Больничные сточные воды имеют сложный состав. Чрезмерный уровень аммиачного азота не только влияет на качество очищенных сточных вод, но также может привести к эвтрофикации и другим экологическим проблемам. Аммиачный азот в основном поступает из мочи, крови, метаболитов лекарственных препаратов и сточных вод прачечных, а также может содержать патогены, дезинфицирующие средства и другие мешающие вещества. Итак, как решить проблему высокого уровня аммиачного азота в больничных сточных водах?

I. Выявление первопричины и решение проблемы Прежде чем решать проблему, необходимо сначала понять причины чрезмерного уровня аммиачного азота. К распространенным причинам относятся:

1. Недостаточная предварительная очистка: Фильтры и уравнительные резервуары неэффективно задерживают примеси и не балансируют качество воды, позволяя сточным водам с высокой концентрацией аммиачного азота, таким как моча и фекалии, напрямую попадать в последующую систему очистки, вызывая шок.

2. Низкая эффективность биологической очистки: Недостаточная активность нитрифицирующих бактерий, возможно, из-за неподходящего содержания растворенного кислорода, pH или температуры; чрезмерно короткий срок хранения осадка, поскольку нитрифицирующие бактерии размножаются медленно и требуют более длительного срока хранения осадка; и несбалансированное соотношение углерода и азота.

3. Значительные колебания концентрации входящих сточных вод: Сброс больничных сточных вод значительно варьируется между утренними и вечерними пиковыми часами, вызывая резкие колебания концентрации аммиачного азота, превышающие допустимую нагрузку системы очистки.

4. Неправильный выбор процесса: Традиционные процессы, такие как простая аэробная очистка, обладают слабыми денитрификационными свойствами и не имеют специализированных установок для очистки от аммиачного азота.

Для решения проблемы превышения концентрации аммиачного азота в больничных сточных водах необходим многоступенчатый синергетический подход к очистке, учитывающий такие характеристики, как остаточный хлор и значительные колебания нагрузки.

II. Целенаправленные решения

(I) Улучшенная предварительная обработка для снижения шоковых нагрузок

Суть предварительной обработки заключается в снижении колебаний содержания аммиачного азота и создании стабильных условий для последующей биологической очистки:

На этапе предварительной обработки необходимо повысить буферную способность: использовать мелкоячеистые сита (расстояние между ситами ≤ 5 мм) плюс измельчающие сита для улавливания примесей, увеличить время выдержки в уравнительном резервуаре до 8-24 часов и добавить перемешивающее устройство, а также отдельно регулировать pH сточных вод с высоким содержанием аммиачного азота до 7-8 в отдельной зоне для снижения воздействия на последующие процессы.

(II) Оптимизация процессов биологической очистки (удаление основного азота)

Удаление аммиачного азота в основном основано на нитрификации (в аэробных условиях нитрифицирующие бактерии превращают аммиачный азот в нитраты). Для повышения эффективности нитрификации необходимы корректировки процесса:

Биологическая очистка является основой удаления азота и требует тщательной оптимизации: необходимо контролировать содержание растворенного кислорода в аэробной зоне на уровне 2-4 мг/л, поддерживать pH на уровне 7,5-8,5 и обеспечивать подходящую температуру 15-30℃ за счет нагрева отработанным теплом или добавления низкотемпературных бактерий в условиях низкой температуры. Возраст осадка следует установить на уровне 15-25 дней, чтобы предотвратить потерю нитрифицирующих бактерий. При соотношении углерода к азоту <5 следует добавлять источник углерода, например, ацетат натрия, в аноксическую зону в соотношении 5:1. Для небольших и средних больниц можно выбрать процесс SBR, для средних и крупных — процесс A/O или A²/O, а для сценариев с высокими стандартами выбросов рекомендуется использовать MBR для повышения эффективности.

(III) Усовершенствованная очистка: Дополнительные меры при превышении допустимых уровней аммиачного азота после биологической очистки

Если после биологической очистки уровни аммиачного азота по-прежнему не соответствуют стандартам (например, стандарт сброса ≤ 5 мг/л), требуется установка усовершенствованной очистки:

Химическое осаждение: Добавление солей и фосфатов магния для образования осадка фосфата магния-аммония при pH 8,5-9,5 обеспечивает степень удаления аммиачного азота 80-90%. Однако стоимость реагентов высока, поэтому подходит для небольших объемов в экстренных случаях.

Хлорирование до точки прорыва: Добавление хлора или гипохлорита натрия в кислых условиях окисляет аммиачный азот до газообразного азота. Для предотвращения превышения допустимых уровней остаточного хлора необходим строгий контроль дозировки хлора. Могут образовываться побочные продукты, такие как хлороформ, требующие последующего дехлорирования. Следует соблюдать осторожность при использовании этого метода для сточных вод больниц.

Адсорбция: Использование природного цеолита или модифицированного активированного угля для адсорбции обеспечивает степень удаления 70–90%. Адсорбент нуждается в периодической регенерации раствором NaCl, что подходит для углубленной обработки аммиачного азота низкой концентрации.

(IV) Аварийное реагирование: Быстрое снижение уровня аммиачного азота

В аварийных ситуациях, связанных с чрезмерным уровнем аммиачного азота, можно использовать два временных решения:

Хлорирование до точки прорыва является высокоэффективным вариантом. При добавлении гипохлорита натрия или гипохлорита кальция аммиачный азот окисляется до газообразного азота при pH ≈ 7. Дозировка хлорирования должна контролироваться на уровне 7,6 от массы аммиачного азота. Примечание: Чрезмерное добавление может привести к образованию побочных продуктов дезинфекции, таких как тригалометаны, что потребует последующей обработки для дехлорирования.

Адсорбция цеолитом подходит для сценариев с малыми объемами. В этом методе используются ионообменные свойства природного или модифицированного цеолита для адсорбции аммиачного азота, однако для обеспечения эффективности адсорбции необходима регулярная регенерация цеолита.

В целом, для решения проблемы чрезмерного уровня аммиачного азота в больничных сточных водах необходим комплексный подход, включающий предварительную обработку, биологическую очистку, усовершенствованную очистку и экстренные меры. Параметры процесса должны быть оптимизированы на основе фактических условий эксплуатации для достижения баланса между эффективностью очистки и стоимостью. Одновременно необходимо уделять внимание таким характеристикам, как остаточный хлор. Благодаря скоординированному управлению всем процессом можно обеспечить соответствие сточных вод нормам, эффективно предотвращая при этом риск эвтрофикации.