1、毕业论文医院废水处理设计1 。1绪论1.1 概况医院是病人治疗、生活的地方，其门诊部、住院部以及洗衣房、食堂、厕所等都要排出废水。 医院废水中通常含有多种细菌、 病毒、寄生虫卵和一些有毒有害物质。这些细菌、病毒、寄生虫卵在环境中具有较强的抵抗力，在废水中存活时间较长。当人们接触细菌、 病毒、寄生虫卵或有毒有害物质污染的水和蔬菜时，就会使人致病， 甚至引起传染病的爆发流行。 历史上曾对医院废水的危害认识不够，医院废水未经任何处理任意排放， 引起多起传染病流行事件， 给人民的健康带来了巨大的危害。 同时医院废水中还含有重金属、 消毒剂、有机溶剂以及酸碱物质，这些物质排入水体将对环境造成巨大的危害并
2、长期危害人体健康1.1.1 医院废水来源医院产生废水的主要部门和设施有：诊疗室、化验室、病房、洗衣房、 X 光照像洗印、动物房、同位素治疗诊断、手术室等排水；医院行政管理和医务人员排放的生活污水，食堂、单身宿舍、家属宿舍排水。不同部门科室产生的污水成分和水量各不相同，如重金属废水、含油废水、洗印废水、放射性废水等。而且不同性质医院产生的废水也有很大不同。医院污水较一般生活污水排放情况复杂。1.1.2 医院废水的污染物医院废水中含有粪便、传染性细菌和病毒等病原性微生物，还含有酸、碱、悬浮固体、 BOD 5、COD 和动植物油等有毒、有害物质，另外牙科治疗、洗印和化验等过程产生污水含有重金属、消毒
3、剂、有机溶剂等，部分具有致癌、致畸或致突变性，危害人体健康并对环境有长远影响。 同位素治疗和诊断产生放射性污水。放射性同位素在衰变过程中产生 a- 、 - 和 - 放射性，在人体内积累而危害人体健康。1.1.3 医院废水处理及回用的必要性医院废水含有有机物、 氨氮及大肠菌病原体等污染物， 若不经过处理直接排入水体，将对周围环境造成严重污染，废水中有机物含量高，易于腐化，一经腐化就能发臭，使水体变黑，而且会造成病原体的扩散和传播，危害人的健康，造成“前门治病，后门放毒”的严重后果。 因此对医院废水的处理是非常有必要的。我国建有污水处理系统的医院，其污水经过处理后大都达到国家的排放标准。如果在此基
4、础上， 投资部分资金建设污水深度处理设施和建立再生循环利用管道系统，医院污水经过深度处理后可达到回用水的水质要求， 将再生水作为医院二次利用，在医院中的门诊、住院大楼建立中水道，用以冲厕等，自行循环使用，并在有条件的花园、林荫树带喷浇花浇树，节省大量自来水，有利于减少医院污水排入市政管道的数量， 对减少污染、节约水资源和保护环境起十分重要的作用，必然有广阔的应用前景。 所以在水资源紧缺的今天， 将医院污水回用是非常有必要的 2 。1.2 进出水水质及处理程度说明1.2.1 进出水水质本设计的废水流量是 1000 吨/ 天，进水水质为：CODCr=550mg/L，BOD 5 =350mg/L ，
5、 SS=350mg/L，总磷 =6mg/L，NH3-N=60mg/L， pH 值为 6 9，细菌总数 18000个/l ，由于废水经过处理后要全部回用， 所以出水水质要达到城市杂用水水质标准（GB/T 18920-2002），见表 1。表 1 城市杂用水水质标准 3序项目冲厕道路清扫消防城市绿化车辆冲洗号1pH6.0 9.02色（度）303嗅无不快感4浊度 (NTU) 510101055溶解性总固体 (mg/L) 150015001500100010006五日生化需氧量 ( BOD 5)1015152010(mg/L) 7氨氮 (mg/L) 10101020108 阴离子表面活性剂 (mg/L
6、) 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5续表 19铁(mg/L)0.30.310锰(mg/L)0.10.111溶解氧 (mg/L) 1.012总余氯 (mg/L)接触 30min后 1.0, 管网末端 0.213总大肠菌群 ( 个/L) 31.2.2 处理程度说明（ 1） COD 的去除率：550 30 100% 94.5%550（2） BOD5 的去除率 :350 10 100% 97.1%350（ 3） SS的去除率 :350 5 100% 98.6%350（4） NH3 -N 的去除率 :60 5 100% 91.7%601.3 医院废水处理原则及设计原则1.3.1 处理原则（1）全过
7、程控制原则。对医院污水产生、处理、排放的全过程进行控制。（2）减量化原则。 严格医院内部卫生安全管理体系， 在污水和污物发生源处进行严格控制和分离， 医院内生活污水与病区污水分别收集， 即源头控制、 清污分流。（3）就地处理原则。 为防止医院污水输送过程中的污染与危害， 在医院必须就地处理。（4）分类指导原则。根据医院性质、规模、污水排放去向和地区差异对医院污水处理进行分类指导。（5）达标与风险控制相结合原则。 全面考虑综合性医院和传染病医院污水达标排放的基本要求， 同时加强风险控制意识， 从工艺技术、 工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力。（6）生态安全原则。 有效去除污水中有毒
8、有害物质， 减少处理过程中消毒副产物产生和控制出水中过高余氯，保护生态环境安全 4 。1.3.2 设计原则（1）为提高污水处理效果，尽量采用先进的技术，及行之有效的设备。（2）污水处理设施有较大的灵活性及可调节余地， 以适应水质、 水量及温度的变化。（3）保证出水水质的基础上，降低运行费用，易于维护管理。（4）在满足工艺要求的前提下，合理布局，尽量减少占地面积，节约投资。（5）处理工艺流程抗冲击负荷强，有可靠的运行稳定性。2废水处理工艺的选择与说明2.1 国内外研究现状根据排入水体的不同，我国现有医院一般采用下列两种工艺处理医院污水：（1）对排入城市下水道 （设有二级城镇污水处理厂） 的医院一
9、般仅使用接触消毒处理，常规工艺流程如下：消毒剂污水格栅调节池接触消毒池清水池下水道（ 2）对于排入自然水体的医院污水，采用生化处理 +消毒工艺，其工艺流程如下：污水格栅调节池曝气池沉淀池接触消毒池外排污水经过格栅后， 其中较大的悬浮物被去除， 进入调节池后， 水质水量得到均化，再进入曝气池进行生化处理（国内采用较多的工艺是生物接触氧化法和SBR 工艺），在曝气池中，污水中大部分有机物被降解。经好氧生化处理后的污水进入沉淀池进行泥水分离， 清液进入消毒池，经消毒后的水达标排放到水体中。污水消毒设备有： 真空加氯机及其配套设备、 次氯酸钠发生器、 二氧化氯发生器、氯片消毒器、臭氧发生器。发达国家对
10、医院污水的管理非常严格，有严格的卫生安全管理体系，欧洲、北美和日本等国家在医院污水的管理与处理方面都执行世界卫生组织的要求， 有的国家还严于该要求。 发达国家在医院有关科室内对接触到病菌、 病毒以及有毒有害的污水和污物在发生源处进行严格的控制和分离， 在任何情况下都不允许将医院污水和污物随意弃置或排入下水道。 而且发达国家普遍建设了完备的下水道系统和终端污水处理厂， 在对污水处理的同时， 还进行了消毒处理。 欧洲和美洲的一些国家在排放标准中都规定了生物学指标。 同时，绝大多数的发达国家的城市污水处理厂都设有污泥消化和无害化甚至焚烧装置， 经过无害化处理之后的污泥可以达到 WHO的相关规定 5
11、。目前我国医院污水处理还存在处理设施拥有率低、 未全面考虑生态环境安全等问题。我国应走有中国特色的医院污水处理技术路线：（1）生物污染控制与潜在生态毒性控制相结合， 将医院污水病原体生物污染与疾病控制、环境污染与风险控制和生态环境保护相结合， 减少对生态环境和人体健康的影响，促进健康、安全和良好的生态环境建设。（2）将长期、稳定和安全的达标排放与突发性公共卫生事件的风险控制相结合。考虑医院污水达标排放的同时， 加强风险控制意识， 从工艺技术和工程建设等方面提高应对突发性事件的能力，将突发性公共卫生事件的危害降到最低 6 。2.2 各种处理工艺的比较近年来，随着污水处理水质要求不断提高和处理技术
12、的发展， 医院污水处理技术取得了很大的进步，生化处理工艺有 CASS 技术、水解酸化 +生物接触氧化法、厌氧池 +氧化沟法、 AB 法等，各种工艺均有自身的优缺点。2.2.1 CASS 工艺CASS 反应池分为三个区：生物选择器、缺氧区、好氧区，其反应示意图见图 1。图 1 CASS 工艺反应示意图生物选择器设在池子首部，其容积大约占整个反应池的容积 10%，停留时间 0.5h-1h 。由好氧区回流回的活性污泥与污水在这里充分混合、接触，创造出微生物种群在高负荷的竞争条件， 选择出优势菌种， 可有效抑制丝状菌的繁殖， 从而达到防止污泥膨胀的效果， 同时活性污泥的快速吸附作用加快了溶解性基质的去
13、除，并对难降解有机物起到良好的水解作用。 污泥中的磷在生物选择器中也得到有效的释放， 同时反硝化作用也较显著。 缺氧区起水质水量的缓冲作用， 在该区通过再生污泥的吸附作用进一步去除有机物， 同时具有促进磷的释放和强化反硝化作用。好氧区是去除有机物 N、P 元素的主要场所， DO浓度控制在 0-2.5mg/L ，运行过程通常是将其曝气强度加以控制使池中出现好氧、 缺氧、厌氧的状态， 达到去除有机物、硝化作用和污泥对磷的吸收作用7。CASS 运行过程分四个周期：（ 1）进水 - 曝气阶段向曝气池内供氧， 此时有机物被微生物氧化分解， 同时污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。（ 2）沉淀阶
14、段此时停止曝气， 微生物利用水中的剩余的溶解氧进行氧化分解， 反应池由好氧状态向缺氧转化， 开始进行反硝化作用， 活性污泥逐渐沉到池底， 上层水变清。（ 3）滗水阶段沉淀结束后，置于反应池末段的滗水器开始工作， 自上而下逐渐排出上层清液，此时反应池逐渐过渡到厌氧状态。（4）闲置阶段闲置阶段是滗水阶段向进水阶段的过渡。CASS 工艺保持了典型的完全混合特性， 具有较强的耐冲击负荷能力； CASS 工艺设置生物选择器， 促进絮凝型细菌的生长和繁殖， 从而抑制了污泥膨胀的发生，能高效地进行硝化和反硝化，脱氮除磷效果显著。另外，其工艺流程简单，采用矩形结构，不需要大量的污泥回流， 自动化程度高，所以建
15、设和运行费用省。CASS 法与传统活性污泥法比较，有以下优点：（ 1）建设费用省：省去了初沉池、二沉池和污泥回流设备，建设费用节省20%-30%。（2）工艺流程简单， 占地面积少： 省去了初沉池、 二沉池，构筑物布局紧凑，占地面积减少 20%-35%。（3）运行费用省：由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低， 重新开始曝气时， 氧的浓度梯度大， 传递效率高，节能效果显著，运行费用省。（4）有机物去除率高，脱氮除磷效果显著，出水水质好。（5）管理简单，运行可靠，污水处理设备种类和数量少， 控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀，所以系统管理方便。（
16、6）污泥产量低，污泥性质稳定，无异味。2.2.2 水解酸化 +生物接触氧化法水解酸化处理是利用厌氧反应中的水解和产酸菌作用将反应控制在水解酸化第二阶段， 而不进入产甲烷段的一种处理方法。 在此过程，大量难溶解性有机物水解为可溶性有机物，大分子有机物降解为小分子有机物， BOD5 与 COD 的比值有所提高， 污水的可生化性提高了， 有利于后续的生化处理， 由于厌氧反应的第一、第二阶段反应速度快， 所以水解与完全厌氧相比， 污水停留时间大大缩短，处理构筑物的体积减少了很多， 还提高了处理效果， 水解酸化对污水的悬浮物质的去除能力很强，在整个污水处理过程中起着很重要的作用。生物接触氧化法的原理是：
17、 池内设置填料， 填料淹没在废水中， 填料上长满了生物膜，废水与生物膜接触过程中， 水中的有机物被微生物吸附、 氧化分解和转化为新的生物膜。 从填料上脱落的生物膜， 随水流到二沉池后被去除， 废水得到净化。在接触氧化池中， 微生物所需要的氧气来自水中， 而废水则自鼓入的空气不断补充失去的溶解氧。 空气是通过设置在池底的穿孔布气管进入水流， 当气泡上升向废水供应氧气，有时并借以回流池水 8 。水解酸化工艺的优点有：（ 1）水解酸化能大幅度去除废水中的悬浮物或者有机物， 其产物主要是小分子的有机物，小分子有机物易通过细胞膜进入菌体内进行生化代谢， 可生物降解性好，因此水解酸化过程可以提高原污水的可
18、生化性， 使后续的处理工艺减少反应时间和能耗，缩小设备容积，降低处理成本。（2）水解酸化可以在常温和较低的温度下进行， 产生的剩余污泥量少， 易于处置，实现了污水、污泥的一次性处理，无需设置经常加热的中温消化池，节约投资。（3）反应器不需要密闭，也无需搅拌，无需固、液、气三相分离器，使用灵活，造价低，维护方便，能耗低。（4）水解酸化反应控制在厌氧反应的第一、 第二阶段， 出水无完全厌氧反应所具有的不良气味。（5）水解酸化工艺是集沉淀、吸附、生物凝聚、生物降解于一体的高效处理单元工艺，水解酸化反应迅速，水力停留时间短，所需的反应器体积小。（6）水解酸化工艺对进水负荷的变化有较强的适应能力， 能为
19、后续的处理工艺创造较为稳定的进水条件，防止污泥膨胀。（7）水解酸化反应器中产酸菌种类多，世代时间短，生长繁殖快，对环境的适应能力强， 驯化培养时间较短， 无论是否接种消化污泥， 只要适当控制水力停留时间，都可在短时间内完成调试工作， 因此，有利于运行条件的控制和缩小处理设施的容积。生物接触氧化法有以下优点：（1）对冲击负荷和水质变化的耐受性强，运行稳定。（2）容积负荷高，占地面积小，建设费用省。（3）污泥产量低，无需污泥回流，运行管理方便。水解酸化 +生物接触氧化法， 可形成厌氧 - 好氧环境，具有一定的脱氮除磷效果。2.2.3 AB 法AB 工艺的原理主要是充分利用微生物种群的特性，为其创造
20、适宜的环境，使不同的生物群得到良好的繁殖、 生长，通过生化作用净化污水。 在工艺流程上分 A 、B 两段处理系统，其中 A 段由 A 段曝气池与沉淀池组成， B 段由 B 段曝气池与沉淀池组成。两段分别设置污泥回流系统。污水先进入高负荷的 A 段，然后再进入低负荷的 B 段，两段串联运行。AB 工艺中的 A 段是高负荷 通常污泥负荷 2kgBOD5/( kgMLSSd) 生物吸附阶段，利用活性污泥的吸附、絮凝能力将污水中的有机物吸附于活性污泥上，进而降解部分有机物，产生的大量生物污泥在随后设置的 A 段沉淀池中进行泥水分离，大部分有机物质以剩余污泥的方式排出。在 A 段系统中，其污泥同时具有吸
21、附、絮凝、分解和沉淀作用，以较低能耗可同时除去 50%-60%的有机物。而 B 段为低负荷，经 A 段处理后残留于污水中的有机物在该段将继续被氧化甚至硝化， 以保证较高的运行稳定性和污水处理效率 9 。AB 工艺的优点有：（1）具有较强的抗冲击负荷能力。 A 段微生物具有极高的繁殖和变异能力，同时从原污水中不断得到微生物的补充， 因而能对进水的有机负荷、 PH 值冲击、有毒物质冲击有极强的缓冲能力，使得 B 段进水非常稳定，从而保证了 B 段的良好环境，稳定并改善了出水水质。（2）基建投资少、运行费用少、能耗低。（3）具有一定的脱氮除磷效果。 A 段可以采取不同的运行方式，如缺氧、好氧、兼氧等
22、，故具有一定的脱氮除磷效果。（4）省去初沉池，占地面积少。 AB 工艺中， A 段属于高负荷段，不需要设置初沉池，以充分利用污水中的微生物，不断补充到A 段曝气池，使 A 段成为一个开放的动态生物系统。（ 5）污泥的沉降性能好，但是污泥量大。2.2.4 厌氧池 +氧化沟氧化沟一般呈环形沟渠状， 污水在沟渠内作环形流动， 利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气设备附近为好氧区 , 下方则为缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用， 取得脱氮的效应， 在氧化沟前面设置厌氧池可以达到较好的除磷效果。氧化沟有如下特点：（1）在流态上， 氧化沟的流态介于完成混合式与推流式之间， 从水流流动形式上
23、属于推流式， 但是由于回流较大， 刚进入池的水易于与沟内混合液混合， 沟内污泥浓度与有机物浓度基本趋于一致， 所以，从这个意义上说， 氧化沟又接近完全混合式，对水质水量的波动有较强适应性。（2）由于氧化沟的水力停留时间长，污水中的有机物同污泥的接触次数多，所以对各类有机物，包括难降解的有机物都有较好的降解能力。（3）由于氧化沟内泥龄长， 所以有机物可以在池内得到彻底的降解， 而且污泥负荷低，所以污泥产量少， 一般可以得到稳定， 通常可以不设置污泥消化构筑物。（4）污泥龄长，适合硝化菌生长，而且沟内氧气浓度呈现梯度变化，可以造成缺氧环境， 所以能提高脱氮效果， 如果在氧化沟前面设置厌氧池， 可以
24、得到较好的除磷效果。同时由于反硝化作用，还可以提高污泥的沉降性能。（5）处理流程短，采用的机械设备少，自动化程度高，运行管理方便。2.3 工艺流程的选择医院排放的污水，不但要去除大部分的病菌 , 同时有机污染指标也必须达到规定的要求后才能排放。在本设计中 , 对于大颗粒的漂浮物及沉淀物主要用物理法进行处理，采用格栅进行拦截， 对于有机污染物则主要采用活性污泥法进行处理，为了节省运行费用， 采用 CASS 工艺，对大肠杆菌及致病菌则采用消毒灭菌法进行处理 , 根据医院给排水设计规范的要求，采用氯化消毒法中的二氧化氯消毒工艺进行处理。 由于要将处理后的水回用， 所以还要进行深度处理， 采用混凝沉淀
25、 +砂滤，具体工艺流程见图 2。图 2 医院废水处理工艺流程图污水经格栅去除较大的漂浮物后 , 进入调节池进行水质水量的均化，再进入CASS池, 去除大部分有机物 , 上清液进入消毒池，池内设置的消毒剂自动投配系统，将自产的二氧化氯经投配系统配比混合后进入接触消毒池杀菌， 再进行深度处理，即依次经过混凝、沉淀、过滤。由 CASS反应池产生的污泥排至污泥浓缩池，经浓缩和消毒后再进行机械脱水。该工艺有以下优点：工艺简单、运行管理方便，处理效果好，建设费用和运行费用省等。2.4 处理工艺的具体说明2.4.1 污水处理的说明（ 1）格栅和调节池（两者合建）1）格栅普通医院宜选用自动机械格栅 ( 小规模
26、可根据实际情况采用手动格栅 ) 。格栅井应密闭，设置通风罩，收集废气以进行集中处理。栅渣与污水处理产生污泥等一同集中消毒， 外运焚烧。消毒可采用投加石灰方式。设计应遵循室外排水设计规范 GB50014-2006等有关规定。2）调节池医院污水处理应设调节池。 连续运行时，其有效容积按日处理水量的 3040%计算。间歇运行时，其有效容积按工艺运行周期计算。调节池的形状宜为圆形或方形，有利完全混合状态。调节池应采用封闭结构，设排风口，防沉淀措施可采用水下搅拌方式。调节池设在地下，污水经管道自流入调节池。调节池与格栅，泵的吸水井合建。调节池产生污泥定期清淘，与污水处理产生污泥一同处理。调节池中应设有冲
27、洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫装置。为使在线调节池运行良好，宜设混合和曝气装置10 。（2） CASS 池CASS 反应池分三部分：生物选择器、缺氧区、好氧区，其中好氧区安装了可升降的自动滗水器。 整个工艺的曝气、 沉淀、排水等过程都是在同一池子内周期循环进行，可连续进水，间断排水，无需二沉池和污泥回流系统。1）生物选择器生物选择器设置在 CASS 反应池首部，其主要作用是防止污泥膨胀， 同时还具有促进反硝化和污泥中磷的释放等作用，设计生物选择器应注意以下问题：选择器需分格设计当水力停留时间相同时， 选择器的分格数越多则对丝状菌生长的抑制效果就越好，但分格过多将给施工和运行管理带来不便。尽
28、量提高第一格的 F/M 值研究证明，选择器中第一格的微生物组成和特性对抑制丝状菌的生长有重要影响。若第一格中的 F/M 值很大便能有效地抑制丝状菌的生长， 并保证后续曝气池中污泥良好的沉降性能。 12选择器的水力停留时间污水在选择器中的停留时间以回流污泥能吸收 80%90%的可溶性有机基质为宜。若停留时间过短则可溶性有机物在选择器中被菌胶团微生物吸收的较少，从而不能有效地抑制丝状菌的生长； 若停留时间过长则会造成选择器中微生物活性梯度的增大， 同时也增加了运行费用。 对城市污水或与其水质相似的工业废水而言，污水在选择器中的水力停留时间一般为 5 30min( 通常为 20 min 左右 ) 。
29、由于选择器主要是利用活性污泥中菌胶团对可溶性有机物的吸附作用来抑制丝状菌的生长， 因而为使回流到选择器中的活性污泥具有较高的对有机基质的吸附活性 ( 根据积累 / 再生理论 ) ，就必须要求活性污泥在曝气池中将吸收进入细胞体内的有机物充分代谢， 即要求有足够的曝气时间。 曝气时间较长能使回流污泥处于饥饿状态，活性污泥进入选择器后便能很快地吸附污水中的有机基质，从而选择性地使菌胶团微生物成为曝气池中的优势菌而得到优势生长。 在处理城市污水和与其水质相近的工业废水时，完全混合曝气池的曝气时间一般为 24h( 废水的浓度较高时则应适当延长曝气时间) 11 。2）曝气方式的选择医院是病人医疗、 生活的
30、地方， 对环境的要求比较高， 所以污水处理站建设时必须充分考虑到噪音扰民的问题。 采用水下曝气方式代替传统的鼓风方式可有效解决噪音污染，另外由于 CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气方式可省去复杂的管路及阀门，安装、装修方便，使用灵活。但是间断曝气容易造成污泥堵塞微孔，所以在选择曝气机时要尽量选择不堵塞的曝气形式 。3）滗水器的选择CASS 反应池内水位是变化的，进水时水位由最低升至最高，出水时水位由最高降至最低， 如果设置出水管， 那么出水管位置必须设在最低水位以下。 间歇式出水要求集中大流量排放， 能在较短的时间内完成出水任务， 如果出水管形状与方向不当， 出水时会带走大量活性污泥。 因而，滗水器是 CASS 工艺排水的最好选择，它只撇出活性污泥
