MBR+活性氧工艺在医疗废水处理中的应用

张福勇，扈志强，刘利达

（1.泰安市中心医院，山东 泰安 271000；2.山东润兴环保科技有限公司，济南 250000）

MBR+活性氧工艺在医疗废水处理中的应用

张福勇1，扈志强1，刘利达2

（1.泰安市中心医院，山东 泰安 271000；2.山东润兴环保科技有限公司，济南 250000）

介绍了MBR（Mombone Bio-Reactor）膜处理技术联合新型单过硫酸氢钾复合粉活性氧类消毒方式在医疗废水处理中的应用，通过分析MBR膜处理技术联合单过硫酸氢钾复合粉在泰安市某中心医院医疗废水处理中的应用实例，为国内医疗废水的处理摸索和建立了一种新的组合方式。

膜生物反应器；医疗废水；活性氧消毒剂；单过硫酸氢钾

MBR膜处理技术作为水处理技术较为先进的处理工艺，已逐步应用于水体深度处理，并得到了市场的良好反馈。但由于市场推广、技术等原因，在某些专业水体处理中并未得到很好地应用。近几年随着该项技术的大力推广和技术条件的不断成熟，逐渐得到了推广应用，亦得到了良好的市场评价。同时，由于医疗废水中致病源微生物的数量、种类、致病性等的特殊性，因此，消毒环节在医疗废水处理过程中就显得至关重要。传统的用含氯剂消毒方式，其长达200余年的应用已使废水中病原微生物产生了极强的耐药性，现已无法满足新环保法对废水处理的要求。MBR膜处理技术联合新型单过硫酸氢钾复合粉活性氧类消毒方式应运而生，该工艺在医疗废水处理中取得了很好的效果。本文通过应用实例，介绍了MBR膜处理技术联合新型单过硫酸氢钾复合粉活性氧类消毒方式在医疗废水处理中的应用情况。

1 项目概况

1.1 项目现状以及规模

泰安某中心医院因建院时间久远，前期对医疗废水处理达标要求较低，医疗废水采用预处理工艺相对滞后，废水的生化指标无法满足排放标准要求，同时，用于医疗废水处理升级改造的地上可使用面积也有限。

该院的污水处理站处理的原污水包括医疗废水和生活污水。原污水合计1700m3/d，主要是门诊部、手术室、住院部、食堂、厕所排放的废水，主要污染物有CODCr、BOD5、NH3-N、SS、总大肠菌群数、植物油类、细菌、病毒等。

1.2 进水水质及排放要求

根据泰安市环保监测站提供的监测报告，经统计分析检测结果，确定了进水水质主要指标的均值。医疗废水处理后的出水水质应满足《医疗污染物排放标准》（DB37/596-2006）表2 “基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）”中的排放标准的要求（见表1）。

表1 进水、出水水质主要污染物指标

2 污水处理工艺设计

2.1 处理工艺选择

该院污水性质与城市生活污水类似，对于这种污水的处理，国内目前多采用AO法、氧化沟法等。AO法出水水质相对稳定，管理简便，更适用于小型污水处理站。

MBR膜处理工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型污水处理技术。其利用高性能膜将生化反应池出水的活性污泥和大分子有机物质截留，省去了二沉池，活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，MBR工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的医疗废水处理新技术之一。

经考察论证，该院认为，MBR膜处理技术的优势诸多，完全可以满足和解决污水处理面临的诸多条件要求。在有限的条件下，该院最终选择了MBR膜处理工艺，作为项目改造的首选方案（见图1、2）。

图1 安装中的MBR膜

图2 污水处理操作系统工作图

此外，医疗废水含有各种病原体，如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌、痢疾等大量病菌病毒，如果不经过消毒处理，任其排入城市下水道或环境水体，就会严重污染水源，传播疾病，危害人民群众的身体健康。因此，为防止疾病的传播和污染环境，必须对出水也进行消毒处理。

该院在MBR处理后采用单过硫酸氢钾消毒粉的高级氧化消毒工艺。单过硫酸氢钾复合粉（Oxone，2KHSO5·KHSO4·K2SO4）是一种新型消毒剂，具有较强的氧化能力，其中单过硫酸氢钾（KHSO5）是复合粉的活性成分和氧化势能的来源。单过硫酸氢钾复合粉在水中可释放多种高能量、高活性的小分子自由基、新生态氧和活性氧等过氧化氢衍生物，并可形成微量次氯酸，对多种致病微生物具有显著的杀灭作用，杀灭效果明显优于二氧化氯等传统的消毒剂。同时由于其为粉剂，运输方便，没有腐蚀、爆炸、泄漏的风险；管理方便，操作简单，投加设备简单，易于维护。

2.2 MBR工艺特点

MBR反应器作为一种新兴的高效污水生物处理技术，特别是在污水资源化及回用方面的明显潜力，受到各国专家的广泛关注。MBR工艺与其他生物处理工艺相比具有明显优势，主要优势如下：

（1）能够高效地进行固液分离，分离效果远好于各种沉淀池；出水水质好，可直接回用；将二级处理与深度处理合并为一个工艺；实现了污水的资源化。

（2）由于膜的高效截留作用，可以将微生物完全截留在反应器内；将反应器的水力停留时间和污泥龄完全分开，使运行控制更加灵活。

（3）反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。

（4）反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄的条件下运行，产泥量少。

（5）由于采用膜法进行固液分离，使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器中有足够的停留时间，极大地提高了难降解有机物的降解效率，同时不必担心产生污泥膨胀的问题 。

（6）由于污泥龄长，有利于增殖缓慢的硝化菌的截留、生长和繁殖，系统硝化作用得以加强。通过运行方式的适当调整亦可具有脱氮和除磷的功能。

（7）系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制。（8）MBR工艺设备集中，占地面积小。

2.3 医疗废水处理工艺流程

医疗废水首先进入化粪池沉淀发酵，然后经格栅拦截较大颗粒的漂浮物/悬浮物后进入调节池；在调节池内调节污水的水质水量，再用提升泵将污水恒量、持续不断地打入水解酸化池内；在水解酸化池内，一方面，水解酸化细菌对污水中的有机污染物进行厌氧代谢活动，可将一些高分子有机污染物开环断链，改善其生化特性，以利于后续的好氧生物处理；另一方面，反硝化细菌对自接触氧化池回流的硝化液进行反硝化反应，将污水中的NO2-N或NO3-N转化为N2，实现对氨氮的去除。

水解酸化池出水自流进入好氧池内，在好氧池中，污水中的有机污染物在好氧菌的新陈代谢作用下被分解去除，同时亚硝化细菌和硝化细菌将污水中的NH3-N转化为NO2-N或NO3-N，部分硝化液回流至水解酸化池进行反硝化反应；好氧池出水在膜池中进行泥水分离，部分污泥回流至水解酸化池，以维持生物降解所必需的污泥浓度，另一部分污泥（剩余污泥）定期排入化粪池后外运处理。经膜过滤的水，经过清水池短暂停留后进入消毒池，投放单过硫酸氢钾消毒粉进行消毒、达标后出水排放（如图3）。

图3 工艺流程图

污泥是污水处理过程中的副产物，容易引起二次污染，因此必须对污泥进行安全处理、处置。由于MBR工艺的污泥产量较小（只有传统处理工艺的1/20），采用以往的处置方式成本较高，故将剩余污泥排入化粪池进行消毒处理后定期外运处置。

3 MBR工艺及单过硫酸氢钾复合粉消毒效果评价

3.1 实验材料及采样过程

为了验证MBR工艺及单过硫酸氢钾复合粉处理医疗废水在消毒效果和安全方面的优越性，采用了该院的原污水及未经消毒的MBR出水，投加不同浓度单过硫酸氢钾复合消毒粉，观察消毒后粪大肠菌群数值变化，对水样消毒前后的各项水质指标进行测定。

实验时所用试剂均符合国家标准，单过硫酸氢钾消毒粉，3倍浓缩乳酸蛋白胨培养液，实验用水为蒸馏水或具有同等纯度的水。实验仪器为试管、发酵管、烧杯、量筒、移液枪、高压灭菌锅。

用消过毒的2500mL采样瓶按常规采样方法采集污水原水及未经消毒的MBR出水水样，样品采集后立即送实验室检验。在实验室用对照法进行消毒前后效果测试。采用多管发酵法测定粪大肠菌群总数。

3.2 实验步骤

加药前对污水原水及未消毒MBR出水进行对比测试，作为消毒前的结果（见表2）。

表2 污水原水、MBR出水水质主要污染物指标

3.2.1 配置不同浓度的消毒液

1）称取1 0 g单过硫酸氢钾复合粉，用超纯水定容于1 L的容量瓶中，则单过硫酸氢钾复合粉的质量浓度为10g/L；2）量取1mL溶液，用超纯水定容于1L的容量瓶中，则单过硫酸氢钾复合粉的质量浓度为10mg/L；3）分别向6个塑料取样瓶中加入97mL、95mL、93mL、91mL、90mL、85mL未消毒MBR出水试验水样；4）分别量取3mL、5mL、7mL、9mL、10mL、15mL溶液，依次加入6个取样瓶，则对应实验水样中加入的单过硫酸氢钾复合粉的浓度依次为0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L和1.5mg/L。

3.2.2 粪大肠菌群测定

（1）初发酵试验：在2个装有已灭菌的50mL3倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的大试管或烧瓶中（内有倒管），以无菌操作各加入已充分混匀的水样100mL。在10支装有已灭菌的5mL3倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），以无菌操作加入充分混匀的水样10mL混匀后置于37℃恒温箱内培养24h。

（2）平板分离：各发酵管经培养24h后，将产酸、产气及只产酸的发酵管分别接种于伊红美蓝培养基或品红亚硫酸钠培养基上，置于37℃恒温箱内培养24h，挑选符合下列特征的菌落：1）伊红美蓝培养基上：深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。2）品红亚硫酸钠培养基上：紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。

（3）取上述特征的菌落进行革兰氏染色：1）用以培养18～24h的培养物涂片，涂层要薄；2）将涂片在火焰上加温固定，待冷却后滴加结晶紫溶液，1min后用水洗去；3）滴加助色剂，1min后用水洗去；4）滴加脱色剂，摇动玻片，直止无紫色脱落为止（20～30s），用水洗去；5）滴加复染剂，1min后用水洗去，晾干、镜检，呈紫色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为阴性菌。

（4）复发酵试验：上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢的杆菌，则挑选该菌落的另一部分接种于装有普通浓度乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），每管可接种分离自同一初发酵管（瓶）的最典型菌落1～3个，然后置于37℃恒温箱中培养24h，有产酸、产气者（不论倒管内气体多少皆作为产气论），即证实有大肠菌群存在。根据证实有大肠菌群存在的阳性管（瓶）数查表3“大肠菌群检数表”，报告每升水样中的大肠菌群数。

表3 大肠菌群检数表接种水样总量300mL（100mL2份，10mL10份）

3.3 实验结果及分析

实验原水投加浓度分别为0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.5 mg/L时，粪大肠菌群数分别为1.0×105、1.3×104、2400、1800、920、600。

MBR出水投加浓度分别为0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.5 mg/L时，粪大肠菌群数分别为864、737、652、458、240、50。实验结果表明，投加浓度为0.9mg/L时就可以完全达到《医疗污染物排放标准》（DB37/596-2006）规定的排放要求。见表4。

表4 不同浓度单过硫酸氢钾消毒粉粪大肠菌群数值表

4 结论

通过上述实验可知，无论原水还是MBR工艺处理后的出水，增加单过硫酸氢钾消毒粉的浓度在同等条件下都能达到良好的杀菌效果，其中出水的杀菌效果好于进水，是一种理想的杀菌剂。

综合上述分析，MBR膜处理工艺应用于医疗废水具有运行稳定、易于污泥接种和调试、出水水质高、占地省、容易实现自动化控制等特点，且在运行条件相当的情况下，采用MBR膜处理工艺联合单过硫酸氢钾复合粉消毒的方式具有比传统处理工艺更强的微生物去除能力，更为稳定的良好水质。二者的完美结合，在该院有限的条件下，相互配合，相得益彰，在考察和综合多种情况后，最终该院选择了目前在水处理领域领先的MBR膜处理工艺，作为项目改造的最佳方案。

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Application of MBR +Active Oxygen Technology in Hospital Wastewater Treatment

ZHANG Fu-yong, HU Zhi-qiang, LIU Li-da

X703

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1006-5377（2017）01-0056-04