膜生物反應(yīng)器在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用

膜生物反應(yīng)器在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用

1城市污水消毒的現(xiàn)狀中國醫(yī)院的污水處理廠建設(shè)原則上采用兩種方式：（1）通過添加消毒消毒，直接排入市政污水。(2)經(jīng)過適當(dāng)?shù)纳幚砗拖竞笈湃胱匀凰w。其具體特征表現(xiàn)如下:(1)污水中病原微生物的濃度高,各城市醫(yī)療機(jī)構(gòu)的污水消毒合格率不高。醫(yī)院污水處理設(shè)備、消毒方法、自我檢測等完善程度隨醫(yī)院等級的降低、規(guī)模的縮小呈遞減趨勢。昆明市2004年對該市45家醫(yī)院的污水消毒情況調(diào)查結(jié)果顯示:有6家醫(yī)院無污水消毒設(shè)施,污水直接排放;具有消毒設(shè)施的39家醫(yī)院中有6家消毒設(shè)施發(fā)生故障,僅33家消毒設(shè)施運轉(zhuǎn)正常;在所抽檢36家醫(yī)院中污水消毒檢測總合格率為55.6%。這種狀況即使在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長江三角洲與珠江三角洲的城市也十分普遍。以杭州(見圖1)與廣州(見表1)為例,杭州疾病控制中心于2004年對杭州市424家省、市、縣、區(qū)級及以下醫(yī)療單位的調(diào)查結(jié)果表明:轄區(qū)內(nèi)424家醫(yī)療機(jī)構(gòu)有污水處理設(shè)施的僅為25%;省、市級醫(yī)療單位污水消毒合格率僅為79.2%;縣、區(qū)級醫(yī)療單位的污水消毒合格率僅為33.3%;鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道衛(wèi)生院、民營醫(yī)院的自我消毒合格率幾乎為0。廣州市于2004年曾對越秀區(qū)、東山區(qū)、荔灣區(qū)、海珠區(qū)4個轄區(qū)內(nèi)的省、市和區(qū)級醫(yī)院的20個排污口進(jìn)行調(diào)查采樣,發(fā)現(xiàn)醫(yī)院排污口污水的總大腸菌群數(shù)嚴(yán)重超出500個/L;并且僅沙門菌與志賀菌兩種腸道致病菌檢出率就分別達(dá)到10%與5%。(2)以氯消毒為主。有研究者對北京地區(qū)102家醫(yī)院進(jìn)行調(diào)查,其中97家綜合醫(yī)院中的89家對排放污水進(jìn)行了處理,處理率92%;5家傳染病醫(yī)院中3家采用二級處理加氯消毒,2家采用一級處理加氯消毒。94家醫(yī)院的污水處理中89.6%采用含氯消毒劑(見圖2),其中液氯消毒占56.3%。昆明市2004年抽檢的36家醫(yī)院中,有84.6%的醫(yī)院使用次氯酸鈉消毒劑。杭州市2004年對有污水消毒處理設(shè)施的106家醫(yī)院應(yīng)用情況統(tǒng)計表明:63%采用液氯消毒,35.8%采用二氧化氯消毒。(3)消毒劑的投加量不足或過量現(xiàn)象較為嚴(yán)重。一些醫(yī)院由于考慮消毒成本等原因,對消毒劑的投加不足,導(dǎo)致污水的消毒效果不佳;而許多醫(yī)院為了確保殺菌徹底,過量使用消毒劑。某些城市的醫(yī)院污水中余氯量最高竟達(dá)128mg/L(濟(jì)南)103.5mg/L(昆明)。2003年,濟(jì)南市12家醫(yī)院污水中余氯平均值為21.1mg/L,這些醫(yī)院污水排放總量為1897m3/d,由此可計算出該市僅這12家醫(yī)院的年余氯排放量就達(dá)到14400kg。表2為部分城市醫(yī)院污水總余氯含量水平。過高的余氯,提高了醫(yī)院污水的處理成本,不僅給醫(yī)院帶來了經(jīng)濟(jì)損失,而且給水環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。而目前我國對醫(yī)院污水排放的控制主要依據(jù)生物學(xué)指標(biāo),尚缺乏生態(tài)毒性控制的理念。2次氯酸鈉在污水消毒中的應(yīng)用醫(yī)院污水消毒處理方法有物理法和化學(xué)法,但通常采用化學(xué)法中的氯消毒法,消毒劑有漂白粉、二氧化氯、次氯酸鈉、液氯等。氯消毒法消毒效果可靠,操作簡便,能有效殺滅細(xì)菌等病原體,具有良好的衛(wèi)生學(xué)效果,但也存在明顯的局限性:(1)對病毒的滅殺效果不理想。吳惠霞等通過對醫(yī)院污水的加氯消毒分析,結(jié)果(見圖3、圖4)表明:8mg/L劑量的氯對沙門氏菌、大腸菌群就有良好的消毒效果,加氯消毒10min后沙門氏菌、大腸菌群的去除率達(dá)99%;60min后氯消毒對大腸菌群去除達(dá)到4個數(shù)量級(99.99%),而對病毒的去除僅97.37%,還不到2個數(shù)量級。當(dāng)氯劑量達(dá)到10mg/L,作用時間達(dá)到90min后,才能對病毒的去除達(dá)到4個數(shù)量級。張楚瑜等采用次氯酸鈉對醫(yī)院污水中腸道病毒的滅殺效果也表明,腸道病毒比大腸菌群或腸道致病菌具有更大的耐受力,即使處理后的污水大腸菌群和余氯含量均符合國家規(guī)定的醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn),但仍能檢出病毒。因此,大腸菌群或腸道致病菌陰性并不能保證病毒致病的危險不存在。(2)消毒副產(chǎn)物帶來的生態(tài)安全問題。目前,很多醫(yī)院為了獲得好的消毒效果而過量投加消毒劑,過高的余氯將導(dǎo)致鹵代烴含量顯著增加,致突變性增強(qiáng),從而嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。例如采用次氯酸鈉消毒可生成mg/L級的AOX,對水生生物體和水源具有潛在、持久的毒性影響。對醫(yī)院污水消毒前后的Ames試驗和CHO染色體畸變試驗結(jié)果都表明,消毒后的陽性反應(yīng)明顯增加,畸變率顯著增高。楊立群等對醫(yī)院污水的致突變性進(jìn)行了Ames和微核試驗發(fā)現(xiàn),污水經(jīng)過氯氧發(fā)生器處理后其代謝產(chǎn)物對DNA和染色體都有致突變性。高澤宣也對醫(yī)院污水消毒前后的鹵代烴進(jìn)行測試,結(jié)果表明消毒后污水中的三氯甲烷平均增加1倍;四氯化碳平均增加1.3倍;總鹵代烴平均增加1.1倍,平均值達(dá)到7.4mg/L。(3)易受污水水質(zhì)影響。與給水消毒相比,由于污水成分復(fù)雜,含有各種有機(jī)無機(jī)污染物,這些污染物不僅會消耗大量的消毒劑,而且會影響和降低消毒劑和病原微生物的接觸與消毒效果。污水系統(tǒng)處理的穩(wěn)定性對消毒效果有重要影響。3應(yīng)用mbr工藝處理醫(yī)院污水研究表明,MBR可利用生化技術(shù)降解水中的有機(jī)物,滅活病原微生物(見表3),然后利用膜過濾懸浮物和水溶性大分子物質(zhì),將出水濁度降到0.2NTU以下。MBR技術(shù)結(jié)合了減少出水中的懸浮物降低后續(xù)消毒單元消毒劑的投加量、減少污泥的產(chǎn)生及氣溶膠的排放等技術(shù)優(yōu)點,使其在醫(yī)院污水處理領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。利用MBR對醫(yī)院污水進(jìn)行處理,消毒效果好,對水中的氨氮具有較高的去除率,平均達(dá)到90%以上,并且具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。在運行條件復(fù)雜的情況下,MBR比活性污泥法去除有機(jī)物的能力更強(qiáng),出水水質(zhì)更為穩(wěn)定和良好,能夠?qū)崿F(xiàn)水力停留時間和污泥齡完全分離。對MBR在醫(yī)院污水處理工程中應(yīng)用的調(diào)查結(jié)果(見表4、圖5、圖6)顯示:(1)MBR對醫(yī)院污水中各種病原微生物的去除均能達(dá)到96%以上。(2)MBR在對污泥混合液的過濾過程中,由于膜面形成生物相沉積層,使得膜孔徑變小,通過膜面沉積層的截留作用實現(xiàn)對病原微生物的有效截留,因此MBR工藝對病毒的去除具有良好的穩(wěn)定性。滿運華在MBR處理醫(yī)院污水的研究中,采用孔徑1.3μm的有機(jī)膜進(jìn)行細(xì)菌截留效果的考察,膜出水中糞大腸菌群數(shù)小于27個/mL。表5為MBR處理醫(yī)院污水的相關(guān)參數(shù)。為了對污水中的病原微生物進(jìn)行嚴(yán)格控制,還應(yīng)對MBR出水進(jìn)行后續(xù)的消毒。研究表明:MBR與常規(guī)的活性污泥法處理工藝相比,可有效節(jié)約消毒劑,較短的接觸時間就可達(dá)到很好的微生物滅活效果,這對降低消毒工藝的運行費用,減少接觸設(shè)備占地面積及投資具有積極意義。王科理等對天津市第一中心醫(yī)院的污水MBR工藝處理出水進(jìn)行投氯濃度和接觸時間對消毒效果的影響研究,結(jié)果表明:對原污水的消毒控制接觸時間為1h,投氯量>14mg/L時,余氯量滿足《醫(yī)療機(jī)構(gòu)污水排放要求》(GB18466—2001),細(xì)菌總數(shù)去除率達(dá)3.6lg。而對MBR出水消毒控制投氯量為1mg/L,接觸時間>1.5min后,細(xì)菌總數(shù)對數(shù)滅活率基本穩(wěn)定,糞大腸菌群100mL內(nèi)無檢出。值得關(guān)注的還有MBR具有部分降解消毒副產(chǎn)物的能力,減少鹵代烴生成量,當(dāng)水中余氯消耗完畢(>10min),鹵代烴含量也不再變化,與其他處理方法相比,三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、總鹵代烴等濃度降低2~3倍,甚至幾十倍,最大程度減少其對環(huán)境的潛在危害。這些研究與實踐表明:MBR工藝可大幅度降低消毒劑的用量,減少消毒副產(chǎn)品的產(chǎn)生和對環(huán)境的影響,對于醫(yī)院污水處理具有普遍的適用性。4醫(yī)院污水的處理MBR工藝將減少出水中的懸浮物、降低后續(xù)消毒單元消毒劑的投加量與減少污泥