以北京某三甲医院污水处理站为例，分析了其存在的问题及改造的难点；结合医院实际需求提出了以“格栅→调节池→混凝反应池→斜管沉淀池→接触消毒池→外排至市政管网”为处理工艺的改造方案；总结了新的处理工艺在疫情防控常态化下的优势；阐述了该改造项目的施工和运维管理经验；结合监测数据分析了改造后的污水处理站的运行效果。
关键词：
医院污水处理；MBR工艺；疫情防控
医院在运营过程中会产生大量的污水,医院污水与城市生活污水的成分类似,但其中通常含有多种病毒、寄生虫、消毒剂及重金属等有害污染物 。在新冠肺炎疫情发生后,全国各地多次报道了在粪便中检测出新冠病毒的案例,新冠病毒会在污水及污水处理后产生的污泥中长时间保持感染能力 。在疫情背景下,须要将病毒控制在源头,同时医院污水处理要避免扰动整个城市的生活污水系统 。目前我国医院大多采用“一级强化处理 + 消毒”的污水处理方式,医院污水处理站的出水进入二级污水处理厂,消毒多采用含氯消毒剂,这种传统消毒技术会产生消毒副产物从而危害水体,不符合健康与环保的要求 。
北京某三甲医院现有床位 970 张,医院污水处理站位于院区北门附近,承担着整个医院的污水处理任务,设计处理水量为 1350 m3/d。该污水处理站于 2014 年完成改造后,在多年的运行期间未进行设备升级及工艺改造,出现了出水水质不稳定、汛期倒灌等一系列问题。为推进医院节能改造,医院提出了将再生水作为绿化灌溉用水及景观水的方案。
同时,在新冠肺炎疫情发生后,医院新建的发热门诊持续接诊发热患儿。《医疗机构水污染物排放标准》（GB 18466-2005）规定,对于直接或间接排入地表水体或海域的综合医疗机构污水宜采用“二级处理+ 消毒”工艺。为提升医院污水处理效果并做好常态化疫情防控工作,医院污水处理站亟待改造。
一、 改造前污水处理站概况及改造难点
（ 一 ）改造前污水处理站概况
改造前污水处理站的工艺为“格栅→调节池→混凝反应池→斜管沉淀池→接触消毒池→外排至市政管网”,采用次氯酸钠消毒,工艺流程详见图 1。
改造前污水处理站的工艺为“格栅→调节池→混凝反应池→斜管沉淀池→接触消毒池→外排至市政管网”,采用次氯酸钠消毒,工艺流程详见图 1。
简单的“一级处理 + 消毒”的方式已难以保证出水水质长期稳定达标；同时,院区内新建的发热门诊使污水量增加,污水处理站在用水高峰期已超负荷运行,须加设临时排水泵进行抽排,仅在 2020 年夏季,这种情况就出现了 3 次。
（ 二 ）出水水质不稳定
在 2018 年的环保督查中发现医院污水处理站出水水质出现不达标的情况,SS 浓度为 215 mg/L,COD浓度为 318 mg/L（预处理标准为 SS 浓度 <60 mg/L,COD 浓度 <250 mg/L）。以 2020 年 3 月至 2020 年 6月的出水水质为例（图 2）,COD 浓度波动较大,共有 17 天的 COD 浓度超过 200 mg/L,共有 14 天的氨氮浓度超过 40 mg/L,出水中的部分污染物浓度接近预处理标准临界值。
在 2018 年的环保督查中发现医院污水处理站出水水质出现不达标的情况,SS 浓度为 215 mg/L,COD浓度为 318 mg/L（预处理标准为 SS 浓度 <60 mg/L,COD 浓度 <250 mg/L）。以 2020 年 3 月至 2020 年 6月的出水水质为例（图 2）,COD 浓度波动较大,共有 17 天的 COD 浓度超过 200 mg/L,共有 14 天的氨氮浓度超过 40 mg/L,出水中的部分污染物浓度接近预处理标准临界值。
表 1 为 2020 年 1 月至 8 月粪大肠菌群和 SS 浓度的检测结果,可见采用次氯酸钠进行消毒可有效去除污水中的粪大肠菌群,但通过“混凝 + 沉淀”进行固液分离的方式存在出水悬浮物超标的风险。运行年限长、处理工艺过于简单、医院不同时间段的水质水量存在较大波动、医院扩建等均是导致污水处理站出现超负荷及出水水质无法稳定达标等问题的原因。
（ 三 ）汛期市政管网倒灌
原污水处理站高程较低,且采用重力出水方式将处理后的污水排至医院北门外的市政管网。在每年汛期,市政污水管内水位上升,出现合流水大量倒灌入污水处理站的情况,只能设置临时排水泵进行抽排,但降雨强度大且雨量较为集中时,如果抽排不及时会导致污水处理站的运行存在极大的安全隐患。
原污水处理站高程较低,且采用重力出水方式将处理后的污水排至医院北门外的市政管网。在每年汛期,市政污水管内水位上升,出现合流水大量倒灌入污水处理站的情况,只能设置临时排水泵进行抽排,但降雨强度大且雨量较为集中时,如果抽排不及时会导致污水处理站的运行存在极大的安全隐患。
（ 四 ）空间限制
原有污水处理站周围面积受限,无法进行大规模的改扩建,所以须尽量采用占地面积小且土建施工难度小的改造方案。
原有污水处理站周围面积受限,无法进行大规模的改扩建,所以须尽量采用占地面积小且土建施工难度小的改造方案。
（ 五 ）新冠肺炎疫情带来的挑战
新冠病毒可存活于人体排泄物中,病毒有随排泄物排入下水道并残留于医院污水及剩余污泥中的可能 。国家卫生健康委发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》明确指出,在一定限定条件下,新冠病毒存在经气溶胶传播的可能性 。
新冠病毒可存活于人体排泄物中,病毒有随排泄物排入下水道并残留于医院污水及剩余污泥中的可能 。国家卫生健康委发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》明确指出,在一定限定条件下,新冠病毒存在经气溶胶传播的可能性 。
新冠肺炎疫情发生后,医院为了加强消毒会将大量消毒剂用于日常保洁及医疗器械消毒等方面,含大量消毒剂的医院污水由污水管道收集后进入医院污水处理站,可能会对污水处理站造成一定影响 。同时,多地环保部门已经要求加强医院排放污水的监督性监测及自行监测 。
另外,疫情对污水站改造工程的开展会产生很大影响,医院人流较多、人员组成复杂,疫情防控风险较大。
二、 改造方案
（ 一 ）污水处理工艺
生化反应对有机物一般会有较高的去除率,悬浮物则可通过沉淀或者过滤有效去除。根据污水处理站实际运行情况,综合考量医院污水处理站出水水质标准、用地空间、汛期市政管网倒灌、疫情对医院污水处理的影响及运行维护等诸多因素,确定了将原混凝反应池、助凝反应池及沉淀池改造为好氧池,将消毒池改造为好氧池并增加膜生物反应器的改造方案,以去除污水中的 COD、氨氮、SS 及胶体,确保出水水质稳定达标。
改造后污水处理流程为“格栅 + 调节池 + 好氧池 +MBR 池 + 紫外线消毒”,同时在处理站出水末端用次氯酸钠补氯,并采用压力出水方式,以彻底解决市政管网倒灌的问题,此外,将设计处理水量提升至 1600 m3/d。改造后污水处理流程见图 3,污水处理站各处理单元改造内容见表 2。
（ 二 ）膜组件反冲洗
（ 二 ）膜组件反冲洗
MBR 膜组件的固液分离能力强,膜组件上的微环境还可以对生化反应产生促进作用,但膜组件价格高,若发生膜污染,更换成本高,并会导致出水水质难以达标,所以除了规范污水处理站的运行外,膜组件的清洗和维护也尤为重要。本次改造采用酸洗、碱洗相结合的方式,通过反冲洗设备对膜组件进行清洗,以延长膜组件的使用寿命。
（ 三 ）化粪池清掏
医院污水在进入污水处理站前要经过化粪池处理,由于化粪池因清掏不及时已基本丧失原有功能,故在进行污水处理站改造的同时对院内化粪池及污水处理站各池体进行清掏。
（ 三 ）化粪池清掏
医院污水在进入污水处理站前要经过化粪池处理,由于化粪池因清掏不及时已基本丧失原有功能,故在进行污水处理站改造的同时对院内化粪池及污水处理站各池体进行清掏。
（ 四 ）更改出水方式
污水处理站出水方式由重力出水改为压力出水,并对出水管高程进行调整,出水管高程高于市政管网高程 3 m,以彻底解决汛期倒灌的问题。
污水处理站出水方式由重力出水改为压力出水,并对出水管高程进行调整,出水管高程高于市政管网高程 3 m,以彻底解决汛期倒灌的问题。
（ 五 ）改造方案特点
该处理工艺新增生化处理单元并采用 MBR 膜组件,可确保有机物的去除率,且 MBR 工艺不仅可以起到有效截留悬浮物的作用,并可保留世代周期较长的微生物,实现对污水的深度净化,同时硝化细菌在膜池中能够充分繁殖,为深度脱氮除磷提供了可能。将消毒方式改为紫外线消毒,紫外线消毒具有消毒效果好、维修方便的特点。
该处理工艺新增生化处理单元并采用 MBR 膜组件,可确保有机物的去除率,且 MBR 工艺不仅可以起到有效截留悬浮物的作用,并可保留世代周期较长的微生物,实现对污水的深度净化,同时硝化细菌在膜池中能够充分繁殖,为深度脱氮除磷提供了可能。将消毒方式改为紫外线消毒,紫外线消毒具有消毒效果好、维修方便的特点。
该改造方案在不改变原污水处理站用地、保持地上功能用房不变的前提下对下层池体进行部分拆除与改建,将大部分新增设备放置于地下夹层中,尽可能降低污水处理站改造对医院正常接诊工作的影响。
三、改造后的处理工艺在疫情背景下的优势
（ 一 ）加入 MBR 膜组件
MBR 工艺的剩余污泥产量约为传统活性污泥法的三分之一,同时 MBR 技术还可减少气溶胶的排放 。医院污水处理站产生的剩余污泥属于危险废物,减少剩余污泥产量可降低危险废物的处理费用。MBR 工艺在提升污水处理站出水水质的同时,还可降低新冠病毒随医院污水及剩余污泥传播的可能性。
MBR 工艺的剩余污泥产量约为传统活性污泥法的三分之一,同时 MBR 技术还可减少气溶胶的排放 。医院污水处理站产生的剩余污泥属于危险废物,减少剩余污泥产量可降低危险废物的处理费用。MBR 工艺在提升污水处理站出水水质的同时,还可降低新冠病毒随医院污水及剩余污泥传播的可能性。
（ 二 ）采用紫外线消毒
与含氯消毒剂、臭氧等消毒方式相比,紫外线消毒的操作较为简单,消毒效率高且具有更高的杀菌广谱性 。尤其是在新冠肺炎疫情背景下,紫外线消毒的长时间使用不会使污水中的微生物产生抗药性,故本次改造采用紫外线消毒。
与含氯消毒剂、臭氧等消毒方式相比,紫外线消毒的操作较为简单,消毒效率高且具有更高的杀菌广谱性 。尤其是在新冠肺炎疫情背景下,紫外线消毒的长时间使用不会使污水中的微生物产生抗药性,故本次改造采用紫外线消毒。
（ 三 ）出水末端补氯
紫外线可有效杀灭新冠病毒,但为增强尾水的持续消毒、保证消毒效果的可靠性,应适当增加出水余氯量。本次改造在污水处理站出水末端进行补氯,在保证持续消毒效果的同时,起到与紫外线协同消毒的作用。
紫外线可有效杀灭新冠病毒,但为增强尾水的持续消毒、保证消毒效果的可靠性,应适当增加出水余氯量。本次改造在污水处理站出水末端进行补氯,在保证持续消毒效果的同时,起到与紫外线协同消毒的作用。
四、疫情防控下的管理措施
（ 一 ）疫情期间的施工管理
医院针对该项目成立了疫情防控统筹协调领导小组,由院领导牵头,成员包括污水处理站的责任科室领导、污水处理站运维负责人、污水处理站基建负责人。领导小组职责、分工明确,建立全环节、全流程疫情防控台账。对施工及运维人员实行健康状况档案管理。
（ 二 ）加强水质监测
在新冠肺炎疫情期间,进水中可能含有大量的氯,会导致进水 COD 偏低、碳源不足,并且会在一定程度上影响活性污泥的活性,继而影响生化处理的效果。为此,在污水处理站的运维过程中加强了对进水余氯的监测,并由运维人员对污泥的活性进行观测（絮状体外观及沉降性能等）。依据余氯浓度及污泥的活性调整处理工艺参数,从而保证出水水质达标。
五、 改造后的运行效果
在污水处理站完成改造并经过试运行后,对其出水水质进行监测。2021 年 11 月至 12 月的出水水质详见图 4,从图中可以看出,改造后污水处理站的出水水质得到明显提升,且更加稳定；生化反应对污水中的有机物及氨氮的去除效果明显。另外,对出水 SS 浓度进行检测后发现,改造后污水处理站的出水中基本检测不出 SS,彻底解决了出水 SS 浓度超标的问题,可见 MBR 膜组件的加入可有效去除污水中的 SS。在运行期间每日对出水余氯进行检测,检测结果见图5,污水处理站出水余氯浓度均在2~8 mg/L,满足排放要求,且可以保证后续消毒效果。
六、 结束语
该院污水处理站改造工程基于医院污水特点及占地面积限制,采用“格栅 + 调节池 + 好氧池+MBR 池 + 紫外线消毒”的污水处理工艺,结合化粪池清掏及压力出水方式,有效提升了污水处理站的出水水量及水质,解决了改造前多项出水指标偏高、汛期市政管网倒灌等问题。
面对疫情带给医院污水处理的挑战,该院通过改造污水处理站处理工艺,加强对出水水质的自行监测,减少了剩余污泥产量,提升了消毒的效果及效率,从而有效降低了新冠病毒通过医院污水及剩余污泥传播的可能性。
原标题：常态化疫情防控下医院污水处理站的改造与运维
原作者： 邢睿磊 杜连海
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