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MBR工藝——方案分析

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北京創(chuàng)美天翊環(huán)保科技有限公司

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1 基礎(chǔ)資料本工程環(huán)?？偼顿Y為58.85萬(wàn)元，占地90.0 m2，主要處理門(mén)診大樓所排出的醫(yī)療廢水。門(mén)診大樓污水排放量為200 m3／d。經(jīng)過(guò)1個(gè)月內(nèi)4次的抽查檢測(cè)，該門(mén)診的排水和化糞池出水的混合水質(zhì)的月平均值見(jiàn)表1。污水處理后要求達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》(DB 44／262001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。2 工藝流程本醫(yī)院污水處理工程采用*的膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝，每天連續(xù)運(yùn)行24h，其工藝流程如圖1。醫(yī)療污水先經(jīng)格柵隔除大顆粒的飄浮物及雜物，進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，在調(diào)節(jié)沉淀池中，大部分懸浮物被沉淀下來(lái)，沉積在池內(nèi)的泥斗中，由設(shè)在操作間內(nèi)的污泥提升泵泵至污泥脫水干化器與膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的污泥一起脫水處理。調(diào)節(jié)沉淀池內(nèi)設(shè)潛水式污水泵，污水泵由集水池內(nèi)的液位控制器根據(jù)池內(nèi)的液位來(lái)控制，保證污水處理系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。污水經(jīng)沉淀及水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后，由潛水泵泵至膜生物反應(yīng)器，污水中的有機(jī)物經(jīng)過(guò)生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的降解作用，使水質(zhì)得到凈化，膜生物反應(yīng)器所需的氧氣由羅茨風(fēng)機(jī)提供。、

詳細(xì)介紹

1 基礎(chǔ)資料

本工程環(huán)?？偼顿Y為58.85萬(wàn)元，占地90.0 m2，主要處理門(mén)診大樓所排出的醫(yī)療廢水。門(mén)診大樓污水排放量為200 m3／d。經(jīng)過(guò)1個(gè)月內(nèi)4次的抽查檢測(cè)，該門(mén)診的排水和化糞池出水的混合水質(zhì)的月平均值見(jiàn)表1。

污水處理后要求達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》(DB 44／26—2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。

2 工藝流程

本醫(yī)院污水處理工程采用*的膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝，每天連續(xù)運(yùn)行24h，其工藝流程如圖1。醫(yī)療污水先經(jīng)格柵隔除大顆粒的飄浮物及雜物，進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，在調(diào)節(jié)沉淀池中，大部分懸浮物被沉淀下來(lái)，沉積在池內(nèi)的泥斗中，由設(shè)在操作間內(nèi)的污泥提升泵泵至污泥脫水干化器與膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的污泥一起脫水處理。

調(diào)節(jié)沉淀池內(nèi)設(shè)潛水式污水泵，污水泵由集水池內(nèi)的液位控制器根據(jù)池內(nèi)的液位來(lái)控制，保證污水處理系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。污水經(jīng)沉淀及水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后，由潛水泵泵至膜生物反應(yīng)器，污水中的有機(jī)物經(jīng)過(guò)生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的降解作用，使水質(zhì)得到凈化，膜生物反應(yīng)器所需的氧氣由羅茨風(fēng)機(jī)提供。而膜的作用主要是將活性污泥與大分子有機(jī)物及細(xì)菌等截留于反應(yīng)器內(nèi)，使出水水質(zhì)達(dá)到外排要求，同時(shí)保持反應(yīng)器內(nèi)有較高的污泥濃度，加速生化反應(yīng)的進(jìn)行由膜生物反應(yīng)器出來(lái)的水可達(dá)標(biāo)直接排放。沉淀下來(lái)的污泥由污泥泵提升至污泥脫水干化器污泥外運(yùn)。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

3.1 格柵井

醫(yī)療污水與化糞池出水匯集到進(jìn)水砂井后，自流人格柵井，井內(nèi)設(shè)兩道手動(dòng)格柵，道格柵的間隙為10 mm，第二道格柵的間隙為5 mm，截留水中懸浮物，減少后續(xù)處理負(fù)擔(dān)及避免影響泵的正常運(yùn)行。

3.2 調(diào)節(jié)沉淀池

調(diào)節(jié)沉淀池的作用有均衡水量水質(zhì)以及去除各種懸浮物等作用，減少后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)，保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。

停留時(shí)間：HRT=14 h

外形尺寸：7 800mmX 3 600mm x 4 150mm

3.3 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器由生物反應(yīng)器與膜組件兩部分構(gòu)成，主要有池體、膜組件、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、泵及管道閥門(mén)儀表等。

停留時(shí)間：HRT=5 h

設(shè)計(jì)凈空尺寸：6000mmX2000mm×3 500mm

膜組件是本套系統(tǒng)的核心部件，出水水質(zhì)的好壞及處理成本與其有直接的關(guān)系，由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠商提供，根據(jù)不同的水質(zhì)要求，一般選擇的膜組件也不相同，本工程選擇有機(jī)膜，膜的孔徑在0.3微米，膜通

量為l2 L／(m 2.h)。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)采用羅茨風(fēng)機(jī)+微孔膜曝氣器系統(tǒng)，管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)整膜組件的曝氣強(qiáng)度，以減輕膜污染。

3.4 設(shè)備及材料

(1)污水提升泵(調(diào)節(jié)沉淀池)

型號(hào)：WQ]0—8—0．75

規(guī)格：Q=10 m3／h，H=8 m，N=0．75 kW

數(shù)量：2臺(tái)(1用1備)

(2)污水泵

型號(hào)：WQ10—10—1

規(guī)格：Q=10m3／h，H=10m，N=I kW

數(shù)量：2臺(tái)(1用1備)

(3)污泥泵

型號(hào)：G30VW一102

數(shù)量：2臺(tái)(1用1備)，N=I kW

(4)羅茨風(fēng)機(jī)

型號(hào)：J 一50

規(guī)格：Qs=1.9 m3 ／min，P=44.1 kPa，N=3 kW

數(shù)量：2臺(tái)(I用I備)

(5)曝氣軟管

管材質(zhì)由聚氯乙烯和橡膠合成，內(nèi)襯化學(xué)纖維線長(zhǎng)度：38 m

4 MBR工藝處理醫(yī)療廢水的優(yōu)勢(shì)

4.1 MBR對(duì)醫(yī)療廢水中病源性微生物去除的試驗(yàn)分析

Berthold Gunder等利用膜分離(管式膜、板式膜、中空纖維膜組件)取代二沉池處理生活污水中試研究，對(duì)出水微生物進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如表3。

從大部分膜(約0．4微米)的孔徑來(lái)看，膜孔徑要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于病毒的平均粒徑(200 nm)，因此，在主體料液中沒(méi)有懸浮固體條件下，膜本身對(duì)病毒沒(méi)有截留效果是可以理解的，但在活性污泥的過(guò)濾中對(duì)病毒卻體現(xiàn)出相當(dāng)程度的去除，因此可以得出結(jié)論，在MBR對(duì)污水過(guò)濾過(guò)程中，在膜面形成了生物膜沉積層，使孔徑變小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒的去除。這種去除機(jī)理包括：由于膜實(shí)際有效孔徑的減小的物理作用、由于沉積層對(duì)病毒吸附的化學(xué)作用以及沉積層中其他微生物對(duì)病毒吞噬的生物作用。

根據(jù)對(duì)MBR除菌的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出MBR對(duì)病菌和病毒的去除效果見(jiàn)表4。從表4可知，MBR對(duì)病毒的總?cè)コ士蛇_(dá)到2.3 log(1og：以l0為底的對(duì)數(shù)，用以表示對(duì)細(xì)菌去除的數(shù)量級(jí))，對(duì)細(xì)菌和病毒的去除率表現(xiàn)了*的去除能力，其出水無(wú)需消毒即可達(dá)到相關(guān)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)其在醫(yī)療廢水中的應(yīng)用有著廣闊的前景.

4.2 處理效果

該污水處理工程自2002年初投人運(yùn)行以來(lái)十分穩(wěn)定、處理效果良好。經(jīng)過(guò)對(duì)該出水水質(zhì)6個(gè)月的測(cè)量，BOD 、COD、SS的總?cè)コ?個(gè)月的平均值分別為97．3％、92．8％、99．3％，其出水的總平均值分別為4、l8、l mg／L，而檢測(cè)細(xì)菌和病毒的主要指標(biāo)大腸桿菌數(shù)也非常低，總均值只有22個(gè)／L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于要求的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表5)。

4.3 MBR工藝與醫(yī)療廢水常用處理工藝的分析對(duì)比

以上分析可知MBR處理醫(yī)療廢水的效果是相當(dāng)好的，特別是針對(duì)病源性微生物和病毒。而且，針對(duì)處理醫(yī)療廢水所需的綜合條件，它也有著其*的優(yōu)點(diǎn)。由于醫(yī)療廢水是屬于高危險(xiǎn)性的廢水，其污水處理系統(tǒng)必須具備以下條件：

(1)首先要求處理方法能有效地殺死或截留細(xì)菌和病毒。

(2)必須保證醫(yī)療廢水在未處理好之前不得外泄，并且要求不造成二次污染。

(3)對(duì)污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度要求較高，必須易于管理和操作。

(4)醫(yī)院大都位于人口密集、地價(jià)較高的地段，處理系統(tǒng)的占地不能太大，且處理后的污泥量不宜太大。

MBR主要具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)濾膜出水水質(zhì)優(yōu)異，由于濾膜同時(shí)起生物載體和截污的作用，故水處理效率高，懸浮物非常低，作為檢驗(yàn)細(xì)菌和病毒數(shù)量的大腸桿菌數(shù)也很低。它是的對(duì)污水進(jìn)行生物處理后出水無(wú)須消毒的工藝，出水可達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，直接回用于非飲用水。

(2)MBR維持了較低的F／M 比(污泥負(fù)荷)，減少了剩余污泥的產(chǎn)量，甚至不排剩余污泥。

(3)MBR實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)的*分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥工藝中的污泥膨脹問(wèn)題。

(4)減少了二沉池，結(jié)構(gòu)緊湊，整套裝置占地省，僅為傳統(tǒng)方法的四分之一，非常適用于人多地少的大城市，且基建投資少。

(5)過(guò)程密閉，杜絕二次污染。

(6)自動(dòng)化程度高，更有利于對(duì)高危險(xiǎn)性廢水治理的管理和控制。

由以上特點(diǎn)可知，MBR工藝對(duì)醫(yī)療廢水的處理是十分適用的，其針對(duì)性非常強(qiáng)，因此它在醫(yī)療廢水處理中的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見(jiàn)。由于對(duì)醫(yī)療廢水的病毒處理有特殊要求，污水處理中對(duì)其消毒效果有比較嚴(yán)格的要求。對(duì)于消毒工藝的應(yīng)用，常用的工藝對(duì)比見(jiàn)表6。

5 效益分析

該污水處理設(shè)施的建成并投人運(yùn)行不僅減少了污水排放量，而且使每年的污染物排放量明顯減少，這對(duì)于醫(yī)療廢水這種特殊的水污染源治理有著非常特殊的意義。污水處理設(shè)施的直接運(yùn)營(yíng)支出費(fèi)用約為4 269元／月：

(1)占地面積：90.0 m2(含鼓風(fēng)機(jī)房)。

(2)設(shè)備負(fù)荷：總裝機(jī)容量為11.5 kW。

(3)處理費(fèi)用主要包括人工費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)，運(yùn)輸費(fèi)：

① 設(shè)管理人員一名，人工費(fèi)為33．3元／d；

② 按0．75元，(kW·h)計(jì)，則電耗為87元／d；

③ 運(yùn)輸費(fèi)22元／d。

由此可知，處理費(fèi)用為0.712元／m3 。若用平常的加氯消毒的工藝，不僅運(yùn)行費(fèi)用較高，還會(huì)在處理過(guò)程中生成多種有機(jī)氯化物，造成氯的二次污染。此外，污水處理達(dá)標(biāo)后可免交超標(biāo)排污費(fèi)，又節(jié)約了一筆開(kāi)支。綜上所述，污水處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)于醫(yī)療廢水的治理，不僅具有非常大的環(huán)境和社會(huì)效益，還有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

MBR具有過(guò)程密閉、可杜絕二次污染、水處理效率高、出水水質(zhì)優(yōu)異、自動(dòng)化程度高、占地僅為傳統(tǒng)方法的1／4等特點(diǎn)，對(duì)醫(yī)療廢水的治理效果非常好。但是目前膜生物反應(yīng)器運(yùn)行的動(dòng)力費(fèi)用較高且污泥濃度、混合液黏度等都影響膜通量，操作方式等也成為了限制膜生物反應(yīng)器推廣的主要因素。隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的

降低，MBR的投資與運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)隨之大幅度降低。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，應(yīng)用這一*改造醫(yī)院污水處理系統(tǒng)非前景廣闊，因此國(guó)家環(huán)保總局將其列為醫(yī)療廢水的生物處理工藝予以推廣。