申请日2015.07.15
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法及装置，属于污水处理技术领域。它解决了现有污水处理易产生污泥、污水处理装置占地面积大等技术问题。本医疗废水处理方法包括a、预处理：将污水置入分解池中利用厌氧发酵法处理污水;b、好氧处理：将经过步骤a处理的污水置入曝气池中，利用曝气手段使空气和污水充分接触;c、膜组件处理：将经过步骤b处理的污水置入膜组件处理池中，利用膜-生物反应器将污水中的悬浮物过滤截留，对污水中的有机物和可氧化物质进行降解;d、紫外线消毒排放等，本发明还包括实施该方法的装置。本医疗废水处理方法出水效果好，悬浮物小于10mg/，利用紫外线杀菌无二次污染，运行安全，可靠而且成本及运行维护费用低。
权利要求书
1.一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法，其特征在 于，所述带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法包括以下步骤：
a、预处理：将污水置入分解池(8)中，利用厌氧发酵法处 理污水;
b、好氧处理：将经过步骤a处理的污水置入曝气池(9)中， 利用曝气手段使空气和污水充分接触;
c、膜组件处理：将经过步骤b处理的污水置入膜组件处理池 (10)中，利用膜-生物反应器(11)将污水中的悬浮物过滤截留， 并对污水中的有机物和可氧化物质进行降解或氧化分解，降低污 水中的生化耗氧量以及化学耗氧量指标;
d、消毒排放：利用自吸泵(5)将经过步骤c处理的污水吸 出，并进入紫外线灯管(15)消毒，达到排放标准以后进行排放。
2.根据权利要求1所述的一种带紫外线消毒的膜技术医疗废 水处理方法，其特征在于，在步骤a之前，利用管道收集生活废 水，通过格栅池去除污水中大颗粒悬浮物。
3.根据权利要求1或2所述的一种带紫外线消毒的膜技术医 疗废水处理方法，其特征在于，在步骤a中，初步去除污水中的 悬浮物和有机物使污水中悬浮物以及生化耗氧量的指标分别达到 40%～50%和20%～30%。
4.根据权利要求1或2所述的一种带紫外线消毒的膜技术医 疗废水处理方法，其特征在于，在步骤c中，利用膜-生物反应器 (11)截留污水中90%-95%的悬浮物。
5.根据权利要求1或2所述的一种带紫外线消毒的膜技术医 疗废水处理方法，其特征在于，在步骤d中，紫外线灯管(15) 发出的紫外光为C射线，波长为240nm～260nm。
6.一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置，其特征在 于，所述带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置包括具有空腔 (2)的罐体(1)，所述罐体(1)上侧开设有连通空腔(2)的进 水口(3)，所述腔体包括相互隔开的分解池(8)、曝气池(9)和 膜组件处理池(10)，所述进水口(3)位于所述分解池(8)上方 且所述分解池(8)与曝气池(9)之间、所述曝气池(9)与所述 膜组件处理池(10)之间均相连通，所述曝气池(9)内设有曝气 结构(12)，所述膜组件处理池(10)内设有膜-生物反应器(11)， 所述膜组件处理池(10)内连接有出水管道(13)，所述带紫外线 消毒的膜技术医疗废水处理装置还包括能够对出水管道(13)内 的液体进行消毒的紫外线灯管(15)。
7.根据权利要求6所述的一种带紫外线消毒的膜技术医疗废 水处理装置，其特征在于，所述罐体(1)内依次间隔设有竖直向 上的隔板一(6)和隔板二(7)，所述隔板一(6)和隔板二(7) 将所述罐体(1)的空腔(2)分隔为所述的分解池(8)、曝气池 (9)和膜组件处理池(10);所述隔板一(6)和隔板二(7)的 上端面均与所述罐体(1)的上侧内壁之间具有间隙。
8.根据权利要求6或7所述的一种带紫外线消毒的膜技术医 疗废水处理装置，其特征在于，所述带紫外线消毒的膜技术医疗 废水处理装置还包括出水口(4)，所述紫外线灯管(15)设置在 所述罐体(1)上方，所述出水管道(13)上设有自吸泵(5)，所 述出水管道(13)的一端设置在所述膜-生物反应器(11)一侧， 所述出水管道(13)穿过所述紫外线灯管(15)的紫外线照射区 域且所述出水管道(13)另一端与所述出水口(4)相连接。
9.根据权利要求6或7所述的一种带紫外线消毒的膜技术医 疗废水处理装置，其特征在于，所述曝气结构(12)包括设置在 所述罐体(1)上方的风机(121)，所述曝气池(9)靠近底部间 隔设有若干具有出气小孔的扩散盘(122)，所述扩散盘(122)的 出气小孔与所述风机(121)通过通气管道一(123)相连通。
10.根据权利要求9所述的一种带紫外线消毒的膜技术医疗 废水处理装置，其特征在于，所述风机(121)还连接有通气管道 二(14)，所述通气管道二(14)的出气口位于所述膜-生物反应 器(11)处。
说明书
一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法及装置
技术领域
本发明属于医疗废水处理技术领域，涉及一种带紫外线消毒 的膜技术医疗废水处理方法及装置。
背景技术
世界上的淡水资源相对来说比较匮乏，中国是一个严重缺水 国家，污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施之一。污水回 用是将城市污水、工业污水等通过污水处理装置处理之后，将其重 复利用;各种污水就近可得，可免去长距离输水，而实现就近处理 实现水资源的充分利用，同时污水经过就近处理，也可防止污水 在长距离输送过程中造成污水渗漏，导致污染地下水源;污水回 用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用。
我国专利(公告号：CN203946925U;公开日：2014-11-19) 公开了一种污水处理罐，其罐体内设置有过滤膜支架和过滤膜自 动清洁装置，在过滤膜支架的作用下，污水中的污物可形成过滤 膜，过滤膜自动清洁装置使由污物形成的过滤膜振动、部分脱落， 可有效地防止过滤膜板结，降低了污水处理罐的清洗频率和维护 成本，使得污水处理罐的工作时间延长，污水处理量增多，污水 处理能力得到了提高;通过设置冲洗装置，在污水处理罐停止工 作时，对罐体和/或过滤膜支架进行冲洗，以防止污水中的污物滞 留在罐体的内壁面上形成挂腊，或者污物滞留在过滤膜支架上， 堵塞过滤膜支架上的过水间隙。
上述专利中的污水处理罐虽然设置了过滤膜自动清洁装置能 够清洗过滤膜，但该装置结构复杂，占用空间较大，同时上述专 利中污水处理罐采用的普通过滤膜会沉淀出大量的污泥，难以处 理，而且过滤的水质效果有待提高。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种带紫外线 消毒的膜技术医疗废水处理方法及装置，本发明所要解决的技术 问题：一是如何提高污水处理效率和污水处理后的水质效果，二 是如何减少污水处理装置的占地面积和提高污水处理后的水质效 果。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：
一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法，其特征在于， 所述带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法包括以下步骤：
a、预处理：将污水置入分解池中，利用厌氧发酵法处理污水;
b、好氧处理：将经过步骤a处理的污水置入曝气池中，利用 曝气手段使空气和污水充分接触;
c、膜组件处理：将经过步骤b处理的污水置入膜组件处理池 中，利用膜-生物反应器将污水中的悬浮物过滤截留，并对污水中 的有机物和可氧化物质进行降解或氧化分解，降低污水中的生化 耗氧量以及化学耗氧量指标;
d、消毒排放：利用自吸泵将经过步骤c处理的污水吸出，并 进入紫外线灯管消毒，达到排放标准以后进行排放。
其原理如下：本技术方案中采用MBR(MembraneBio-Reactor， 膜-生物反应器)作为污水处理净化膜组件，污水进入一区分解池 预处理，利用厌氧发酵法处理污水，在厌氧微生物的作用下，对 可生物降解的高浓度污水经厌氧发酵，大部分有机物被降解，使 污水初步净化，在降解有机物的过程中不断产生污泥。然后污水 进入二区曝气池中，经曝气结构使空气与污水强烈充分接触，其 目的在于将空气中的氧溶解于污水中，将污水中不需要的气体和 挥发性物质放逐到空气中，促进气体与液体之间物质交换，从而 进一步好氧处理，曝气结构还能够通过使水流运动达到充分混合 和搅拌的目的，空气中的氧通过曝气传递到污水中与有机物或可 氧化物质接触，降低污水中的COD和BOD(COD：ChemicalOxygen Demand，利用化学氧化剂将水中可氧化物质氧化分解，根据残留 的氧化剂的量计算出氧的消耗量;BOD：BiochemicalOxygen Demand，生化需氧量或生化耗氧量，表示水中有机物等需氧污染 物质含量的一个综合指示)指标。然后污水再进入三区膜组件处 理池经由膜-生物反应器处理，截留悬浮物和降解污水中的有机物 和可氧化物质，然后通过自吸泵利用出水管道将处理后的污水吸 出来并进入紫外线灯管进行消毒，最后达标排放。
本技术方案可以用于医疗废水处理，该处理标准采用《医疗 废水排放标准》(GB/T18466-2005)的规定。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法中，在步 骤a之前，利用管道收集生活废水，通过格栅池去除污水中大颗 粒悬浮物。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法中，在步 骤a中，初步去除污水中的悬浮物和有机物使污水中悬浮物以及 生化耗氧量的指标分别达到40%～50%和20%～30%。经过步骤a 处理后SS(SuspendedSubstance，水质中的悬浮物)达到40%～ 50%，优选45%，BOD(BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量 或生化耗氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合 指示)指标达到20%～30%，优选为25%。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法中，在步 骤c中，利用膜-生物反应器截留污水中90%-95%的悬浮物。经过 步骤c处理后，污水中的悬浮物得到进一步过滤和处理，SS (SuspendedSubstance，水质中的悬浮物)的去除率达到 90%-95%，从而满足污水处理排放标准。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法中，在步 骤d中，紫外线灯管发出的紫外光为C射线，波长为240nm～ 260nm。本技术方案中优选波长为253.7nm的紫外线。紫外线杀菌 UV灯发出波长253.7nm的紫外线，紫外线杀菌灯在几秒时间内就 可以杀死细菌病毒，杀菌效率高达99%。该紫外线使细菌和病毒 的蛋白质发生变性离解、核酸中形成胸腺嘧啶二聚体，从而破坏 各种病毒和细菌的DNA和RNA结构，杀死其他消毒方法不能消灭 的细菌。
每一粒波长253.7nm的紫外线光子具有4.9eV的能量。当紫 外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成 微生物灭活，从而达到消毒的目的。当细菌，病毒吸收超过3600～ 65000uW/cm2计量时，对细菌、病毒的去氧核醣核酸(DNA)及核 醣核酸(RNA)具有强大破坏力，能使细菌、病毒丧失生存力及繁 殖力进而消灭细菌，病毒，达到消毒灭菌成效。紫外线一方面可 使核酸突变，阻碍其复制，转录封锁及蛋白质的合成;一方面产 生自由基可引起光电离，从而导致细胞的死亡。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：
一种带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置，其特征在于， 所述带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置包括具有空腔的罐 体，所述罐体上侧开设有连通空腔的进水口，所述腔体包括相互 隔开的分解池、曝气池和膜组件处理池，所述进水口位于所述分 解池上方且所述分解池与曝气池之间、所述曝气池与所述膜组件 处理池之间均相连通，所述曝气池内设有曝气结构，所述膜组件 处理池内设有膜-生物反应器，所述膜组件处理池内连接有出水管 道，所述带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置还包括能够对 出水管道内的液体进行消毒的紫外线灯管。
其原理如下：运用第一个技术方案的带紫外线消毒的膜技术 医疗废水处理方法，并结合并技术方案中带紫外线消毒的膜技术 医疗废水处理装置达到处理污水的目的，收集的生活废水经过管 道与本罐体上的进水口相连，污水从进水口流入分解池中，在分 解池经过初步沉淀和分解，再到曝气池中经曝气结构使空气与污 水强烈充分接触，其目的在于将空气中的氧溶解于污水中，将污 水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中，促进气体与液体 之间物质交换，从而进一步好氧处理;然后再到膜组件处理池中， 膜组件处理池中培养有大量的驯化细菌，在兼氧、好氧微生物的 新陈代谢作用下，污水中的各类污染物得到去除，通过膜的过滤 作用可以完全做到“固液分离”，从而保证出水浊度降至极低，污 水中的各类污染物也通过膜的过滤作用得到进一步的去除。污水 经过膜-生物反应器处理后再采用紫外线杀菌，紫外线灯管发射的 紫外线可使蛋白质发生变性离解，核酸中形成胸腺嘧啶二聚体， 破坏各种病毒和细菌的DNA和RNA结构，导致细菌和病毒的死亡， 还能够杀死其他消毒方法不能杀菌的细菌;本紫外线灯管发射的 紫外线能够在几秒时间内就可以杀死细菌病毒，杀菌效率高达 99%。最后经过出水管道排出水质较好的水，完成污水的净化回收 利用。本带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置结构紧凑，占 地面积小，产生的污泥少，污水处理效率高，水质效果好。
在膜组件处理池中，有机物的降解主要是通过形成较高浓度 的污泥在兼性厌氧性菌作用下完成的;大分子有机污染物被逐步 降解为小分子有机物，最终氧化分解为CO2、H2O等稳定的无机物 质，由于兼性厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动 力消耗。膜-生物反应器在实现污水处理回用的同时，实现了有机 污泥的大幅度减量，可实现基本无有机剩余污泥排放，成功解决 了剩余污泥处置难题。
新增有机物在兼性厌氧菌的作用下一部分被分解为小分子有 机物，继而被氧化分解为CO2、H2O等无机物;另一部分被合成为 细胞。在低污泥负荷条件下，该细胞作为营养物在兼性厌氧菌作 用下一部分又被分解为小分子有机物，继而又被氧化分解为CO2、 H2O等无机物;另一部分又被合成为新细胞。依此类推，在低污泥 负荷条件下，该新细胞又作为营养物，在兼性厌氧菌的作用下继 续作分解与合成的代谢，直至细胞最后全部代谢为CO2、H2O等无 机物。
当系统内新增细胞等于代谢速率时，有机污泥零增长。本申 请人通过长期实验监测出当污泥自身消化与增殖达到动态平衡 时，系统内的污泥负荷基本维持在0.072kg(COD)/kg(MLSS·d)。 进水有机污染物浓度高，新增细胞多，代谢速率高，MLVSS升高; 反之，进水有机污染物浓度低，新增细胞少，代谢速率低，MLVSS 降低。由于膜-生物反应器能够将细菌截留下来，污泥浓度随进水 浓度可以在比较宽的范围内波动，确保系统能在0.072kg(COD) /kg(MLSS·d)这个污泥负荷下运行，实现有机剩余污泥近零排 放。且通过不排泥方式的运行，可以维持较长污泥龄，抑制了丝 状菌的增殖，解决了不排泥情况下的污泥膨胀问题。
污水除磷技术主要有化学除磷和生物除磷，化学除磷药剂用 量大，产生的化学污泥多，运行成本高;生物除磷需通过排泥实 现，存在剩余污泥处理难题，本技术方案利用膜-生物反应器对有 机污泥进行分解，解决了这一难题。
本技术方案中还采用兼氧生物气化除磷工艺，厌氧氨氧化的 反应机理是：在一定条件下，硝化作用产生大量的NO2-累积，厌 氧氨氧化菌首先将NO2-转化成NH2OH，再以NH2OH为电子受体将NH4+氧化生成N2H4;N2H4转化成N2，并为NO2-还原成NH2OH提供电子， 实验中有少量NO2-被氧化成NO2-。由于实现了短程硝化、厌氧氨 氧化作用，减少了供氧，大幅降低曝气能耗和反硝化所需碳源， 从而实现了高效脱氮目的。在实施上，不仅要优化营养条件和环 境条件，促进厌氧氨氧化菌的生长，同时要设法改善菌体的沉降 性能并改进反应器的结构，促使功能菌有效持留。
厌氧氨氧化涉及的化学反应为：
NH2OH+NH3→N2H4+H2O;
N2H4→N2+4[H];
HNO2+4[H]→NH2OH+H2O。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置中，所述 罐体内依次间隔设有竖直向上的隔板一和隔板二，所述隔板一和 隔板二将所述罐体的空腔分隔为所述的分解池、曝气池和膜组件 处理池;所述隔板一和隔板二的上端面均与所述罐体的上侧内壁 之间具有间隙。污水从进水口从上往下进入后在重力作用下冲到 底部，处理过程中达到一定量后自动漫过隔板一或隔板二，进入 下一道工序，提高自动化的同时保证充分反应。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置中，所述 带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置还包括出水口，所述紫 外线灯管设置在所述罐体上方，所述出水管道上设有自吸泵，所 述出水管道的一端设置在所述膜-生物反应器一侧，所述出水管道 穿过所述紫外线灯管的紫外线照射区域且所述出水管道另一端与 所述出水口相连接。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置中，所述 曝气结构包括设置在所述罐体上方的风机，所述曝气池靠近底部 间隔设有若干具有出气小孔的扩散盘，所述扩散盘的出气小孔与 所述风机通过通气管道一相连通。本技术方案中的扩散盘包括出 气管上端设置的圆锥形叶片，圆锥形叶片上开设若干出气小孔， 出气小孔与出气管相连通，出气管下端通气管道一相连通。
在上述的带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置中，所述 风机还连接有通气管道二，所述通气管道二的出气口位于所述膜- 生物反应器处。本技术方案中风机通过通气管道二对膜-生物反应 器处通气，从而对膜-生物反应器的膜丝进行冲刷、震荡，并防止 膜-生物反应器的污染和堵塞，同时产生的溶解氧正好被用来氧化 部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值。
与现有技术相比，本发明中的技术方案具有以下优点：
1、本带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法出水效果好， 悬浮物小于10mg/L。
2、本带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理方法利用紫外线杀 菌无二次污染，运行安全，可靠而且成本及运行维护费用低。
3、本带紫外线消毒的膜技术医疗废水处理装置占地面积少， 集成度高，有机污泥近零排放，减少二次污染。