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膜生物反应器在医用废水上的应用

摘要：在中国内，于2008年医院的数量增加到了19,712座，并且医用废水的产生量达到了1.29*10⁶ msup3;/d。对比现存的污水处理方法，膜生物处理法技术是一种在处理有害微生物上更为有效方法。在过去的八年中，成功地建设了超过50座膜处理器构置物，用来处理医用废水。处理容积从20 msup3;/d扩展到2000 msup3;/d，因此可以有效地节约消毒剂的消耗量（氯气的投放减少至1.0mg/L），减少反应时间（比常规的污水处理过程减少2.5%-5.0%，大约1.5分钟），并且起到将微生物灭活的作用。膜生物反应器处理过程中，在更低浓度消毒剂和产生更少的副产物下，能达到更高的消毒效力。除此之外，当膜生物反应器的容积从20增长到 1000msup3;/d时，操作费用会显著减少。

关键词：医用废水，膜生物反应器，消毒剂，副产物。

介绍

在中国，医院总数量从1990年的14,377座增长到了2008年的19,712座，同时比在1986年的时候数量的两倍还要多。在2008年时，医用废水的产生量为1.29times;10 ⁶ m ³ /d，相当于城市污水的1%左右。这表明医用废水包含各种各样的微生物和病毒，尤其是用于治疗传染性病人的废水。这些医用废水在排入收纳水体之前需要得到恰当和处理和管理。因此医用废水中的有害微生物和病毒是环境和公共健康主要关注点，尤其是2003年的严重急性呼吸综合征（非典病毒）。随着2006年公布的《医疗机构水污染排放标准》（GB 18466-2005）的实施，发展高效力，低二次污染，易操作和有效去除医用废水中的病毒的技术变得越来越重要了。对比其他污水处理方法，在去除医用废水中的消毒剂上，膜生物反应器是一种更为有效的方法。

近年来，由于膜生物反应器的高效去除率，优秀的出水水质，低或者零污泥产生，紧密地尺寸以及较少的能耗，使得他在处理医用废水上得到更大的关注早期对于膜生物反应器的研究已经表明了他对污水中细菌和病毒的去除极其的有效。此外，在膜过滤下，一些悬浮物和大分子颗粒可以得到完全地清除，因此水的浊度减少到0.2NTU以下。在过去，由于那时膜材料的低弹性导致的操作费用过高，膜处理被认为不适用于污水处理，通常不可靠并且在运行周期之间只有很短的操作周期。但是，随着标准更严格，费用不断减少使得膜生物反应器系统在处理医用废水使用上具有更高的经济可行性。所以，膜生物反应器技术在中国的公众敏感区域废水处理上有很大应用潜力。

医用废水的特性

一直以来都采用传统的污水处理程序去处理医用废水，但是传统的方法是用于去除BOD（生化需氧量）和SS（悬浮颗粒），而不是去除病原体。在医用排出水中监测到了病原微生物和病毒，如支原体，衣原体，肠道病毒。在中国各大城市中药物机构和医院的医用污水排放标准合格率是非常低的。在调查了中国南部大城市昆明的45所医院发现，有36所医院有配备污水消化装置，然而污水排放标准合格率仅有55.6%。在同一年中，也调查中国中部地区大城市武汉的50所医院的污水处理设备，调查发现有46所医院配备污水处理设备，但是只有50%的出水质量达到国际排放标准。甚至在一些经济发达地区比如长三角和珠三角地区也能发现低合格率的污染排放。在2004，在来自广东省首都广州的20个医院污水排放口的细菌和大肠杆菌总量增加到了6个数量级，具体数据详细见表1.特别地，大肠杆菌的数量严重地超过了GB/J48283）《医用废水排放标准》所规定的500个/L。更进一步，废水中沙门氏菌和志贺氏菌两种典型肠道致病菌的检出率分别达到10%和5%。

表一丶广州不同医院出水的微生物总量

图一丶北京94所医院所用消毒剂种类分布

到目前为止，为了防止有害微生物和感染性疾病病原体的扩散，采用直接氯化或一级处理后氯化的方法。在2004年度中，在北京94所医院中，89.6%采用含氯消毒剂治理污泥污水，而有56.3%则采用液氯消毒的方法（图1）。在昆明的36所医院中，有84.6%的医院使用亚氯酸钠消毒剂。在杭州106所医院中，63%使用液氯消毒和35.8%使用二氧化氯消毒。含氯消毒剂的广泛使用是因为其对于细菌，真菌和病毒具有广泛的灭活性和操作的简单性。但是，这种方法具有生产含氯消毒剂副产物的能力，他的有效性很大一部分取决于供给水的质量，特别是对于病毒的去除率很低。现阶段对于致突变/致癌和毒性消毒副产物的组成关注度不断上升，这些副产物对人体和水生生物有潜在性的伤害。含氯消毒剂对于病毒的去除率也是很大一部分取决于供给水的质量。研究结果表明尽管大肠杆菌的数量低于50pfu/100ml并且满足医用废水排放标准，病毒还是能够被监测出来。对比与杆菌群或者肠道致病群而言，他们具有更高的耐受性。并且，污水中悬浮固体和有机混合物的出现通常使得消毒剂的效力显著下降。因此大多数医院会选择使用过量的消毒剂以保证彻底的消毒效果。在调查中发现，在出水中残留氯化物的浓度最高为128mg/L，其次为103.5mg/L（表二）。统计学表明山东省会济南地域内的医院的残留氯化物的总排放量大约为14,400kg/yr，过量的残留氯化物不仅增加了医用废水处理费用，还对水环境造成了严重的二次污染。

表二丶不同城市部分医院氯残留总量

膜生物反应器在处理医用废水上的应用

许多研究和实践已经证明了膜生物反应器技术对于降解污水中有机混合物和去除广泛的有毒微生物具有良好的能力，以至于污水中不含致病性微生物。因此膜生物反应器技术很有可能为更好地去保护公众健康和环境提供另外一种污水处理技术。更进一步来说，由于日渐严格的标准以及对更低操作费用的需求，使得膜生物反应器技术更契合于医用污水的处理。特别地，商业性的膜生物反应器的容积负荷容积非常小，介于20到2000立方米每天。但是超过50座大多采用水下技术的，容积负荷容积介于20到2000立方米每天的膜生物反应器工厂已经在医用污水处理上成功应用。（表3）

表三丶中国MBR在医用废水上的处理

表四丶MBRs在我国医院污水处理中的应用