体和截污的作用，故水处理效率高，悬浮物非常低，作为检验细菌和病毒数量的大肠杆菌数也很低。它是唯一的对污水进行生物处理后出水无须消毒的工艺，出水可达一级标准，直接回用于非饮用水。 (2)MBR维持了较低的F／M 比(污泥负荷)，减少了剩余污泥的产量，甚至不排剩余污泥。 (3)MBR实现了水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的彻底分离，消除了传统活性污泥工艺中的污泥膨胀问题。 (4)减少了二沉池，结构紧凑，整套装置占地省，仅为传统方法的四分之一，非常适用于人多地少的大城市，且基建投资少。 (5)过程密闭，杜绝二次污染。 (6)自动化程度高，更有利于对高危险性废水治理的管理和控制。 由以上特点可知，MBR工艺对医疗废水的处理是十分适用的，其针对性非常强，因此它在医疗废水处理中的优势也是显而易见。由于对医疗废水的病毒处理有特殊要求，污水处理中对其消毒效果有比较严格的要求。对于消毒工艺的应用，常用的工艺对比见表6。   2.5 效益分析 该污水处理设施的建成并投人运行不仅减少了污水排放量，而且使每年的污染物排放量明显减少，这对于医疗废水这种特殊的水污染源治理有着非常特殊的意义。污水处理设施的直接运营支出费用约为4 269元／月： (1)占地面积：90.0 m2(含鼓风机房)。 (2)设备负荷：总装机容量为11.5 kW。 (3)处理费用主要包括人工费、动力费，运输费： ① 设兼职管理人员一名，人工费为33．3元／d； ② 按0．75元，(kW·h)计，则电耗为87元／d； ③ 运输费22元／d。 由此可知，处理费用为0.712元／m3 。若用平常的加氯消毒的工艺，不仅运行费用较高，还会在处理过程中生成多种有机氯化物，造成氯的二次污染。此外，污水处理达标后可免交超标排污费，又节约了一笔开支。综上所述，污水处理设施的建设和运行对于医疗废水的治理，不仅具有非常大的环境和社会效益，还有一定的经济效益。 3 结语 MBR具有过程密闭、可杜绝二次污染、水处理效率高、出水水质优异、自动化程度高、占地仅为传统方法的1／4等特点，对医疗废水的治理效果非常好。但是目前膜生物反应器运行的动力费用较高且污泥浓度、混合液黏度等都影响膜通量，操作方式等也成为了限制膜生物反应器推广的主要因素。随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的 降低，MBR的投资与运行费用也会随之大幅度降低。长远来看，应用这一高新技术改造医院污水处理系统非前景广阔，因此国家环保总局将其列为医疗废水的生物处理工艺予以推广。