膜生物反应器处理医院污水的消毒及消毒副产物研究

【摘要】： 膜生物反应器(MBR)应用于医院污水处理工艺不但具有出水有机物和悬浮物浓度低、剩余污泥少等优点,且具有物理消毒作用。课题研究了在工程应用中采用MBR处理医院污水的消毒特征,MBR处理前后污水的氯消毒动力学、氯消毒副产物及其生物毒性。 实验结果表明,由于膜和膜面沉积层的截留作用实现了MBR对指示微生物的有效去除,在工程应用中MBR对细菌总数和粪大肠杆菌的平均去除率分别达到2.0～3.9 log和2.8～4.0 log。MBR在连续运行22个月以后,由于膜丝的破损和老化,消毒效果有明显的下降趋势。 采用次氯酸钠(NaClO)进行消毒试验,原污水出现明显的“拖尾现象”,其细菌总数和粪大肠菌群的变化符合对滞后和拖尾均有体现的Collins-Selleck模型。MBR出水具有极高的消毒效率,当有效氯浓度为3.0 mg/L,接触时间为2 min时,细菌总数和粪大肠菌群均不被检出,考虑消毒剂瞬时衰减的Chick-Waston模型对NaClO灭活MBR出水中细菌的灭活曲线有最佳拟合效果。 为检测消毒前后医院污水中的卤代乙酸(HAAs),建立了离子色谱与固相萃取结合的分析方法。经过25倍预浓缩后,一溴乙酸的检出限为2.61μg/L,二溴乙酸的检出限为1.30μg/L,其余三种HAAs的检测限为0.48～0.82μg/L,准确度和精密度等测定结果符合一般分析要求。将该方法用于测定三个不同处理工艺的医院污水消毒前后水样中的HAAs,发现A、B和C三个污水处理站氯化消毒前后水样中HAAs的增长率分别为91.28%、63.61%和79.50%。 对于医院原污水和MBR出水,要获得相同的CRT值,原污水投氯量显著高于MBR出水,相应耗氯量为MBR出水的5~10倍;且为了获得更高的CRT,原污水需要的投氯量的增量明显高于MBR出水。 当CRT约为0.0075 mg·h/L时,MBR出水中粪大肠菌群即可不被检出,且放置6 h未见再生长现象,此时三卤甲烷、卤代乙酸和可吸附有机卤化物浓度分别为8.01μg/L、19.05μg/L和102.5μg/L,相应的生物毒性为8.96μg/L(以K_2Cr_2O_7计)。要达到同样的消毒效果,原污水产生的生物毒性为MBR出水的4.5倍。