MBR系統(tǒng)處理醫(yī)院污水的運行監(jiān)測及出水臭氧消毒研究一、引言隨著人口的增長和城市化的加速，醫(yī)院污水的處理成為了一個越來越嚴峻的問題。醫(yī)院污水中富含大量有機物質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及病原菌，若未經(jīng)妥善處理便直接排放，將對環(huán)境造成極大污染，嚴重威脅人類健康。因此，高效處理醫(yī)院污水迫在眉睫，而膜生物反應器（MBR）技術在這一領域的應用逐漸嶄露頭角。MBR技術作為一種新興的生物處理技術，以其高效、易于操作、適用范圍廣等顯著特點，在污水處理領域備受青睞。二、MBR系統(tǒng)的構成與原理2.1系統(tǒng)構成MBR系統(tǒng)一般由生物反應器和膜組件兩大部分構成。生物反應器包含曝氣池、池底曝氣系統(tǒng)以及生物膜等。池底曝氣系統(tǒng)持續(xù)向曝氣池內(nèi)輸送氧氣，為生物膜上的活性菌提供適宜的生存環(huán)境。這些生物活性菌能夠高效降解污水中的有機物、氨氮等物質(zhì)，是污水處理的核心參與者。膜組件則巧妙地將生物反應器和固液分離系統(tǒng)融合在一起，常見的膜材料有中空纖維膜和板式膜等。膜組件猶如一個精細的濾網(wǎng)，能夠有效攔截生物反應器中處理后的污水中的微生物和懸浮物，實現(xiàn)固液的高效分離，從而保證出水水質(zhì)的優(yōu)良。2.2工作原理在MBR系統(tǒng)運行過程中，污水首先流入生物反應器。在曝氣池中，生物活性菌在有氧環(huán)境下，利用自身的代謝功能將污水中的有機污染物分解為二氧化碳和水等無害物質(zhì)。同時，污水中的氨氮在硝化細菌的作用下被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。經(jīng)過生物反應器初步處理后的混合液，在壓力差的驅(qū)動下進入膜組件。膜組件憑借其特殊的孔徑結構，只允許水分子、溶解性小分子物質(zhì)以及離子通過，而微生物、懸浮物和膠體等大分子物質(zhì)則被截留，無法透過膜組件，從而實現(xiàn)了固液的有效分離。被截留的微生物和懸浮物等物質(zhì)會回流至生物反應器，繼續(xù)參與污水的處理過程，如此循環(huán)往復，確保了污水的持續(xù)高效處理。三、MBR系統(tǒng)處理醫(yī)院污水的運行監(jiān)測3.1監(jiān)測參數(shù)3.1.1COD（化學需氧量）COD是衡量污水中有機物含量的重要指標，也是最直接反映MBR反應器性能的參數(shù)之一。在MBR系統(tǒng)運行過程中，通過實時監(jiān)測COD，可以迅速了解反應器內(nèi)部對有機物的處理情況。當反應器運行正常時，隨著處理時間的增加，污水中的有機物逐漸被生物活性菌降解，COD值會逐漸降低，且變化量逐漸趨于平穩(wěn)。例如，在某醫(yī)院MBR系統(tǒng)運行初期，進水COD值高達500mg/L，經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定運行后，出水COD值可降至50mg/L以下，且波動范圍極小，這表明反應器對有機物的處理效果良好且穩(wěn)定。3.1.2NH3-N（氨氮）和TN（總氮）NH3-N和TN是衡量反應器生化除氮效率的關鍵標志參數(shù)。氨氮在污水處理過程中，首先在好氧條件下被硝化細菌氧化為硝酸鹽氮，然后在缺氧條件下，反硝化細菌利用有機物作為電子供體，將硝酸鹽氮還原為氮氣，從而實現(xiàn)氮的去除。通過在不同時間點對NH3-N和TN進行量測，可以深入分析反應器的脫氮效果，并對觀測到的反應器運行結果做出合理的解釋。例如，當反應器中出現(xiàn)缺氧段DO（溶解氧）過高時，反硝化作用會受到抑制，導致TN去除率下降，此時通過監(jiān)測NH3-N和TN的變化，就能及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施進行調(diào)整。3.1.3TP（總磷）TP用于衡量污水中磷元素的含量。在MBR系統(tǒng)中，生物除磷主要依靠聚磷菌的作用。聚磷菌在好氧條件下過量攝取磷，并將其儲存于細胞內(nèi)，通過排出富含磷的剩余污泥來實現(xiàn)除磷。監(jiān)測TP可以直觀地了解MBR系統(tǒng)的除磷效果，評估系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)中出現(xiàn)除磷效果不佳的情況，可能是聚磷菌的生長環(huán)境受到影響，如溫度、pH值等發(fā)生變化，或者進水中碳源不足等，通過監(jiān)測TP就能夠及時察覺這些問題。3.2運行監(jiān)測中的問題及解決措施3.2.1成本高相較于傳統(tǒng)生物處理技術，MBR系統(tǒng)的建設和運行成本較高。這主要是由于膜組件的價格相對昂貴，且其使用壽命有限，需要定期更換，增加了設備投資成本。此外，MBR系統(tǒng)的運行能耗也較高，例如為了保證膜組件的正常運行，需要持續(xù)提供一定壓力的曝氣，這使得曝氣系統(tǒng)的能耗較大。為降低成本，可以從多個方面入手。在設備選型階段，通過市場調(diào)研和技術評估，選擇性價比高的膜組件，同時優(yōu)化系統(tǒng)設計，合理配置設備，避免過度投資。在運行過程中，通過優(yōu)化運行參數(shù)，如調(diào)整曝氣強度、控制水力停留時間等，降低能耗。此外，還可以探索膜組件的回收再利用技術，降低膜組件的更換成本。3.2.2系統(tǒng)易堵污水在流經(jīng)膜模組過程中，由于其中含有大量的懸浮物、膠體、微生物代謝產(chǎn)物等物質(zhì)，容易在膜表面產(chǎn)生堆積、粘附和結垢等現(xiàn)象，進而導致膜組件堵塞，影響膜組件的運行效果和系統(tǒng)的處理能力。為解決這一問題，加強對MBR系統(tǒng)的巡檢與維護至關重要。一方面，要定期對膜組件進行物理清洗，如采用反沖洗技術，利用清水或空氣對膜組件進行反向沖洗，去除膜表面的污染物；另一方面，根據(jù)膜污染的程度和性質(zhì)，適時采用化學清洗方法，選擇合適的化學清洗劑，如酸、堿、氧化劑等，對膜組件進行浸泡清洗，以徹底清除膜表面和膜孔內(nèi)的污染物。同時，在污水進入MBR系統(tǒng)前，強化預處理工藝，如增加過濾、沉淀等環(huán)節(jié)，盡可能去除污水中的大顆粒雜質(zhì)和懸浮物，減少膜污染的風險。四、MBR系統(tǒng)膜組件的維護4.1預處理措施在利用MBR系統(tǒng)處理醫(yī)院污水前，有效的預處理是保障膜組件正常運行的重要環(huán)節(jié)。首先，通過沉淀工藝，讓污水在沉淀池內(nèi)靜置一段時間，使污水中的大顆粒懸浮物在重力作用下沉降到底部，從而去除大部分的懸浮物。然后，采用過濾技術，如砂濾、活性炭過濾等，進一步去除污水中的細小顆粒、膠體物質(zhì)以及部分有機物，降低污水的濁度。此外，還可以通過調(diào)節(jié)污水的pH值，使其處于適宜膜組件運行的范圍，減少因水質(zhì)酸堿度不適而對膜組件造成的損害。經(jīng)過預處理后的污水，其水質(zhì)得到顯著改善，能夠有效減輕膜組件的處理負擔，延長膜組件的使用壽命。4.2清洗方法與注意事項4.2.1清洗方法膜組件的清洗分為物理清洗和化學清洗兩種方式。物理清洗主要采用反沖洗和曝氣擦洗等方法。反沖洗是利用清水或空氣從膜組件的產(chǎn)水側(cè)反向沖洗，將膜表面截留的污染物沖刷掉。曝氣擦洗則是在膜組件底部通入空氣，利用氣泡的上升運動產(chǎn)生的剪切力，將膜表面的污染物剝離下來?；瘜W清洗則是根據(jù)膜污染的類型，選擇合適的化學清洗劑進行清洗。對于有機物污染，通常采用堿液清洗，如氫氧化鈉溶液，堿液能夠與有機物發(fā)生化學反應，將其分解或溶解，從而達到清洗的目的。對于無機物污染，如鈣、鎂等水垢，一般采用酸液清洗，如鹽酸溶液，酸液能夠與無機物發(fā)生溶解反應，去除膜表面的結垢。4.2.2注意事項在清洗膜組件時，必須嚴格注意選擇合適的清洗介質(zhì)和工藝。避免使用侵蝕性過強的化學藥品，因為這些藥品雖然可能在短期內(nèi)有效去除污染物，但長期使用會對膜材造成不可逆的損傷，縮短膜組件的使用壽命。例如，強氧化性的化學清洗劑可能會氧化膜材料的分子結構，導致膜的孔徑變大或破裂。此外，在清洗過程中，要嚴格控制清洗液的濃度、溫度、流量等參數(shù)。清洗液濃度過高可能會對膜材產(chǎn)生腐蝕作用，濃度過低則達不到清洗效果；清洗液溫度過高可能會使膜材料變形，溫度過低則化學反應速率較慢，影響清洗效率；流量過大可能會對膜組件造成機械損傷，流量過小則無法有效沖刷掉污染物。因此，需要根據(jù)膜組件的材質(zhì)、污染程度以及廠家的建議，精確調(diào)整清洗參數(shù)，確保在有效清洗膜組件的同時，不對膜材造成損壞。五、MBR系統(tǒng)出水臭氧消毒5.1臭氧消毒原理臭氧（O?）是一種強氧化劑，其消毒原理主要基于以下幾個方面。首先，臭氧能夠與細菌、病毒等病原體的細胞壁和細胞膜發(fā)生反應，破壞其結構的完整性，導致細胞內(nèi)容物泄漏，從而使病原體失去活性。其次，臭氧可以直接與細胞內(nèi)的酶、蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生氧化反應，改變其分子結構和功能，抑制病原體的代謝活動，使其無法正常生長和繁殖。此外，臭氧在水中分解產(chǎn)生的羥基自由基（?OH）具有更強的氧化能力，能夠迅速與水中的有機物和微生物發(fā)生反應，進一步增強消毒效果。例如，在對醫(yī)院污水中常見的大腸桿菌進行消毒時，臭氧能夠在短時間內(nèi)破壞大腸桿菌的細胞膜，使其蛋白質(zhì)變性，從而達到殺菌的目的。5.2消毒過程中的問題與控制手段5.2.1問題在臭氧消毒過程中，臭氧對懸浮物、膠體物質(zhì)等具有較強的氧化作用，可能會產(chǎn)生一些不良后果。一方面，臭氧與懸浮物和膠體物質(zhì)反應后，可能會生成一些難以沉淀和過濾的物質(zhì)，導致水質(zhì)變得渾濁，影響出水的感官指標。另一方面，臭氧的氧化作用可能會使污水中的有機物發(fā)生轉(zhuǎn)化，生成一些具有潛在毒性的副產(chǎn)物，如溴酸鹽等，對環(huán)境和人體健康構成威脅。此外，若臭氧投加量不足，可能無法徹底殺滅污水中的病原體，導致消毒不達標；而臭氧投加量過多，則會造成資源浪費，增加處理成本，同時還可能對后續(xù)的水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。5.2.2控制手段為解決臭氧消毒過程中出現(xiàn)的問題，需要采取一系列有效的控制手段。首先，要合理調(diào)節(jié)臭氧濃度。根據(jù)污水的水質(zhì)、水量以及病原體的種類和含量，通過精確的計算和實驗，確定最佳的臭氧投加濃度。例如，對于含有大量細菌和病毒的醫(yī)院污水，需要適當提高臭氧濃度以確保消毒效果；而對于水質(zhì)較好、病原體含量較低的污水，則可以降低臭氧濃度，避免過度投加。其次，要嚴格控制臭氧啟動/停止時間。根據(jù)MBR系統(tǒng)的運行周期和污水的處理量，合理安排臭氧消毒的時間，確保在污水進入消毒池時及時啟動臭氧發(fā)生器，在處理完成后及時停止，避免臭氧的無效消耗。此外，還可以在臭氧消毒前，對污水進行進一步的預處理，如通過混凝沉淀、過濾等工藝，盡可能去除污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)，減少臭氧與這些物質(zhì)的反應，降低不良后果的發(fā)生概率。同時，加強對消毒后水質(zhì)的監(jiān)測，及時檢測水中的病原體、副產(chǎn)物等指標，根據(jù)監(jiān)測結果調(diào)整臭氧消毒的參數(shù)，確保消毒效果和水質(zhì)安全。六、結論MBR技術在醫(yī)院污水處理領域展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢，通過合理的運行監(jiān)測和有效的膜組件維護，能夠穩(wěn)定高效地處理醫(yī)院污水，使出水的COD、NH3-N、TP等水質(zhì)指標滿足《醫(yī)療機構水污染物排放標準》（GB18466-2005）。然而，MBR技術在實際應用中仍存在成本