Очистка больничных стоков до уровня питьевой воды: опыт Grundfos

Деятельность медицинских учреждений сопряжена с производством большого количества биологических отходов, опасных для человека и окружающей среды. В первую очередь это относится к канализационным стокам. Их очистка и нейтрализация требуют применения особенно эффективных методов. Одно из таких решений реализовано в Дании, где при участии компании Grundfos запущены в эксплуатацию очистные сооружения, позволяющие превратить стоки в чистую воду.

Медицинские стоки представляют большую опасность для окружающей среды, так как содержат болезнетворные бактерии, вирусы, а также многочисленные фармацевтические препараты и продукты их разложения. Однако в настоящий момент этой угрозе не уделяется должного внимания. Например, российский СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность» содержит требование об обезвреживании перед сбросом в общую канализацию только жидких отходов инфекционных больниц и отделений. Очистка стоков прочих медицинских учреждений происходит с применением стандартных технологий, используемых на общегородских или локальных очистных сооружениях (пункт 5.2).

Ещё одна серьёзная проблема – систематические нарушения требований утилизации медицинских препаратов персоналом лечебных учреждений и клиник. Она характерна для многих стран, включая государства ЕС и США. Так, согласно исследованиям, примерно половина неиспользованных медикаментов не утилизируется должным образом. Например, в Германии 60-80% препаратов спускаются в канализацию или выбрасываются вместе с обычным бытовым мусором. В результате сточные воды медицинских учреждений имеют примерно в 15 раз более высокий показатель экотоксичности, чем обычные городские стоки.

Больница в Херлеве

Херлев – пригород столицы Дании - Копенгагена, коммуна в составе столичного региона Ховедстаден. Здесь расположена крупнейшая в Копенгагене  больница – Herlev Hospital. Стационар оказывает медицинские услуги широкого профиля, включая лечение онкологических заболеваний. Единовременно он способен принять до 700 пациентов, а после расширения в 2020 году ёмкость больницы увеличится до 900 коек.

В 2010 году Агентство по охране окружающей среды (DEPA) при Министерстве окружающей среды и продовольствия Дании выбрало госпиталь в Херлеве в качестве пилотного объекта для тестирования решений по очистке стоков. Перед инженерами поставили задачу добиться такого качества очистки, которое позволило бы без ущерба для экологии сбрасывать отработанные стоки больницы непосредственно в расположенную рядом реку. Очищенную воду стоков планировалось также использовать в качестве теплоносителя в системе отопления больницы и для подпитки русла реки, пересыхающего летом.

В рамках пилотного проекта специалисты концерна Grundfos разработали уникальную очистную установку, действие которой основано на инновационном методе комплексной очистки стоков от вирусов и устойчивых к антибиотикам бактерий, а также от большого числа фармацевтических препаратов и ксенобиотиков, токсичных для водорослей, водной фауны и рыбы.

Проект был реализован в два этапа. 

В 2010-2011 гг. проведена серия лабораторных испытаний по очистке больничных стоков предложенным методом. 

В 2013-2014 на территории больницы были построены очистные сооружения.

Оценка токсичности неочищенных сточных вод Herlev Hospital до реализации проекта

Инновационный биобустер: как это работает

Процесс обработки канализационных стоков начинается с их загрузки в два технологических резервуара, которые могут работать как объединённый буфер. На этой стадии происходит удаление из стоков азота и фосфора.

После этого стоки поступают в мембранный биореактор Grundfos, где осуществляется их ультрафильтрация на дисковых керамических мембранах с диаметром пор 0,2 мкм. Здесь на 16-ти мембранных фильтрах происходит осаждение и удержание биологического шлама и ила, которые, не покидая установку, обезвоживаются на 90%. Затем эти отходы в виде герметично брикетированного сухого вещества отправляются на мусоросжигательный завод, где уничтожаются при температуре 850 – 1200 °C.

Заключительный этап обработки включает несколько стадий:

- фильтрацию через гранулированный активированный уголь;
- озонирование;
- УФ-облучение.

Полученная в результате этого очищенная вода используется для технических нужд или сбрасывается в естественный водоём.

С целью определения  оптимального и наиболее эффективного способа очистки технологический процесс разделили на два параллельных потока, отличающихся очерёдностью стадий заключительного этапа. Это позволило протестировать две различных технологии, сравнить полученные результаты и выбрать наилучший метод.

Первый поток предполагал очистку прошедших биореактор стоков гранулированным активированным углём с последующей обработкой озоном и УФ-облучением. Второй – озонирование с последующей очисткой активированным углём и обработкой ультрафиолетом. Облучение в обоих случаях происходит на заключительной стадии и используется как дополнительное средство обеззараживания и для нейтрализации остатков озона. Сравнительная оценка результатов показала, что второй метод более эффективен.

Воздух из системы вентиляции установки перед удалением в атмосферу проходит каталитическую очистку и подвергается фотоионизации под действие УФ-лучей. Это позволяет полностью нейтрализовать содержащиеся в нем патогены и избежать появления неприятных запахов рядом с очистными сооружениями.

Результаты и эффективность

Для оценки эффективность очистки сточных вод с использованием технологии Grundfos была проведена серия исследований.

В ходе испытаний анализу подверглись 118 активных образцов, протестированных на наличие следов 122 фармацевтических препаратов и продуктов их распада. Кроме того, были проведены тесты на патогенные бактерии, вирусы и токсичность стоков для водной флоры и фауны.

Результаты показали, что остатки лекарственных препаратов из очищенной воды были удалены на 99,9%, а концентрация в ней любых химических веществ, всё ещё поддающихся обнаружению, оказалась ниже той, которая способна оказать какое-либо влияние на живые организмы и их жизнедеятельность. Наиболее стойкие к разложению, но менее токсичные контрастные вещества были удалены из стоков на 99 %. Фекальные и устойчивые к антибиотикам бактерии, а также норовирусы в процессе биологической очистки были уничтожены полностью.

Токсического воздействия очищенных стоков на рыбу и дафнии, как и воздействия эстрогенов, обнаружено не было. При этом эффективность очистки от обычной органики, типичной для канализационных стоков, оказалась выше, чем этого требуют действующие санитарные нормы.

Производительность установки позволяет обрабатывать в среднем 500 м3  стоков в сутки, что полностью покрывает текущие потребности больницы (объем стоков – около 150 тыс. м3/год) и примерно соответствует запросам небольшого городка с населением 2,5 тыс. жителей.

Результаты исследований очищенных стоков Herlev Hospital

Статья подготовлена на основе материала  пресс-службы ООО «Грундфос»

Фото: Grundfos