医院污水处理工程设计

医院污水处理工程设计

第一章 设计说明书

第一节 绪论

一、题目：

医院污水处理工程设计

二、任务来源及内容：

1、任务来源：

兰州交通大学环境与市政工程学院教研室；

2、内容：

根据设计任务要求，查阅相关的资料，文献等，经过简单的计算，选定处理污水的初步方案。包括污水处理构筑物的设计、污泥处理构筑物的设计、污水泵站的设计及污水处理工程的总平面图布置、高程系统的设计计算，计算完成后选定相应的设备。然后根据计算结果绘制污水处理的总平面图，高程图，污水泵房图等图纸，对于各个主体构筑物也绘制相应的图纸，包括平面、剖面图等，最后根据设计成果编写号说明书、计算书，并结合自己的感想写一篇总结。

三、设计的原始资料及处理要求：

1、自然条件：

该地区气象条件是：夏季主导风向为东北风，年平均降水量是680毫米，月平均最高温度30.4℃，最低温度-8.4℃。地质及水文地质条件：土壤条件为：垦殖土0.5，砂粘土1.2~1.5，粘砂土1.5~2.0，中砂1.0~1.5，粗砂1.5~2.0，砾砂＞3,；地下水埋藏深度4~5米，地下水水质无侵蚀性；土壤承压力18㎏/㎑²；地震强度Ⅶ，冻结深度0.7米。

2、污水的水量、水质及处理要求如下表：

第二节 设计的主导思想、原则及依据：

一、主导思想：

毕业设计的目的是让毕业生综合运用所学的理论知识，根据“环境保护法”和设计规范以及国家环保部颁布的法律法规，依据设计任务书的原始资料和设计要求设计出相应的处理方法，以解决出现的问题。指导思想具体如下：

（1）对大学四年所学的知识进行总结和巩固，通过具体的设计计算，扩大和深化专业知识，提高解决实际工程问题的工作能力。

（2）熟悉需要建造一座现代化的污水处理厂的设计内容及程序，掌握各类处理构筑物的工艺设计计算，培养分析问题，解决问题的能力。

（3）大量阅读各种参考文献，资料及设计规范，并正确使用设计规范，熟练运用各种设计手册、标准设计等，进一步提高计算，绘图的能力，编写好设计说明书，计算书，完成任务书所要求的内容，并结合现实生活中可能遇到的实际问题做出相应的处理措施，把理论真正运用到实际生活中。

二、设计原则：

总体原则为：“技术先进、操作管理方便、经济合理、运行安全可靠”

(1)技术先进

所谓的技术先进并不是一味的采用最先进的技术，而是要从专业的角度去看待问题，证明技术的先进性与可行性。如果脱离了专业性的考察，一味的追求高科技与现代化，这会产生许多的问题，浪费太多的资源。在实际生活中，我们要

根据现实情况来选择，从国外引进的并不是最适合我们的，要从各方面去考虑，包括经济、文化、环境等，在污水处理设计中的技术先进主要是要体现出处理设备和技术的先进性，要用最少的成本换取最大的利益，主要是要适合当地的实际情况。也就是在遵循其他各项原则的基础上要做到技术先进。

（2）操作管理方便

在设计污水处理厂时，设计人员要根据当地的情况，因地制宜的设计出设备运行及管理措施，在许多污水处理厂，工作人员并不都是专业人员，在操作上要做到简单快捷，管理上要严格按照规章制度执行，像本设计中的处理医院污水，在操作与管理方便尤其要做到这一点，医院污水不像生活，它里面含有大量的病毒、细菌，如果在处理过程中出现问题，将会带来很大的麻烦。

（3）经济合理

经济合理性原则在现实生活中最为常见，它在各方面都有涉及，在商业中尤为明显，但在设计污水处理厂时我们也会考虑这一原则，修建污水处理厂并不是所有的地方都有，我国许多比较偏远落后的地区，根本就没有这一概念，尤其是西北这边，所以在设计修建污水处理厂时我们一定要考虑这项原则，它是用最少的投入换取做大的利益，但一定要合理，这个合理并不是单纯的只要合理就行，它包含诸多方面，我们并不能只考虑当前，还需要考虑以后的发展，不能为了现在的合理就造成以后的问题更加突出。经济合理与技术先进有着较为密切的关系，要根据这两个原则选择出最为合理的方案，就是在做到经济合理的同时也要做到技术先进，选择性价比高的设备，减少后期的工程资本。

（4）运行安全可靠

安全可靠始终是一个永恒的话题，这个问题在各行各业都是不容忽视的，在工业、建造业中显得尤为明显。在污水处理厂建造完成投入使用后，也会涉及到这个问题，在污水处理设备运行过程中安全是尤为重要的，在投入运行前一定要对设备的安全进行检测，达到国家的标准后才能投入运行。系统能够长期稳定的运行，并且安全性高，其中一个环节出现问题不会导致其他地方也出现问题，我们要确保安全第一。

三、设计依据：

《医院污水处理设计规范》（CECS07：88）

《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

《医院污水排放标准》（GBJ48-1983）

《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）

《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）

第三节 医院污水概述

一、医院污水的处理目的及意义

水作为地球自然环境的基本要素以及一切生命新陈代谢和物质生产活动不可缺少的介质和液体，是地球上一切生物赖以生存和发展的重要物质。目前在人类所面临的问题中，其中人口，资源，环境问题，这三者都和水资源息息相关。这是由于地球上的水资源在空间上的分布不平衡，有些地区处于干旱而有的则是水资源过剩，但各个地区污染还是很严重，特别是人类活动所产生的水污染，这已经让水资源在水量和水质上有了很大的变化，而水量的严重亏缺和水质的污染已经成为了严重的环境问题，这些问题对人类的日常生活、身体健康及其生命安全造成了严重的威胁。采取积极的综合措施防治水体污染，保护水环境，才能使人类得以持续地开发和利用水资源，进而实现自身的可持续发展。

医院产生的污水主要是医院在运作过程中排放出的被病原体、细菌等污染的危险性大的水。它里面包含有病原微生物、有毒和有害的物理、化学污染物及放射性污染物等，这些污染物基本上都有空间污染，急性传染和潜伏性传染等特点。医院污水是污染环境的一个重要因素，在现实中假如不经过严格的化学、生物及消毒处理，直接排放到城市地下水道管网或自然环境水资源中去，会严重的污染人类的生活水源，快速的传播流行性疾病，甚至有可能还会引起传染病的流行和爆发，严重的危害人类的身体健康和生活。

处理医院污水的主要目的是污水经过各种污水处理技术和设备后，去除掉污水中大量的物理的、化学的和生物的各种在自然环境下难降解的污染物，使水质得到有效的净化，以达到国家或地方的污水处理排放标准，更好的保护地球水资源和人类的身体健康。

二、医院污水的特点：

在医院污水中一般都含有一些特殊的污染物，如药物残渣、消毒剂、诊断用剂、洗涤剂，以及大量病原性微生物、各种病毒，如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌和痢疾菌等。与工业废水和生活污水相比较的话，医院污水具有水量较小，但污染力和感染力却很强的特点。如果不处理就直接排放的话，一定会严重的污染水源，大范围的传播疾病，严重危害人类的日常生活。

3、医院污水的危害

在医院产生的污水中，不同的科室产生的污水差别较大，像治疗传染病的科室，它所用到的药物及带有的病菌和普通科室相比较，产生的污水中所含有病菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质差异很大。这部分污水中含有的病菌、病毒和寄生虫卵，对环境具有很强抵抗能力，不容易被杀死，还有的在污水中已经生存了

很长的时间，在人类的日常生活中，如果食用或接触了这些被病菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质所感染的水或蔬菜，这就会就会导致人们得病或引起传染性疾病的流行。近年来，世界上许多国家地区都爆发过由于水质污染二引起的疾病大规模的传染。病菌、病毒和寄生虫卵等之所以能够在水中传播，其主要的原因有污水中病原体的含有量很大，还有一个原因是这些病原体对环境中不利它们生存的因素抵抗力较强，这就使得它们在自然环境中的存活率高。

综合上述的情况来看，医院污水对人们的生活及健康危害是及其严重的，根据《中华人民共和国水污染防治法》第二十八条规定“排放含病原体的污水，必须经过消毒处理，符合国家排放标准后，方准排放。”此外，国家环保总局、建设部等单位发布的有关规范标准都有明确规定，医院污水必须经过严格的消毒处理，杀死其中的病菌等。

第四节 目前国内外的技术水平

一、国内

虽然我国已经在各个大型医院都修建了污水的处理设施，这一措施对医院污水造成的污染起到了很有效的控制预防。但是，在我国部分医院产生的废水和医疗废物，由于当地落后，技术水平低，对这些污染物的处置能力不足是一个普遍存在的问题，因为在我国 “大环保”的氛围还没有彻底形成，大多数医院现有的环境保护设施对医疗事业的发展有很大的阻碍作用，一些医院产生的废水和医疗废物，具体在处理和处置的时候，远远没有达到无害化的处理要求。这些问题主要表现在：对污水的处理设施不全，运行设备严重老化，废水管网渗漏严重，有些医院甚至没有医疗废水处理设施或有，但没有正常的运转。我国对医疗废物废水的无害化处理起步较晚，各方面技术都不大成熟。对于医院污水中所含有的大量细菌、病毒等污染物，医院污水处理设施的运行情况、自动化程度及其完好率是医院污水得到有效处理后排放的重要保证。还有就是操作人员素质低，专业化程度不高，管理制度有待完善等。目前，我国对医院污水的消毒处理普遍采用加氯机，二氧化氯发生器等，这些设备采用自动化操作，消毒杀菌一般采用加含氯类化学药物消毒，杀菌率在99 %以上。由于各地经济发展水平不同，不同地区医院污水处理设备拥有率存在较大差异，像北京、上海、江苏等发达地区，处理设施拥有率在90%以上，而在陕西、甘肃、西藏等地区只有10%~30%。因此，根据我国的实际情况和污水的具体各项指标选择出经济有效的处理工艺是目前的重中之重，从而提高处理效率，达到国家环境的处理要求。

二、国外

在许多发达国家，对于医院污水的管理和治理是十分严格的，且在医院里有

很严格的卫生安全管理体系。在欧洲、北美等这些发达国家，对于医院污水的管理与处理都采用了世界卫生组织制定的要求，甚至有的方面更严。发达国家对医院中可以接触到病菌、病毒及有毒有害物质的污水和污物生源处的相关科室制定了严格的规章制度，并无条件执行。不管在任何的情况下，对于将医院中的污水和污物不处理就直接排入城市地下水道或随意弃置，这都是不被允许的。并且，大部分发达国家都建设和完善了城市地下水系统和终端的污水处理厂，不仅仅对目标污水进行有效处理，同时还做了严格的消毒处理。还有就是大多数发达国家的城市污水处理厂处理效果好，同时还安装了污泥消化处理设备和无害化处理设备，经过无害化设备处理后的污泥直接可以达到WHO的有关规定。

第五节 处理方案的比较、选择及确定

一、设计要求

污水厂处理的水量为1000㎥/d，原水水质：BOD5=180㎎/L，COD=430㎎/L，SS=200㎎/L，大肠杆菌群=3万个/L，NH4-N=40㎎/L；出水水质：BOD5≤20㎎/L，COD≤60㎎/L，SS≤20㎎/L，大肠杆菌群≤500个/L，NH4-N≤15㎎/L；深度处理出水水质：BOD5≤10㎎/L，大肠杆菌群≤3个/L，NH4-N≤10㎎/L。去除的主要污染物为：BOD、大肠杆菌和氨氮。

BOD、大肠杆菌和氨氮的去除率分别为：

排放的： BOD：180−20180×100%=88.9%

30000 大肠杆菌：

氨氮：40

2030000−500×100%=98.3% 40−15×100%=62.5% ×100%=50%

500−3500 深度处理的：BOD:20−10 大肠杆菌：

氨氮：

二、工艺比选 15×100%=99.4% 15−10×100%=33.3%

医院污水排放量小，属于小型污水处理设备，处理所用工艺必须保证处理出水达标。常用的处理方法按其原理可分为物理法、化学法和生物法；按其处理程度分为一级处理、二级处理及三级处理等。按处理工艺分为预处理、主要处理、后续处理等工艺过程。

一般医院污水处理工艺有以下几种：

1、一级处理工艺

通常一级处理的主要作用是去除掉污水中含有的大漂浮物和悬浮物，为了后续处理更加的方便。主要的设备和构筑物包括：格栅、沉砂池、沉淀池等。设置格栅的作用是去除掉污水中较大的颗粒物和漂浮固体物质，而沉砂池可以去除粒径在0.2㎐以上的颗粒，沉淀池可去除掉污水中大部分悬浮物。

采用一级处理技术处理和消毒医院污水的常规工艺流程是：污水先进入排水管道后再汇集到污水处理站，而对于粪便污水则是要先通过化粪池沉淀消化处理后，才能进入污水处理站。污水处理站一般设有的处理设施有格栅、调节池、计量池、提升泵和接触池。消毒剂是与水泵联动后再一起进入接触池，在接触池内，污水和消毒剂经过一定时间的接触后达到水质净化和消毒要求后污水才能排放。沉淀池产生的污泥应该按规定进行有效的消毒处理。

简单典型工艺流程如下图所示：

污水格栅沉淀池接触池排放

2、二级处理工艺

医院污水的二级处理主要是指生物氧化的处理法。利用生物处理可以有效的去除污水中所含有的有机污染物，即将这些有机污染物很好的分解成容易处理的小分子污染物，且 BOD的去除率一般在90%以上，出水的BOD含量也在30 mg/L 以下，同时还可以很好的去除污水中的COD。其原理是利用鼓风曝气、机械曝气等曝气方式向污水中提供氧气，使污水中的微生物大量繁殖，微生物及其代谢产物与污水中的有机悬浮体和无机悬浮体组成活性污泥，活性污泥和污水充分接触混合，将水中的有机物吸附降解，降低污水中BOD和COD含量，从而达到污水净化的目的。还可采用厌氧与好氧结合的方法，达到脱氮除磷的效果。常用的生物氧化处理的主要方法有传统活性污泥法、氧化沟法、 SBR法、A²/O法、CASS工艺等。

（一）传统活性污泥法

传统活性污泥系统多采用矩形廊道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。该方法是早期开始使用的一种比较成熟的方法，处理效果好，运行稳定，BOD去

除率在90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求高的污水。

传统活性污泥法存在的主要问题有：

1.由于曝气池的首端污泥负荷较高，耗氧速度快，为了避免在反应时出现缺氧现象，在设计时BOD负荷不宜过高，这造成曝气池的容积变大，占地面积增多，投资费用相应的增加。

2.对水质和水量产生较大变化时的适应性差，而且抗冲击负荷能力较弱。

3.反应时消耗氧速率沿着池长而逐渐的降低，但供氧速度恒定，这就造成了在反应池的开始反应位置供氧是不足的，而池尾却是剩余的，运行费用高。

（二）氧化沟法

工作原理：氧化沟一般采用圆形或椭圆形的廊道，池体狭长，池深较浅，污水在沟渠内作环形的流动，利用独特的水力流动特点。在沟渠转弯处设曝气装置，曝气池上方为厌氧段，下方则为好氧段，产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果，同时氧化沟法泥龄较长，可以存活时代时间较长的微生物进行特别的反应，如脱氮除磷。

工作流程：

原污水→粗格栅→提升泵房→细格栅→氧化沟→接触消毒池→出水 工作特点：

1.在液态上，介于完全混合与推流这两者之间，使得活性污泥可以更好地产生生物凝聚作用；

2.对水量水温的变化有较强适应性，抗冲击负荷能力强；

3.污泥龄较长，可达15~30天，使得悬浮有机物和溶解有机物得到彻底降解；

4.污泥产量较低，多已达到稳定状态，初沉池可以省去，不需要厌氧消化；

5.自动化程度较高，以便管理，脱氮除磷效果较好；

6.占地面积大，运行费用较高。

（三）SBR法

1.工作原理：

SBR是活性污泥法的另一种反应方式，或一种新的运行方式。SBR曝气池在有机物降解方面，则是时间上的推流，有机污染物是沿着时间的推移而降解的，但

间歇性活性污泥曝气池，在流态上市完全混合式。间歇运行是通过其主要反应器一一曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作是由1.流入 2.反应 3.沉淀 4.排放 5.闲置 等5个工序组成。

工艺流程：

原污水→粗格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→间歇式曝气池→出水

2.工艺特点：

（1）工艺系统的组成较简单，，曝气池同时具备二沉池的功能，所以不设置二沉池，也无污泥回流设备；

（2）由于SVI的值较低，污泥容易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀；

（3）运行操作灵活，可根据水质、水量的调节运行方式，进行脱氮除磷的反应；

（4）耐冲击负荷，在大多数条件下无须设置调节池；

（5）运动过程中的几个工序，其时间控制上不好确定；

（6）自动化程度较高，便于管理维护；

（7）占地面积较大，而污水的处理水量却较小。

（四）CASS工艺生化处理

CASS法是SBR法的改进型，CASS池通过技术革新、优化设计使其容积变小，效果更好。此法连续进水、但不曝气，有机物浓度很高，呈缺氧和厌氧状态，抑制了好气菌的生长，控制污泥不发生膨胀。主反应区又分成缺氧和好氧两部分，周期进行曝气、沉淀和撇水。沉淀阶段不进水，消除了可能产生的水力干扰，提高了污泥特性和出水水质。对成分十分复杂，含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有害物质，水质水量变化大的医院污水有更强的适应性和更好的处理效果，是一种理想的医院污水生化处理方法。CASS工艺的特点：①工程建设费用低。CASS的生物降解、污泥沉降和废水排放均在同一池中进行，不需调节池、二沉池和污泥回流设备，可大大节省投资、减少用地和降低运行费用。一般，建设费用可节省10％～25％，占地面积可减少20％～35％。

②运行费用省。由于周期性曝气，池内溶解氧的浓度在沉淀和排水阶段降低，在曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10％－25％。

③有机物去除率高，出水水质好。CASS法不仅能有效去除污水中各种有机污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。使二级处理的投资，达到三级处理的水质。

④CASS工艺在延时曝气、周期循环中，极易做到好氧、缺氧和厌氧状态。而对医院污水的处理，必须要考虑污水中有传染病人的病毒、致病菌，所以不能用普通污水净化池的处理办法来处理，要采用厌氧、兼氧结合为主处理，并利用一系列的物理、化学、生物原理来对传染病污水中的有机物、病菌、病毒进行沉淀、分解、吞噬、杀死。CASS法能很好的满足这一要求。

⑤CASS法采用延时曝气，使污泥产率低，脱水性好，易处理，减少了污泥处理费。新型的水下曝气设备代替传统的鼓风曝气方式，使用灵活，系统十分简单，无噪音污染。

⑥管理单位，运行可靠。污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，采用浮动式可自动升降的专用撇水装置和特殊的滗水器在进水过程仍可排水，渗水器的升降自动进行。保证出水稳定。

实践证明，CASS法处理医院污水效果显著。具有投资费用低，占地面积小，运行费用少，操作简便灵活，出水水质稳定等优点，有着广阔的应用前景。

3、三级工艺

根据处理要求，在进行完二级处理后需要进行三级处理，经过查阅资料后决定使用MBR工艺对污水进行三级处理以达到处理要求。

MBR污水处理,是现代污水处理的一种常用方式，其采用膜生物反应器（Membrane Bioreactor,简称MBR〕技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术，取代了传统工艺中的二沉池，它可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水。工艺剩余污泥少，极有效地去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小。 MBR膜生物处理技术在废水再生利用方面，具有以下几个特点：（1）能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单，占地面积小，出水水质好。（2）可使生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大的缩短，生物反应器的占地面积相应减少。（3）由于可防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌的生长，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。（4）使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解。〔5〕膜处理技术与其它的过滤分离技术一样，在长期的运转过程中，膜作为一种过滤介质堵塞，膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降，维持MBR系统的有效使用寿命。（6）MBR技术应用在城市污水处理中，由于其工艺简单，操作方便，可以实现全自动运行管理。

医院污水处理方案选择必须以达标排放为准则，综合考虑工艺效果，经济效益和社会效益，选择占地少且经济合理，功能齐全，运行稳定，管理方便并不造成二次污染的污水处理工艺。

医院污水处理方法较多，包括一级处理工艺、传统的二级处理工艺、改进的二级生物处理工艺及医院污水的深度处理（三级处理）等。传统活性污泥法、氧化沟法，SBR法及CASS工艺相比，医院污水经CASS工艺处理后，它所含有的BOD、COD、SS、氨氮及大肠杆菌等水质指标均可达到排放标准，且投资费用低，占地面积少，运行费用少，传统活性污泥法处理医院污水负荷较低，占地面积大，成本较高，且出水水质不够稳定。由于要求进行深度处理，计算比较后采用MBR工艺进行三级处理。实际选用医院污水处理工艺时，应从污水的来源和流向，所处地域环境等多方面综合考虑，优选出简便高效，经济实用的污水处理工艺。

所以，综合以上各种因素，选择CASS工艺与MBR工艺配合加液氯消毒工艺来处理医院污水。

三、其他构筑物的选择

（1）格栅

格栅的作用是将污水中的大悬浮物和漂浮物从污水中分离出来，以便于污水的后续处理，设计中处理的医院污水不同于一般的城市生活污水，故在选择格栅时只选择一座细格栅。

(2)沉砂池

沉砂池的主要作用是去除污水中比重大的颗粒物，一般设置在泵房前，这样可以防止这些颗粒物对水泵、管道产生磨损；平流沉砂池具有构造简单、工作稳定、处理效果好、排砂方便等优点，所以本设计采用平流沉砂池。

（3）调节池和水解酸化池

调节池的作用是调节水量及水质，当水量发生变化时可以有效的控制进入后续构筑物的污水量保持在稳定状态。水解酸化池主要是调节污水水温PH及更好的分解有机物，而医院污水中有机物含量高，还含有大量的细菌、病毒等，水解酸化池可以将这些有机物很好的降解，通过水解、发酵、产乙酸及产甲烷四个阶段，对污水中的大分子有机物进行分解。

（4）污泥浓缩池

设计中采用连续重力浓缩的方式。

栅条间隙宽度b=0.01m；

（2）结构尺寸：

栅槽总宽度：B=0.6m；

栅后槽总高度：H=0.71