醫(yī)院污水處理中生物膜分離技術的運用

王 紀

（臨沂市中心醫(yī)院，山東臨沂 276400）

生物膜分離技術因其存在的低成本、占地小、模塊化配置等優(yōu)勢，能夠在不增加能源消耗基礎上進行污水處理。與傳統(tǒng)技術相比，生物膜分離技術能夠提供一種更具有成本性質量性的工藝選擇。醫(yī)院污水中往往存在大量病菌及有毒有害物質，一直是污水治理中的重難點。利用生物膜分離技術對傳統(tǒng)醫(yī)院污水處理系統(tǒng)進行改造，能夠提升醫(yī)院污水處理的整體質量。基于此，本文主要以醫(yī)院污水處理作為研究基點，將MBR 膜技術應用到醫(yī)院污水處理過程中，對于提高醫(yī)院污水處理質量與效率有著較為關鍵的現(xiàn)實意義。

1 MBR技術凈化流程

MBR 通過使用孔徑在0.05~0.4 μm 的微型或超濾膜技術，將污水中存留的幾乎所有懸浮固體及細菌絮體完全物理滯留。相較于傳統(tǒng)分離技術，MBR 的優(yōu)勢較為顯著，包括出水質量高、凈化能力強、占地面積小、消毒能力強等。MBR 醫(yī)院污水凈化的技術實施是一種全流程封閉狀態(tài)，即從污水排放入口至排放口所有構筑物需要做好密封處理。這種全密封設置的原因在于防止醫(yī)院污水中的病毒或病原菌外泄。在醫(yī)院污水處理實例中，一種典型的待處理水和MBR處理后出水質量見表1。可見生物膜分離產(chǎn)出水品質可達排放要求。

表1 待處理進水和MBR處理后出水的水質情況

醫(yī)院各科室、單位產(chǎn)生污水會統(tǒng)一進入調節(jié)池內，并借助提升泵、抽氣泵等助力推動污水流向膜生物反應裝置，裝置內部設定的MBR 膜會對輸送污水進行分離凈化，一般污水停留時間應在7 h 以上，12 h 以下。當污水處理完畢后由出水泵將凈化后的污水排放至消毒池，消毒池內的主要成分為二氧化氯，與污水產(chǎn)生反應后持續(xù)觀察1~2 h 隨后再次排放污水。此過程中，需要對消毒池內污泥定期運輸至儲泥池進行二氧化氯消毒，消毒完成后將污泥運送出來。在MBR 膜處理工藝使用過程中需要搭配曝氣系統(tǒng)，靈活調節(jié)鼓風機風量，為MBR 膜提供足量的溶解氧。MBR 技術凈化流程如圖1所示。

圖1 MBR技術凈化流程

2 醫(yī)院污水處理升級運用方案設計

醫(yī)院污水處理水質應達到一級A 標準，為了達成這一目的就需要重點改進 MBR 膜反應器及生物反應池。在MBR 膜反應器改進中，主要采用中間曝氣（MIA）處理污水，曝氣周期可分為曝氣和不曝氣（NAN），改進后性能如表2所示。

表2 改進的中間曝氣（MIA）MBR性能情況

借助MBR/RO 和MF/RO 系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對處理污水的回收利用。可見，經(jīng)過改造后不需要進行分級處理方式，MF/RO 系統(tǒng)對污水的集中處理更見成效。

生物反應池改造則可參照其他已建成醫(yī)院污水處理系統(tǒng)成果案例與項目經(jīng)驗，整體設計上采取局部—整體的改造理念，先從好氧區(qū)改造著手，隨后對凈化不分段進行填料區(qū)改造并投加生物懸浮填料。首先，應在好氧段中間部分增設一段隔離墻將其劃分為兩部分結構。分隔后的好氧段前部分可設計為填料區(qū)，后部分則需要結合實際處理需求及使用情況設計為非調料區(qū)。其次，結合醫(yī)院污水處理特點，在交界處調整水攔網(wǎng)從而過濾污水中的固態(tài)物。最后，懸浮填料可選用聚乙烯塑料，添加至凈化系統(tǒng)中能夠更好地幫助生物膜固定。這種材料外部形狀為圓柱體，中心部分為網(wǎng)格狀，因為這種材料的獨特設計結構，能夠有效解決污水凈化過程中存在的堵塞、結團及流化性差等問題。此后，還需要針對缺氧區(qū)、好氧區(qū)以及厭氧區(qū)進行容積調整與區(qū)域劃分，具體改造結構如圖2所示。

圖2 改造生物池的具體構造

3 實際運用情況分析

3.1 細化設計與分析

以上述改造方案與實施流程為基礎搭建模擬仿真實驗，對生物膜分離技術處理醫(yī)院污水的可行性與科學性進行探究，并明確運用過程中存在的問題并進一步細化工藝。目前來說，醫(yī)院污水處理系統(tǒng)對接管道為市政管網(wǎng)，因此進行醫(yī)院污水處理時必須嚴格遵循《醫(yī)療機構水污染物排放標準》（下文簡稱《標準》）要求，按照此要求，MB 生物膜處理方法及傳統(tǒng)污水處理方法的參數(shù)如表3所示。

3.2 MBR工藝出水化學需氧量的變化

MBR 生物膜工藝對于污水有機物處理效果較為明顯，結合當前實驗研究來看，MBR 生物膜對醫(yī)院污水有機物的去除率可達95%。因為用途不同，醫(yī)院污水產(chǎn)出的比重也不同，在COD 實際數(shù)值測量方面存在一定波動性。出水量在7.0~20 mg/L 時能夠達到《標準》要求，由此可見借助MBR 工藝進行醫(yī)院污水處理，在節(jié)省處理成本的同時，也提高了出水水質。

3.3 MBR出水懸浮物的變化

MBR 生物微濾膜是一種具有高截留能力的過濾技術，醫(yī)院污水處理出水后的SS 數(shù)值較為理想，出水量可維持在0.15~6.35 mg/L。這一數(shù)值代表著醫(yī)院可采用其他消毒方法對出水進行消毒，很大程度上節(jié)省了消毒劑成本投入。不僅減少了出水與消毒劑接觸時間，還在滅殺病菌的基礎上避免了因過量接觸產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)品問題。

3.4 MBR出水氨、氮含量指標的變化

結合模擬實驗結果可知，MBR 出水氨、氮含量指標總體上處于量刑區(qū)間內，醫(yī)院污水氨、氮元素去除率可達95%。與此同時，因為MBR 生物微濾膜的高截留特性可將出水濃度控制在5.5 mg/L 以下。從MBR 系統(tǒng)對污泥的過濾效果來說，停留時間保持在8 h 以上時能夠增加污泥中硝化細菌的繁殖，醫(yī)院污水過濾污泥多為活性污泥，因此在降低污水中氨、氮元素的同時還能控制污泥硝化細菌繁殖問題，將污泥中的各類菌群維持在一個平衡值內。

3.5 MBR出水微生物數(shù)量

醫(yī)院污水出水微生物值是污水處理過程中關注的重點指標之一，為了使其達到排放標準，醫(yī)院污水凈化終端應結合二氧化氯消毒方式進行滅菌。在污水處理中，往往會使用強氧化劑作為處理劑之一，二氧化氯不僅具有強氧化性，且還具備優(yōu)良的吸附能力與穿透能力。在醫(yī)院污水處理過程中與污水接觸后能夠阻礙細胞代謝。與此同時，因為二氧化氯對氨化物、氯化物不產(chǎn)生顯著反應，因此即便污水產(chǎn)生酸堿度變化也不會對預先設定的消毒指標產(chǎn)生較大影響。相較于氯，二氧化氯具有更強的滅活能力，將其作為最終消殺工序能夠進一步控制大腸桿菌及其他病菌的流出。

3.6 消毒副產(chǎn)物

經(jīng)MBR 工藝治理出水中，無論是有機物、微生物還是固體殘留物都得到了有效的截留，出水含量明顯降低。這說明醫(yī)院污水處理使用MBR 工藝能夠有效減少消毒劑使用量并減少其與消毒劑的接觸時間，消毒副產(chǎn)物含量得到了有效抑制。在滿足《標準》中對污水微生物含量要求基礎上，可使用二氧化氯對MBR 生物膜工藝凈化出水進行消毒，這種消毒也是對消毒副產(chǎn)物的消毒工序，減少了污水凈化產(chǎn)生的二次污染。

4 MBR膜處理工藝應用驗證

本研究主要按照上文敘述方法，將生物膜分離技術應用至某醫(yī)院污水處理過程中，并對改造后的MBR 膜凈化工藝進行了測試。出水水質測試結果圖3所示。

圖3 出水水質測試結果

由圖3可見，在目標醫(yī)院沒有運用生物膜分離技術之前對其出水進行一次測試，隨后對運用了MBR膜工藝處理后的出水水質進行了測試。測試時目標醫(yī)院污水處理系統(tǒng)始終維持在16.5℃。對圖3 中出水水質測試數(shù)據(jù)進行整合后可知，在目標醫(yī)院運用MBR 生物膜工藝前，其污水處理最佳凈化溫度為15.4~16.9℃，運用MBR 生物膜工藝后，最佳污水凈化溫度為16.5℃。在運用MBR 生物膜工藝后，也很大程度上提高了曝氣池總容量，提高了醫(yī)院污水處理的硝化能力。上述結果證明醫(yī)院污水處理對MBR 生物膜分離技術的運用，不僅改善了污水出水質量，還為醫(yī)院污水處理改建方案提供了一種新的思路。醫(yī)院在進行污水處理時，運用MBR 生物膜分離技術在加強污水凈化能力的同時，凈化出水質量、凈化出水效率均可達到國家規(guī)定的一級A 標準，能夠作為醫(yī)院污水處理的一種有效方案。

5 結束語

以醫(yī)院污水處理實際案例與具體改造項目作為研究基點，對生物膜分離技術在醫(yī)院污水處理中的運用進行研究。研究重點主要是膜生物反應器的設計，借助高強度MBR 生物膜凈化技術實現(xiàn)醫(yī)院污水處理后出水凈化質量的有效提高。與此同時，通過搭建模擬仿真實驗的手段，對MBR 生物膜凈化技術運用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集，明確了MBR 生物膜凈化技術運行機理以及對各項指標的影響。通過后續(xù)的出水指標檢測可知，醫(yī)院污水處理應用膜生物分離技術能夠顯著提高出水凈化質量，減少消毒劑使用。凈化池污泥在長期接觸消毒劑及污水的過程中，可能會導致硝化細菌大量繁殖，膜生物分離技術減少了污泥接觸時間，對于加強醫(yī)院凈水處理、減少對周邊環(huán)境的污染影響有著較強的經(jīng)濟價值與環(huán)保價值。