醫院污水處理中生物膜分離技術的運用

王 紀

（臨沂市中心醫院，山東臨沂 276400）

生物膜分離技術因其存在的低成本、占地小、模塊化配置等優勢，能夠在不增加能源消耗基礎上進行污水處理。與傳統技術相比，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醫院污水處理系統進行改造，能夠提升醫院污水處理的整體質量。基于此，本文主要以醫院污水處理作為研究基點，將MBR 膜技術應用到醫院污水處理過程中，對于提高醫院污水處理質量與效率有著較為關鍵的現實意義。

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。相較于傳統分離技術，MBR 的優勢較為顯著，包括出水質量高、凈化能力強、占地面積小、消毒能力強等。MBR 醫院污水凈化的技術實施是一種全流程封閉狀態，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院污水中的病毒或病原菌外泄。在醫院污水處理實例中，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

醫院各科室、單位產生污水會統一進入調節池內，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，與污水產生反應后持續觀察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，靈活調節鼓風機風量，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 醫院污水處理升級運用方案設計

醫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，能夠實現對處理污水的回收利用。可見，經過改造后不需要進行分級處理方式，MF/RO 系統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院污水處理系統成果案例與項目經驗，整體設計上采取局部—整體的改造理念，先從好氧區改造著手，隨后對凈化不分段進行填料區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，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。其次，結合醫院污水處理特點，在交界處調整水攔網從而過濾污水中的固態物。最后，懸浮填料可選用聚乙烯塑料，添加至凈化系統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、好氧區以及厭氧區進行容積調整與區域劃分，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，醫院污水處理系統對接管道為市政管網，因此進行醫院污水處理時必須嚴格遵循《醫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污水處理方法的參數如表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 生物膜對醫院污水有機物的去除率可達95%。因為用途不同，醫院污水產出的比重也不同，在COD 實際數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 工藝進行醫院污水處理，在節省處理成本的同時，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，醫院污水處理出水后的SS 數值較為理想，出水量可維持在0.15~6.35 mg/L。這一數值代表著醫院可采用其他消毒方法對出水進行消毒，很大程度上節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生的消毒副產品問題。

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間內，醫院污水氨、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出水微生物數量

醫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，且還具備優良的吸附能力與穿透能力。在醫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、氯化物不產生顯著反應，因此即便污水產生酸堿度變化也不會對預先設定的消毒指標產生較大影響。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 消毒副產物

經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物的消毒工序，減少了污水凈化產生的二次污染。

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。測試時目標醫院污水處理系統始終維持在16.5℃。對圖3 中出水水質測試數據進行整合后可知，在目標醫院運用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，提高了醫院污水處理的硝化能力。上述結果證明醫院污水處理對MBR 生物膜分離技術的運用，不僅改善了污水出水質量，還為醫院污水處理改建方案提供了一種新的思路。醫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定的一級A 標準，能夠作為醫院污水處理的一種有效方案。

5 結束語

以醫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醫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生的數據進行采集，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。通過后續的出水指標檢測可知，醫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，對于加強醫院凈水處理、減少對周邊環境的污染影響有著較強的經濟價值與環保價值。