生态文明建设条件下医院污水处理提标改造技术的探讨与实践

杨 培 孙剑彬 郑必全 张剑波 银 江 柳凯文

绵阳市中心医院，四川 绵阳 621000

医院污水是指医院、疗养院等排放的被病原体污染的水，不同性质的医院其污水性质有所不同。医院污水的来源及成分十分复杂，通常含有大量的病菌、病毒、寄生虫卵、放射性污染物和化学污染物等，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染的特征。如果不经处理直接排放，将会对人类生存环境造成严重污染，直接危害人民群众的健康。

医院污水主要来自门诊部与住院部的化验室、手术室、解剖室、放射室、实验室、厕所、洗衣房、浴室及医护人员的宿舍等。

1 原工艺情况

绵阳市中心医院原污水处理工艺流程如图1 所示 ：医院各单位污水进入化粪池厌氧发酵，化粪池出水先经过8mm 格栅将大颗粒固体废物截留，进行专业医废处理；流经格栅的污水进入调节池，对水质和水量进行调节，保证后续工艺均衡运行；调节池出水进入接触氧化池，污水中的有机污染物经过微生物好氧反应，去除大部分COD、BOD 和氨氮；经生化反应后的污水连同部分污泥进入沉淀池，在沉淀池中，混合污水悬浮液经过一定的停留时间实现泥水分离，沉淀一部分作为剩余污泥返回接触氧化池，一部分排出处理；沉淀池出水进入消毒池，根据水量和微生物污染情况加入次氯酸钠消毒剂，作用120min 后消毒结束，出水排入城镇污水管网。

图1 医院污水站原工艺流程

污水站原工况为：调节池500 立方米，停留时间15 小时，曝气池容积108 立方米（有效容积约90m³），曝气量约为166 立方米/小时，水气比为5:1，沉淀池停留时间2 小时，沉淀池出水的悬浮物浓度为50-100mg/L，有效氯浓度为8%，次氯酸钠溶液的日消耗量为约460L，粪大肠菌群数为2700MPN/L 以下。原工况条件下污水站各项参数虽然能达到预处理标准，但随着医院诊疗量不断增大，导致原工艺的设备设施处理负荷越来越大，污水处理过程中曝气池出现异味，生化处理后污水的COD 一直维持在较高数值（在标准规定范围内），沉淀池出水较混浊，悬浮物浓度逼近达标限值，水质发黄，次氯酸钠溶液投加量不断提高才能达标。原工艺运行压力的增大，加上次氯酸钠消毒方式的落后、环保要求的严苛，对污水站进行改造优化和技术升级迫在眉睫，这也是国内绝大多数医院污水站目前面临的突出难题。

2 多级沉淀在生化氧化处理工艺下的实践

针对原处理工艺的不足进行成因分析，原工况下污水处理后出水悬浮物浓度较高、水质发黄的主要原因可能有如下几点：1.进入接触氧化池的污水中悬浮物浓度较高，带入的有机污染物的浓度随之提高，在原来的曝气量下，气水比不足，导致好氧不充分进而出现曝气池异味；2.前段生化处理不充分，导致进入沉淀池污泥性状发生改变，在原来停留时间下，泥水分离效率下降导致出水悬浮物浓度升高，水质浑浊；3.沉淀池出水中悬浮物浓度升高，粪大肠菌群等致病微生物附着包裹在悬浮物中，影响末端消毒效果。

图2 改造后的医院污水工艺流程

针对工艺出现的问题，在原有工艺的基础上结合医院实际污水情况进行改造，改造后的工艺如图2 所示。考虑到绵阳市中心医院场地限制，改造后的工艺在原有工艺的基础上增加一组沉淀池，提高悬浮物沉淀效果，将原来1000 吨/天的污水处理能力提高到1200 吨/ 天。然后将原来曝气池的气水比从5:1 提高到8:1，对曝气方式和填料进行合理布置，保证曝气均匀，将原来次氯酸钠溶液消毒方式改为更加安全环保的单过硫酸氢钾活性氧消毒[1]，与前期试用二个月的情况进行对比。将原来次氯酸钠投加装置更换成与单过硫酸氢钾消毒粉配套使用的自动投加、计量设备。

表1 医院污水处理工艺优化前后出口水水质数据对比

从表1 数据可以看出，原工艺水质有机污染物含量较高，水质色度较深，悬浮物浓度高，消毒剂加药量高，运行成本高，管理难度大。经过工艺优化后的水质发生明显好转，COD 平均降低64.3%、BOD 平均降低72.9%、NH3-N 浓度降低20%，悬浮物浓度大幅降低，水质澄清，色度从最高时160 倍降低到32 倍，消毒剂用量减少1/3（污水处理改造前试用单过硫酸氢钾复合盐），消毒成本直接减少约30%，改造达到预期效果。

3 PLC控制系统在污水处理中的应用

考虑到医院污水流量及水质波动大的特点，老旧继电器仅有执行元件启停的控制方式已经无法满足目前污水处理工艺的需求。将原有的以继电器为主的老旧控制系统优化改造为以PLC（可编程逻辑控制器）为总控的控制系统，对污水处理工艺的适应性增强，方便快速地适应污水处理工艺条件的变化，从而对末端消毒工艺起到严格控制的积极作用。

通过PLC 协同变频器形成的多重闭环控制逻辑，使用者可根据实时水量高低和水质监测的情况，对污水处理系统主水路的流量、曝气送气量（气水比调节）、污泥回流率（悬浮物控制）、消毒机投加量等工艺参数进行灵活调整，不仅可以灵活控制污水的工艺性能，同时也可较为精确控制系统效率，从而提高污水处理的经济性。

表2 医院污水处理系统在PLC 系统控制下不同工况的参数对比

从表2 数据可以看出，随着气水比、污泥回流率及消毒剂投加量的变化，相应的活性氧含量、SS 及COD的指标会随之变化，从侧面也反映了PLC 控制系统对污水处理工艺的调整能力及污水水质的适应能力，医院可以根据自己的实际情况来调式并摸清适合自身污水水质的最佳工艺参数。

4 MBR工艺的特点及应用研究

MBR 反应器作为一种新兴的高效污水生物处理技术，特别是在污水资源化及回用方面的明显潜力，受到各国专家的广泛关注。MBR 工艺与其他生物处理工艺相比具有明显优势，主要优势如下[2]：

（1）能够高效地进行固液分离，分离效果远好于各种沉淀池；出水水质好，可直接回用；将二级处理与深度处理合并为一个工艺；实现了污水的资源化。

（2）由于膜的高效截留作用，可以将微生物完全截留在反应器内；将反应器的水力停留时间和污泥龄完全分开，使运行控制更加灵活。

（3）反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。

（4）反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄的条件下运行，产泥量少。

（5）由于采用膜法进行固液分离，使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器中有足够的停留时间，极大地提高了难降解有机物的降解效率，同时不必担心产生污泥膨胀的问题。

5 建议

在医院污水处理过程中，首先要选择一个合适的处理方法，然后再根据产生污水的实际情况确定一个投药量，这样既能达到出水水质要求，又不过量产生二次污染，还能降低设备运行费用。

通过对本院污水处理提标改造和调研，建议：对于患者人数多、污水产生量大（消毒剂用量大）、污水成分复杂的大型综合性医院或传染病医院单位，考虑到工艺性、经济性，最好采用杀菌谱范围较广的单过硫酸氢钾复合盐消毒法（方便储存，操作简单，余氯二次污染小）并配备PLC（可编程逻辑控制器）为总控的控制系统。而患者人数较少、人员固定、污水污染物成分相对简单的医院，建议采用NACLO 溶液消毒，考虑到污水处理站工作环境，不建议采用二氧化氯发生器。