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一: 前言
医院是社会大众健康长寿的保 护神隨着城市化建设进程的加快,人囗的逐年増多,医疔业务也逐年増多,同时医院汚水也増多。加上现在环境严重污染,环保排放标准不断提高,为了彻底给人民 -个良好的就医环境,秉着对人民健康负责的精神及保护环境之決心,每个医院必要有一个现代化汚水处理站,来滿足现有环境的要求。这是势在必行。
二: 医院污水的特征分析与处理工艺选择
2.1 医院污水的特性分析
综合医院污水的来源比较复杂,大体可分为门诊、理疗、病房和附属房(包括洗衣房、太平间、锅炉房、厨房等)。污染较严重的是门诊、病房、洗衣房和太平间,其中含有较多的医药药品、消毒剂和大量病菌、病毒和寄生虫卵等。
2.2 医院一般污水水质
表1-1原污水水质
项目 CODcr
mg/L BOD5
mg/L NH3-N
mg/L SS
mg/L 粪大肠菌群数
个/L pH
原污水
水质 150-300 80-150 10-50 40-150 6.5-8.5
2.3 地方水排放标准
《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)广东省地方标准中第二时段之一级标准中的B类标准,相关的水质指标如表1-3所示。
表1-2出水水质排放标准(广东省)
序号 项目 单位 标准
1 粪大肠菌群数 个/L 500
2 CODcr mg/L 60
3 BOD5 mg/L 20
4 SS mg/L 20
5 NH3-N mg/L 8
6 余氯 mg/L 1.5
2.4 国家污水排放标准
《医疗机构水污染排放标准》(GB18466-2005)
国家规定该标准2006-01-01实施,要求现有医疗机构在2007年12月31日前达到本标准要求。其中对应表1-2的项目如表1-3所示。
表1-3 出水水质排放标准(国标)
序号 项目 单位 标准
1 粪大肠菌群数 个/L 500
2 CODcr mg/L 60
3 BOD5 mg/L 20
4 SS mg/L 20
5 NH3-N mg/L 15
6 余氯 mg/L 0.5
7 肠道致病菌 不得检出
8 肠道病毒 不得检出
9 pH 6-9
10 动植物油 mg/L 5
11 阴离子表面活性剂 mg/L 5
12 色 度 稀释倍数 30
2.5生物处理技术概论
生 化处理是利用微生物的生命活动过程,将污水中的有机物转化为简单的无机物形式。生化处理按供氧情况可分为好氧生物处理、兼(缺)氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是在不断供氧的水环境中,利用好氧微生物来氧化有机物,最终转化为CO2、H2O及NH3,另一部分由微生物合成为新细胞;兼氧生物处理是利用兼氧微生物在缺氧的水环境中,能进行生物氧化的特性产生反硝化而脱氮,同时利用产酸微生物,通过水解酸化过程把有机物氧化为酸、醇、酮等,并产生新细胞,提高污水的可生化性;厌氧生化处理是利用厌氧微生物在无氧的水环境中来氧化有机物,并产生新细胞。
2.6 生物处理的分类
生物处理方法基本上可分为生物膜法和活性污泥法。
2.6.1生物膜法是在水环境中放置填料作载体,经对微生物培养后在载体表面形成薄膜—生物膜。这种生物膜具有巨大的表面积,能够大量吸附污水中的各种状态的有机物,并具有很强烈的氧化能力,将有机物氧化分解,而使污水得以净化。
2.6.2 活性污泥法是以污水中有机污染物作为底物,微生物在水环境中生成一种絮状体,即菌胶团,也称为活性污泥。利用它在水环境中的絮凝、吸附、氧化、分解等作用,达到净化水质的目的。
2.6.3 除磷
在生物膜随运行时间延长而增厚,同时也吸收污水中的磷, 故有除磷作用。
2.6.4 除氮
排放指标中对NH3-N要求较高,故需在常规生化处理中强化脱氮工艺。通过好氧硝化后进行反硝化以脱除氮,从而降低出水中的NH3-N。
2.7对进入处理站前的各类污水的要求
为了更好的达标处理各类污水在进入污水处理站前必须满足一下几点
2.7.1院区粪便污水必须先经过化粪池后再汇流至处理站的污水管;
2.7.2院区洗浴污水可直接汇至处理站的污水管;
2.7.3传染病区污水必须先经过消毒灭菌后再汇流至处理站的污水管;
2.7.4厨房污水必须先经隔油池后再汇流至处理站的污水管;
2.7.5洗衣房、太平间等处的污水可直接汇至处理站的污水管。
2.8 我司常用的医院污水处理工艺
为了达标排放,可采取二级生化处理+接触消毒的工艺路线。
经 过大量成功案例的经验我公司在医院污水处理中一般采用一种在日本广泛应用的污水处理新工艺—BIO-CLEAN工艺(厌氧、缺氧、好氧复合生化处理工艺)。该工艺是在对常规生物接触氧化工艺进行优化的基础上提出来的,在日本、台湾及我国部分地区已有多家成功运行的工程实例,都取得了理想的处理效果。该工艺是将接触氧化池分成若干个的单元池,通过控制曝气量来营造厌氧、缺氧及好氧等不同水环境,在通过微生物降解有机污染物的同时,进行硝化和反硝化过程脱氮。另外,前面单元池老化脱落的生物膜,在后续的厌氧、缺氧及好氧环境中通过水解酸化,分解成简单的小分子有机物,再在后续的单元池中通过接触氧化被彻底 氧化分解。因此,该工艺产生的剩余污泥极少。
此外,生化处理后出水进入过滤沉淀池,该沉淀池是在常规竖流式沉淀池中部安装滤材,沉淀池出水中残留 的悬浮颗粒被进一步截留,并在滤材表面形成生物膜,利用水中的溶解氧对出水中的可溶性有机物进一步去除,相当于曝气生物滤池的作用。沉淀池产生的少量的剩 余污泥抽至调整池作菌种, 再次循环使用。
因此,采用的BIO-CLEAN工艺不仅具有生物接触氧化工艺净化率高、耐冲击能力强等优点,而且还具有不产生剩余污泥排放及出水含氮及磷量低,水质好、运作简易、运营成本低等优点。
2.9 什么是BIO-CLEAN工艺
BIO- CLEAN工艺是在对常规生物接触氧化工艺,进行优化的基础上提出来的,将接触氧化池分成不同的单元池,通过控制曝气量来营造厌氧、缺氧及好氧等不同水环境,在通过微生物降解有机污染物的同时,进行硝化和反硝化过程脱氮。另外,前面单元池老化脱落的生物膜,在后边厌氧、缺氧及好氧环境池中通过水解酸化,分解成简单的小分子有机物,在后续的单元池中通过接触氧化被彻底氧化分解。因此,该工艺产生的剩余污泥非常少。
2.9.1缺氧环境
在接触氧 化池的单元池中控制水中DO为0.5-0.7mg/L,以鼓风曝气方式进行搅拌和供氧,采用无堵塞中孔动态曝气器。反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将 内循环污水中或回流污泥中带入的大量NO3-N、NO2-N经反硝化而还原为N2释放至空气,同时污水中的有机物和老化脱落的生物膜被水解酸化,其生化性 得以提高,污水中部分COD、BOD被生物降解。
2.9.2好氧环境
在接触氧化池的单元池中,控制水中DO为2-3mg/L,以鼓风曝气 方式进行供氧和搅拌,有机物被微生物生化氧化,COD、BOD浓度大幅下降;有机物被氨化继而被硝化,使NH3-N浓度显著下降,但硝化过程使NO3-N 浓度增加,在后续的厌氧单元池中通过反硝化予以去除。
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,大批规模化畜禽养殖场相继建成,且主要分布在城市的近郊。这些养殖场的发展一方面满足了城市居民对肉类、禽蛋类食物的大量需求,也成为污染水体的重要污染源。
我 国每年畜禽养殖的废水排放量超过100亿吨,远远超过全国工业废水与生活废水排放量总和。同时畜禽废水水量波动大,含渣量、有机物和氮磷浓度高,处理不够彻底成熟,管理运行成本高。目前我国有很多规模化养殖场开展了畜禽养殖废水的处理工作,可是规模化养殖场的废水处理出水水质绝大部分尚未达到国家一级排放标准,远不及工业废水处理达标率的一半
养殖场污水的主要特征是:有机物浓度高,悬浮物多,色度深,并含有大量的细菌,氨氮、有机磷含量高。
(1) 病原物污染,主要来自城市生活污水、医院污水、垃圾及地面径流等方面。病原微生物的特点是:①数量大;②分布广;③存活时间较长;④繁殖速度快;⑤易产生抗性,很难消灭;⑥传统的二级生化污水处理投资和运行费用高,加氯消毒后某些病原微生物、病毒仍能大量存活;此类污染物实际上通过多种途径进入人体,并在体内生存,引起人体疾病。
(2) 需氧有机物污染,有机物的共同特点是这些物质直接进入水体后,通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水,在分解过程中需要消耗水中的溶解氧,在缺氧条件下污染物就发生腐败分解、恶化水质,常称这些有机物为需氧有机物。水体中需氧有机物越多,耗氧也越多,水质也越差,说明水体污染越严重。
(3)富营养化污染,是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。水生生态系统的富营养化能通过化学污染物由两种途径发生:一种是通过正常情况下限定植物的无机营养物质的量的增加;另一种是通过作为分解者的有机物的增加。
(4) 恶臭是一种普遍的污染危害,它也发生于污染水体中。人能嗅到的恶臭多达4000多种,危害大的有几十种。恶臭的危害表现为:①妨碍正常呼吸功能,使消化功能减退;精神烦躁不安,工作效率降低,判断力、记忆力降低;长期在恶臭环境中工作和生活会造成嗅觉障碍,损伤中枢神经、大脑皮层的兴奋和调节功能;②某些水产品染上了恶臭无法食用、出售;③恶臭水体不能作游泳、养鱼、饮用,而破坏了水的用途和价值;④还产生硫化氢、甲醛等毒性危害。
我国绝大部分养殖废水由于行业盈利不高、规模小且分散、污水处理成本高、环保意识淡薄等这些都形成了目前多数应付的局面,有的建立简单的氧化塘、有的建立简单的厌氧池等等,这些污水都不能满足国家排放标准。
因此在我国开发具有高效、简易、低耗、低运营成本的养殖污水处理技术,具有很深远的意义。
预 处理+高效厌氧+新型隔离性曝气生物滤池深化处理+人工湿地是最经济实惠的工艺。它是一个完整的生态系统,它形成了内部的良好循环并具有较好的经济效益和生态效益,是正在不断得到研究应用和发展的污水处理实用新技术。具有投资低,出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。这项技术适合我国国情,尤其适合广大农村,中小城市的污水处理,具有极其广阔地应用前景。
依据国内外相关案列结合我公司多年来处理不同水质、不同行业领域的经验,针对高浓度的养殖业废水提出:预处理+高效厌氧(三沼利用)+高效好氧+人工的湿地+水产养殖。重点在于修复生态让其自然处理污染物,以期达到标准造福子孙后代。
当然我们更期望本着对每个客户业主负责的态度。在处理效果达标的基础上优化、精简、合理搭配组合工艺,以期望降低建设成本和运营维护成本。
应用范围
◆居民别墅区;风景旅游区;养老院。
◆车站;机场;码头;宾馆;移动污染区。
◆高速服务区;无管网的单位;小河道。
◆新农村或美丽乡村;景观;农场;机关;公园;学校。
◆畜禽养殖;屠宰;食品加工;医院;卫生所。
产品具有良好的可加工性、耐大气腐蚀性,占地面积小、污泥少、效率高、不需要反冲洗、一年清理一次污泥即可。并且可以多种形式放置,地埋式、移动式、半地上式或完全地上式。下图是公司曝气生物滤池的原理图。
1、 厌氧生物处理
厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L)。它是在无氧条件下,靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中,参与生物降解的有机基质有50%~90%转化为沼气(甲烷),而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。厌氧生物处理包括多种方法,有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧 流化床、厌氧生物转盘和挡流板厌氧法等。
下表为几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表4-1:
表4-1各类厌氧处理法的特点及优缺点
反应法 | 特 点 | 优 点 | 缺 点 |
传统消化法 | 在一个消化池内进行酸化,甲烷化和固液分离 | 设备简单 | 反应时间长,池容积大。污泥易随水流带走。 |
厌氧生物滤池 | 微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低的废水。 | 设备简单。能承受较高负荷。 | 底部易发生堵塞。填料费用较贵。 |
厌氧接触法 | 用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌,池内完全混合,能适应高有机物浓度和高 悬浮物的废水。 | 能承受较高负荷。有一定的抗冲击负荷能力,运行较稳定。 | 负荷高时污泥会流失。设备较多,操作上要求较高。 |
上流式厌氧污泥床反应器 | 消化和固液分离在一个池内。微生物量特高。 | 负荷率高,容积小,能耗低,不需搅拌。 | 如设计不善,污泥会大量流失。池的构造复杂。 |
两段厌氧处理法 | 酸化和甲烷化在两个反应器进行。 | 能承受较高负荷,耐冲击。运行稳定。 | 设备较多,运行操作较复杂。 |
一般来说厌氧的设计控制原则是:
A保持较长的滞留期;B:有较好的温度(10-55度);C:封闭保温和杜绝复氧;D:避免引起短流。(1)、升流式厌氧污泥床(UASB)生物技术
升流式厌氧污泥床(UASB)是在升流式厌氧滤池的基础上改良而来的, 它取消了滤池内的全部填料, 并在池子的上部设置了气、液、固三相分离器, 这就构成了一种结构简单、处理效能高的新型反应器—升流式厌氧污泥床反应器.污水从反应器底部向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的的污泥床, 在厌氧状态下产生沼气, 沼气的产生引起内部循环对于颗粒污泥的形成和维持是有利的,因此,有利于有机物的降解。
升流式厌氧污泥床具有污泥浓度高,平均污泥浓度为(20 ~40)gVSS/L,水力停留时间长, 容积负荷一般为(6 ~11)kgCOD/(m3.d)左右。无混合搅拌设备,靠水流和发酵过程中产生的沼气的上升运动, 使污泥床上部的污泥处于悬浮状态, 对下部的污泥层也有一定程度的搅动。
UASB内设三相分离器,通常不设沉淀池, 被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内,而且污泥床不填载体, 节省造价并可避免填料堵塞的问题, 正因如此, UASB 反应器已成为第二代厌氧反应器中发展最为迅速、应用最为广泛的装置。 厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水, 进水 BOD **浓度可数以万计, 也适用于低浓度有机废水,如城市污水等. 有人实验证明采用UASB/SBR/氧化塘工艺处理养猪废水, 经UASB 处理后 COD 去除率为82%, BOD 去除率为 79%, NH 3 - N 去除率为31%。
UASB反应器对有机物有较理想的去除率, 但对氨氮和磷的去除效果不理想. 此外进水中悬浮物不宜过高, 一般控制在 100mg/L 以下, 防止悬浮物对处理效果的影响.
(2)、厌氧折流板反应器(ABR)生物技术
ABR工艺作为第三代新型厌氧反应器,是一种高效反应器,相对于 UASB, AF 厌氧处理工艺具有结构简单、 投资少、抗冲击负荷强等诸多优点。
ABR反应器如图 所示.
由 于在反应器中安装了一系列垂直的折流板, 将反应器分隔成几个串联的反应室,每个反应室都可以看成是相对独立的上流式厌氧污泥床(UASB),每个反应室中的水流都可以看成是完全混合的, 处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板形成的各个隔室内做上下运动,而整个反应器内的水流则以较慢的速度做水平流动。 因此, ABR 反应器的水力流态在整体上又可以看成是推流式。
ABR反应器中,相互串联的隔室有利于微生物种群在沿反应器长度上的不同隔室中顺次实现产酸相和产甲烷相分离, 从而在单个反应器中实现两相或多相分离.这样可以使不同类型的微生物在最适宜的条件下生长, 实现较高的有机物降解能力。
采 用 ABR 工艺处理高浓度豆制品废水, 当进水 COD 浓度达到(9000~10000)mg/L 时, COD 的容积负荷**为 6 kgCOD(m 3 ·d), 水力停留时间 48 h 左右, 去除率在 75% ~85%, 出水 COD 浓度在(1500 ~2000)mg/L, 产气率在 0.4 m3/(kgCOD). 但是, ABR 工艺对 NH3-N几乎没有去除效果。
综合上所述并结合本设计污水的特点,考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床(UASB)生物技术作为厌氧段的反应器。
2、好氧生物处理
在污水好氧生物处理工艺的发展和应用中,活性污泥法(A2O/CASS/SBR/MBR/氧化沟)和生物膜法一直占据主导地位。随着新型滤料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜工艺技术得以快速发展,即独立又几乎已经结合到污水处理的各种其它工艺中,这是由于生物膜法具有诸多优 点:
处理效率高、耐冲击负荷性能好、体积小、运营管理稳定、低成本、低能耗、投资省、运营成本低、不存在活性污泥法的污泥膨胀问题、可以维持较高的污泥龄、生物相相对丰富稳定、具有较高的微生物量、水力停留时间较短、对毒性物质和冲击负荷具有较强的抵抗性、具有一定的消化和反消化功能、可以实现封闭式运转、解决 臭味问题等。
生物膜及活性污泥出现的微生物比较
微生物种类 | 活性污泥法 | 生物膜法 | 微生物种类 | 活性污泥法 | 生物膜法 |
细菌 | 大量 | 大量 | 其他纤毛虫 | 一般 | 多量 |
真菌 | 少量 | 多量 | 轮虫 | 少量 | 多量 |
藻类 | 极少 | 一般 | 线虫 | 少量 | 一般 |
鞭毛虫 | 一般 | 多量 | 寡毛类 | 极少 | 一般 |
肉足虫 | 一般 | 多量 | 其他后生动物 | 极少 | 少量 |
纤毛虫缘毛类 | 大量 | 大量 | 昆虫类 | 极少 | 一般 |
纤毛虫吸管虫类 | 少量 | 少量 |
(1)、活性污泥的厌氧、缺氧、好氧(A2/O)处理法
A2/O工艺亦称A-A-O工艺。按实质意义来说,本工艺应为厌氧-缺氧-好氧法,生物脱氮除磷工艺的简称。A2/O工艺是流程最简单,应用最广泛的脱氮除磷工艺。
该工艺各反应器单元功能及工艺特征如下:
1)厌氧反应器:原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器,其主要功能是释放磷,同时对部分有机物进行氨化;
2)缺氧反应器:污水经厌氧反应器进入该反应器,其首要功能是脱氮,硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的,循环的混合液量较大,一般为2Q(Q——原污水量);
3)好氧反应器——曝气池:混合液由缺氧反应器进入该反应器,其功能是多重的,去除BOD、硝化和吸收磷都是在该反应器内进行的,这三项反应都是重要的,混合液中含有NO3-N,污泥中含有过剩的磷,而污水中的BOD(或COD)则得到去除,流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器;
4)沉淀池:其功能是泥水分离,污泥的一部分回流厌氧反应器,上清液作为处理水排放。
该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高,所以对目前我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用该工艺
但该工艺处理水只能达到国标B,对于氮磷的再次去除没有突破性进展。同时需要在厌氧和缺氧段进行搅拌,和回流沉淀池的污泥,管理复杂、污泥产生量大造成二次污染,处理费高。
(2)、曝气生物滤池法
A:定义
微生物细胞几乎能在水环境中任何适宜的载体表面牢固的附着,并在其上生长和繁殖,由细胞内向细胞外延伸的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,便被称之生物膜。
B:好氧生物膜法的原理
污水长期与填料接触,就会在其表面形成生物膜,并逐渐成熟。固定生物膜法中,微生物附着在载体表面生长而形成膜状,当污水流经载体表面和生物膜接触的过程中,污水中的有机污染物被微生物吸附、稳定、最终转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质,污水得到净化。
C:生物膜的特点
生物膜中的微生物不像活性污泥那样承受较强的搅拌冲击,易于生长繁殖。生物膜是由细菌(好氧、兼性、厌氧)、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫和幼虫等组成。
微生物量多,处理能力大,净化功能显著提高。由于微生物附着生长并使生物膜具有较低的含水率,单位反应器内的生物量可高达活性污泥法的5-20倍,因而生物膜反应器具有较高的处理能力。
生物膜法都分段处理,在每段都自然形成自己独特优势的生物圈,这种现象对有机污染物是相当有利的。生物膜法对于进水BOD在50mg/L以下的水能很好的处理成5-10mg/L.而活性污泥对于低于60mg/L的没有办法处理。
D:优越性
如今国内大部分使用活性污泥法,净水后均产生大量的污泥,这些污泥含有高浓度的有机物,极难处置,形成二次污染的污染源。污泥的产生是传统污水处理技术难以 突破的瓶颈。由于人工曝气量大,微生物膜在完成使命死亡后自身发生氧化,因此本技术的**特点是净化污水时几乎不产生有机污泥,这正是传统净化技术的致命软肋。
E.好氧、厌氧、兼氧生物膜一体化技术
为了保持生物膜好氧菌的活性,向生物膜提供氧气创造好氧条件,本技术采用曝气强制通风供氧。好氧层的厚度和污水的流量和浓度相关联
微生物的生长繁殖使生物膜厚度增大,营养物和氧的传递阻力加大,使生物膜深处的营养物和氧供应不足,促使微生物内源代谢产生厌氧层。中间部分形成兼氧层。
好氧、厌氧、兼氧一体化,在亲水的表层形成的好氧层吸收、氧化、分解水中的有机物。好氧、厌氧和兼氧同时形成了硝化和反硝化。因此具有脱氮的功能。
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