摘 要：在當(dāng)前醫(yī)院污水處理需求不斷增加的背景下，生物膜分離技術(shù)因其高效固液分離能力、可以對(duì)病原微生物進(jìn)行有效截留而成為一種重要處理手段。本研究主要探討了生物膜分離技術(shù)在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用，針對(duì)某地三甲醫(yī)院的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了MBR膜反應(yīng)器及生物反應(yīng)池參數(shù)，采用中間曝氣技術(shù)提高處理效率。在試驗(yàn)中，通過科學(xué)參數(shù)優(yōu)化和反沖洗、化學(xué)清洗等維護(hù)手段，確保了膜組件長期高效運(yùn)行。結(jié)果顯示，應(yīng)用該技術(shù)后，醫(yī)院污水各項(xiàng)污染物指標(biāo)均顯著降低，總氮濃度等數(shù)值均達(dá)到一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了該技術(shù)的實(shí)用性和有效性。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院；污水處理；生物膜分離技術(shù)

中圖分類號(hào)：X 799.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著醫(yī)療行業(yè)發(fā)展，醫(yī)院污水中含有大量有機(jī)污染物、病原微生物和藥物殘留，以上污染物對(duì)環(huán)境和公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)污水處理方法在應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜污染物時(shí)往往效果不佳，尤其是在處理高濃度有機(jī)物和微生物方面存在明顯不足。生物膜分離技術(shù)因其獨(dú)特的物理滯留機(jī)制和高效的固液分離能力而逐漸成為醫(yī)院污水處理中的一種重要手段。該技術(shù)通過使用孔徑為0.05μm～0.4μm的微型或超濾膜有效截留污水中的懸浮固體、細(xì)菌和病毒，確保出水的高潔凈度和安全性?；诖耍狙芯刻接懥松锬し蛛x技術(shù)在某地三甲醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用，旨在通過優(yōu)化處理參數(shù)和操作條件，驗(yàn)證其處理效果并提供科學(xué)依據(jù)。

1 醫(yī)院污水處理中生物膜分離技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

生物膜分離技術(shù)在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用主要基于其獨(dú)特的物理滯留機(jī)制。該技術(shù)利用微型或超濾膜，孔徑為0.05μm～0.4μm，能有效截留污水中懸浮固體和病原微生物，實(shí)現(xiàn)高效固液分離[1]。其基本原理是利用膜的選擇性、透過性，使水分子和溶解性小分子物質(zhì)能夠通過膜，而較大懸浮固體、細(xì)菌、病毒等則被截留在膜表面或孔道內(nèi)部，確保污水中絕大多數(shù)固體雜質(zhì)和微生物無法進(jìn)入出水，極大地提高出水清潔度和安全性。在膜過濾過程中，污水中顆粒物、細(xì)菌和其他污染物會(huì)逐漸積聚在膜表面或孔道內(nèi)，形成一層過濾膜，進(jìn)一步增強(qiáng)膜過濾效果。醫(yī)院污水中常見病原體，例如細(xì)菌、病毒、真菌等，其尺寸通常在膜孔徑范圍內(nèi)，因此能被有效截留，該技術(shù)對(duì)降低污水中抗生素殘留和減少抗生素耐藥性傳播具有積極意義。

1.2 分離流程

醫(yī)院污水先通過格柵集水池進(jìn)行初步過濾，去除較大固體雜質(zhì)。此階段處理主要依賴物理方法，通常污水在此停留約30min，以確保大部分懸浮物被截留。格柵處理后污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池主要功能是均衡水質(zhì)水量，避免瞬時(shí)流量變化對(duì)后續(xù)處理造成沖擊[2]。污水在調(diào)節(jié)池中停留時(shí)間一般為2h～4h，通過曝氣設(shè)備向污水中補(bǔ)充氧氣，提升水中溶解氧水平，BOD和COD開始逐步降低，從而增強(qiáng)后續(xù)生物處理單元效果。污水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器，處理時(shí)間通常為6h～8h，微生物通過代謝作用分解污水中的有機(jī)物和部分無機(jī)物，降低污水中污染物濃度，產(chǎn)生大量微生物絮體。污水通過膜過濾后，出水中的濁度和細(xì)菌含量顯著降低，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過膜過濾后的清水進(jìn)入清水接觸消毒池。在此池中，通過投加消毒劑或使用紫外線殺菌，提升出水的安全性，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用要求。消毒處理接觸時(shí)間為30min～60min，消毒后的污水一部分可直接排入下水道，另一部分則可在特定情況下回用于醫(yī)院內(nèi)部，例如沖廁、綠化等。針對(duì)處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥和濃縮液，經(jīng)過脫水處理后，達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或資源化利用。具體流程如圖1所示。

2 醫(yī)院污水處理中生物膜分離技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用背景

某地某三甲醫(yī)院污水處理包括以下需求：去除污水中的有機(jī)污染物、病原微生物、懸浮物和氮磷營養(yǎng)物，達(dá)到一級(jí)A類排放標(biāo)準(zhǔn)。處理系統(tǒng)應(yīng)包括提升泵、粗細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、沉砂池、生化處理和二次沉淀等環(huán)節(jié)。在（20±2）℃和6.8pH～7.5pH范圍下，經(jīng)測(cè)得進(jìn)水污染物水質(zhì)如下：總氮（78±7）mg/L，總磷（7.5±1.5）mg/L，氨氮（48±8）mg/L，生化需氧量（242±18）mg/L，化學(xué)需氧量（390±12）mg/L。

2.2 方案設(shè)計(jì)

為使醫(yī)院污水處理達(dá)到一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)改進(jìn)MBR膜反應(yīng)器及生物反應(yīng)池。在MBR膜反應(yīng)器改進(jìn)中，采用中間曝氣處理污水，優(yōu)化生物膜運(yùn)行效率，提高污水處理效果[3]。曝氣周期可分為曝氣和不曝氣2個(gè)階段，以增強(qiáng)處理效果和節(jié)約能源。

首先，厭氧池主要功能是進(jìn)行厭氧發(fā)酵，分解污水中大分子有機(jī)物，釋放有機(jī)酸和甲烷等氣體。厭氧池總?cè)莘e為792m2，設(shè)計(jì)為直徑10m、高10m的圓柱形。池體采用高密度聚乙烯材料制造，污水在厭氧池中停留時(shí)間一般為12h～24h，以保證有機(jī)物充分降解。為提高反應(yīng)效率，厭氧池內(nèi)配備EKATO攪拌器，以促進(jìn)污水和微生物充分混合。缺氧池主要功能是進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮?dú)?，從而去除污水中的氮污染。缺氧池總面積為1152m2，深度為4m，設(shè)計(jì)為梯形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)為16m×12m×72m[4]。池體采用玻璃鋼材料制造，池內(nèi)布置有Grundfos CR系列內(nèi)部循環(huán)泵，以促進(jìn)混合液循環(huán)，增強(qiáng)反硝化效果。污水在缺氧池中停留時(shí)間一般為8h～12h。好氧池主要功能是進(jìn)行好氧降解，通過好氧微生物的代謝作用，進(jìn)一步分解有機(jī)物，去除污水中的污染物。好氧池總面積為1672.5m2，深度為5m，設(shè)計(jì)為長軸80m、短軸25m的橢圓形。池體采用不銹鋼材料制造，確保耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。好氧池分為3個(gè)部分，分別為長軸40m、短軸15m、深度5m的橢圓形結(jié)構(gòu)。每部分形狀為矩形，使污水在好氧池中均勻分布。污水在好氧池中停留時(shí)間一般為6h～8h。

在MBR膜反應(yīng)器中，中間曝氣處理污水方法通過周期性曝氣和不曝氣階段交替運(yùn)行，增強(qiáng)膜表面污泥剪切力，減少膜污染，延長膜的使用壽命。具體曝氣周期設(shè)計(jì)為曝氣時(shí)間30min，停曝氣時(shí)間15min，通過調(diào)整曝氣強(qiáng)度和周期，優(yōu)化反應(yīng)器運(yùn)行效果。為確保整體系統(tǒng)高效運(yùn)行，配備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)厭氧池、缺氧池和好氧池中的溶解氧、污泥濃度、溫度、pH值等參數(shù)。在污水處理過程中，通過合理區(qū)域劃分和科學(xué)管理，確保各個(gè)處理單元高效運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)醫(yī)院污水高效凈化和安全排放。

2.3 運(yùn)行情況分析

2.3.1 參數(shù)優(yōu)化

當(dāng)設(shè)計(jì)某醫(yī)院污水處理系統(tǒng)時(shí)，優(yōu)化曝氣生物反應(yīng)器應(yīng)用需要詳細(xì)考慮膜組件參數(shù)、污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)，確保高效處理醫(yī)院污水，并符合嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)初步處理和調(diào)節(jié)池，醫(yī)院污水處理先通過提升泵進(jìn)行初步處理，粗格柵用于過濾大顆粒雜質(zhì)，防止后續(xù)設(shè)備堵塞。提升泵應(yīng)選用高效節(jié)能型，具有防腐蝕功能，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜污水成分[5]。調(diào)節(jié)池的主要功能是均衡污水的水質(zhì)和水量，確保后續(xù)處理單元的穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)化后的參數(shù)見表1。

針對(duì)沉砂池與細(xì)格柵，污水從調(diào)節(jié)池進(jìn)入沉砂池，通過細(xì)格柵去除較小的顆粒物和無機(jī)泥沙[6]。沉砂池采用玻璃鋼材料制造，細(xì)格柵間隙設(shè)計(jì)為2mm～5mm，確保有效去除細(xì)小懸浮物，同時(shí)降低后續(xù)膜組件的污染負(fù)荷。使用Duperon FlexRake細(xì)格柵，間隙2mm，處理能力為2000m3/h。

針對(duì)無泡膜曝氣生物反應(yīng)器，曝氣生物反應(yīng)器膜組件應(yīng)用方案見表2。

針對(duì)二次沉淀與污泥處理，處理后的污水進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行泥水分離。沉淀池采用不銹鋼材料制造，提升整體耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。分離后的污泥部分回流至生物反應(yīng)器，其余部分進(jìn)行脫水處理。脫水后的污泥含水率應(yīng)控制在50%以下，推薦使用ANDRITZ C-Press螺旋壓榨機(jī)，脫水效率高，操作簡便。

針對(duì)在線監(jiān)測(cè)與控制，采用Hach SC200多參數(shù)控制器，通過PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)調(diào)整，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，確保處理效果穩(wěn)定。

2.3.2 掛膜操作

在對(duì)三甲醫(yī)院污水處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，實(shí)施掛膜操作。在某醫(yī)院污水處理中應(yīng)用循環(huán)掛膜法，通過循環(huán)污水和曝氣方式在膜組件上形成均勻、穩(wěn)定的生物膜。

在掛膜操作前，全面檢查所有組件，包括膜組件完整性、管道連接密封性和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。初始污水應(yīng)經(jīng)過粗格柵、調(diào)節(jié)池和沉砂池處理，以去除大顆粒雜質(zhì)和無機(jī)泥沙[7]。

掛膜液由實(shí)際處理污水和外加培養(yǎng)液混合而成，外加培養(yǎng)液中含有葡萄糖、氨基酸和微量元素，以促進(jìn)微生物生長。掛膜液COD濃度控制在200mg/L～300mg/L，NH3-N濃度為20mg/L～30mg/L，總磷濃度為2mg/L～3mg/L，pH值保持在7.0～7.5。

循環(huán)掛膜法通常分為3個(gè)階段，啟動(dòng)階段、快速生長期和穩(wěn)定期。在啟動(dòng)階段，將掛膜液注入生物反應(yīng)器，并啟動(dòng)循環(huán)泵和曝氣系統(tǒng)。循環(huán)泵選用Grundfos CR系列，流量范圍為100m3/h～300m3/h，掛膜液在膜組件之間均勻循環(huán)。在快速生長期，逐步增加曝氣強(qiáng)度至1m3/（m2·h）～2m3/（m2·h），循環(huán)泵流量保持不變。每天監(jiān)測(cè)生物膜生長情況，包括膜組件表面污泥厚度、污泥濃度和COD去除率。此階段，生物膜COD去除率應(yīng)從初期20%逐步升至60%～70%。在穩(wěn)定期，曝氣強(qiáng)度調(diào)整為2m3/（m2·h）～3m3/（m2·h）。循環(huán)泵流量根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)，保持在100m3/h～200m3/h。每天監(jiān)測(cè)各項(xiàng)參數(shù)，生物膜COD去除率應(yīng)達(dá)到80%以上，NH3-N去除率達(dá)到70%以上，總磷去除率達(dá)到60%以上。

在三甲醫(yī)院污水處理中，反沖洗和化學(xué)清洗是保證無泡膜曝氣生物反應(yīng)器長期、高效運(yùn)行的必要維護(hù)手段。反沖洗主要用于去除附著在膜表面和孔道內(nèi)的污泥和雜質(zhì)，防止膜孔堵塞，保持膜通量和處理效率。反沖洗通常每周進(jìn)行1次，具體頻率可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況和污染程度進(jìn)行調(diào)整。操作條件包括反沖洗壓力為0.1MPa～0.2MPa，反沖洗流量為正常運(yùn)行流量的1.5～2倍，每次反沖洗時(shí)間為15min～30min。具體步驟如下：停止進(jìn)水和曝氣，將膜組件從正常運(yùn)行狀態(tài)切換到反沖洗模式，排出膜反應(yīng)器內(nèi)污水。反沖洗液通常采用潔凈水，可以加入適量低濃度氯化鈉溶液，濃度為0.1%～0.2%，以增強(qiáng)清洗效果。從膜組件反向注入反沖洗液，通過膜絲內(nèi)通道將雜質(zhì)反向排出，維持反沖洗液壓力和流量，持續(xù)15min～30min，以充分清洗膜表面和孔道。最后，將反沖洗過程中產(chǎn)生的廢液排出系統(tǒng)，重新注入污水，啟動(dòng)進(jìn)水和曝氣系統(tǒng)，恢復(fù)膜反應(yīng)器正常運(yùn)行。

化學(xué)清洗用于去除膜表面和孔道內(nèi)的頑固有機(jī)和無機(jī)污垢，恢復(fù)膜通量和處理性能。通常每月進(jìn)行1次化學(xué)清洗，具體頻率可根據(jù)膜污染程度和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。常用清洗劑包括酸性和堿性溶液，2%檸檬酸溶液用于去除無機(jī)結(jié)垢和金屬氧化物；堿性清洗劑氫氧化鈉溶液用于去除有機(jī)污垢和生物膜。清洗溫度控制在25℃～35℃，每次化學(xué)清洗時(shí)間為2h～4h，視污染程度調(diào)整。具體步驟如下：停止進(jìn)水和曝氣，將膜組件從正常運(yùn)行狀態(tài)切換到清洗模式，排出膜反應(yīng)器內(nèi)的污水，確保清洗液濃度和效果。酸性清洗時(shí)，配制2%檸檬酸，溫度控制在25℃～35℃，將酸性清洗液注入膜組件，浸泡30min～60min，啟動(dòng)循環(huán)泵，循環(huán)清洗液30min～60min，然后排出酸性清洗液，清水沖洗膜組件2～3次，中和殘留酸液。堿性清洗時(shí)，配制0.5%氫氧化鈉溶液，加入0.1%次氯酸鈉，溫度控制在25℃～35℃，將堿性清洗液注入膜組件，浸泡30min～60min，啟動(dòng)循環(huán)泵，循環(huán)清洗液30min～60min，排出堿性清洗液，清水沖洗膜組件2～3次，中和殘留堿液。最后，重新注入污水，啟動(dòng)進(jìn)水和曝氣系統(tǒng)，恢復(fù)膜反應(yīng)器正常運(yùn)行。

2.4 應(yīng)用效果分析

為科學(xué)評(píng)估應(yīng)用生物膜分離技術(shù)后醫(yī)院污水處理效果，設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)。對(duì)比處理前后的出水污染物質(zhì)指標(biāo)、總氮質(zhì)量濃度、總磷質(zhì)量濃度、氨氮質(zhì)量濃度、生化需氧量、化學(xué)需氧量及懸浮物質(zhì)量濃度，并與現(xiàn)行醫(yī)院污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

通過模擬試驗(yàn)，應(yīng)用生物膜分離技術(shù)后，醫(yī)院污水的各項(xiàng)污染物指標(biāo)均顯著降低，總氮、氨氮、生化需氧量、化學(xué)需氧量及懸浮物質(zhì)量濃度均達(dá)到了一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)，總磷質(zhì)量濃度雖略高于標(biāo)準(zhǔn)，但仍在可接受范圍內(nèi)。整體處理效果顯著，表明生物膜分離技術(shù)在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用具有較高的實(shí)用性和有效性。

3 結(jié)語

綜上所述，本研究對(duì)某地三甲醫(yī)院污水處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，證明了生物膜分離技術(shù)在醫(yī)院污水處理中的高效性和實(shí)用性。研究結(jié)果顯示，經(jīng)過生物膜分離技術(shù)處理后，污水中主要污染物的濃度顯著降低，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國家一級(jí)A類排放標(biāo)準(zhǔn)。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，總氮、氨氮、生化需氧量、化學(xué)需氧量及懸浮物質(zhì)量濃度均在可控范圍內(nèi)，總磷質(zhì)量濃度也在可接受范圍內(nèi)。通過合理的反沖洗和化學(xué)清洗操作，膜組件的長期運(yùn)行得到了保障?？傮w來說，生物膜分離技術(shù)為醫(yī)院污水處理提供了一種高效、可行的解決方案，對(duì)保障環(huán)境安全和公共健康具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]劉垚.膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用[J].石材，2024（7）：87-89.

[2]崔小東，石秀花，付大業(yè)，等.市政污水處理與回用中生物膜技術(shù)的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2024（18）：187-189.

[3]胡藝維，何勇，宋南川，等.MABR-AO耦合工藝處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)低C/N比生活污水效果研究[J].環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2024，46（03）：69-73+77.

[4]王夢(mèng)影，劉兵，黃金友，等.大型平戰(zhàn)結(jié)合醫(yī)院污水處理站設(shè)計(jì)實(shí)例[J].工業(yè)用水與廢水，2023，54（06）：61-65.

[5]劉勇，徐宏林.醫(yī)院排放污水臭氧催化氧化處理工藝研究[J].工業(yè)催化，2022，30（12）：74-79.

[6]廖勇強(qiáng)，肖佑升，孔麗麗.基于醫(yī)院污水處理的生物接觸氧化法綠色工藝應(yīng)用[J].綠色科技，2022，24（14）：73-75，94.

[7]鄭偉波，鄭卉，李寶強(qiáng)，等.新冠肺炎疫情下醫(yī)院污水處理工程實(shí)例及運(yùn)行效果[J].水處理技術(shù)，2022，48（1）：29-32.