摘要：醫(yī)院作為社會(huì)公共衛(wèi)生體系的重要組成部分，其日常運(yùn)營中產(chǎn)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(jī)物、懸浮物，還攜帶大量的病原體，如細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等，對(duì)環(huán)境和公眾健康構(gòu)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(lǐng)域，膜生物反應(yīng)器憑借其卓越的處理效果、占地面積小、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到廣泛關(guān)注。通過深入研究膜生物反應(yīng)器在醫(yī)療廢水處理中的工藝優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)調(diào)控、膜污染控制等關(guān)鍵問題，可以進(jìn)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?；诖耍治瞿ど锓磻?yīng)器在醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器；醫(yī)療廢水；膜分離技術(shù)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）09-0-03

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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(xué)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(xué)法雖能殺滅部分病原體，但存在生成消毒副產(chǎn)物、對(duì)病毒殺滅效果有限等問題；生物法雖能有效降解有機(jī)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(shí)難以達(dá)到理想的處理效果，難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。膜生物反應(yīng)器技術(shù)將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)結(jié)合，通過膜組件的高效分離作用，實(shí)現(xiàn)了固液分離、泥水分離，可以提高出水水質(zhì)，在醫(yī)療廢水處理中具有重要作用[2]。

1 膜生物反應(yīng)器的技術(shù)原理

膜生物反應(yīng)器主要由生物反應(yīng)器和膜組件兩部分組成，是一種集成膜分離技術(shù)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(yīng)器分解污水中的有機(jī)污染物，最后通過膜組件將生物反應(yīng)器中的活性污泥與凈化后的水分離開，從而實(shí)現(xiàn)污水的深度凈化。

膜組件是膜生物反應(yīng)器的核心部分，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的廢水處理效果。膜組件通常由具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度的多孔膜材料制成，如聚偏氟乙烯、聚醚砜等。根據(jù)膜的形狀和結(jié)構(gòu)，膜組件可分為平板膜、中空纖維膜和管式膜等[3]。生物反應(yīng)器是膜生物反應(yīng)器進(jìn)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(yīng)器結(jié)構(gòu)，保證污水與活性污泥的充分接觸和混合。生物反應(yīng)器內(nèi)的好氧微生物通過呼吸作用降解污水中的有機(jī)污染物，同時(shí)硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。膜組件具有截留功能，可以將生物反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器在醫(yī)療廢水處理中的具體應(yīng)用

2.1 預(yù)處理環(huán)節(jié)

醫(yī)療廢水中的大塊懸浮物、漂浮物等雜質(zhì)直接進(jìn)入生物反應(yīng)器會(huì)對(duì)活性污泥造成沖擊，影響生物處理效果。格柵過濾是預(yù)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(yīng)用時(shí)需要根據(jù)醫(yī)療廢水的特點(diǎn)和處理量，選擇合適的格柵類型。常用的格柵類型包括機(jī)械格柵和人工格柵。機(jī)械格柵的自動(dòng)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(jīng)濟(jì)條件有限的水處理工程。格柵的間距和材質(zhì)也是影響過濾效果的重要因素，需要根據(jù)醫(yī)療廢水的實(shí)際水質(zhì)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(zhì)需具備耐腐蝕、耐磨損等特性，以確保長期穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

調(diào)節(jié)池作為預(yù)處理環(huán)節(jié)中的重要工序，用于降低污水對(duì)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(zhì)和水量，從而提高整體處理效果。調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)需要考慮醫(yī)療廢水的實(shí)際流量和水質(zhì)變化情況。

2.2 生物處理環(huán)節(jié)

生物反應(yīng)器是生物處理環(huán)節(jié)的主要設(shè)備，其設(shè)計(jì)與運(yùn)行會(huì)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(yīng)器的設(shè)計(jì)需要考慮醫(yī)療廢水的特點(diǎn)和處理量。根據(jù)醫(yī)療廢水的處理量和水質(zhì)，可以選擇完全混合流或推流式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。完全混合流反應(yīng)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(yīng)器更適合處理量較大、水質(zhì)變化較大的污水。活性污泥是生物處理環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵物質(zhì)，其濃度和活性會(huì)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(guān)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(yùn)行參數(shù)，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(yīng)器的運(yùn)行控制是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定處理效果的關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)器的pH值控制在適宜范圍內(nèi)。反硝化過程是將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程，能夠?qū)崿F(xiàn)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(diào)節(jié)回流比和曝氣量來控制反應(yīng)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(jìn)，通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)和控制條件，可以實(shí)現(xiàn)硝化與反硝化過程的高效協(xié)同作用，提高氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)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(yīng)器中的混合液進(jìn)行固液分離，從而達(dá)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(xì)菌、病毒等，確保出水水質(zhì)的安全與環(huán)保[10]。

膜組件是膜分離環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，具有高通量、耐污染、易清洗等特點(diǎn)，適合處理含有大量微生物和有機(jī)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(huì)直接影響出水水質(zhì)。在設(shè)計(jì)初期，需要根據(jù)處理量和水質(zhì)，合理配置膜組件的數(shù)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(yùn)行參數(shù)。膜通量表示單位時(shí)間內(nèi)通過膜組件的污水量，而跨膜壓差則表示膜兩側(cè)的壓力差，處理醫(yī)療廢水時(shí)需要嚴(yán)格控制相關(guān)參數(shù)，以確保膜組件穩(wěn)定運(yùn)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(jī)物極易在膜表面沉積并形成污染層，導(dǎo)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(xué)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(xì)菌和病毒等，這些微生物對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，在出水排放前需要進(jìn)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(zhì)的安全。除消毒處理外，后處理環(huán)節(jié)還需要進(jìn)行深度處理，以進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。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(jī)物和重金屬離子等污染物?？紤]到醫(yī)療廢水的特殊性，經(jīng)過深度處理后的水還可以考慮回用，如用于沖廁和綠化，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用[13]。在后處理環(huán)節(jié)中，需要對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和管理。通過設(shè)置在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出水中的各項(xiàng)指標(biāo)，如懸浮物、有機(jī)物、氮和磷等。同時(shí)，需要定期對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測(cè)，以確保其滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。一旦發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)異常，就及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和處理[14]。

3 結(jié)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(shí)際需求。膜生物反應(yīng)器能夠有效去除病原微生物和其他污染物，減少對(duì)環(huán)境的影響。未來的研究應(yīng)著重于優(yōu)化膜生物反應(yīng)器，提高膜組件的抗污染能力，降低運(yùn)行成本。同時(shí)，應(yīng)探索膜生物反應(yīng)器在不同類型醫(yī)療廢水處理中的應(yīng)用，以滿足各種處理需求。加強(qiáng)對(duì)膜生物反應(yīng)器的研究不僅有助于解決當(dāng)前醫(yī)療廢水處理中的難題，還將推動(dòng)廢水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。這對(duì)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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