1　工程裝置與污水水質(zhì)

一體式膜—生物反應(yīng)器處理醫(yī)院污水的工程裝置設(shè)在北京海淀鄉(xiāng)衛(wèi)生院內(nèi)，設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造見圖1，設(shè)計(jì)處理能力為20m3/d。
　　
整個(gè)裝置主要由生物反應(yīng)池和膜組件組成。生物反應(yīng)池采用好氧完全混合式活性污泥反應(yīng)池，有效容積為6m3，設(shè)有隔板將其分為大小相等的兩個(gè)池子，內(nèi)置聚乙烯中空纖維膜組件24塊，每塊膜組件的面積為4 m2，膜總面積為96m2。膜組件下設(shè)有穿孔管曝氣，曝氣量控制在80～90m3/h。中空纖維膜采用間歇運(yùn)行，抽吸頻率為開13 min，關(guān)2 min。壓差計(jì)用于監(jiān)測膜過濾壓力的變化。液位計(jì)控制活性污泥反應(yīng)器液面的恒定。流量計(jì)用于測定膜出水的流量。
　　
接種污泥取自北京高碑店污水處理廠二沉池回流污泥。污水先流入調(diào)節(jié)池，然后由泵提升經(jīng)細(xì)篩網(wǎng)過濾后進(jìn)入膜—生物反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，污水中的有機(jī)物主要被微生物分解，混合液在泵的抽吸作用下，經(jīng)膜過濾后得到處理水。

工程裝置所采用的膜組件是日本三菱公司生產(chǎn)的聚乙烯中空纖維膜，膜組件形狀為板狀，長為0.8m，寬為0.5m，膜孔徑為0.4μm，中空纖維膜外徑為0.44mm，內(nèi)徑為0.27mm。海淀鄉(xiāng)衛(wèi)生院是一家規(guī)模較小的綜合性醫(yī)院，用水量平均為20m3/d，具體水質(zhì)情況如表1所示。
 

2　設(shè)備運(yùn)行情況與分析

2.1　去除污染物效果

2.11COD的去除
　　
圖2顯示了膜—生物反應(yīng)器進(jìn)水、生物反應(yīng)器上清液和膜出水中COD濃度的變化情況。

從圖2可以看出：
　　
①生物反應(yīng)器中的活性污泥對COD的去除起到了主要作用，在進(jìn)水COD變化較大的情況下，生物反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的效能仍發(fā)揮得很好，例如開始運(yùn)行的第5 d和第18 d，由于醫(yī)院進(jìn)行體檢，導(dǎo)致進(jìn)水COD濃度突然上升到200～300 mg/L，但經(jīng)過生物反應(yīng)器中微生物的降解后，其上清液的COD濃度仍可維持在100 mg/L以下；　?、谀ο到y(tǒng)的穩(wěn)定出
　　
水起到了決定性作用，例如系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)變化大(COD濃度從48 mg/L變化到277.5 mg/L)，上清液COD濃度也隨之有較大的變化，運(yùn)行20 d以后，由于進(jìn)水中COD濃度偏低(在150 mg/L以下波動(dòng))，生物反應(yīng)器中微生物生長緩慢，其處理性能不夠穩(wěn)定，去除率在20%～80%之間大幅度波動(dòng)，但膜分離彌補(bǔ)了生物反應(yīng)器處理性能的不穩(wěn)定，膜出水水質(zhì)始終變化不大，出水COD濃度穩(wěn)定在25 mg/L以下，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、良好的出水水質(zhì)提供了有力保證。

2.1.2　氨氮的去除
　　
膜—生物反應(yīng)器投入運(yùn)行后，系統(tǒng)對氨氮具有良好的去除效果。
　　
①當(dāng)進(jìn)水氨氮在10～25 mg/L之間波動(dòng)(平均值為17.74 mg/L)時(shí)，生物反應(yīng)器上清液和膜出水中的氨氮除個(gè)別值接近5 mg/L外，大多數(shù)均在2 mg/L以下(平均值＜1.5 mg/L)，系統(tǒng)對氨氮的平均去除率可達(dá)93%。
　　
②在整個(gè)運(yùn)行過程中，生物反應(yīng)器上清液和膜出水中氨氮含量基本相等，說明氨氮的去除主要靠生物反應(yīng)器中微生物的降解作用，膜對小分子的氨氮基本沒有截留作用。
　
③由于接種的高碑店污水處理廠二沉池污泥中的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌經(jīng)過了一定時(shí)間的增殖和積累，且數(shù)量較多，故當(dāng)污泥剛剛接種到反應(yīng)器中，就有足量的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌使氨氮發(fā)生充分的硝化反應(yīng)，即在系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)期對氨氮就已具有很高的去除率(達(dá)到90%以上)。
　　
膜—生物反應(yīng)器投入運(yùn)行后的進(jìn)水、上清液和出水的氨氮濃度變化情況見圖3。

2.1.3　濁度的去除

圖4為膜—生物反應(yīng)器投入運(yùn)行以后，進(jìn)水和膜出水濁度隨時(shí)間的變化情況。

整個(gè)運(yùn)行過程中的進(jìn)水濁度較高，在5～30 NTU之間波動(dòng)。在剛開始運(yùn)行的幾天里，由于膜表面的凝膠層尚未很好地形成，對一些膠體物質(zhì)未能起到很好的截留作用，膜出水濁度隨著進(jìn)水濁度的變化有較大幅度的波動(dòng)。而隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，膜出水濁度開始變得平穩(wěn)，表明部分多糖、蛋白質(zhì)等大分子溶解性有機(jī)物由于濃差極化而慢慢吸附在膜的表面形成凝膠層，該凝膠層使得膜的實(shí)際過濾孔徑變小，增強(qiáng)了膜對微小膠體物質(zhì)的截留作用。從圖4中可見，盡管在啟動(dòng)后期進(jìn)水濁度波動(dòng)仍然很大，但膜出水濁度比較穩(wěn)定，始終保持在3 NTU以下。凝膠層的形成對出水水質(zhì)起到了強(qiáng)化作用。

2.1.4　細(xì)菌、病毒的去除
　　
來海淀鄉(xiāng)衛(wèi)生院就診的大都是心腦血管和感冒、發(fā)燒等常見病患者，由于這種特殊性，對其污水進(jìn)行檢測時(shí)未發(fā)現(xiàn)有特種病毒，對大腸菌群的檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，生物反應(yīng)器內(nèi)微生物對大腸菌群不具有去除能力，膜對大腸菌群的去除則起到了決定性的作用。上清液和進(jìn)水中含有相同的大腸菌群數(shù)，但微濾膜孔徑小，可將大分子大腸菌群截留于生物反應(yīng)池中。整個(gè)系統(tǒng)對大腸菌群的去除率高達(dá)98%以上，這進(jìn)一步說明了膜生物反應(yīng)器可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)活性污泥法的不足，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定、安全。另外，此次還檢測了膜對細(xì)菌的去除效果，但效果不是很明顯，主要是因?yàn)槿涌诒┞对诳諝庵?，無法進(jìn)行無菌操作，膜出水已被空氣中細(xì)菌所污染，不能檢測到膜對細(xì)菌的真正去除效果。

2.1.5　系統(tǒng)的出水水質(zhì)
　　
表3為系統(tǒng)在達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行后的膜出水水質(zhì)。

2.2　微生物特性
　　
整個(gè)運(yùn)行過程中生物反應(yīng)池內(nèi)污泥的增殖情況如圖5所示。

由圖5可知，運(yùn)行前30 d(即整個(gè)啟動(dòng)階段)，污泥濃度波動(dòng)較大，沒有明顯的增長趨勢，這主要是由于進(jìn)水中COD濃度較低(平均為87.84 mg/L)，導(dǎo)致污泥生長緩慢。但考慮到在此污泥濃度條件下，生物反應(yīng)器系統(tǒng)已具有比較良好的處理效果，因此沒有采取刺激污泥生長的措施。在運(yùn)行階段，污泥波動(dòng)相對較小，加之運(yùn)行6個(gè)月來反應(yīng)器沒有進(jìn)行過人為排泥，微生物濃度呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢。
　　
生物反應(yīng)器中污泥的VSS/SS比值在此期間基本無變化，除個(gè)別點(diǎn)外，大部分在0.6～0.8之間，說明到目前為止生物反應(yīng)器中尚未出現(xiàn)無機(jī)物的積累。

2.3　污泥生物相觀察
　　
在生物反應(yīng)器運(yùn)行過程的各個(gè)階段，分別對反應(yīng)池中污泥混合液進(jìn)行了鏡檢，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行期間污泥生物相有著較大的差別。剛開始啟動(dòng)階段，生物相不豐富，其中原生動(dòng)物很少，且不很活潑；菌膠團(tuán)比較松散，沒有形成特定的形狀，大量的絲狀菌穿插在菌膠團(tuán)中。而在穩(wěn)定運(yùn)行期，污泥混合液在顯微鏡下出現(xiàn)較多行動(dòng)活潑的原、后生動(dòng)物，如鐘蟲、等枝蟲等，菌膠團(tuán)結(jié)合緊密，已有一些特定的形狀。
　　
此外，根據(jù)小試和中試的結(jié)果，由于調(diào)試時(shí)采用了先對污泥充分馴化后再分階段啟動(dòng)膜系統(tǒng)的啟動(dòng)方式，故到目前為止，該系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)多月，期間膜過濾壓力上升緩慢，未對膜進(jìn)行過任何形式的清洗，可見做好膜系統(tǒng)的啟動(dòng)工作可以減緩膜的污染與堵塞，使膜在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定高效地工作，同時(shí)也說明膜生物反應(yīng)器操作簡單、方便，易于管理。

3　結(jié)論

①一體式膜—生物反應(yīng)器用于處理醫(yī)院污水在技術(shù)上是可行的，對醫(yī)院污水中COD、NH3-N、濁度的平均去除率分別可達(dá)80%、93%、83%，其出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定(其中COD＜25 mg/L、NH3-N＜1.5 mg/L、濁度＜4 NTU)且無色無嗅，大腸菌群＜23 個(gè)/100mL，符合我國醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　
②在膜—生物反應(yīng)器中，活性污泥對COD的去除起主要作用，但在啟動(dòng)階段由于污泥性能還不夠成熟，生物反應(yīng)器對COD的去除率波動(dòng)較大，而膜分離則彌補(bǔ)了生物反應(yīng)器處理性能的不穩(wěn)定性，有力地保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定、良好。
　　
③由于接種污泥中硝化細(xì)菌含量較多，系統(tǒng)在啟動(dòng)初期就對NH3-N具有很高的去除效率，氨氮的去除主要依靠生物反應(yīng)器的作用。
　　
④在整個(gè)運(yùn)行期間內(nèi)，膜過濾阻力增加緩慢，說明膜生物反應(yīng)器易于管理，操作方便。

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