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生物一体化反应器处理医院污水 * 王洪 1， 2 李海波 1 1. 沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室， 沈阳 110044; 2. 东北大学资源与土木工程学院， 沈阳 110004 摘要 采用一体化生物反应器 － 消毒工艺处理大庆地区某医院污水， 处理效果良好且工艺运行稳定。介绍了工艺流 程、 主要设备及工艺的调试及运行。运行结果表明 出水 COD、 氨氮、 SS 分别低于 50， 10， 15 mg/L， 均满足设计要求， 地 埋式一体化生物反应器适合高寒地区医院等行业污水处理。 关键词 一体化生物反应器; 医院污水; 消毒; A/O 法 HOSPITAL SEWAGE TREATMENT WITH THE INTEGRATED BIOREACTOR Wang Hong1， 2Li Haibo1 1. Key Laboratory of Eco-remedy of Contaminated Environment and Resources Reuse of Ministry of Education，Shenyang University，Shenyang 110044，China; 2. School of Resources and Civil Engineering，Northeast University，Shenyang 110004，China AbstractIn this research，the hospital sewage was treated by the process of integrated bioreactor and disinfection，which had a good treatment effect and stability. The process flow，major equipments and operation were introduced. The results showed that COD， NH3－ N and SS of the effluent were lower than 50 mg/L， 10 mg/L and 15 mg/L respectively，which had come up to the demand of design. The integrated bioreactor under ground was suited to the treatment of hospital sewage and other industries sewage in the arctic areas. Keywordsintegrated bioreactor; hospital sewage; disinfection;A/O process * 国家 “十一五” 重大科技专项 2008ZX07208- 008 ; 辽宁省教育厅高 等学校科研项目 2009T069 。 0引言 医疗机构的污水与一般生活污水相比， 水量小， 病菌种类多， 成分较为复杂。如果含有病原微生物的 医院污水， 不经过消毒等无害化处理排放进入城市下 水道或环境水体， 往往会造成水体、 土壤的污染， 引发 各种疾病或导致传染病的流行， 严重危害人们的身体 健康。随着国家对医疗机构污水排放的日益重视， 愈 来愈多的中小型医院新建或改建污水处理设施。医 院污水处理通常采用生化处理 消毒的方式来处理。 生物处理， 一方面是降低水中的污染物浓度， 达到排 放标准; 另一方面可保障消毒效果 ［ 1- 3］。 本研究针对北方寒冷的气候特点和医院污水特 征， 采用生物一体化反应器 ［ 4］为主的工艺进行医院 污水处理。 1工程设计 1. 1设计水质水量 本工程针对中国石油大庆石化公司某职工医院 污水处理， 由于医院原有污水处理设施老化， 不能满 足处理要求， 因此， 拆除原有污水设施， 新建成套污水 处理设施。主要设计原则为技术成熟可靠、 占地小、 运行能耗低、 使用寿命长、 管理维护简单等。设计处 理水量为20 m3/h。 医院污水中污染物的种类及浓度与城市污水相 近， 但来自病房、 手术室、 洗衣房的污水， 含有大量病 原微生物、 寄生虫卵、 病毒和一些有毒有害物质， 所以 参照典型生活污水的污染物参数， CECS07 2004医 院污水处理设计规范 中的污水水质参数和已建的 类似工程的水质， 并结合本工程污水水质监测数据， 确 定 了 设 计 进 水 水 质。 处 理 出 水 水 质 需 符 合 GB18466 － 2005医疗机构水污染物排放标准 。原 水水质及排放标准如表 1 所示。 8 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 表 1医院污水水质及排放要求 监测指标进水浓度平均值排放标准 ρ COD / mg L － 1 150 ～ 300250≤60 ρ BOD / mg L － 1 80 ～ 150100≤20 ρ SS / mg L － 1 40 ～ 12080≤20 ρ 氨氮 / mg L － 1 10 ～ 5030≤15 ρ 大肠杆菌 / 个L － 1 1 106 ～ 3 1081. 6 108≤500 ρ 余氯 / mg L － 1 2 ～ 8 1. 2工艺流程 工艺流程如图 1 所示。医院污水收集后， 经过细 格栅， 滤出棉团、 废渣、 纸屑等大颗粒物质后， 进入调 节池， 调节池的主要作用是对污水的水质和水量进行 调节均质， 使后续的工艺免受其冲击。调节池中的污 水自流进入一体化生物反应装置进行处理。一体化 生物反应装置采用埋地式安装方式。该装置出水自 流进入消毒池， 由二氧化氯发生器制备的消毒剂进行 消毒， 出水达标排放。装置产生的剩余活性污泥定期 集中处理， 污泥投加石灰消毒后， 外运焚烧。其中由 于污水性质与生活污水相近， 可生化性好， 因此一体 化生物反应器主要采用 A/O 法， 以提高污水的脱氮 除磷能力。 图 1医院污水处理流程 1. 3主要设施说明 工艺主体一体化生物反应装置安装于原污水处理 站界区内， 采用地埋式安装， 安装高度于地面以下 1. 2 m， 一体化设备占地面积150 m2， 地面上可采取园林绿 化以美化环境， 同时保证设备冬季防冻与正常运行。 1. 3. 1调节池 调节池为地下钢筋混凝土结构， 水力停留时间 HRT 12 h， 有效容积240 m3。 1. 3. 2一体化生物反应器 一体化生物反应装置外形尺寸 4. 0 m 10. 5 m， 材质为碳钢加玻璃钢防腐， 共设两组; 水力停留时间 HRT 为12. 0 h; 配备鼓风机型号为 3L21WD， 风量为 5. 8 m3/min， 压力为39. 2 kPa， 功率为5. 5 kW， 鼓风机 2 台; 生化曝气设备采用高分子聚合物曝气器， 该曝气器 曝气均匀， 氧利用率高， 使用寿命长; 接触氧化单元内 部安装污水回流泵两台， 单台回流量40 m3/h。 一体化生物反应装置包括水解酸化单元、 多级接 触氧化单元、 竖流沉淀单元， 内部结构如图 2 所示。 污水经一级处理后， 首先进入装置的水解酸化单元， 该单元有效容积80 m3， 水力停留时间4 h， 内部安装 变性聚乙烯塑料填料， 用于悬挂厌氧生物膜， 以保证 污泥浓度。 1进水; 2水解酸化单元; 3一级接触氧化单元; 4二级接 触氧化单元; 5 三级接触氧化单元; 6竖流沉淀单元; 7曝 气器; 8清流回流; 9污泥回流; 10立体弹性填料; 11出水 图 2一体生物反应器内部结构 接触氧化单元总有效容积120 m3， 该单元分为三 级接触氧化， 其内部装有生物填料， 用于悬挂好氧生 物膜; 单元底部安装有高分子聚合物曝气器， 向水中 微生物曝气， 通过阀门和气体流量计控制各单元的进 气量， 保证相邻单元的进气量递减 20 ， 第一级生物 接触氧化单元的气水比调整为 10∶ 1， 为好氧微生物 的新陈代谢提供足够的氧气， 以保证生物膜活性。 经生物处理后出水自流入竖流式沉淀单元进行 沉淀， 竖流式沉淀停留时间短， 处理效率高， 水力停留 时间2 h， 沉淀后污泥泵提进入污泥池。同时污泥也 可回流至水解酸化和接触氧化单元， 补充和保障生物 单元的微生物浓度。 1. 3. 3消毒池 一体化生物反应器沉淀出水进入消毒池。本工 程设消毒池 1 座， 地下式钢筋混凝土结构， 接触时间 为1. 5 h， 平面尺寸 B L 2. 5 m 4 m。 消毒池采用 接触消毒法， 保证水与消毒剂充分接触反应， 不出现 短流和死角， 有效杀死病原菌及病毒。 配有二氧化氯发生器 1 台， 型号为深圳欧泰华 OTH2000 － 1000， 有效氯产量1 000 g/h， 二氧化氯发 生器采用化学法， 以氯酸钠水溶液和盐酸为原料， 运 行时采用负压曝气工艺， 生产以二氧化氯为主， 氯气 为辅的复合消毒液 ClO2含量大于 70 ， NaClO3转 化率≥82 。 1. 3. 4自动化仪表 9 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 控制系统由电控柜集中控制， 有自动和手动的转 换开关， 本系统采用 PLC 自动控制， 在自动运行状态 下基本上做到无人值守。 二次仪表配备有余氯监测仪、 雷达液位计， 超声 波流量计等。当水泵和 ClO2加药装置及鼓风机在自 动工作时， 采用雷达液位计进行停机和重启控制， 并 有声光预警和液位的工作状态指示。 2工程运行与调试 2. 1生物膜培养 图 3工艺对 COD 去除效果 工程安装调试后， 正值北方冬季寒冷时节， 从 2009 年 12 月 5 日开始进行挂膜培养。培养采用间 歇驯化法。采集生活污水处理厂活性污泥5 m3作为 接种污泥， 投加化粪池沉积物5 m3。 向一体化生物反 应器内进水， 同时开启曝气机进行曝气， 接触氧化池 出水经竖流沉淀后污泥全部回流到水解酸化池， 循环 运行， 提高池中 MLSS 浓度， 弥补填料挂膜欠缺而造 成的生物量不足， 形成活性污泥和生物膜并存的系 统。每两天排出处理后污水， 新进污水， 连续运行 20 d 后， 生物接触氧化池填料上也附长有黄褐色生物 膜， 膜表面湿滑， 较为黏稠， 镜检发现许多新生的菌胶 团及豆形虫、 钟虫等， 一体化反应器内生物膜培养基 本完成， 可以进水运行。 2. 2运行情况 2010 年 12 月底进水达到设计负荷。对运行情 况进行连续监测， 系统 COD、 SS、 NH3－ N 的去除效果 见图 3 ～ 图 5。可以看出， 以生物一体化反应器为主 要单元的工艺处理医院污水效果良好。在进水 COD 为 150 ～ 350 mg/L的情况下， 出水在40 mg/L左右， 达 到了设计和排放要求， 总去除率在 80 以上。在进 水氨氮和 SS 变化较大的情况下， 系统出水浓度相对 保持比较稳定， 分别为10 mg/L 和15 mg/L。其他指 图 4工艺对氨氮去除效果 图 5工艺对 SS 去除效果 标如 BOD、 大肠杆菌菌群数等指标均符合设计要求。 3结论 1 以一体化生物反应器、 消毒为主的工艺处理 医院污水是可行的， 处理效果良好， 各项出水指标均 达到排放要求。工艺整体占地面积小， 结构紧凑， 系 统运行简单。 2 地埋式一体化生物反应器适合高寒地区应 用， 在系统启动、 生物膜培养、 工艺运行等各方面均不 受寒冷天气影响， 可以推广到高寒地区医院污水以外 的行业污水处理中应用。 参考文献 ［ 1］ 常丽春，王凯军. 我国医院污水处理现状分析及发展趋势探讨 ［J］ . 城市管理与科技，2004， 6 3 108- 110. ［ 2］ 朱强. 中小 型医院污水 处 理工艺及实例［J］ . 水处理技术， 2009，35 1 108- 110. ［ 3］ 杨永超，管锡君，刘亚钦，等. 生物接触氧化 混凝沉淀工艺 处理医院综合污水［J］ . 环境工程，2009，27 6 22- 24. ［ 4］ 李英华，孙铁珩，李海波，等. 生化一体化反应器的应用及发 展［J］ . 安徽农业科学，2008， 36 28 12474- 12476. 作者通信处王洪110044沈阳市大东区望花南街 21 号 1041 信 箱沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室 E- mailWH51 163. com 2010 － 03 － 01 收稿 01 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期