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新型填料曝气生物滤池处理医院废水的研究(中试)

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 230次


       济南市历下区环境保护监测站 

      

摘要:采用高炉瓦斯填料作为曝气生物滤池生物膜载体,用于医院废水的处理,以废治废,综合利用,体现了循环经济的理念。

      将高炉瓦斯灰填料应用于曝气生物滤池处理医院废水,探讨了以高炉瓦斯灰填料为生物滤料的曝气生物滤池处理医院废水的最佳工艺参数和废水处理效果。结果表明在最佳工艺条件下曝气生物滤池出水COD≤60mg/L,NH‑3≤5mg/L,TP≤1.0mg/L,废水处理效果良好。

关键词:高炉瓦斯灰填料  曝气生物滤池 医院污水的研究 最佳工艺条件 处理效果

 

1.引言

1.1 医院废水来源及特点

医院废水的主要来源是医院的诊疗室、化验室、病房、洗衣房、X片照相室和手术室等排放的污水。医院废水中含有一些特殊的污染物,如药物、消毒剂、诊断用剂、洗涤剂,以及大量病原微生物、寄生虫卵及各种病毒,如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌和痢疾菌等。此外,在设有同位素诊疗室的医院废水中还含有镭226、金198、碘131等放射性物质。医院废水来源及源及成分复杂,不同性质医院产生的污水也有很大不同,与工业废水和生活污水相比,它具有水量小、成分复杂、污染力强、危害性大的特点。医院废水还具有致癌、致畸或致突变性。如果含有病原微生物的医院废水不能达标处理,直接排遣入城市下水道或环境水体,往往会造成水体的污染。当人们食用或接触被病菌、病毒、寄生虫卵或有毒、有害物质污染的水和蔬菜等食物时,就会使人致病或引起传染病的爆发流行,严重危害人们的身体健康。从当前医院废水处理的现状来看,医院废水大面积的无害化处理势在必行,针对医院废水安全、高效的处理工艺技术研发更是刻不容缓。

医院废水处理是批通过采用各种水处理技术和设备去除废水中的物理的、化学和和生物学的各种水污染物,使水质得到净化,达到国家或地方的水污染物排放标准,保护水资源环境和人体健康。常用的处理的方法按其作用原理可分为物理法、化学法和生物法,按其处理程度可分为一级处理、二级处理和三级处理。生物法是处理医院废水的核心方法,曝气生物滤池由于具有处理效率高、占地面积小、基建及运行费用低、管理方便、抗冲击负荷能力强、除去AOX(有害物质)能力好等特点,成为生物法处理医院废水最佳工艺之一。

1.2 课题的提出

医院废水成分复杂、污染力强、危害大,如不能处理达标,直接排入城市下水管道或环境水体,往往会造成水体的污染,引发各种疾病,尤其是传染病,严重危害人们的身体健康。从当前医院废水处理的现状来看,医院废水大面积无害化处理势在必行,针对医院废水安全、高效的处理工艺技术研发更是刻不容缓。

生物滤料是曝气生物滤池中微生物的载体,是微生物栖息、繁殖的场所,同时兼有截留悬浮物质的作用,是曝气生物滤池的核心部分,直接影响着曝气生物滤池的运行效果。

高炉瓦斯灰填料以高炉瓦斯灰为主要原料、辅以一定量的粘土和硅酸钠,在特定条件下烧制而成,具有强度较大、空隙率较大、比表面积较大、化学稳定性好等特点。与普通陶粒填料相比,生物附着性强、挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗容易进行,截污能力强,同时为高炉瓦斯灰综合利用提供一条新途径。

该实验通过将高炉瓦斯灰填料应用于曝气生物滤池处理某医院废水,来探讨以高炉瓦斯灰填料为生物滤料的曝气生物滤池处理医院废水的最佳工艺条件和废水处理效果,并提出运行管理措施。1

2、实验内容

2.1 废水水质及处理工艺2

2.1.1 废水水质

某医院现有床位为600张,外排废水分为门诊部和病房区污水,根据目前根据院方提供的污水测量资料,每日排水约600 m3,考虑到将来的扩建和发展,确定设计水量为1000 m3/d。根据院方多次监测水质资料和市环保监测部门检测数据,并参照其他医院排水检测数据,确定废水中主要污染物指标如下:

      CODcr=400 mg/L      BOD5=200mg/L.

                        SS=200mg/L         PH:6.5-6.8

                        NH3-N=40mg/1       TP=5mg/L

                     粪大肠菌群数=2.8×103-2.5×105/L

根据医院的要求某院污水经治理后要达到以下标准,即;

                       CODcr 100mg/l    BOD30mg/l

                        SS≤70mg/1      PH6.09.0

                       NH3-N≤15mg/l     TPl.0mg/l

                        粪大肠菌群数≤500/L

 

2.1.2 处理工艺

某医院废水处理工艺见图-1

 风机       去磷剂

                                   空气

        污水    粗细格栅     曝气调节池    斜管沉淀池

 


                                   上清液      污泥

                                     污泥消毒池            风机

                                                       

                                      污泥外运        空气

排放     消毒池      清水池        生物滤池

 


                      二氧化氯发生器        反冲洗

 


图-1 某医院污水处理工艺流程图

工艺流程为:废水经粗、细格栅去除杂物后,进入曝气调节池预曝气均质。均质废水由泵抽送至斜板沉淀池,同时加入去磷剂(5%硫酸亚铁)絮凝沉淀,出水自流进入曝气生物滤池,DO控制在3-5mg/L。曝气生物滤池出水进入清水池后再流入消毒池,用二氧化氯发生器进行消毒,二氧化氯加入量为30/m3,废水停留时间1.5h,生物曝气滤池12-24小时进行反冲洗一次,反冲洗出水返回调节池。斜板沉淀池每天排泥一次,排入污泥沉淀池,其上清液进入调节池,剩余污泥消毒后由环卫清污车定期清运。

2.1.3 工艺参数

2.1.3.1细格栅渠

主要功能:去除污水中较大的漂浮物,防止水泵机组的堵塞。

    结构类型:地下钢混直壁平行渠道

    设计参数:设计流量Qmax=62.5m3/h  过栅流速V=0.7m/s

    渠道宽B=400mm    栅条间隙b=6mm

    控制方式:根据栅前后液位差控制清污和输送动作

2.1.3.2曝气调节池

答:主要功能:均匀水质,稳定水量,同时进行预曝气充氧,改善预处理效果:内设潜污泵,用于提升污水满足后续处理设施布水要求。   

结构类型:地下钢混结构(在原有基础上增建)

    设计参数:设计停留时间T=5h

    池子容积V=250m3

    主要设备:潜水泵

    设备类型:抗堵塞配带自动耦合系统

    设备参数:  流量Q=42m3/h   

    扬程H=9m

    功率N=2.2KW

    控制方式:根据集水池液位控制运行

    设备套数:2套,1l

2.1.3.3斜板沉淀池

主要功能:去除悬浮污泥,降低生物滤池的处理负荷,沉淀污泥自流人曝气调节池,剩余部分排入污泥池。 

    结构类型,半地上钢混结构

    设计参数:表面负荷 1.5m3/m2h

    沉淀表面积  26.8m3

    停留时间    60min

    池子尺寸  4m×7m×6m

    数:1

2.1.3.4曝气生物滤池

主要功能:依靠生物滤料的截留,吸附和降解作用,完成污水中的碳源氧化与氨氮硝化,使出水满足要求。

    结构类型:钢结构

    设计参数:

    曝气量:  Q=200 m3/h

    滤料高度;  H=3m

    滤料容积:  V=54m3

    有效粒径:  d=2.7mm

    连续工作时间:T=24hr   

    气洗强度:q=100m/h

    水洗强度:q=20m/h

    设计尺寸:3m*6m

    滤池内设曝气管1套。

    座  数:1(分三格)

    主要设备:2台鼓风机和1台反冲洗鼓风机

设备参数:

1.鼓风机

    风量:3.5 m3/min

    风压;6m(水柱)

电机功率:7.0Kw

   2.反冲洗鼓风机

    风量:10 m3/min

    风压:6m(水柱)

    电机功率:14.6 Kw

    风机进风口设有空气过滤器和消音器。鼓风机运行由集中控制系统控制运行。

2.1.3.5清水池

    利用原清水池改建,有效容积15m3。其中设滤池反冲洗泵1台,每台Q=60m3/hH=13m,配用电机4Kw

2.1.3.6消毒池

    利用原消毒池改建,采用原有二氧化氯发生器消毒,有效容积40kw

2.1.3.7污泥消毒池

利用原有污泥消毒池改造,在污泥消毒池中加空气搅拌管,有效容积30m3。定期投加石灰消毒,污泥定期用吸粪车吸走外运。

2.2.1.4 设计处理效率

     根据废水水质特点和废水处理工艺特点,污水站各工段设计处理效果见表-1

表-1 某医院污水站各工段设计处理效果一览表

指标

CODcr(mg/l)

BOD5(mg/l)

ss(mg/l)

NH3-N(mg/l)

TP(mg/l)

粪大肠菌群(个/L

调节池、沉淀池

进水

400

200

200

40

5

2.8×105

出水

<320

<180

<100

-

4

-

去除率

>20%

>10%

>50%

-

20%

-

生物滤池

进水

320

180

100

40

4

-

出水

<50

<18

<30

<14

1

-

去除率

>85%

>90%

>70%

>65%

>75%

-

消毒池

进水

<50

<18

<30

<14

<1

-

出水

<50

<18

<30

<14

<1

<500

去除率

-

-

-

-

-

>99.9%

总去除率

87.58%

91%

85%

65%

80%

99.9%

2.2、曝气生物滤池的调试及运行

2.2.1 曝气生物滤池的调试

曝气生物滤池调试过程为:充水、接种污泥、间歇运行培养细菌、反冲洗,同时进行水质指标监测。

首先利用工程管路系统将沉淀池、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池充满废水,并曝气,将城市污水处理厂的好氧干污泥2.5吨运至施工现场,放入调节池内,用生活污水稀释至含水率为95%的接种污泥50M3,用临时外接泵通过反冲洗进水管,分别向一级曝气生物滤池投加30M3,向二级曝气生物滤池投加20M3。然后从调节池向一级、二级生物滤池提水,水面达到一级滤池的穿孔管和二级滤池的出水堰上缘,这时停止提水。这时开启风机曝气,气量不要太大。闷曝气1天。第2天从调节池提水,打开沉淀池进水管上的闸阀,进一半的水量,继续曝气,二级滤池出水就开启二氧化氯发生器,加药量不太大。如此反复连续6天。间歇调试运行期间,注意观察生物滤池水位情况,根据情况决定是否需要进行反冲洗,如果生物滤池水位增长较快,应进行轻微反冲洗。调试运行期间每天测定COD、SS和DO等指标,保证污水中DO不小于2mg/L,同时观察生物相,稳定达标后,测定氨氮和TP。

2.2.2 曝气生物滤池的运行

    当出水水质稳定达标后,可连续运行。连续运行时需做以下调整,根据滤池水位增长情况调整反冲洗强度和次数,一般每12-24h进行一次气水联合反冲洗。

一级曝气生物滤池气水联合反冲洗程序

     关闭进水水泵,关闭二级曝气生物滤池出水管阀门、反冲洗进水阀门和曝气阀门,打开一级曝气生物滤池反冲洗进水阀门,将曝气阀门打到使水位高出反冲洗出水槽1-2cm,启动反冲洗水泵,冲洗15分钟左右,关闭反冲洗水泵,关闭一级曝气生物滤池反冲洗进、出水阀门和曝气阀门,一级曝气生物滤池反冲洗完毕。

二级曝气生物滤池气水联合反冲洗程序

      关闭进水水泵,关闭二级曝气生物滤池的出水管阀门,打开二级曝气生物滤池的反冲洗进、出水阀门,将曝气阀门找到使水位高出溢流堰1-2cm,启动反冲洗水泵,冲洗15分钟左右,关闭反冲洗水泵,关闭一、二级曝气生物滤池的反冲洗进、出水阀门,打开二级曝气生物滤池水管阀门,反冲洗程序完毕。

经过约15天的稳定运行,出水水质能够稳定达标,根据调试、运行期间的监测数据及进、出废水水质情况,确定污水站工艺指标控制明细如表-2所示

-2、污水处理设施工艺指标控制名细

工艺段名称

指标名称

控制范围

备注

曝气调节池

水量

25M3/h-41 M3/h

4h检查一次

Domg/l

5-8

/d

斜管沉淀池

排泥

-

/8d

PAC加入量 2%

10-50l/h

4/

出水外观

无明显SS

4/

曝气生物滤池

水温℃

10-28

2/

DOmg/l

2-4

/d

反冲洗

-

1-2/d

浊度

30

1-2/

回流比

200/100

连续

闷曝

-

/

PH

6.5-8

2/

二氧化氯消毒

二氧化氯加入量g/l

30

 

余氯

3

4小时/

清水池

PH

6-9

2/

CODmg/l

100-150

/d

余氯

3

2/

磷酸盐mg/l

1

1-2/

氨氮

15

1-2/

污泥池

排泥

-

2-4/

2.2.3 废水处理效果

本次研究数据采用某医院例行监测数据,并根据研究需要补充监测了部分数据。

曝气生物滤池进水COD在200-300之间,出水COD均小于60,COD去除效果良好。

曝气生物滤池进水氨氮在18-28之间,出水氨氮均小于5,表明高炉灰填料曝气生物滤池具有较好 的脱氮能力。3

曝气生物滤池进水TP在3.5-4.5之间,出水TP均小于1.0,表明高炉灰填料曝气滤池具有一定除磷能力。

2.2.4 存在问题及改进措施

2.2.4.1 存在问题

     曝气生物滤池高炉瓦斯灰填料表面相监测结果显示,生物滤料表面基本没微型动物等生物,导致对废水中有机物起氧化分解作用的生物膜不能良好生长,生物活性降低。研究发现主要原因为曝气生物滤池内曝气量极不均匀,只有局部曝气,且曝气量过大。

     造成曝气量不均匀的主要原因:一是大部分曝气滤头因长时间运行被污泥堵塞,二是滤板因长时间承重出现凹凸变形,致使曝气头不在同一水平上,曝气不能均匀分布,三是局部滤料间隙被生物膜堵塞,影响曝气的均匀性。

     引起滤头及滤料间隙堵塞的因素是多方面的,其一是进水水质较差,原设计中提出过废水进入调节池应做初步预处理,但由于各种条件的限制,这些污水都是直接进入调节池,导致进水水质不均匀、不稳定。其二是曝气量不均匀,导致依靠附着生长在滤料表面上的生物膜在曝气量大的地方因冲击力大面脱落流走,在曝气量小的地方,则因滤床松动小,老化的生物膜不能及时脱落更新,引起滤料间隙堵塞。其三是反冲洗强度较低,在进水水质良好的情况下,反冲洗强度可以达到要求,但进水水质发生变化、水质较差时,反冲洗强度就不太合适,不能使滤料上的生物膜强制剥离更新,导致滤层间隙发生堵塞,影响微生物的生长繁殖,从而造成出水质量变差。

2.2.4.2 改进措施

      医院废水量有一定的波动,为了减轻水量波动对曝气滤池造成的冲击负荷,应根据情况适当调整曝气调节池中废水停留时间,使废水在曝气调节池中更好的调节、均质,以利于曝气生物滤池长期、稳定运行。

      曝气生物滤池的进水SS不能过高,如果进水SS较高,会使滤池在短时间内达到设计的水头损失,发生堵塞,这样就必然导致频繁的反冲洗,不但增加了运行费用,而且不易于曝气生物滤池生物膜的稳定繁殖的反冲洗,不但增加了运行费用 ,而且不易于曝气生物滤池生物膜的稳定繁殖与更新,导致生物滤池处理效率的降低,还带来管理上的不便,为使进水SS保持在较低水平,应加强斜管沉淀池的维护,适当延长污泥沉降时间,同时可以根据废水水质加大絮凝剂的投加量。

      污水处理设施运行环境特殊,根据设备的性能特点及多数污水处理设施的运行经验,一般情况下许多设备在经过一年的连续运行后,都会出现不同程度的才华及磨损现象,此时需对设备进行维修保养,才能保证制备稳定运行,尤其是斜管沉淀池、消毒池、清水池、出水三角堰及进出水管等有较严重的腐蚀和一定程度的堵塞,必须及时维修保养。

      此外,在污水处理设施日常运行中要勤观察,及时发现问题,并根据例行监测数据分析问题原因,找出解决办法,以利于曝气生物滤池长期稳定、持续运行,保证出水水质长期、稳定达标。

3、小结

   医院废水成分复杂、污染力强、危害大,必须进行无害化处理。

   曝气生物滤池工艺具有除污性能好、占地面积小、出水水质好、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等诸多特点,既可以用在污水二级处理,也可以用于深度处理中。伴随着生物滤料的不断发展,曝气生物滤池工艺在医院废水处理方面显示出了较大的优越性。

   生物滤料是曝气生物滤池中微生物的载体,是微生物栖息、繁殖的场所,是曝气生物滤池的核心部分,直接影响着曝气生物滤池的运行效果。

   高炉瓦斯灰填料以高炉瓦斯灰为主要原料,辅以一定量的粘土和硅酸钠,在特定条件下烧制而成,具有强度较大、空隙率较大、比表面积较大、化学稳定性好等特点。与变通陶粒填料相比,生物附着性强、挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗容易进行,截污能力强。将高炉瓦斯灰填料应用于曝气生物滤池处理医院废水,工艺条件较简单,管理运行方便,废水处理效果良好,在加强污水处理设施日常管理并及时维修保养,能够确保出水水质长期、稳定达标。

   我们今后不但要对曝气生物滤池工艺进行改进,解决其滤料堵塞问题以及反冲洗系统复杂等问题,还要着重于对并把型生物滤料的研制开发,使曝气生物滤池工艺在实际生产生活的废水处理中得到理为广泛地运用。

参考文献:

【1】    李善评 利用钢厂废弃物处理印染废水的探讨(J) 山东科学 1998.11(2):55-58

【2】    李耿 庞艳 冀强 生物曝气滤池治理医院污水实例及运行管理 (J)环境科学与管理 2008.2(2) 98-117

【3】    蔡军 安立超 黄荣富等 曝气生物滤池处理焦化废水脱氮的研究 (J)环境污染治理技术与设备 2006.7(11):138-141

作者简介:

王霞 ,女,44岁,山东济南,中级工程师, 大学本科环境工程专业毕业。历下环境监测站副站长,研究方向环境监测与管理。

1993年9月——至今在济南市历下区环境监测站工作。

2005年12月获得中级资格证书,同年受聘。

2006年6月聘请为山东省环境干校教学实训指导老师。

2008至2010年评为济南市环保局先进个人,历下环保局先进个人。

2010年10月 获得首届济南市环境监测技术大比武三等奖。

2012年和2014年参加第二届、第三届济南市环境监测技术大比武,担任组长,均获得集体一等奖。

 

 

 

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