医院污水处理站提标改造工程实例

2021-11-15张艳茹董园园张豪

工业用水与废水 2021年5期

张艳茹，董园园，张豪

（陕西陆环环保工程有限公司，西安 710000）

医院污水主要包括化验室、厕所、手术室、住院病房等产生的污水，污水中含有致病细菌、病毒以及重金属等有毒有害物质，水质成分复杂，且具有较强的传染性、毒性，医院污水如不经过有效处理直接排放进入环境中，会污染环境，甚至危害人类健康［1］。本文针对西安某医院污水处理站处理能力不足，不能达标排放的问题，结合现行的排放标准提出提标改造方案。改造完成后，经过调试运行，出水能达到设计指标。

1 污水处理站现状

西安某校医院目前采用CASS 工艺处理医院污水，该项目原设计日处理水量为2 000 m3，污水主要来自于门诊、病房、洗衣房、生活及粪便污水，原处理标准为GB 18466—2005《医疗机构水污染物排放标准》表2 排放标准，处理后的废水排入沣河，因实际来水较少，目前实际日处理量约为1 000 m3。经现场实地踏勘，该污水处理站采用间断运行的模式，白天运行，夜间由于废水量较小暂停运行。

污水处理站原设计每天运行6 个周期，每周期4 h，包括进水兼曝气1 h，曝气1 h，沉淀1 h，滗水1 h。实际上，白天只运行1 个周期，一个周期约9 h，包括进水1 h，曝气3 h，沉淀4 h，排水1 h，延长了周期运行时间，容易引起污泥老化，造成微生物活性较差，出水指标偏高。

因1＃、 2＃ CASS 池运行管理不当， 3＃、 4＃CASS 池未达到运行条件（设备安装不完善），使得1＃、 2＃CASS 池负荷较大，出水水质达不到原设计要求，其中主要是氨氮、 TP 和SS 难以达到现有排放标准要求。同时，根据环保部门要求，污水处理站出水水质需达到DB 61／224—2018《陕西省黄河流域污水综合排放标准》表2 排放标准，原设计出水水质达不到此标准，故需要进一步提标改造。

该厂采用的是CASS 工艺，该工艺无独立的缺氧区，反硝化细菌无生存条件，生物脱氮效果差［2］。经复核，生化池总停留时间超过24 h，满足去除COD 的容积要求。

根据张亚勤［3］的研究发现，进水TP 质量浓度为4.0 mg／L 时，在正常情况下，通过生物脱氮除磷工艺，可将出水TP 质量浓度控制在1.0 mg／L，仅仅依靠生物除磷无法将出水TP 质量浓度控制在0.5 mg／L 以下，因此需增加化学除磷装置。常规的二级生物处理，在运行良好的脱氮除磷工艺中，二沉池出水SS 质量浓度在部分时段可以达到10 mg／L［4-5］，但由于该项目进水水质、水量存在波动，实际出水SS 质量浓度在20 mg／L 以上，要想出水SS 质量浓度稳定在20 mg／L 以下，需采用混凝或过滤工艺进行深度处理，深度处理工艺在去除SS 的同时，在一定程度上也会降低出水COD、BOD5、 TP、 TN。

因此，本次提标改造重点是提高氨氮、 TP、SS 去除率。

2 设计水量、水质

2.1 设计水量

本次提标改造设计按照1 000 m3／d 进行设计，24 h 连续运行，小时水量为42 m3。

2.2 设计水质

根据原有污水处理站的水质日常监测数据，以及当地环保局的新要求，确定进出水水质。污水处理站出水的原排放标准为GB 18466—2005 表2 排放标准，现出水执行DB 61／224—2018 表2 排放标准。提标改造工程设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 提标改造工艺

3.1 工艺选择

目前新建城市污水处理厂普遍采用以脱氮除磷为重点的强化二级生物处理技术，并增加三级处理流程；不受用地限制的提标改造项目可保留现状污水处理设施并增设曝气生物滤池及其他深度处理工艺［6-7］；用地紧张的提标改造项目一般选用膜生物反应器（MBR）工艺［6］。本工程用地相对来说比较紧张，所以在末端选择MBR 工艺。

医院污水中的COD、 BOD5浓度均较高，并且m（BOD5）／m（COD）大于0.4，生化性能较好。一般认为， m（BOD5）／m（COD）＜0.25 不易采用生物处理工艺， m（BOD5）／m（COD）＜0.3 生物处理较为困难， m（BOD5）／m（COD）＞0.3 可以采用生物处理。m（BOD5）／m（COD）指标是判断废水可生化性最简单直接的方法。本工程提标改造方案采用A2O 生化工艺为主的污水处理工艺。

3.2 工艺流程

改造后处理工艺流程如图1 所示。

图1 改造后处理工艺流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment after reconstruction

本改造项目采用预处理-A2O 生化处理-MBR池-消毒的方案，整套工艺成熟，具有处理能耗较低，运行简单，操作、管理简便，运行成本较低，脱氮除磷效果较好，耐冲击负荷高等显著特点。

污水首先通过格栅，截留较大的漂浮物，随后进入调节池，调节池将设计时间内各时刻的污水充分混合均匀，稳定进入后续处理工艺，经过提升的污水进入絮凝池，通过絮凝沉淀去除污水中的悬浮物和磷。随后进入A2O 工艺，该工艺是厌氧池、缺氧池、好氧池通过串联形成，具有同步脱氮除磷的功能。

污水和外回流污泥首先进入厌氧池，聚磷菌将其体内存储的聚磷酸盐分解，为防止污水产生沉淀，在此段设水下搅拌器；随后污水进入缺氧池，反硝化菌利用回流混合液带入的硝酸盐作为最终电子受体，氧化水中的有机物，将硝酸盐还原为氮气；接着污水进入好氧池，聚磷菌在吸收、利用污水中残余可生物降解有机物的同时，过量地摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内存积起来，使出水中溶解磷浓度达到最低；而BOD5经厌氧池、缺氧池分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，有机物浓度大幅度降解。

经A2O 脱氮除磷、去除BOD5后，污泥与处理后的水，一同进入MBR 膜池进行泥水分离，出水再经次氯酸钠消毒后之外排。

剩余污泥和沉淀污泥进入储泥池进行浓缩处理，进一步泥水分离后上清液回流进入格栅后的集水池内，浓缩后的污泥进入浓缩罐内，直接进入带式压滤机，进行污泥脱水，最终使污泥含水率从98% 降低到80%，然后污泥委托外运。本工程对生物池及MBR 膜池进行加盖除臭，减少臭气对周边环境的影响。

4 主要构筑物设计参数及设备配置

4.1 利旧构筑物

（1）格栅池。 1 座，尺寸为5.0 m×3.9 m×3.6 m，利用原有池体和机械格栅，栅隙为5 mm。

（2）调节池。 1 座，尺寸为16.0 m × 8.0 m ×4.2 m，利用原有池体及搅拌系统和提升泵，有效容积为409.6 m3，水力停留时间为9.83 h。

（3）消毒池。 1 座，尺寸为7.0 m×4.0 m×4.0 m，有效容积为84 m3，水力停留时间为2 h，采用次氯酸钠消毒。

（4）鼓风机房。利用原有鼓风机，共计3 台，型号为BK5006，单台风量为9.5 m3／min，风压为55 kPa。

4.2 改造建构筑物

（1）絮凝沉淀池。絮凝池尺寸为4.0 m×1.8 m×5.0 m，原有池体改造，增设浆式搅拌机2 台，其他管路和设备利用原有，投加PAC 和PAM， PAC投加量为300 mg／L， PAM 投加量为50 mg／L。沉淀池尺寸为4.0 m×4.0 m×5.0 m，表面负荷为2.6 m3／（m2·h）。增设中心筒， DN 500 mm；污泥泵1台， N ＝1.5 kW， Q ＝15 m3／h， H ＝10 m。

（2）厌氧池。 1 座，尺寸为4.0 m×4.0 m×4.7 m，有效水深为4.2 m，有效容积为67 m3，水力停留时间为1.6 h，厌氧池pH 值为5.5 ～7.5。内设1台潜水搅拌器，叶轮直径为ϕ260 mm， n ＝750 r／min， N ＝0.85 kW。

（3）缺氧池。 1 座，尺寸为16.0 m×4.0 m×4.7 m，有效水深为4.2 m，有效容积为269 m3，水力停留时间为6.4 h；缺氧池pH 值控制在6.0 ～8.0，溶解氧质量浓度为0 ～0.5 mg／L，碳氮比为3.0 ～5.0，硝化液回流比为100%～200%。设置2 台潜水搅拌器，叶轮直径为ϕ320 mm， n ＝750 r／min， N ＝2.2 kW。

（4）好氧池。 1 座，尺寸为48.0 m × 4.0 m ×4.7 m，有效水深为4.1 m，水力停留时间为18.7 h；好氧池pH 值控制在6.0 ～8.0，溶解氧质量浓度为2 ～4 mg／L， MLSS 质量浓度为3 000 ～4 000 mg／L，污泥回流比为50% ～100%。设置硝化液回流泵2台， N ＝3.0 kW， Q ＝50 m3／h， H ＝10 m；剩余污泥泵1 台， Q ＝20 m3／h， H ＝15 m， N ＝1.5 kW；采用微孔曝气器曝气， DN 215 mm，数量480 个。

（5） MBR 膜池。 1 座，尺寸为7.5 m×3.8 m×4.5 m，有效水深为4.0 m，水力停留时间为2.7 h。设置MBR 膜组件及曝气系统，膜组件选用中空纤维膜，共计3 400 m2，膜表面平均孔径不超过0.2 μm，膜丝结构为中空纤维膜（带内衬），膜面积为12.5 m2／帘，膜平均通量为15 L／（m2·h）。 MBR 膜池采用停留2 min，抽水8 min 运行方式，定期对膜进行及时清洗。

（6）消毒间和消毒水池。消毒间内增加1 台次氯酸钠投加设备。消毒水池利旧，尺寸为7.5 m×4.0 m×4.0 m，有效水深为3.5 m，停留时间为2.5 h，采用10% 次氯酸钠进行消毒，有效氯投加量为30 mg／L。

（7）污泥脱水间。增设1 台污泥螺杆泵， Q ＝5 m3／h， H ＝60 m， N ＝3 kW。利用原有污泥压滤设施，原有污泥脱水机为带式污泥压滤机，带宽为1 000 mm，湿泥处理量为10 ～30 m3／h。

4.3 新建构筑物

（1）膜设备间。 MBR 膜设备间位于MBR 膜池池顶彩钢房内，主要放置膜产水泵、反洗泵、加药装置、鼓风机等设备。膜吹扫风机采用罗茨鼓风机， Q ＝21.07 m3／min， P ＝49 kPa， N ＝30 kW。产水泵Q ＝30 m3／h， H ＝13 m， N ＝5.5 kW。反洗泵Q ＝30 m3／h， H ＝24 m， N ＝11 kW。增加1 套乙酸钠储罐， V ＝1.5 m3，配套投加装置， Q ＝0 ～100 L／h。

（2）污泥浓缩池。 1 座，采用碳钢罐体，并设置1 台搅拌器。浓缩池直径2.0 m，高4.5 m，搅拌器功率为1.5 kW。

（3）加盖除臭。本次工程采用“框架＋阳光板”的方式对生物池及膜池进行加盖。经计算，本次工程的除臭风量为Q ＝6 000 m3／h。设置1 座活性炭吸附箱， 2 台离心风机及烟囱和支架。