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          行業新聞
          醫療廢水臭氧發生器處理及消毒方法

          一、  概述

          醫院排出的污水常含有大量的致病微生物及蟲卵等有害物質,如不進行處理和消毒,勢必污染水源和環境造成疾病傳播,危害人們身體健康。因此,必須重視醫院污水處理與消毒。
              醫院污水中來自臨床科室、病房、廁所、門診、化驗、洗衣房、太平間的廢水,都含有病源微生物,要經無害化處理才能排放。來自醫院行政辦公區的糞便污水應經 化糞池處理才可引入污水處理站進行消毒,其它污水一般可直接排放,但目前各醫院將各種來源污水一同處理,然后一同排放。

          二、臭氧在醫院污水處理中的應用原理和效果

          臭氧在應用于污水消毒時往往需要較大的臭氧投加量和較長的接觸時間。其主要原因是污水中存在著較高的污染物如COD、NO2-N、色度和懸浮物等,這些物質都會消耗臭氧,降低臭氧的殺菌能力,只有當污水在臭氧消毒之前經過必要的預處理,才能使臭氧消毒更具經濟和有效性。臭氧與污水接觸方式和傳質效果也會影響臭氧的投加量和消毒效果。               

          水質影響: 波莫納水再生廠在臭氧氧化中試裝置上研究了COD、NO2-N、色度和懸浮物對臭氧消毒的影響。溶解化學需氧量(COD)污水中溶解的化學需氧量在臭氧消毒時其濃度會發生變化,有時會發生在臭氧化初期COD上升而隨之又下降的情況,每g臭氧可使BOD5降 低0.24mg/L。中試裝置研究表明,污水中的剩余臭氧量與剩余COD對臭氧消毒效果具有很大影響,當污水中臭氧剩余濃度為2mg/L,COD為 12mg/L時,大腸桿菌可去除4~5個數量級,剩余COD升高時,去除效果差。當COD≤12mg/L時臭氧消毒效果受COD影響較小,所以當對二級出 水進行臭氧消毒時,為達到99.999%的去除率,保持一定的臭氧剩余濃度是十分必要的。

          亞硝酸鹽氮可以被臭氧氧化,其反應為:NO2- + O2 →NO3- + O2。

              懸浮固體由于可以隱蔽細菌,消耗臭氧,阻礙消毒劑與生物的接觸,所以被認定為影響消毒的主要因素之一。對二級處理出水的臭氧處理結果表明,臭氧可以去除二 級出水中的懸浮物和濁度。用空氣和臭氧對二級出水進行曝氣對比實驗,3個柱通空氣,3個柱通臭氧,柱內氣液比均為1:10,臭氧量每個柱3mg/L。臭氧 處理結果總懸浮固體去除率為70%,濁度去除40%,而空氣柱內總懸浮物僅去除30%,濁度去除5%,說明了臭氧對懸浮物的氧化作用。

          聯合碳素公司研究了達到排放標準臭氧所需量ODD與總懸浮固體之間的關系:

          二級出水經濾膜過濾: 不含懸浮固體,COD = 30mg/L,ODD = 1.0~2.5mg/L

          二級出水經重力過濾: TSS = 6mg/L,COD = 30mg/L,ODD = 1.5~4.0mg/L

          二級出水未經過濾: TSS = 6mg/L,COD = 30mg/L,ODD = 3.5~8.5mg/L

          臭氧需要量(ODD)與懸浮物(TSS)的關系式為: ODD = 1.5 + 0.38TSS

              臭氧對二級出水脫色非常有效,脫色率可達90%以上,進水色度主要隨進水COD變化,對消毒的影響也主要反映在COD的影響上。

              臭氧投加量和剩余臭氧量: 剩余臭氧量象余氯一樣在消毒中起著重要的作用,在污水消毒時,剩余臭氧只能存在很短的時間,如在二級出水臭氧消毒時臭氧存留時間只有30min。所測到的 剩余臭氧除少量的游離臭氧外,還包括臭氧化物、過氧化物和其它氧化劑。在水質好時游離臭氧含量多,消毒效果效果好。

              臭氧消毒所需的接觸時間是很短的,但這一過程也受水質因素的影響,圖14表明活性炭出水和二級出水臭氧接觸時間對滅菌效果的影響。從圖中可以看出,在臭氧 投加量為12mg/L時,活性炭處理出水與臭氧接觸2min大腸桿菌去除率為99.999%以上,而二級出水僅去除90%,一般認為二級出水需要較長的接 觸時間,在臭氧投加量為15mg/L,接觸10min可滿足出水對細菌學的指標要求。另外研究發現在臭氧接觸以后的停留時間內,消毒作用仍在繼續,在最初 停留時間10min內臭氧有持續消毒作用,20min以后就不再產生持續消毒作用,在紐約市華茲島污水處理廠進行試驗結果是,對二級出水投加 3.5mg/L臭氧,接觸時間3.5min,后續停留20min,幾乎可全部殺滅糞便大腸菌。


          1  SDK-O臭氧機臭氧接觸時間對消毒效果影響

                                                     

           

          臭 氧在處理污水過程中往往不能百分之百地被污水吸收利用,所以在剩余的尾氣中還含有一部分臭氧,如直接排入大氣就會污染環境。剩余臭氧可以盡量利用,如引入 原污水中。如實在不能利用就必須處理。尾氣處理的方法有燃燒法、活性炭吸附法、化學吸收法和催化法等。幾種處理方法的比較見表1。

          表1 臭氧尾氣處理方法比較


          處理方法

          工藝條件

          優缺點

          燃燒法(熱分解法)

          加熱>270oC

          簡單、可靠、需要消耗能量

          活性炭法

          固定床吸收柱

          適合低濃度臭氧

          催化分解法

          霍加拉特劑固定床

          發熱、分解快、怕潮濕

          化學吸收法

          還原劑堿液吸收

          費用高

          三、   醫院污水消毒處理的原則與流程

          臭氧消毒醫院污水在我國開始于80年代初期。由于臭氧發生器設備投資較大,要求管理技術水平高,所以只有少數醫院采用,一般在下列情況下,可考慮采用臭氧消毒。

          A. 傳染病醫院和傳染病房排出的含有腸道病毒,特別是含有肝炎病毒的污水;

          B. 最終排入養魚塘和漁業水體的污水,采用氯化消毒會由于余氯過高造成魚類和其他水生生物死亡時;

          C. 在某些特殊要求的情況下,如排入某些特殊要求的水域或水的回收再利用時;

          D. 臭氧發生設備安裝使用簡便及管理要求降低時。

          采用臭氧消毒的醫院污水,預處理是十分重要的,往往由于預處理程度不夠而影響臭氧消毒的效果,醫院污水處理程度要經過技術經濟比較確定。污水最好是經過二級處理后再用臭氧消毒。這樣可以減少臭氧的投加量,降低設備投資費用和運行費用。

           


          一級處理臭氧消毒工藝

          醫院污水臭氧消毒的基本工藝流程如圖2。

            不同處理流程消毒醫院污水的試驗結果如表2。

             醫院污水臭氧消毒工藝設計,包括預處理工藝設計、臭氧消毒接觸系統設計及臭氧發生器及配套設備的選擇等。預處理工藝指在臭氧消毒之前對醫院污水進行的一級處理或二級處理過程。

          臭氧消毒醫院污水的設計參數可通過實驗確定,也可參照表3所列參數設計。

          1.醫院污水臭氧消毒設備布置要點

          1)      院污水臭氧處理站應設置臭氧發生器設備間和操作間。

          2)臭氧發生器間應留有設備檢修空間。

          3)臭氧接觸系統在寒冷地區應設在室內,尾氣處理后設排氣系統排出室外。

          4)根據處理工藝要求設置提升泵房,泵房應盡量靠近處理設備。

          5)應絕對防止臭氧接觸系統內的污水通過臭氧管道回流到臭氧發生器。

          6)設備間內應有保溫或供暖設備。

          表2 不同處理工藝流程的臭氧處理結果

          處理工藝

          水樣

          臭氧投加量

          (mg/L)

          PH

          SS/

          (mg/L)

          COD/

          (mg/L)

          NH3 – N/

          (mg/L)

          細菌總數

          (個/L)

          大腸菌群數

          (個/L)

          自然沉淀

          +臭氧

          原水


          6.8

          20~120

          98~200

          6~20

          9~33×105

          >238000

          沉淀后


          6.8

          20~70

          73~154

          7~14

          4~13×105

          >238000

          臭氧后

          30

          6.8

          10~14

          65~105

          5~10

          2~9×102

          230~2300

          混凝沉淀

          +臭氧

          原水



          30~80

          100~250

          --

          106~7

          >238000

          沉淀后



          15~40

          56~120

          --

          105~6

          238000

          臭氧后

          20~50


          10~30

          54~110

          --

          102~3

          <900

          二級處理

          +臭氧

          二級出水



          8~12

          22~31


          1~4×106

          >238000

          臭氧后

          10~20





          18~140

          230

          表3  醫院污水臭氧消毒主要設計參數


          項目

          一級處理出水

          二級處理出水

          臭氧投加量 /(mg/L)

          30~50

          10~20

          接觸時間 /min

          30

          5~15

          大腸菌去除率 /%

          99.99

          99.999

          2.SDK-O型電解法臭氧發生器在醫院污水處理中的工藝

          SDK-O型臭氧發生器應用在醫院污水消毒處理的工藝流程主要取決排向,其基本特點是:效果好,經濟安全,管理簡單,施工方便,占地面積少。其設計的一般流程見圖3。

           SDK-O臭氧發生器在醫院污水處理中的工藝流程

          污泥沉淀池
          1.各級處理構筑物平面布置
          平面布置應遵循下列一般性原則:
          1) 平面布置必須按室外排水設計規范所規定的各項條款進行設計。
          2) 總體布置應根據廠內各建筑物的功能和流程要求,結合廠址和地形,氣候與地質條件等因素。
          3) 廢水與污泥的流向應充分利用原有地形,各構筑物的連接管、渠應簡單而便捷,避免迂回曲折,符合排水暢通,降低能耗,平衡土方的要求。
          4) 各構筑物布置緊湊,節省占地,縮短連接管線,同時還應考慮到管閘閥等附屬的設備,構筑物地基的相互影響以及為施工、操作運行與檢修方便,構筑物之間應留有一定間距。
          5) 應根據處理工藝要求,設置廢水、污水和氣體的計量裝置及其相應的儀表與控制。

          2. 污水處理單元的高程布置
              污水處理平面布置確定了各處理構筑物的平面位置,而其相對位置則需由污水站的高程布置來確定。為了使廢水與污泥可能按重力流循環處理,流程中各構筑物通暢 流動,同時又應避免使某些構筑物的泵房有關標高及相應水面標高產生矛盾,因此確定各構筑物和其它構筑物的標高,正確選定各連接渠的尺寸標高,這是廢水處理 站高程布置的主要任務,為了節省提升設備與運行費用,盡可能使廢水與污泥在各構筑物間按重力流動或減少提升次數,必須精確計算流動過程的水頭損失,避免不 必要的跌水。水頭損失包括: 水流流過各處理構筑物的水頭損失,構筑物間連絡管渠中的沿程與局部水頭損失,以及水流流過計量設備的水頭損失等。這些根據具體工程進行計算。由于醫院污水 含有大量病原微生物,因此構筑物應建在地下或蓋上蓋板,避免污水暴露與空氣中。

          四、低壓電解式臭氧的特點與臭氧發生器其的選擇

          新 型低壓電解臭氧應用在水處理上更明顯的特點是;1、因從純水中提取臭氧故所產生的臭氧中,不含有氮氧化合物等其他雜質(特別是不含有一氧化氮、二氧化氮等 致癌物質),不會影響水質。2、抗濕度能力高達90%。模塊電解水原理不易受潮,不會擊穿。3、電極3-5V低耗,可連續性工作,安全性能好,有超長的使 用壽命。4、所產生的臭氧濃度高(低壓臭氧18-20%,高壓臭氧1-3%)投入水中同等值的臭氧量,采用本方式可達到更高的水中臭氧濃度。5、綜合使用 成本低,同等水流量達到相同的臭氧濃度使用成本不到高壓設備的一半。

           

          如何選用臭氧發生器,就必須知道臭氧發生器的評價指標。一般評價一個臭氧發生器最基本的指標是:臭氧產量,臭氧濃度,使用成本,可靠性,使用壽命,電耗等。

          低 壓電解法臭氧,屬于中小型設備,它產量不大,但他的濃度特別高。臭氧濃度單位:國際通行用體積百分比濃度標稱。電暈法空氣源臭氧濃度為1-3%。氧氣源臭 氧濃度為2-6%。低壓電解法臭氧濃度為18-20%。國內一般采用mg/L、g/m3單位來標稱,電暈法空氣源臭氧濃度為10-40 mg/L,氧氣源臭氧濃度為20~80 mg/L,電解法純水源臭氧濃度為250-280 mg/L。低壓電解法產生的臭氧不含氮氧化合物(無二次污染),耗能低,安全好,性能穩定深受國內外客戶的歡迎。

          目前國內大部分臭氧發生器都采用以空氣為原料高頻高壓電暈的方式來產生臭氧,這種方式的臭氧發生器衍生的氮氧化物超標是一個很嚴重問題。由于空氣中含78%以上的氮氣,如果暴露在高壓放電的環境,氮氣分子就會離解成原子,這樣就優先和氧氣形成毒性較大的氮氧化物NOX,而高壓電暈法空氣源臭氧發生器所產生的NOX主要成分為二氧化氮NO2。具體表現為:①.NO2難溶于水,容易進入下呼吸道直至肺的深部,當NO2到達肺泡時,緩慢溶于體液中,形成亞硝酸和硝酸及其鹽類,以亞硝酸根和硝酸根離子的形成通過肺進入血液在全身分布,引起腎、肝、心等臟器損傷。同時NO2本身對肺組織產生強烈的刺激和腐蝕作用,引起肺水腫。②.免疫功能損傷:長期接觸NO2不僅可降低肺泡吞噬細胞能力而且能夠抑制血清中抗體的形成,影響機體免疫功能。③.促癌作用:動物實驗表明NO2有 促癌和致癌作用。另外目前國內市場上的臭氧發生器設備五花八門、層出不窮,產品質量參差不齊,很多人誤以為只要能出臭氧一切OK了,而忽略了氮氧化物這個 對人體健康危害巨大的隱型殺手。特別是一些價格低廉的臭氧發生器,因配置簡單材料低劣設備在產生臭氧的同時更容易導致大量的氮氧化合物NOx的形成。很多 制藥潔凈車間需要經常進行臭氧消毒,有的甚至在生產工作中使用特別是送風系統或新風系統不完善的場所,潔凈區內的氮氧化合物就會越聚越多,給工作人員造成 嚴重的危害。所以說選擇一個好的臭氧發生器非常重要。

          四、    工程造價預算

          工程造價包括土建材料費,設計、施工費、設備費、安裝費。


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