MBR在醫院污水回用處理中的運用

 1、前言

        醫院廢水的治理是水污染控制領域中一項十分重要的內容。醫院的門診部、住院部以及洗衣房、食堂、廁所等每天都要排放出大量的污水,這些污水中含有許多細菌、病毒、寄生蟲卵和一些有毒有害的物質。如果不經過處理,任其排入環境,就會嚴重污染水源,傳播疾病,危害人民群眾的健康〔1〕，因此醫院污水必須經過嚴格處理后才能排放或回用，本文主要介紹葫蘆島市某醫院的中水回用工程的設計和運行情況。

        2、設計水量與水質

        2.1 設計水量

        葫蘆島市某醫院是一家中西醫結合的綜合性醫院，住院部有病床200張，根據國家相關定額標準,確定排水量為700 L/ (床•d) ,小時變化系數為2.2。因此設計排水量為:日排放污水量140 噸/ d ,小時平均流量5.83 噸/ h ,最大小時排水量12.83 噸/ h。

        2.2 設計水質

        根據院方提供的水質數據與實際工程經驗相結合 ,確定設計進水水質為:CODcr 320 mg/ L ,BOD5 150 mg/ L ,SS 170 mg/ L ,NH3- N 30 mg/ L ,大腸菌群數150 ×106 個/ L。

        2.3 設計回用水質要求
 
        根據院方要求，處理后的出水需要沖洗室外路面及綠化回用，因此執行《生活雜用水水質標準》（CJ/T 48-1999），即SS≤10mg/L,PH=6-9,BOD5≤10mg/L,CODCr≤50mg/L,NH3-N≤20 mg/L,總大腸菌群≤3個/L

        3、處理工藝

        3.1 工藝流程

        污水回用處理流程見下圖

醫院的醫療廢水和生活污水經過管網匯集后,經過格柵,去除大粒徑的漂浮物和部分固型物,減輕后續生化處理部分的負荷,同時保護水泵避免堵塞，為后續處理設備創造良好的運行環境。經過格柵后的污水進入調節沉淀池,進行水質水量的調節，液位控制器根據池內液位的高低來控制污水泵的啟閉，保證污水處理系統的連續自動運行。調節池內污水經提升泵加壓后進入水解酸化池, ,使難溶性、大分子的有機物分解為易降解的小分子有機物,并去除一部分的有機物。水解酸化池出水至浸沒式生物反應器，污水中的有機物經過生物反應器內微生物的降解作用，使水質得到凈化，膜生物反應器所需的氧氣由羅茨風機提供。而膜的作用主要是將活性污泥與大分子難降解的有機物及細菌等截留于反應器內，使之有足夠的停留時間，得到進一步去除，保證出水水質達到回用要求，同時保持反應器內有較高的污泥濃度，加速生化反應的進行，雖然膜的孔徑大于病毒的直徑，在MBR 對污水過濾過程中，在膜面形成了生物膜沉積層，使孔徑變小，從而實現對病毒的去除。這種去除機理包括：由于膜實際有效孔徑的減小的物理作用、由于沉積層對病毒吸附的化學作用以及沉積層中其他微生物對病毒吞噬的生物作用〔2〕。因此膜反應器出水不需要消毒工序，可以直接使用。膜生物反應器內沉淀下來的污泥由污泥泵提升至水解酸化池水解減量。

        3.2 主要構筑物和工藝參數
       
        3.2.1 格柵井

        醫療污水與生活污水匯集化糞池出水后，自流入格柵井，井內設兩道手動格柵，第一道格柵的間隙為12 mm，第二道格柵的間隙為5 mm，截留水中大塊懸浮物與部分固型物，減少后續處理負擔及避免影響泵的正常運行。

        3.2.2 調節沉淀池

        調節沉淀池的主要作用就是均衡水量水質，保證系統連續穩定地運行。

        停留時間：HRT=12 h

        外形尺寸：6000 mm×3 500 mm×3500 mm

        3.3.3 水解酸化池

        采用升流式技術，配水系統采用小阻力配水系統，考慮到布水均勻的問題，出水口設置450導流板，污泥層厚度2.5米，污泥排泥點設在污泥層中上部，水力停留時間4h，酸化池DO值小于1mg/L；

        3.3.4 膜生物反應器（MBR）

        膜生物反應器由生物反應器與膜組件兩部分構成，主要有池體、膜組件、鼓風曝氣系統、抽吸泵及管道閥門儀表等。

        停留時間：HRT=6 h

        設計凈空尺寸：4000 mm×3 500 mm×3 500 mm

        膜組件是本套系統的核心部件，出水水質的好壞及處理成本與其有直接的關系，由專業生產廠商提供，根據不同的水質要求，一般選擇的膜組件也不相同，本工程選擇專用MBR的FP系列簾式膜組件，是由中空纖維濾膜、集水管、樹脂槽及封樹脂澆鑄而成的膜分離單元，產水量在0.02Mpa負壓下產水10～15L/㎡h。設計氣水比為25：1，水力停留時間6h，污泥負荷1.7kgCOD/(kgMLSS•d)，污泥濃度8000mg/L。鼓風曝氣系統采用羅茨風機+微孔膜曝氣器系統，管道上設有調節閥來調整曝氣強度，以減輕膜污染。膜組件采用抽吸出水，根據出水量來控制抽吸壓力，當抽吸壓力達到一定程度的時候，膜組件就需要清洗〔3〕。

        4 運行情況

        該工程經過一年多的連續運行，出水穩定可靠，運行結果如下表

采用該工藝處理后回用中水水質完全達到了《生活雜用水水質標準》（CJ/T 48-1999）城市綠化標準, 回用SS,BOD5,COD, NH3-N,大腸桿菌的總去除率分別達到95%、96%、91%、43%、100%。系統運行過程當中，操作人員通過控制污泥濃度、調整抽停時間和間歇加大曝氣強度等方法進行膜的日常養護，大約每四個月要進行一次藥物清洗，這些方法有效的控制了膜的污染問題，保證了系統的正常運行。

        5 經濟分析

        該工程占地80 m2（含操作間）,總投資49 萬元, 膜組件的費用占25％左右，以十年計的設備折舊成本（土建與設備材料費用，不含膜組件）為0.62元／m3，膜的更換費用（以兩年計）為1.0元/m3，運行費為0.4元/m3，其總運行費約2元/m3 。
當地醫療行業自來水價格為6.7元/m3，因此該工程將在2年多就可以收回投資。

        6 小結

        膜生物反應器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，用膜組件代替了傳統活性污泥工藝中的二沉池，可進行高效的固液分離，克服了傳統工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足。具有過程密閉、杜絕二次污染、水處理效率高、出水水質優異、保障消毒效果、自動化程度高、占地少等特點。但是目前膜生物反應器運行費用較高且存在膜污染等技術問題，限制了膜生物反應器的推廣。隨著膜制造技術的進步及國產化，膜質量的提高和膜制造成本的降低，和相關的工程經驗的積累，MBR 的投資與運行費用也會隨之大幅度降低，因此膜生物反應器在醫療廢水的回用處理領域的應用具有很大的潛力，是替代傳統廢水回用技術的有力競爭者。