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这家医院的污水处理为什么选择气浮机?

  作为一所大型综合医院,随着患者数量的逐年增加,医疗污水量也逐渐上涨。由于原有污水处理站的用地面积不足,只能选择对污水处理站进行改造,以满足医院发展的迫切需要。

  《医院污水处理工程技术规范》(HJ 2029-2013)规定了医院污水的水质指标参考值。该院污水排放执行《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)中的预处理标准。

  该院的污水处理站位于院区内的最低点,便于医疗污水的收集。结合场地特点,为节约占地面积,医院采用气浮机作为主要设备对原污水处理站进行改造,将所有设备集中安放于原设备机房内。

  气浮机被广泛应用于各种重金属离子的去除、含油废水的油污分离、制革废水的杂质去除、印染废水的色度及杂质去除、制药废水的悬浮物和色度去除等,是近年来国内在污水处理上使用较广泛的一种水处理设施。其主要作用是实现固液分离,能够高效去除污水中的SS、油污、色度,同时可以降低COD。其工作原理是:在污水中加入适量的聚合氯化铝(絮凝剂,PAC)、聚丙烯酰胺(混凝剂,PAM),通过絮凝形成絮状物;溶气系统产生的微气泡与水中的絮状物结合在一起,絮状物随微气泡一起上升至水面,然后被去除。

  根据2017年2月7日的第三方污水检测报告,医院污水的平均流量为112m3 /h,按24h连续运行计算,医院污水的排放量为2688m3 /d;而医院污水的实际流量约为2600m3 /d。

  医院建设时编制床位数为2000张,随着业务的发展,医院编制床位数已增加到3200张。经过综合计算,医院应将最大污水处理能力提升至3000m3 /d。

  医疗污水中存在数量不等的多种胶体颗粒,它们悬浮于水中造成水体浑浊。在方案设计过程中,通过在相同水量中加入不同的PAC、PAM混合液进行试验,观察混凝现象,探索PAC、PAM的合适用量。从试验结果可见,1000 mL原水中加入20 mL PAC溶液、2 mL PAM溶液时,去除SS、COD的效果相对较好;当PAC溶液的加入量超过20 mL时,COD值减少,SS值增大,PAC消耗增加。

  注:PAC溶液的配制方法是在1000mL蒸馏水中投加10g PAC干粉;PAM溶液的配制方法是在1000mL蒸馏水中投加1g PAM干粉。

  在0.3 MPa~0.5 MPa压力下,使空气溶入水中,通过减压释放,形成直径为20μm左右的微小气泡。在污水中加入絮凝剂PAC、混凝剂PAM,经过5 min的有效絮凝后,污水进入接触区;在接触区内,气泡与污水中的絮状物结合,一起进入分离池;在气泡浮力的作用下,絮状物与气泡一起上升至液面,形成浮渣,浮渣由刮渣机刮至排渣槽;一部分清水回流,供系统使用,另一部分排放。

  医院新增3台气浮机,作为一级强化处理的主体工艺。每台气浮机的占地面积为7.7m×2.6m;3台气浮机的占地面积共计为7.7m×10.7m。现场测量池壁跨度为7m×14m,拆除现有污水站内所有墙体,以满足气浮机的安装要求。每台气浮机重35t,受力基础为平流沉淀池池壁,为了满足荷载要求,须对其进行加固安装。同时,新增配套的加药系统。气浮机的混凝池、接触池、分离池采用集中式设计,3台气浮机的占地面积约为80㎡,解决了无新增用地的难点。气浮机内配置有池体(3套)、溶气罐(3套,每套均含有压力表、释压阀及射流器)、溶气泵(3台,每台功率为5.5kW)、空压机(3台,每台功率为2.2kW)、刮渣机(3台,每台功率为0.37kW,配不锈钢链条)、释放器(12套,采用在线反清洗装置、TJ型释放器)、排水系统(1套,DN80)、排泥系统(4套,DN80)、混凝搅拌机(6套,每套功率为0.75kW)、出渣系统(1套,DN200)。

  此方案共计投入建设资金2 541 328元。每天消耗的药品、自来水成本约为3030元。根据污水处理站的相关设备功率测算每日理论电耗量,人工成本每天为742元。

  医院委托第三方专业污水检测单位对相关指标进行检测,包括pH、动植物油类、石油类、阴离子表面活性剂、重金属、SS、COD、BOD5、粪大肠菌群数等,并与原处理工艺的排放指标进行比较,结果显示相关指标均满足国家排放标准。

  注:表中数据为每种指标用相同方法分别检测6次(n1=6)、11次(n2=11)的平均值;排放标准未对氨氮(NH3-N)、余氯提出要求。

  改造后的污水处理站的最大处理容量为3000m3 /d,达到了环保部门批复的要求。污水处理站改造后的进水口与出水口的水质指标检测结果比较见表7。

  医疗污水处理的一级强化处理一般采用混凝沉淀工艺,但该工艺对沉淀池体积要求较高。该院污水量近3000m3 /d,原沉淀池容积仅为151.2m3 ,无法满足要求。通过应用气浮机进行改造,有效解决了大型综合医院污水处理站增容难的问题。整个气浮机主要由压力溶气系统、溶气释放系统及气浮分离系统三部分组成,不须要额外增加池体。

  气浮机结构简单,处理效果稳定。对原有污水处理站进行改造后,污水依次通过格栅、调节池、气浮机、消毒池、脱氯池、集水池,各项污染物指标达到了《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)的要求。

  在改造前后对处理后的污水的SS、COD、BOD5、挥发酚、pH、粪大肠菌群数、氨氮、余氯等8项指标分别进行了6次、11次抽样检测,对COD、BOD5、SS、挥发酚等4项指标的检测结果进行了统计学分析,P0.05,其差异具有显著性。两种处理工艺处理后的污水的水质均达到排放标准,但改造后的工艺的排放指标优于原工艺。鉴于在两种工艺处理后的污水中均未检出粪大肠菌群、pH均在标准范围内,在预处理标准中对氨氮、余氯均未提出要求,故本文未对这几项指标进行统计学分析。

  在改造后,于同一时段分别8次采集污水处理站进水口、出水口的水样,对SS、COD、BOD5、挥发酚、pH、粪大肠菌群数、氨氮、余氯等8项指标进行了检测,前4项指标的检测结果差异具高度显著性(P0.005),说明改造后的污水处理工艺的效果显著。

  对格栅更换、管道安装、加装气浮机、相关机器安装等进行了技术优化,形成了详细的施工方案。方案充分利用气浮机不占用池体的优点,先安装气浮机。

  第一阶段:安装、焊接钢管,安装气浮机。具体流程为:将原污水管截流→ 将污水导向沉淀池→通过临时提升泵将沉淀池内污水导向气浮机→气浮机处理污水→污水流入消毒槽→污水进入集水池。此阶段同步进行格栅机安装、清理调节池淤泥、安装调节池提升泵。

  第二阶段:将污水导向调节池→将调节池内污水通过新安装的提升泵导向气浮机→气浮机处理污水→污水流入消毒槽→污水进入集水池。此阶段主要安装投药设备、叠螺污泥脱水机等,清理沉淀池,并拆除污水井格栅。

  在污水处理站运行过程中,PAC、PAM等药品的投放是保证出水指标达标的主要因素之一。根据医院不同时间段污水的产生量,动态调整药品的投加量,以保证污水达标排放和控制日常运行成本。同时,加强对运行外包单位的管理,建立健全环保部门联网监管机制,并根据污水监测点位、监测指标和最低监测频次对pH、COD、SS等指标实施连续在线监控,确保污水处理站的正常运行。

  关注各个环节,强化运行维护。结合气浮机的特点,制定符合现场实际情况的运行方案,完善污水处理站管理制度,运行、维修操作规程及应急管理机制。污水处理站的运行维护管理是一项专业性较强的技术工作,而且至关重要,涉及医院污水的达标排放、接受主管部门的定期检查、成本控制等方面。该院采用将污水处理站交由第三方专业公司进行托管和内部监督管理相结合的模式进行综合管理。

  电力、NaClO、PAC、PAM等日常消耗是气浮机正常运行所需的基本支出,也是成本控制的关键内容。该院将NaClO、PAC、PAM的用量调整作为重点,根据污水排放量,计算最佳的加入量,以控制运行成本。在新冠肺炎疫情期间,按照环保部门的要求,加大NaClO的用量,确保余氯≥7 mg/L。在一般情况下,应按照国家相关标准执行,在保证医院污水达标排放的同时,尽可能减小NaClO对环境的不良影响。

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