医院废水处理设计.docx
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医院废水处理设计
第一章绪论
1.1医院污水处理技术的发展
发达国家对普通医院污水未做处理是因为其医院有严格的对有毒有害污水污物的收集、分类和消毒制度，污水中的有害物质排入城市下水道前已做了严格的无害化处理，且有完善的排水系统，终端都有污水处理场，因而能对医院污水进行有效处理[1]。
医院污水处理所用工艺必须确保处理出水达标，主要采用的三种工艺有：
加强处理效果的一级处理、二级处理和简易生化处理。
工艺选择原则为：
A、传染病医院必须采用二级处理，并需进行预消毒处理。
B、处理出水排入自然水体的县及县以上医院必须采用二级处理。
C、处理出水排入城市下水道（下游设有二级污水处理厂）的综合医院推荐采用二级处理，对采用一级处理工艺的必须加强处理效果。
D、对于经济不发达地区的小型综合医院，条件不具备时可采用简易生化处理作为过渡处理措施，之后逐步实现二级处理或加强处理效果的一级处理。
1、一级强化处理
对于综合医院（不带传染病房）污水处理可采用“预处理→一级强化处理→消毒”的工艺。
通过混凝沉淀（过滤）去除携带病毒、病菌的颗粒物，提高消毒效果并降低消毒剂的用量，从而避免消毒剂用量过大对环境产生的不良影响。
医院污水的一级强化处理一般采用混凝沉淀、过滤、气浮等工艺。
过滤的固液分离方式需要反冲，操作管理较为复杂，而气浮工艺中气体释放易导致二次污染。
所以医院污水中一般采用混凝沉淀工艺。
医院污水经化粪池进入调节池，调节池前部设置自动格栅，调节池内设提升水泵。
污水经提升后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀，沉淀池出水进入接触池进行消毒，接触池出水达标排放。
调节池、混凝沉淀池、接触池的污泥及栅渣等污水处理站内产生的垃圾集中消毒外运。
消毒可采用巴氏蒸汽消毒或投加石灰等方式。
加强处理效果的一级强化处理适用于处理出水最终进入二级处理城市污水处理厂的综合医院。
2、二级处理工艺
二级处理工艺流程为“调节池→生物氧化→接触消毒”。
医院污水通过化粪池进入调节池。
调节池前部设置自动格栅。
调节池内设提升水泵，污水经提升后进入好氧池进行生物处理，好氧池出水进入接触池消毒，出水达标排放。
调节池、生化处理池、接触池的污泥及栅渣等污水处理站内产生的垃圾集中消毒外运焚烧。
消毒可采用巴氏蒸汽消毒或投加石灰等方式。
传染病医院的污水和粪便宜分别收集。
生活污水直接进入预消毒池进行消毒处理后进入调节池，病人的粪便应先独立消毒后，通过下水道进入化粪池或单独处理（如虚线所示）。
各构筑物须在密闭的环境中运行，通过统一的通风系统进行换气，废气通过消毒后排放，消毒可采用紫外线消毒系统。
好氧生化处理单元去除CODcr、BOD5等有机污染物，好氧生化处理可选择接触氧化、活性污泥和高效好氧处理工艺，如膜生物反应器、曝气生物滤池等工艺。
采用具有过滤功能的高效好氧处理工艺，可以降低悬浮物浓度，有利于后续消毒。
适用于传染病医院（包括带传染病房的综合医院）和排入自然水体的综合医院污水处理。
3、简易生化处理工艺
简易生化处理工艺的流程为“沼气净化池→消毒”。
沼气净化池分为固液分离区、厌氧滤池和沉淀过滤区。
三区的主要功能分别为去除悬浮固体，吸附胶体和溶解性物质，进一步去除和降解有机污染物，最后通过沉淀和过滤单元去除剩余悬浮物和降解有机污染物，保证出水质量。
所产生沼气根据气量大小作不同的处理，当1m3污泥制取沼气达15m3以上时，收集利用；当1m3污泥制取沼气不足15m3时，收集燃烧处理。
沼气净化池利用厌氧消化原理进行固体有机物降解。
沼气净化池的处理效率优于腐化池和沼气池，造价低、动力消耗低，管理简单。
作为对于边远山区、经济欠发达地区医院污水处理的过渡措施，逐步实现二级处理或加强处理效果的一级处理。
4、生物处理
生物处理工艺主要有活性污泥法、生物接触氧化法、膜生物反应器、曝气生物滤池和简易生化处理等。
1）、活性污泥法
活性污泥法是以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理工艺。
a.工艺特点
活性污泥工艺的优点是对不同性质的污水适应性强，建设费用较低。
活性污泥工艺的缺点是运行稳定性差，容易发生污泥膨胀和污泥流失，分离效果不够理想。
b．适用范围
传统活性污泥法适用于800床以上水量较大的医院污水处理工程。
对于800床以下、水量较小的医院常采用活性污泥法的变形工艺——序批式活性污泥法（SBR）。
SBR工艺是活性污泥法的一种变型。
SBR按周期循环运行，每个周期循环过程包括进水、反应（曝气）、沉淀、排放和待机五个工序。
SBR单个周期的进水、反应、沉淀、排放和待机都是可以进行控制的。
每个过程与特定的反应条件相联系（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特性有选择的改变。
SBR工艺具有流程简单、管理方便、基建投资省、运行费用较低、处理效果好及设备国产化程度高等优点。
1.2研究意义
我国县以上所属医院多相继修建了污水处理站，而几乎没有医院污水处理后进行回用，研究当前医院污水处理技术为医院污水处理回用技术提供技术支持。
宜宾市第二人民医院是三级甲等医院，是全宜宾市医院的代表，对其产生污水的处理技术研究可以很好的带动全市医院污水治理技术的发展，具有很强的实效性，对改变周围环境状况有强烈的促进作用。
第二章设计说明书
2．1设计原始资料
2.1.1工程概况
宜宾市第二人民医院由一个总院，八个分院组成。
医院占地近100亩，业务用房面积7.33万平方米，设有31个临床科室，11个医技科室，4个研究室。
现有编制床位1800张，实际开放床位2000余张，是四川省规模最大的地市州医院。
本文设计宜宾市第二人民医院总院污水治理工程。
2.1.2设计基础资料
2.1.2.1水量资料：
医院占地：
近100亩
职工数：
1349人
总院床位数：
1000余张
设计污水量：
1300m3/d
考虑富余系数K=1.3
2.1.2.2进水水质资料[20]
表2-1
化学需氧量（CODcr）
生物需氧量（BOD5）
悬浮物（SS）
N-NH3
大肠杆菌群数个
≤400mg/l
≤200mg/l
≤300mg/l
≤20—30mg/l
2.8×103～2.5×105
2.1.2.3出水水质要求：
出水达到《医疗机构水污染物排放标准》GB18466-2005中的一级标准
即：
表2-2注
PH
化学需氧量CODcr
生物需氧量BOD5
悬浮物SS
N-NH3
大肠杆菌群数
总余氯
6～9
≤60mg/l
≤20mg/l
≤20mg/l
≤15mg/l
500MPN/L
≤0.5mg/l
2.1.2.4气象资料：
气候属中亚带湿润季风气候
热量丰足，无霜期为347天
年平均气温17．9℃，最低1月份平均7．8℃，最热7月份平均26．8℃注
全年总降雨量为1169．6毫米，夜间降雨常占73％左右
2.1.2.5水文资料：
地下水水位：
15m
2.2工艺的确定
2.2.1工艺确定的原则
◆实行开发与环境保护并重，经济效益与环境效益相统一的方针；
◆贯彻因地制宜，综合配套的原则，发展和推广高效节能、简便易行的污水处理新工艺、新技术；
◆贯彻经济实用的原则，在保证处理效果的前提下，力求使投资省，运行费用低，管理方便；
◆运行稳定可靠，维修方便；
◆在整体布局上，综合工艺要求与地质条件尽可能与整体布局相协调；
◆长短期设计综合考虑。
2.2.2设计依据与原则
（1）《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）
（2）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
（3）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
（4）《给水排水设计手册·常用资料》（第一册）
（5）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
（6）《给水排水设计手册·常用设备》（第十一册）
（7）《室外排水设计规范》（GBJ14—87）
（8）《实用环境工程设计手册·污水处理设备》
（9）《生物接触氧化法设计规程》
（10）建筑结构有关设计规范及标准
（11）给水排水工程概算及经济评价手册
（12）《中华人民共和国环境保护法》1989年12月26日
（13）《地表水环境质量标准》GB3838-2002
（14）《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
（15）《泵站设计规范》GB/T50265-97
（16）《恶臭污染物排放标准》GB14554-93
（17）《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002
（18）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
（19）《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2001
（20）《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95
（21）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
（22）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
（23）《砼结构设计规范》SL/T191-96
（24）《建筑设计防火规范》GB50016-2006
2.2.3设计范围
对宜宾市第二人民医院总院产生的医疗混合污水治理工程进行工艺设计、包括构筑物设计计算、设备管道选型、对污水治理工程进行经济衡算。
2.2.4工艺选择及工艺流程图
2.2.4.1工艺选择：
水解酸化+接触氧化+消毒处理工艺。
2.2.4.2工艺流程图如下：
图2-1工艺流程图
2.2.5工艺流程简要说明：
2.2.5.1闸门井
作用：
在污水处理系统出现故障时让污水超越所有构筑物。
2.2.5.2粗格栅
作用：
将污水中的较大物质拦截下来，并及时得到去除。
2.2.5.3集水井
作用：
一次性抬升污水水位，实现后续处理中污水自流，减少提升设备，降低设备数量与维修。
2.2.5.4初沉池
池型：
平流式沉淀池
座数：
2座
作用：
对污水进行初步沉淀，污水中颗粒物沉降到池底污泥斗中排除。
2.2.5.5ABR酸化调节池
池型：
矩形内设折流板与填料
作用：
使污水中有机物水解酸化，ABR酸化池是厌氧折流板水解酸化反应器，水解过程包括了蛋白质的水解、脂肪的水解、多糖的水解（淀粉的水解、纤维素的水解、果胶物质的水解、半纤维素的水解）。
大分子有机物或不溶性有机物必须先经过微生物水解酶类的水解作用，变成小分子或可溶性有机物，然后才能为微生物进一步降解。
一、常见的水解反应的标准形式：
1、蛋白质的水解[1]：
蛋白质水解反应式：
二肽氨基酸
（1）氨基酸
（2）
蛋白质的水解是放热反应，反应产生的能量不能直接被利用，而以热的形式放出。
2、脂肪的水解
脂肪的水解逐步进行，每步水解只能水解出一分子脂肪酸，经三次水解后就生成一分子甘油和三分子脂肪酸。
3、多糖的水解
高分子多糖由20个以上的单糖分子缩合而成。
它们的相对分子质量很大，在水中不能成真溶液，只能形成胶态溶液。
二、酸化
水解阶段的产物在产酸细菌的作用下，继续分解，转化为以挥发性酸为主的末端产物，如丁酸、丙酸、乙酸和甲酸在内的有机酸以及醇类、氨、二氧化碳、硫化物、氢及能量[1]。
酸化是发酵过程，微生物的代谢产物——各种有机酸在厌氧条件下的微生物系统中发酵。
水解后的产物在产酸菌的作用下继续分解，酸化过程是由大量的发酵细菌完成的。
酸化过程包括：
1、葡萄糖的酵解：
葡萄糖转化成丙酮酸再由丙酮酸最终转化为乳酸。
丙酮酸
乳酸
总反应式：
2、氨基酸的酵解：
蛋白质水解后生成各种氨基酸，氨基酸一部分用于合成细胞新物质，其余进一步降解。
氨基酸分解时，通过脱氨基作用，使其分解为氨和乙酸、α-酮基酸或丙酮酸等有机酸。
丙氨酸
甘氨酸
总反应式
3、脂肪酸的β-氧化作用：
脂肪水解生成长链脂肪酸及细胞内的游离脂肪酸降解时，需逐步进行β-氧化，即脂肪酸羧基末端的碳原子两个两个地脱落下来，形成乙酸和更短链的脂肪酸。
含16个碳原子的脂肪酸酸化反应式为：
含17个碳原子的脂肪酸酸化反应式为：
脂肪酸发酵会产生大量氢气，在完全厌氧反应器内产甲烷菌可以利用氢气合成甲烷。
在水解酸化反应器中，大量生成的酸会使酸化反应器内PH值下降，因此，在真正运行的系统内，必须对此采取一定的措施加以防范。
（如向污水中投加石灰、氢氧化钠调节PH）
2.2.5.6接触氧化池
作用机理及过程：
生物接触氧化过程中，有机物分解的产物被微生物充分利用。
池中设有填料，并增加曝气装置。
池中的填料是微生物附着的载体，微生物的生命周期在填料与污水的交换接触中进行。
部分微生物在氧化分解有机物的同时，也有部分被微生物又用来合成新的细胞物质，通过微生物之间的相互大量繁殖后，使生物膜不断增多；由于上升气泡的冲刷作用，可将一些衰老的生物膜冲洗下来随水带走，使生物膜不断更新[9]。
特点：
1、池内脱落的生物膜始终保持有活性，因此污泥浓度较高，体积负荷较大，节省了建筑面积；
2、由于生物膜附着在填料表面，可避免产生污泥膨胀，当水量水质浓度发生变化时，适当调节风量和通氧时间即可，管理控制操作比较容易；
3、因医院用水峰值变化比较大，且夜间用水量很小，有时甚至停水，生物接触氧化池完全能适应这个特性。
即使停运一周，只要水池内有水，运行时先进行间断换水，运转4～5h即可达到预期效果；
4、生物接触氧化池内微生物丰富且具有很强的耐冲击负荷能力，且通过对曝气量的调节，可以对污水的水质情况进行有效的调节。
2.2.5.7二沉池
池型：
斜管沉淀池
处理机理：
浅层原理
作用：
在二沉池的沉淀作用下，污水中的分解产物得到沉降，二沉池中安置斜管填料，进水从池底进入，并通过斜管向上流动，污水中的悬浮物在斜管的拦截作用下有效地沉降到池底的泥斗中，清液通过斜管并溢流到消毒池中。
2.2.5.8消毒池
消毒剂：
次氯酸钠
次氯酸钠简介：
次氯酸钠（NaClO）是化工厂的副产品，通常含有效氯10%--12%的溶液，次氯酸钠一般为淡黄色溶液，不易长期储存，故通常现场制备、现场使用，其原料为食盐。
次氯酸钠在PH为11.5—12.5的范围内放置时间较长。
次氯酸钠的制备：
次氯酸钠发生器通过电解低浓度食盐水制取次氯酸钠水溶液。
生产次氯酸钠包括电解反应和溶液反应两个步骤。
食盐水溶液在直流电场的作用下，钠离子和氯离子分别移向阴极和阳极，当施加的电压大于氯化钠的分解电压时，即发生电解作用[1]。
反应如下：
阳极：
阴极：
溶液反应：
总反应
次氯酸钠发生器的关键部件为阳极，阳极材料有石墨、氧化铅及钌钛铱三种，使用期限一般分别为2000h、4000h、17500h（约两年）左右。
次氯酸钠溶液消毒工艺与其他氯化消毒工艺相同，只是需设置次氯酸钠溶液贮槽。
次氯酸钠溶液贮槽应防腐蚀，可用聚氯乙烯板制作，也可用玻璃钢贮液槽，并做好防腐处理。
2.2.5.8污水最终走向
通过消毒处理后的污水达到《医疗机构水污染物排放标准》GB18466-2005中的排放标准排入到城市污水管道。
2.2.5.9污泥的处置：
整套污水处理系统的构筑物会产生相当量的污泥，污泥通过污泥管道收集到污泥浓缩池中进行浓缩处理，污泥中含水率可以达99%以上，污泥中的间隙水占到含水量的70%，在污泥浓缩池中，污泥中的间隙水得到有效地压缩，浓缩池中的上清液流入初沉池中再处理。
二沉池中部分污泥为补充接触氧化池中损失的污泥量回流到接触氧化池中，剩余污泥全部进入污泥浓缩池中，污泥浓缩池中的污泥干化后再处理。
第三章设计计算书
3.1主要构筑物的计算：
3.1.1设计流量
宜宾市第二人民医院总院病床数N=1000余张
每张病床平均每日用水量：
q=1000L/张
变化系数：
Kd=1.3
最高日污水量：
Qd=N×q×Kd=1000×1000×1.3=1300000L/d=1300m3/d=15.047L/s=54.2m3/h
3.1.2闸门井
尺寸：
L×B×H=1m×1m×1m
式中：
L--长，m
B--宽,m
H—高，m
结构：
钢筋混凝土
设备：
钢制闸门一道
3.1.3粗格栅
·设计流量：
Qmax=1300m3/d=0.015046296m3/s
·柵条间距：
e=30mm
·安装倾斜角：
ａ=70。
·过栅流速：
V=0.6m/s
·每日栅渣量（W）
式中：
W——每日栅渣量，m3/d
——日最大水量1300m3/d=0.015046296m3/s
W1——栅渣量，m3栅渣/103m3污水，取W1=0.09m3/103m3
K2——污水流量变化系数K2=1.3
代入数据得：
=0.089980043m3/d<0.2m3/d
所以采用人工清渣。
·栅槽宽度：
设栅条宽度为S=0.008mn=21
式中：
S—栅条宽度，m
n—栅条间隙数，个
e—栅条间隙，m
代入数据得：
=0.79m
·进水渠道渐宽部分的长度：
设进水渠宽B1=0.4m渐宽部分展开角ａ1=20.，此时进水渠道内的流速为0.4m/s
式中：
L1—进水渠道渐宽部分的长度，m
B—格栅槽宽度,m
B1—进水渠宽，m
代入数据得：
=0.46m
3.1.4集水池
·池数：
1座
·有效容积：
162.6m3总容积：
164m3
·有效停留时间：
3h
·尺寸：
L×B×H=8.2m×4m×5m
3.1.5平流式沉淀池
·格数：
2格
·单池表面积A：
式中：
A—池表面积，m2
Qmax—最大设计流量，m3/h
q0—表面负荷m3/（m2.h）一般在1.5～3m3/（m2.h）此处取q0=2.0m3/（m2.h）
代入数据得：
=27.1m2
·池长（L）:
式中：
L—池长,m
v—最大设计流量时的水平流速，mm/s，一般为5～7mm/s，此处取6mm/s；
t—沉淀时间，h，此处取0.5h。
代入数据得：
=10.8m
·池宽B：
代入数据得：
=2.51m
每格宽度：
1.255m
·池总高度H：
式中：
h1—超高，≥0.3m；
h2—沉淀区有效水深，m
h3—缓冲层高度，m，非机械排泥量取0.5m
h4—池内污泥部分高度,m
代入数据得：
=2.8m
3.1.6水解酸化池（ABR）
·座数：
1座
·有效容积：
660m3总容积：
693m3
·容积负荷：
式中：
Nv—容积负荷，kgCOD/（m3.d）；
Q—污水水量，m3/d；
S0—污水进水中有机物浓度，gCOD/L。
·尺寸：
L×B×H=15m×11m×4.2m
·有效水深4m，泥斗高度500mm
·有效停留时间HRT=12h
·泥斗坡度：
i=0.4
·池体：
钢混结构
池内安设折流板以防止短流，池尾设组合填料，型号：
ZY-150-80，纤维束间距：
80mm；密度：
556g/cm3。
如图3-1所示：
图3-1
3.1.7接触氧化池
·池体：
钢混结构
·池数：
2座
·布置方式：
串联
·单池尺寸：
L×B×H=5m×5m×4.54m
·有效停留时间：
2h
·填料：
采用D2型填料；
·曝气装置：
QXB7.5曝气机2台
·设计流量：
Q=54.2m3/h；
·填料层高度：
h3=2.5m；
·泥斗高度：
h6=0.5m；
·气水比：
D0=6：
1。
如图3-2所示：
图3-2
3.1.8二沉池
·池型：
斜管沉淀池
·池体：
钢筋混凝土结构
·沉淀时间：
t=2h
·表面水力负荷：
·污泥含水率：
96%～98%
·表面积：
代入数据得：
=36m2
·尺寸：
L×B×H=6m×6m×3.2m
·有效容积：
108m3总容积;115.2m3
·停留时间（HRT）:
2h
·斜管长ι=1m,斜管倾角θ=600斜管管径d=100mm
·保护超高为h1=0.3m,清水区高度为：
h2=0.7m,配水区高度为:
h3=1.0m,积泥区高度为:
h4=0.5m，斜管高度h5=1×sin600=0.87m
如图3-3所示：
图3-3
3.1.9消毒池
·池体：
钢筋混凝土结构
·尺寸：
L×B×H=3.48m×2m×2.2m
·分为3格每格尺寸：
L×B×H=1m×2m×2.2m
池首设置跌水槽一个，落差1m，功能：
使消毒剂和污水充分混合。
3.1.10污泥浓缩池
·池体：
钢筋混凝土结构
·池型：
竖流式
·水力负荷：
q=0.2～0.4m3/（m2.h）选取q=0.3m3/（m2.h）
·进池污泥量W：
·初沉池每日污泥量：
W1=S1×N
=20×1000
=20000g/d=20kg/d
式中：
W1—初沉池日污泥量；
S1—14~27g/床.d此处去S1=20g/床.d；
N—床位数。
·二沉池每日污泥量：
W2=S2×N
=15×1000
=15000g/d=15kg/d
式中：
W2—二沉池日污泥量；
S2—7~19g/床.d此处去S1=15g/床.d；
N—床位数。
W=W1+W2+生化池剩余污泥W3此处取W3=20kg/d
=20+15+20
=55kg/d
·尺寸：
L×B×H=2m×2m×3.2m
3.1.11提升泵房
提升泵房中安置2台污水提升泵，提升泵房的结构设计符合《建筑结构设计标准》
3.2设备选型
3.2.1提升泵
提升泵的选型如下表所示:
表3-1
型号
口径（mm）
流量（m3/h）
扬程（m）
电机功率（KW）
转速（r/min）
效率（%）
自吸高度（m）
80ZW60-25
80
60
25
7.5
1450
45
5
该型号泵具有以下优点：
⑴集自吸和无堵塞排污于一身；
⑵不需按底阀、不需引灌水；
⑶使用、移动、安装方便、极少维修、性能稳定。
3.2.2曝气设备
曝气设备选型如下表所示：
表3-2
型号
功率KW
电流A
电压V
转速r/min
最大潜入深度m
进气量m3/h
标态下清水充氧量kgO2/h
QXB7.5
7.5
17
380
1470
4
100
8.2
图3-4
该曝气设备具有以下优点：
⑴较高的氧气溶解率，微小气泡所占比率大，充氧效率高且充氧面积宽；
⑵池中无死区，夹带气泡的水平曝气流能完全冲刷池底的每个角落；
⑶结构简单、紧凑、机组寿命长，能承受大负荷的轴承，采用油浴的转轴密封和吸入叶轮腔的空气防止工作时水与密封件接触，这些都保证曝气机在24小时连续工作，长期无故障运行；
⑷节省工程投资，无需提供气源，省去鼓风机，安装方便，噪音小；
3.2.3污泥泵
污泥泵的选型如下表所示：
表3-3
型号
口径（mm）
流量（m3/h）
扬程（m）
电机功率（KW）
转速（r/min）
自吸高度（m）
80ZW40-25
80
40
25
7.5
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