MBR+活性氧工藝在醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用

張福勇，扈志強，劉利達

（1.泰安市中心醫(yī)院，山東 泰安 271000；2.山東潤興環(huán)保科技有限公司，濟南 250000）

MBR+活性氧工藝在醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用

張福勇1，扈志強1，劉利達2

（1.泰安市中心醫(yī)院，山東 泰安 271000；2.山東潤興環(huán)保科技有限公司，濟南 250000）

介紹了MBR（Mombone Bio-Reactor）膜處理技術(shù)聯(lián)合新型單過硫酸氫鉀復(fù)合粉活性氧類消毒方式在醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用，通過分析MBR膜處理技術(shù)聯(lián)合單過硫酸氫鉀復(fù)合粉在泰安市某中心醫(yī)院醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用實例，為國內(nèi)醫(yī)療廢水的處理摸索和建立了一種新的組合方式。

膜生物反應(yīng)器；醫(yī)療廢水；活性氧消毒劑；單過硫酸氫鉀

MBR膜處理技術(shù)作為水處理技術(shù)較為先進的處理工藝，已逐步應(yīng)用于水體深度處理，并得到了市場的良好反饋。但由于市場推廣、技術(shù)等原因，在某些專業(yè)水體處理中并未得到很好地應(yīng)用。近幾年隨著該項技術(shù)的大力推廣和技術(shù)條件的不斷成熟，逐漸得到了推廣應(yīng)用，亦得到了良好的市場評價。同時，由于醫(yī)療廢水中致病源微生物的數(shù)量、種類、致病性等的特殊性，因此，消毒環(huán)節(jié)在醫(yī)療廢水處理過程中就顯得至關(guān)重要。傳統(tǒng)的用含氯劑消毒方式，其長達200余年的應(yīng)用已使廢水中病原微生物產(chǎn)生了極強的耐藥性，現(xiàn)已無法滿足新環(huán)保法對廢水處理的要求。MBR膜處理技術(shù)聯(lián)合新型單過硫酸氫鉀復(fù)合粉活性氧類消毒方式應(yīng)運而生，該工藝在醫(yī)療廢水處理中取得了很好的效果。本文通過應(yīng)用實例，介紹了MBR膜處理技術(shù)聯(lián)合新型單過硫酸氫鉀復(fù)合粉活性氧類消毒方式在醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用情況。

1 項目概況

1.1 項目現(xiàn)狀以及規(guī)模

泰安某中心醫(yī)院因建院時間久遠，前期對醫(yī)療廢水處理達標要求較低，醫(yī)療廢水采用預(yù)處理工藝相對滯后，廢水的生化指標無法滿足排放標準要求，同時，用于醫(yī)療廢水處理升級改造的地上可使用面積也有限。

該院的污水處理站處理的原污水包括醫(yī)療廢水和生活污水。原污水合計1700m3/d，主要是門診部、手術(shù)室、住院部、食堂、廁所排放的廢水，主要污染物有CODCr、BOD5、NH3-N、SS、總大腸菌群數(shù)、植物油類、細菌、病毒等。

1.2 進水水質(zhì)及排放要求

根據(jù)泰安市環(huán)保監(jiān)測站提供的監(jiān)測報告，經(jīng)統(tǒng)計分析檢測結(jié)果，確定了進水水質(zhì)主要指標的均值。醫(yī)療廢水處理后的出水水質(zhì)應(yīng)滿足《醫(yī)療污染物排放標準》（DB37/596-2006）表2 “基本控制項目最高允許排放濃度（日均值）”中的排放標準的要求（見表1）。

表1 進水、出水水質(zhì)主要污染物指標

2 污水處理工藝設(shè)計

2.1 處理工藝選擇

該院污水性質(zhì)與城市生活污水類似，對于這種污水的處理，國內(nèi)目前多采用AO法、氧化溝法等。AO法出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，管理簡便，更適用于小型污水處理站。

MBR膜處理工藝是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。其利用高性能膜將生化反應(yīng)池出水的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留，省去了二沉池，活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解。因此，MBR工藝通過膜分離技術(shù)大大強化了生物反應(yīng)器的功能，與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，是目前最有前途的醫(yī)療廢水處理新技術(shù)之一。

經(jīng)考察論證，該院認為，MBR膜處理技術(shù)的優(yōu)勢諸多，完全可以滿足和解決污水處理面臨的諸多條件要求。在有限的條件下，該院最終選擇了MBR膜處理工藝，作為項目改造的首選方案（見圖1、2）。

圖1 安裝中的MBR膜

圖2 污水處理操作系統(tǒng)工作圖

此外，醫(yī)療廢水含有各種病原體，如蛔蟲卵、肝炎病毒、結(jié)核菌、痢疾等大量病菌病毒，如果不經(jīng)過消毒處理，任其排入城市下水道或環(huán)境水體，就會嚴重污染水源，傳播疾病，危害人民群眾的身體健康。因此，為防止疾病的傳播和污染環(huán)境，必須對出水也進行消毒處理。

該院在MBR處理后采用單過硫酸氫鉀消毒粉的高級氧化消毒工藝。單過硫酸氫鉀復(fù)合粉（Oxone，2KHSO5·KHSO4·K2SO4）是一種新型消毒劑，具有較強的氧化能力，其中單過硫酸氫鉀（KHSO5）是復(fù)合粉的活性成分和氧化勢能的來源。單過硫酸氫鉀復(fù)合粉在水中可釋放多種高能量、高活性的小分子自由基、新生態(tài)氧和活性氧等過氧化氫衍生物，并可形成微量次氯酸，對多種致病微生物具有顯著的殺滅作用，殺滅效果明顯優(yōu)于二氧化氯等傳統(tǒng)的消毒劑。同時由于其為粉劑，運輸方便，沒有腐蝕、爆炸、泄漏的風險；管理方便，操作簡單，投加設(shè)備簡單，易于維護。

2.2 MBR工藝特點

MBR反應(yīng)器作為一種新興的高效污水生物處理技術(shù)，特別是在污水資源化及回用方面的明顯潛力，受到各國專家的廣泛關(guān)注。MBR工藝與其他生物處理工藝相比具有明顯優(yōu)勢，主要優(yōu)勢如下：

（1）能夠高效地進行固液分離，分離效果遠好于各種沉淀池；出水水質(zhì)好，可直接回用；將二級處理與深度處理合并為一個工藝；實現(xiàn)了污水的資源化。

（2）由于膜的高效截留作用，可以將微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)；將反應(yīng)器的水力停留時間和污泥齡完全分開，使運行控制更加靈活。

（3）反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，耐沖擊負荷。

（4）反應(yīng)器在高容積負荷、低污泥負荷、長污泥齡的條件下運行，產(chǎn)泥量少。

（5）由于采用膜法進行固液分離，使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應(yīng)器中有足夠的停留時間，極大地提高了難降解有機物的降解效率，同時不必擔心產(chǎn)生污泥膨脹的問題 。

（6）由于污泥齡長，有利于增殖緩慢的硝化菌的截留、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化作用得以加強。通過運行方式的適當調(diào)整亦可具有脫氮和除磷的功能。

（7）系統(tǒng)采用PLC控制，可實現(xiàn)全程自動化控制。（8）MBR工藝設(shè)備集中，占地面積小。

2.3 醫(yī)療廢水處理工藝流程

醫(yī)療廢水首先進入化糞池沉淀發(fā)酵，然后經(jīng)格柵攔截較大顆粒的漂浮物/懸浮物后進入調(diào)節(jié)池；在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)水量，再用提升泵將污水恒量、持續(xù)不斷地打入水解酸化池內(nèi)；在水解酸化池內(nèi)，一方面，水解酸化細菌對污水中的有機污染物進行厭氧代謝活動，可將一些高分子有機污染物開環(huán)斷鏈，改善其生化特性，以利于后續(xù)的好氧生物處理；另一方面，反硝化細菌對自接觸氧化池回流的硝化液進行反硝化反應(yīng)，將污水中的NO2-N或NO3-N轉(zhuǎn)化為N2，實現(xiàn)對氨氮的去除。

水解酸化池出水自流進入好氧池內(nèi)，在好氧池中，污水中的有機污染物在好氧菌的新陳代謝作用下被分解去除，同時亞硝化細菌和硝化細菌將污水中的NH3-N轉(zhuǎn)化為NO2-N或NO3-N，部分硝化液回流至水解酸化池進行反硝化反應(yīng)；好氧池出水在膜池中進行泥水分離，部分污泥回流至水解酸化池，以維持生物降解所必需的污泥濃度，另一部分污泥（剩余污泥）定期排入化糞池后外運處理。經(jīng)膜過濾的水，經(jīng)過清水池短暫停留后進入消毒池，投放單過硫酸氫鉀消毒粉進行消毒、達標后出水排放（如圖3）。

圖3 工藝流程圖

污泥是污水處理過程中的副產(chǎn)物，容易引起二次污染，因此必須對污泥進行安全處理、處置。由于MBR工藝的污泥產(chǎn)量較小（只有傳統(tǒng)處理工藝的1/20），采用以往的處置方式成本較高，故將剩余污泥排入化糞池進行消毒處理后定期外運處置。

3 MBR工藝及單過硫酸氫鉀復(fù)合粉消毒效果評價

3.1 實驗材料及采樣過程

為了驗證MBR工藝及單過硫酸氫鉀復(fù)合粉處理醫(yī)療廢水在消毒效果和安全方面的優(yōu)越性，采用了該院的原污水及未經(jīng)消毒的MBR出水，投加不同濃度單過硫酸氫鉀復(fù)合消毒粉，觀察消毒后糞大腸菌群數(shù)值變化，對水樣消毒前后的各項水質(zhì)指標進行測定。

實驗時所用試劑均符合國家標準，單過硫酸氫鉀消毒粉，3倍濃縮乳酸蛋白胨培養(yǎng)液，實驗用水為蒸餾水或具有同等純度的水。實驗儀器為試管、發(fā)酵管、燒杯、量筒、移液槍、高壓滅菌鍋。

用消過毒的2500mL采樣瓶按常規(guī)采樣方法采集污水原水及未經(jīng)消毒的MBR出水水樣，樣品采集后立即送實驗室檢驗。在實驗室用對照法進行消毒前后效果測試。采用多管發(fā)酵法測定糞大腸菌群總數(shù)。

3.2 實驗步驟

加藥前對污水原水及未消毒MBR出水進行對比測試，作為消毒前的結(jié)果（見表2）。

表2 污水原水、MBR出水水質(zhì)主要污染物指標

3.2.1 配置不同濃度的消毒液

1）稱取1 0 g單過硫酸氫鉀復(fù)合粉，用超純水定容于1 L的容量瓶中，則單過硫酸氫鉀復(fù)合粉的質(zhì)量濃度為10g/L；2）量取1mL溶液，用超純水定容于1L的容量瓶中，則單過硫酸氫鉀復(fù)合粉的質(zhì)量濃度為10mg/L；3）分別向6個塑料取樣瓶中加入97mL、95mL、93mL、91mL、90mL、85mL未消毒MBR出水試驗水樣；4）分別量取3mL、5mL、7mL、9mL、10mL、15mL溶液，依次加入6個取樣瓶，則對應(yīng)實驗水樣中加入的單過硫酸氫鉀復(fù)合粉的濃度依次為0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L和1.5mg/L。

3.2.2 糞大腸菌群測定

（1）初發(fā)酵試驗：在2個裝有已滅菌的50mL3倍濃縮乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的大試管或燒瓶中（內(nèi)有倒管），以無菌操作各加入已充分混勻的水樣100mL。在10支裝有已滅菌的5mL3倍濃縮乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的試管中（內(nèi)有倒管），以無菌操作加入充分混勻的水樣10mL混勻后置于37℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)24h。

（2）平板分離：各發(fā)酵管經(jīng)培養(yǎng)24h后，將產(chǎn)酸、產(chǎn)氣及只產(chǎn)酸的發(fā)酵管分別接種于伊紅美藍培養(yǎng)基或品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基上，置于37℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)24h，挑選符合下列特征的菌落：1）伊紅美藍培養(yǎng)基上：深紫黑色，具有金屬光澤的菌落；紫黑色，不帶或略帶金屬光澤的菌落；淡紫紅色，中心色較深的菌落。2）品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基上：紫紅色，具有金屬光澤的菌落；深紅色，不帶或略帶金屬光澤的菌落；淡紅色，中心色較深的菌落。

（3）取上述特征的菌落進行革蘭氏染色：1）用以培養(yǎng)18～24h的培養(yǎng)物涂片，涂層要薄；2）將涂片在火焰上加溫固定，待冷卻后滴加結(jié)晶紫溶液，1min后用水洗去；3）滴加助色劑，1min后用水洗去；4）滴加脫色劑，搖動玻片，直止無紫色脫落為止（20～30s），用水洗去；5）滴加復(fù)染劑，1min后用水洗去，晾干、鏡檢，呈紫色者為革蘭氏陽性菌，呈紅色者為陰性菌。

（4）復(fù)發(fā)酵試驗：上述涂片鏡檢的菌落如為革蘭氏陰性無芽孢的桿菌，則挑選該菌落的另一部分接種于裝有普通濃度乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的試管中（內(nèi)有倒管），每管可接種分離自同一初發(fā)酵管（瓶）的最典型菌落1～3個，然后置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)24h，有產(chǎn)酸、產(chǎn)氣者（不論倒管內(nèi)氣體多少皆作為產(chǎn)氣論），即證實有大腸菌群存在。根據(jù)證實有大腸菌群存在的陽性管（瓶）數(shù)查表3“大腸菌群檢數(shù)表”，報告每升水樣中的大腸菌群數(shù)。

表3 大腸菌群檢數(shù)表接種水樣總量300mL（100mL2份，10mL10份）

3.3 實驗結(jié)果及分析

實驗原水投加濃度分別為0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.5 mg/L時，糞大腸菌群數(shù)分別為1.0×105、1.3×104、2400、1800、920、600。

MBR出水投加濃度分別為0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.5 mg/L時，糞大腸菌群數(shù)分別為864、737、652、458、240、50。實驗結(jié)果表明，投加濃度為0.9mg/L時就可以完全達到《醫(yī)療污染物排放標準》（DB37/596-2006）規(guī)定的排放要求。見表4。

表4 不同濃度單過硫酸氫鉀消毒粉糞大腸菌群數(shù)值表

4 結(jié)論

通過上述實驗可知，無論原水還是MBR工藝處理后的出水，增加單過硫酸氫鉀消毒粉的濃度在同等條件下都能達到良好的殺菌效果，其中出水的殺菌效果好于進水，是一種理想的殺菌劑。

綜合上述分析，MBR膜處理工藝應(yīng)用于醫(yī)療廢水具有運行穩(wěn)定、易于污泥接種和調(diào)試、出水水質(zhì)高、占地省、容易實現(xiàn)自動化控制等特點，且在運行條件相當?shù)那闆r下，采用MBR膜處理工藝聯(lián)合單過硫酸氫鉀復(fù)合粉消毒的方式具有比傳統(tǒng)處理工藝更強的微生物去除能力，更為穩(wěn)定的良好水質(zhì)。二者的完美結(jié)合，在該院有限的條件下，相互配合，相得益彰，在考察和綜合多種情況后，最終該院選擇了目前在水處理領(lǐng)域領(lǐng)先的MBR膜處理工藝，作為項目改造的最佳方案。

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Application of MBR +Active Oxygen Technology in Hospital Wastewater Treatment

ZHANG Fu-yong, HU Zhi-qiang, LIU Li-da

X703

A

1006-5377（2017）01-0056-04