膜生物反应器在医院污水处理中的应用

膜生物反应器在医院污水处理中的应用

1城市污水消毒的现状中国医院的污水处理厂建设原则上采用两种方式：（1）通过添加消毒消毒，直接排入市政污水。(2)经过适当的生化处理和消毒后排入自然水体。其具体特征表现如下:(1)污水中病原微生物的浓度高,各城市医疗机构的污水消毒合格率不高。医院污水处理设备、消毒方法、自我检测等完善程度随医院等级的降低、规模的缩小呈递减趋势。昆明市2004年对该市45家医院的污水消毒情况调查结果显示:有6家医院无污水消毒设施,污水直接排放;具有消毒设施的39家医院中有6家消毒设施发生故障,仅33家消毒设施运转正常;在所抽检36家医院中污水消毒检测总合格率为55.6%。这种状况即使在经济发达的长江三角洲与珠江三角洲的城市也十分普遍。以杭州(见图1)与广州(见表1)为例,杭州疾病控制中心于2004年对杭州市424家省、市、县、区级及以下医疗单位的调查结果表明:辖区内424家医疗机构有污水处理设施的仅为25%;省、市级医疗单位污水消毒合格率仅为79.2%;县、区级医疗单位的污水消毒合格率仅为33.3%;乡镇、街道卫生院、民营医院的自我消毒合格率几乎为0。广州市于2004年曾对越秀区、东山区、荔湾区、海珠区4个辖区内的省、市和区级医院的20个排污口进行调查采样,发现医院排污口污水的总大肠菌群数严重超出500个/L;并且仅沙门菌与志贺菌两种肠道致病菌检出率就分别达到10%与5%。(2)以氯消毒为主。有研究者对北京地区102家医院进行调查,其中97家综合医院中的89家对排放污水进行了处理,处理率92%;5家传染病医院中3家采用二级处理加氯消毒,2家采用一级处理加氯消毒。94家医院的污水处理中89.6%采用含氯消毒剂(见图2),其中液氯消毒占56.3%。昆明市2004年抽检的36家医院中,有84.6%的医院使用次氯酸钠消毒剂。杭州市2004年对有污水消毒处理设施的106家医院应用情况统计表明:63%采用液氯消毒,35.8%采用二氧化氯消毒。(3)消毒剂的投加量不足或过量现象较为严重。一些医院由于考虑消毒成本等原因,对消毒剂的投加不足,导致污水的消毒效果不佳;而许多医院为了确保杀菌彻底,过量使用消毒剂。某些城市的医院污水中余氯量最高竟达128mg/L(济南)103.5mg/L(昆明)。2003年,济南市12家医院污水中余氯平均值为21.1mg/L,这些医院污水排放总量为1897m3/d,由此可计算出该市仅这12家医院的年余氯排放量就达到14400kg。表2为部分城市医院污水总余氯含量水平。过高的余氯,提高了医院污水的处理成本,不仅给医院带来了经济损失,而且给水环境造成严重的二次污染。而目前我国对医院污水排放的控制主要依据生物学指标,尚缺乏生态毒性控制的理念。2次氯酸钠在污水消毒中的应用医院污水消毒处理方法有物理法和化学法,但通常采用化学法中的氯消毒法,消毒剂有漂白粉、二氧化氯、次氯酸钠、液氯等。氯消毒法消毒效果可靠,操作简便,能有效杀灭细菌等病原体,具有良好的卫生学效果,但也存在明显的局限性:(1)对病毒的灭杀效果不理想。吴惠霞等通过对医院污水的加氯消毒分析,结果(见图3、图4)表明:8mg/L剂量的氯对沙门氏菌、大肠菌群就有良好的消毒效果,加氯消毒10min后沙门氏菌、大肠菌群的去除率达99%;60min后氯消毒对大肠菌群去除达到4个数量级(99.99%),而对病毒的去除仅97.37%,还不到2个数量级。当氯剂量达到10mg/L,作用时间达到90min后,才能对病毒的去除达到4个数量级。张楚瑜等采用次氯酸钠对医院污水中肠道病毒的灭杀效果也表明,肠道病毒比大肠菌群或肠道致病菌具有更大的耐受力,即使处理后的污水大肠菌群和余氯含量均符合国家规定的医院污水排放标准,但仍能检出病毒。因此,大肠菌群或肠道致病菌阴性并不能保证病毒致病的危险不存在。(2)消毒副产物带来的生态安全问题。目前,很多医院为了获得好的消毒效果而过量投加消毒剂,过高的余氯将导致卤代烃含量显著增加,致突变性增强,从而严重危害生态环境和人体健康。例如采用次氯酸钠消毒可生成mg/L级的AOX,对水生生物体和水源具有潜在、持久的毒性影响。对医院污水消毒前后的Ames试验和CHO染色体畸变试验结果都表明,消毒后的阳性反应明显增加,畸变率显著增高。杨立群等对医院污水的致突变性进行了Ames和微核试验发现,污水经过氯氧发生器处理后其代谢产物对DNA和染色体都有致突变性。高泽宣也对医院污水消毒前后的卤代烃进行测试,结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;总卤代烃平均增加1.1倍,平均值达到7.4mg/L。(3)易受污水水质影响。与给水消毒相比,由于污水成分复杂,含有各种有机无机污染物,这些污染物不仅会消耗大量的消毒剂,而且会影响和降低消毒剂和病原微生物的接触与消毒效果。污水系统处理的稳定性对消毒效果有重要影响。3应用mbr工艺处理医院污水研究表明,MBR可利用生化技术降解水中的有机物,灭活病原微生物(见表3),然后利用膜过滤悬浮物和水溶性大分子物质,将出水浊度降到0.2NTU以下。MBR技术结合了减少出水中的悬浮物降低后续消毒单元消毒剂的投加量、减少污泥的产生及气溶胶的排放等技术优点,使其在医院污水处理领域具有很大的应用潜力。利用MBR对医院污水进行处理,消毒效果好,对水中的氨氮具有较高的去除率,平均达到90%以上,并且具有较强的抗冲击负荷能力。在运行条件复杂的情况下,MBR比活性污泥法去除有机物的能力更强,出水水质更为稳定和良好,能够实现水力停留时间和污泥龄完全分离。对MBR在医院污水处理工程中应用的调查结果(见表4、图5、图6)显示:(1)MBR对医院污水中各种病原微生物的去除均能达到96%以上。(2)MBR在对污泥混合液的过滤过程中,由于膜面形成生物相沉积层,使得膜孔径变小,通过膜面沉积层的截留作用实现对病原微生物的有效截留,因此MBR工艺对病毒的去除具有良好的稳定性。满运华在MBR处理医院污水的研究中,采用孔径1.3μm的有机膜进行细菌截留效果的考察,膜出水中粪大肠菌群数小于27个/mL。表5为MBR处理医院污水的相关参数。为了对污水中的病原微生物进行严格控制,还应对MBR出水进行后续的消毒。研究表明:MBR与常规的活性污泥法处理工艺相比,可有效节约消毒剂,较短的接触时间就可达到很好的微生物灭活效果,这对降低消毒工艺的运行费用,减少接触设备占地面积及投资具有积极意义。王科理等对天津市第一中心医院的污水MBR工艺处理出水进行投氯浓度和接触时间对消毒效果的影响研究,结果表明:对原污水的消毒控制接触时间为1h,投氯量>14mg/L时,余氯量满足《医疗机构污水排放要求》(GB18466—2001),细菌总数去除率达3.6lg。而对MBR出水消毒控制投氯量为1mg/L,接触时间>1.5min后,细菌总数对数灭活率基本稳定,粪大肠菌群100mL内无检出。值得关注的还有MBR具有部分降解消毒副产物的能力,减少卤代烃生成量,当水中余氯消耗完毕(>10min),卤代烃含量也不再变化,与其他处理方法相比,三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、总卤代烃等浓度降低2~3倍,甚至几十倍,最大程度减少其对环境的潜在危害。这些研究与实践表明:MBR工艺可大幅度降低消毒剂的用量,减少消毒副产品的产生和对环境的影响,对于医院污水处理具有普遍的适用性。4医院污水的处理MBR工艺将减少出水中的悬浮物、降低后续消毒单元消毒剂的投加量与减少污泥