膜生物反應器在醫(yī)療廢水處理中的應用

摘要：醫(yī)院作為社會公共衛(wèi)生體系的重要組成部分，其日常運營中產生的污水問題日益凸顯。醫(yī)療廢水作為一類特殊類型的廢水，不僅含有高濃度的有機物、懸浮物，還攜帶大量的病原體，如細菌、病毒、寄生蟲卵等，對環(huán)境和公眾健康構成潛在威脅，所以必須確保醫(yī)療廢水得到有效處理。在醫(yī)療廢水處理領域，膜生物反應器憑借其卓越的處理效果、占地面積小、操作簡便等優(yōu)點，逐漸受到廣泛關注。通過深入研究膜生物反應器在醫(yī)療廢水處理中的工藝優(yōu)化、運行參數調控、膜污染控制等關鍵問題，可以進一步提升其處理效率和穩(wěn)定性，為醫(yī)療廢水的高效、安全處理提供有力支持?；诖?，分析膜生物反應器在醫(yī)療廢水處理中的應用。

關鍵詞：膜生物反應器；醫(yī)療廢水；膜分離技術

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-0-03

68

Application of Membrane Bioreactor in Medical Wastewater Treatment

ZHANG Yabing

（College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering， Nanjing Tech University， Nanjing 211816， China）

Abstract： As an important component of the social public health system， hospitals are increasingly facing sewage problems in their daily operations. Medical wastewater， as a special type of wastewater， not only contains high concentrations of organic matter and suspended solids， but also carries a large number of pathogens such as bacteria， viruses， parasite eggs， etc.， posing potential threats to the environment and public health. Therefore， it is necessary to ensure effective treatment of medical wastewater. In the field of medical wastewater treatment， membrane bioreactors have gradually gained widespread attention due to their excellent treatment efficiency， small footprint， and easy operation. By conducting in-depth research on key issues such as process optimization， operating parameter regulation， and membrane fouling control of membrane bioreactors in medical wastewater treatment， the treatment efficiency and stability can be further improved， providing strong support for the efficient and safe treatment of medical wastewater. Based on this， analyze the application of membrane bioreactors in medical wastewater treatment.

Keywords： membrane bioreactor; medical wastewater; membrane separation technology

傳統(tǒng)醫(yī)療廢水處理方法主要包括物理法、化學法和生物法等。其中，物理法雖能去除部分懸浮物，但去除溶解性污染物和病原體的效果不佳；化學法雖能殺滅部分病原體，但存在生成消毒副產物、對病毒殺滅效果有限等問題；生物法雖能有效降解有機物，但無法有效去除懸浮物和病原體[1]。因此，傳統(tǒng)方法在處理醫(yī)療廢水時難以達到理想的處理效果，難以滿足日益嚴格的環(huán)保要求。膜生物反應器技術將膜分離技術與生物處理技術結合，通過膜組件的高效分離作用，實現了固液分離、泥水分離，可以提高出水水質，在醫(yī)療廢水處理中具有重要作用[2]。

1 膜生物反應器的技術原理

膜生物反應器主要由生物反應器和膜組件兩部分組成，是一種集成膜分離技術和生物處理功能的新型廢水處理系統(tǒng)。首先利用膜組件截留污染物，其次通過生物反應器分解污水中的有機污染物，最后通過膜組件將生物反應器中的活性污泥與凈化后的水分離開，從而實現污水的深度凈化。

膜組件是膜生物反應器的核心部分，其性能直接影響整個系統(tǒng)的廢水處理效果。膜組件通常由具有良好的化學穩(wěn)定性和機械強度的多孔膜材料制成，如聚偏氟乙烯、聚醚砜等。根據膜的形狀和結構，膜組件可分為平板膜、中空纖維膜和管式膜等[3]。生物反應器是膜生物反應器進行生物降解的主要場所，通常采用完全混合流或推流式反應器結構，保證污水與活性污泥的充分接觸和混合。生物反應器內的好氧微生物通過呼吸作用降解污水中的有機污染物，同時硝化細菌將氨氮轉化為硝態(tài)氮。膜組件具有截留功能，可以將生物反應器內的活性污泥濃度維持在較高水平（8 000～12 000 mg/L），有利于提高生物處理效率[4]。

2 膜生物反應器在醫(yī)療廢水處理中的具體應用

2.1 預處理環(huán)節(jié)

醫(yī)療廢水中的大塊懸浮物、漂浮物等雜質直接進入生物反應器會對活性污泥造成沖擊，影響生物處理效果。格柵過濾是預處理環(huán)節(jié)中的第一道工序，用于去除污水中的大塊懸浮物、漂浮物等，在應用時需要根據醫(yī)療廢水的特點和處理量，選擇合適的格柵類型。常用的格柵類型包括機械格柵和人工格柵。機械格柵的自動化程度高，處理效率高，適用于處理水流量較大的醫(yī)療廢水，而人工格柵則適用于處理量較小或經濟條件有限的水處理工程。格柵的間距和材質也是影響過濾效果的重要因素，需要根據醫(yī)療廢水的實際水質情況來確定制作格柵的材料和格柵的間距。制備格柵的材質需具備耐腐蝕、耐磨損等特性，以確保長期穩(wěn)定運行[5]。

調節(jié)池作為預處理環(huán)節(jié)中的重要工序，用于降低污水對后續(xù)處理工藝的影響，為后續(xù)處理工藝提供穩(wěn)定的水質和水量，從而提高整體處理效果。調節(jié)池的設計需要考慮醫(yī)療廢水的實際流量和水質變化情況。

2.2 生物處理環(huán)節(jié)

生物反應器是生物處理環(huán)節(jié)的主要設備，其設計與運行會直接影響污水的處理效果。在醫(yī)療廢水處理過程中，生物反應器的設計需要考慮醫(yī)療廢水的特點和處理量。根據醫(yī)療廢水的處理量和水質，可以選擇完全混合流或推流式反應器結構。完全混合流反應器能夠確保污水與活性污泥充分混合，提高處理效率；推流式反應器更適合處理量較大、水質變化較大的污水?；钚晕勰嗍巧锾幚憝h(huán)節(jié)中的關鍵物質，其濃度和活性會直接影響污水處理效果[6]。在醫(yī)療廢水處理過程中，需要特別關注活性污泥的培養(yǎng)和管理，通過合理控制曝氣量、回流比等運行參數，可以維持活性污泥的高濃度和高活性，提高生物處理效率。生物反應器的運行控制是實現穩(wěn)定處理效果的關鍵[7]。

在醫(yī)療廢水中，氨氮是主要的氮污染物，通過硝化作用可以將氨氮轉化為硝態(tài)氮，為后續(xù)的反硝化過程提供條件。硝化過程需要充足的氧氣和適宜的pH值，所以需要通過曝氣系統(tǒng)提供足夠的氧氣，并將反應器的pH值控制在適宜范圍內。反硝化過程是將硝態(tài)氮轉化為氮氣的過程，能夠實現氮的最終去除。反硝化過程需要缺氧環(huán)境和充足的碳源，污水處理過程中主要通過調節(jié)回流比和曝氣量來控制反應器的缺氧環(huán)境[8]。硝化與反硝化過程在生物處理環(huán)節(jié)中相互依存、相互促進，通過優(yōu)化運行參數和控制條件，可以實現硝化與反硝化過程的高效協同作用，提高氮、磷等營養(yǎng)物質的去除效率[9]。

2.3 膜分離環(huán)節(jié)

膜分離通過特定的膜組件將生物反應器中的混合液進行固液分離，從而達到凈化污水的目的。在醫(yī)療廢水處理過程中，膜分離能夠高效截留污水中的懸浮物、細菌、病毒等，確保出水水質的安全與環(huán)保[10]。

膜組件是膜分離環(huán)節(jié)的關鍵設備，具有高通量、耐污染、易清洗等特點，適合處理含有大量微生物和有機物的醫(yī)療廢水。常用的膜組件有中空纖維膜、平板膜等，其性能和配置會直接影響出水水質。在設計初期，需要根據處理量和水質，合理配置膜組件的數量和排列方式，以確保最佳的處理效果和處理效率。膜通量和跨膜壓差是膜分離環(huán)節(jié)的重要運行參數。膜通量表示單位時間內通過膜組件的污水量，而跨膜壓差則表示膜兩側的壓力差，處理醫(yī)療廢水時需要嚴格控制相關參數，以確保膜組件穩(wěn)定運行[11]。膜污染是膜分離環(huán)節(jié)面臨的主要問題，醫(yī)療廢水中的微生物和有機物極易在膜表面沉積并形成污染層，導致膜通量下降和處理效果惡化，所以需要制定有效的膜清洗策略，定期清洗膜組件。常用的清洗方法主要有物理清洗、化學清洗及生物清洗[12]。

2.4 后處理環(huán)節(jié)

消毒處理是后處理環(huán)節(jié)的重要組成部分。醫(yī)療廢水中含有大量的病原微生物，如細菌和病毒等，這些微生物對人類健康構成嚴重威脅。因此，在出水排放前需要進行有效的消毒處理。常用的消毒方法包括紫外線消毒、臭氧消毒和氯消毒等，這些方法可以有效殺滅病原微生物，確保出水水質的安全。除消毒處理外，后處理環(huán)節(jié)還需要進行深度處理，以進一步提高出水水質。深度處理包括吸附、過濾和離子交換等方法，可以去除污水中的微量有機物和重金屬離子等污染物?？紤]到醫(yī)療廢水的特殊性，經過深度處理后的水還可以考慮回用，如用于沖廁和綠化，實現水資源的循環(huán)利用[13]。在后處理環(huán)節(jié)中，需要對出水水質進行嚴格的監(jiān)測和管理。通過設置在線監(jiān)測設備，可以實時監(jiān)測出水中的各項指標，如懸浮物、有機物、氮和磷等。同時，需要定期對出水水質進行取樣檢測，以確保其滿足排放標準。一旦發(fā)現出水水質異常，就及時采取措施進行調整和處理[14]。

3 結論

常規(guī)處理方法在醫(yī)療廢水處理中存在很多局限性，已無法滿足實際需求。膜生物反應器能夠有效去除病原微生物和其他污染物，減少對環(huán)境的影響。未來的研究應著重于優(yōu)化膜生物反應器，提高膜組件的抗污染能力，降低運行成本。同時，應探索膜生物反應器在不同類型醫(yī)療廢水處理中的應用，以滿足各種處理需求。加強對膜生物反應器的研究不僅有助于解決當前醫(yī)療廢水處理中的難題，還將推動廢水處理技術的不斷進步，促進水資源的可持續(xù)利用。這對實現生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻

1 王 磊.醫(yī)療廢水處理技術現狀與展望[J].廣東化工，2023（18）：106-107.

2 湯鈺婷.微生物技術在醫(yī)療廢水處理中的應用分析[J].清洗世界，2022（5）：68-70.

3 熊 倩，路 濤.平板陶瓷膜在印染廢水處理中的應用[J].能源與節(jié)能，2021（12）：66-68.

4 周夏玉，趙玉強，陸小琴.醫(yī)療廢水出水余氯含量的測定及相應因素研究[J].遼寧化工，2024（2）：177-179.

5 張 健.MBR膜技術用于污水處理的研究分析[J].皮革制作與環(huán)?？萍?，2024（11）：16-18.

6 段文松，李 婷，吳安安.光催化膜生物反應器處理染料廢水特性研究[J].應用化工，2022（7）：2014-2019.

7 任志鵬，陳小光.無泡式中空纖維膜生物反應器研究與應用現狀[J].工業(yè)水處理，2022（1）：38-47.

8 李 焜.膜生物反應器（MBR）技術在城市污水處理中的優(yōu)化探討[J].皮革制作與環(huán)保科技，2024（7）：109-111.

9 蔡 彬.膜生物反應器在市政污水處理中的應用[J].城市道橋與防洪，2022（6）：140-143.

10 張 昱，王 辰，韓子銘，等.厭氧膜生物反應器處理抗生素廢水研究進展與展望[J].環(huán)境工程學報，2024（3）：623-633.

11 呂浩田，卞曉崢，黃健平，等.膜生物反應器強化生物除磷工藝及影響因素[J].河南化工，2022（4）：1-4.

12 虞素飛，張斌超，李云峰.多段式膜生物反應器高效處理高鹽廢水研究[J].山西化工，2022（4）：134-136.

13 張 鑫，于思偉，郟江輝，等.好氧顆粒污泥減緩MBR膜污染的研究進展[J].中國給水排水，2024（8）：28-33.

14 古凌艷，王維康，渠艷飛，等.反應沉淀一體式生物反應器在水質凈化廠應急處理中的應用[J].給水排水，2024（2）：27-30.