膜生物反應器處理工藝在綜合醫院污水站改造中的應用

王文婷，楊德勇，焦軍勝

(中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院，北京 100730)

北京協和醫院為大型三級甲等綜合醫院，建筑面積約6×105m2，分布有4座污水站。醫院污水來源主要有：醫院門診、病房、手術室、各類檢驗室、病理解剖室、放射室、洗衣房、太平間等處排出的診療、生活及糞便污水[1]。鑒于近年來人們對環保的關注度越來越高，尤其在醫院污水排放方面提出了更高的要求，本文對其中建成于1978年、運行年限最久的污水站改造進行重點分析。經過對比研究，采用膜生物反應器(membrane bioreactor, MBR)的污水處理工藝能在改造空間有限的條件下保證污水穩定達標排放及有效節省運行成本。

1 污水站現狀分析

現狀污水站位于醫院的東南側，占地約200 m2，運行至今已40余年，平均日處理水量約900 m3，日處理能力為1.2 km3。污水提升泵站為圓形地下泵池和地上泵房的合建式鋼筋混凝土結構，設備間為一層磚混式結構。處理工藝采用了簡單的沉淀和二氧化氯消毒方式，具體流程見圖1。現狀處理站東側和南側緊鄰垃圾轉運站和科研樓，北側為行車道路。現狀地下污水處理池位于設備間西側。現狀停車位和行車道的地下約有150 m2的地下面積，可供改造利用。

圖1 原污水站處理工藝

根據當前醫療機構污水排放執行的標準，出水水質須滿足《醫療機構水污染物排放標準》(GB18466-2005)中預處理標準限值。迄今醫院排水為間歇排水，污水站缺少可調節水質水量的調節池，導致整個處理過程不能連續，對各處理環節都有很大沖擊，出水水質會出現波動，易造成不達標情況。其次，雖然消毒池停留時間足夠，但是后續沒有設置沉淀池，造成懸浮物在消毒池內沉淀、沉積。消毒池底部沒有排泥裝置，無法及時排泥，會有污泥的淤積腐化及厭氧產氣上浮的情況發生，從而影響出水水質。再次，消毒采用二氧化氯發生器，原材料屬于危化品，購買程序復雜且二氧化氯制備過程中易爆，存在較大安全隱患。此外，醫院正在新建一棟建筑，未來排水將進入本區污水處理系統，屆時污水日處理量將達到1 500 m3。為解決上述問題，確保污水穩定達標排放并滿足水量增加的需求，污水站亟需進行改造。

2 改造方案

2.1 方案選擇

考慮現狀地下污水池、燃氣管線及周邊建筑，本次施工可用范圍有限，對目前滿足出水水質要求的主流污水處理工藝進行比選后[2](表1)，最終決定采用膜生物反應器(MBR)工藝。MBR處理工藝是將膜分離技術與傳統生化處理技術相結合的一種新型、高效地污水處理方法，是膜裝置與活性污泥生物反應器的高級組合。MBR具有出水水質好、污染物、氨氮去除率高、有機物降解率高、設備緊湊、占地小等優點。

表1 主流污水處理工藝比選

2.2 工藝流程

醫療污水經格柵后自流進入集水井內，提升至改建的調節池內，在調節池內經水量和水質調節后由二級提升泵提升至生化處理單元。生化處理單元采用膜處理工藝，在此單元污染物經微生物的吸附、氧化、分解，去除大部分有機物、氨氮和磷，膜出水經膜抽吸泵后經紫外消毒后排入現有消毒池，現有消毒池作為備用消毒池，紫外消毒設備故障時，在現有消毒池內加次氯酸鈉消毒后達標排放。采用該工藝可使消毒加藥量大大減少。生化處理單元的剩余污泥排入污泥池，濃縮污泥經石灰消毒脫水后，與消毒柵渣一起定期處置，改造后工藝流程見圖2。

圖2 MBR工藝流程

2.3 設備選型

作為生物膜處理工藝，膜設備的選型尤為重要，本次改造重點對比了中空纖維膜與平板膜(表2)。中空纖維膜外型像纖維狀，具有自支撐的作用。平板膜是第二代超濾膜組件，由平板式膜組件和固定框架組成。平板膜具有更好的抗污染性能、清洗方法更便捷、清洗周期及壽命長、運行費用低等優點[3-4]。

表2 中空纖維膜與平板膜特點對比

3 改造實施

為滿足改造期間院內污水正常連續達標排放，污水站改造分為兩階段實施。

第一階段為臨時排水保障改造，保留現有的提升泵池和地下消毒水池并對其進行改造，處理規模900 m3/d，排放標準執行《醫療機構水污染物排放標準》(GB18466-2005)中預處理標準限值，出水指標如表3所示。在提升泵池內安裝機械格柵，減少沉積物淤塞；對地下消毒池清底改造，作為改造期間污水處理的一級強化處理單元。新增臨時次氯酸鈉加藥裝置、混凝劑投加裝置及石英砂過濾器作為臨時處理系統，以保證改造期間污水的穩定達標排放。

表3 第一階段進出水水質

第二階段為擴容提標改造，拆除現有設備間，原址擴建地下一層設備間，包含配電自控、鼓風曝氣、污泥脫水和尾氣除臭等；新建MBR膜生化單元，新增好氧池、膜池、消毒池等處理單元。將第一階段地下消毒池改造為調節水池，并增加二級提升泵，使污水在池內均量調節后，均勻地輸送至新建MBR生化單元內處理，污水處理后執行《醫療機構水污染物排放標準》(GB18466-2005)中的排放標準(表4)。

表4 污水站出水水質

對比污水站改造前后水質去除率(圖3)發現，MBR工藝在COD、BOD、SS及氨氮的去除率均有顯著提高，分別增加了29.09%、13.30%、22.52%和44.83%。由此可看出，MBR工藝具有出水水質好、氨氮去除率高等特點，出水可滿足穩定達標排放的要求。

圖3 改造前后水質指標去除率

4 結語與建議

MBR工藝可以滿足醫院污水穩定達標排放的要求，其出水水質指標遠優于預處理標準限值，占地空間小于其他處理工藝，且消毒劑的用量也有所減少，在醫院污水站改造面積有限的情況下推薦使用MBR工藝。

因改造過程中須滿足醫院污水正常達標排放，因此要重點關注臨排設施的改造，施工期間運維人員與施工人員的管理等。對比傳統工藝，MBR工藝使用的設備數量增多，設計時應充分考慮設備振動、噪音等因素，同時運維難度增大，需要更專業的技術人員進行設備維護和日常運維管理。