某医院300m3/d污水处理工艺设计开题报告
2021-03-10 23:35:33
1. 研究目的与意义（文献综述）
医院污水，指的是医院通过城市排污管道向自然环境中排放的曾经用于医疗工作的污水，其主要成分是含菌废水、传染源污水以及生活污水，成分较之单纯的工业废水、生活污水更为复杂，而且包括化学药剂污染物、重金属、有机物、病原性微生物、有机性污染等，虽然水量小但是传染性强。
一部分的医疗废水具有放射性导致医疗废水可能具有“三致”效应即为致突变效应、致畸效应、致癌效应；同时，医疗废水中含有很多具有潜伏性的致病微生物，这些微生物能对人体造成不良影响，更将对周边环境产生长久的负面影响。
我国医院污水处理仍处在急需发展急需完善相对的地步，医院污水存在的种种隐患仍旧难以规避，不过鉴于国家综合能力和地域贫富差距的现实因素，医疗机构污水处理的发展需要经济发达地区先做到达标、先进行设施更新和改革，而本次设计也有意在这方面进行探讨，希望可以提高医疗废水处理的深度，提高污水处理的品质。
本次的设计就是医院污水设计，主要是要设计出符合排放环保节能又符合经济效益的方案，改进现存工艺中存在的问题，合理优化污水处理工艺，以求能对于医疗废水的处理有更多的合理化、现实化的借鉴意义，从大处讲，希望能为推进我国的医疗废水处理的改革尽一份微薄之力，让绿色医院、节能医院的建设能够落到实处，也希望能引起更多对于医疗废水处理问题的关注。
按照世界卫生组织的要求，医院污水的产生、处理、排放等各环节都要在严格监管下进行，同时，对仅进行消毒处理的医院，对接纳医院污水的城市污水处理厂进行监管，要求城市污水处理厂能够将95%以上的致病菌除去才能排放，同时污泥中寄生虫卵少于1个/升。
世界卫生组织也规定，医院自行进行污水处理，处理流程除了进行二级生物处理以外还要进一步深化处理和消毒，医院污水处理过程中产生的污泥要进行厌氧消化处理才能外运，或者同医院的固体废弃物一起处理。发达国家在医院污水运营管理方面要求十分严格，日本、美国、欧洲等国家在医院污水的相关问题上都严格遵照世界卫生组织的要求执行，有的还建立了更高的体制标准，欧美一些国家的排水标准中均对生物学指标进行了限定说明，同时他们也注重在源头上的污染控制的传播。
从2003年到2012年的十年间，全国医院总数和和床位数均接近三倍增长，污水排放量速度更是远超于此。而我国人口众多、幅员辽阔，经济水平参差不齐，对于医院污水的处理当今仍然存在以下的问题：成分复杂，难以做到单元处理；处理设施和拥有率低，尤其东西部差异大；生态环境安全欠缺考虑，并没有明确的生态学指标；欠缺安全性考虑，易造成二次污染。精确到工艺处理应用现状，我国医院污水的处理存在以下问题：悬浮物浓度高影响消毒效果，处理级别低、水质波动大，消毒剂投加量难以控制。
在《医院污水处理设计规范中》，根据不同排放去向的不同排放要求，归纳总结了成熟的处理工艺，包括一级处理、二级处理和深度处理。一级处理工艺包括：“化粪池 格栅 （调节池） （沉淀） 消毒池”，根据实际情况适当设计调节池和沉淀池，根据水力条件决定是否设计水力提升系统。一级处理工艺仅适用于有污水处理厂的下水管道。二级处理工艺包括：“化粪池 格栅 调节池 生物处理 沉淀 消毒池”，具体的生物处理多种多样。深度处理是在二级处理的基础上投药过滤处理单元，最后消毒排放。
消毒工艺是医疗机构污水处理最重要的环节，现在使用的消毒剂主要是氯系（次氯酸钠、二氯化钠等）、臭氧及紫外线。
进水水质的BOD、COD含量较高，选择进行深度处理。需要进行生物处理的选择，生物处理工艺常用的有：活性污泥法、生物接触氧化法、生物膜法、曝气生物滤池、简易生化处理等。
下面进行各个工艺的比较：
| 工艺类型 | 优点 | 缺点 | 适用范围 | 前期投资 |
| 活性污泥法 | 适应性强，可处理不同性质的污水 | 运行稳定性弱，会发生污泥膨胀及流失，占地面积大 | 800床以上，规模较大的大型医院，800床以下可以选择SBR及其变型 | 较低
|
| 生物接触氧化法 | 抗冲击负荷能力强，容积负荷高；稳定，占地面积小；不用污泥回流，运行操作简单 | 部分生物脱落膜会使出水悬浮物浓度增高 | 500床以下，水量小，水质变化大的中小规模医院 | 中 |
| 生物膜法 | 剩余污泥量小；抗冲击负荷能力强，稳定；占地面积小，处理过程封闭 | 气水比高，需反冲洗；能耗高，成本大 | 300床以下小规模医院，水质要求高，用地紧张 | 高 |
| 曝气生物滤池 | 出水水质好，抗冲击负荷能力强，容积负荷高；无需二沉池和污泥回流；占地小 | 需反冲洗，水量大；运行复杂 | 300床以下小规模医院 | 较高 |
| 简易生化处理 | 能耗小，成本低，操作简单 | 出水水质不能保证率低 | 落后地区 | 低 |
经过比较以后，根据使用范围宜选用生物接触法（375床），而且生物接触氧化法具有稳定，占地面积小等优点，从处理效果考虑也适宜，从经济效益考虑，处理成本中也较为合适。
除了生物处理以外，还需要对过滤以及消毒的工艺进行比较。
过滤是通过一层或者多层滤料拦截流经污水中的杂质使水变得澄清。过滤
分为膜过滤（超滤、微滤）和滤料过滤，膜过滤利用物理筛分作用，处理效果好而且没有二次污染较为环保，但是膜过滤成本高而且需要定时更换，运行费用高。出于成本考虑，仍然选用滤料过滤，在滤料过滤中双滤料过滤的效果更好，本次设计便采用双滤料设计，应用双滤料过滤器（上层水区 双滤料 下层水区）。
消毒工艺主要是物理法和化学法，物理法包括冷冻法、紫外线法、加热法、超声波法、辐射法等，化学法包括阳离子表面活性剂法、氯化法、臭氧法等，紫外线法和氯化法是应用最广的两种消毒法。而氯化法又可以分为二氧化氯法、次氯酸钠法、液氯法。对医院消毒的工艺进行比较：
| 消毒类型 | 优点 | 缺点 | 消毒效果 |
| 氯 | 可持续消毒，操作简单 | 产生三致氯化物；水有氯味，有危险性 | 杀菌效果好，杀灭病毒效果差 |
| 次氯酸钠 | 无毒，操作管理无危险 | 产生三致氯化物 | 杀菌效果好，杀灭病毒效果差 |
| 二氧化氯 | 强氧化性；不产生有机氯化物 | 有一定的危险性；只能就地生产使用，管理要求高 | 比氯杀菌效果好 |
| 臭氧 | 强氧化性；不产生有机氯化物；接触时间短 | 运行管理有一定的危险性；能耗大，基建费用、运行成本高 | 杀菌和杀灭病毒效果均较好 |
| 紫外线 | 无有害残留物，操作简单；运行费用低 | 电耗大，对水质要求高，无持续杀菌作用 | 效果好，但对悬浮物要求高 |
考虑到医院废水中含有的病毒病菌较多，而且在之前的处理工艺中已经有过
滤工艺，选择紫外线消毒技术，以保证出水的含菌量低。
2. 研究的基本内容与方案
设计旨在通过对污水处理进行工艺技术分析比较，确定最佳处理工艺，经本项目处理后的废水各污染物排放应达到《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005） 中的综合医疗机构和其他医疗机构水污染物排放限值，并提供污水处理厂工艺路线、设计参数。该工程的基本工程参数见下表：
设计污水量Q=300m3/d；多年平均气温15℃；高程取相对高程。
表2—1 污水处理厂设计进水水质
| 指标 | 大肠杆菌（个/L） | BOD(mg/L) | COD（mg/L） | SS（mg/L） | NH3-N(mg/L) |
| 含量 | 1500 | 180 | 580 | 280 | 50 |
表2—2 污水处理厂设计出水水质要求
| 指标 | 大肠杆菌（个/L） | BOD(mg/L) | COD（mg/L） | SS（mg/L） | NH3-N(mg/L) |
| 含量 | 500 | 20 | 60 | 20 | 15 |
整体的工艺设计为：化粪池 格栅 调节池 生物接触法 投药过滤 沉淀 消毒池。
生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水处理技术，兼有两者的特点。生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在污水中，填料上长满生物膜，污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氧化膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。
生物接触氧化法的工艺流程可根据进水水质和处理程度分为单级式、二级式或多级式。
根据公式计算生物接触氧化池的有效容积（即填料容积）：
式中：Q--设计污水处理量，m3/d;
S0、Se--进水、出水BOD5，mg/L；
Lv--填料容积负荷，kgBOD5/[m3(填料）·d]。
无试验资料时，城镇污水碳氧化/硝化处理一般取0.2--2.0kgBOD5/[m3(填料）·d]。
则经过计算以后，有效容积为48立方米。
在用有机负荷计算填料容积的基础上，按照构造要求确定池子的尺寸、池数以及池的分级。填料容积为48立方米，只需要选择单级式即可。
可以确定生物接触氧化法的工艺流程为：预处理（初沉池） 接触氧化池 二沉池。则总的设计为：化粪池 格栅 调节池 初沉池 生物接触氧化池 投药过滤（双层滤料） 二沉池 消毒池（二氧化氯）。
工艺流程图如下：
3. 研究计划与安排
（1）1-3周：毕业实习，资料检索；
（2）4-5周：认真分析设计任务书，查找相关资料，了解相关设计规范，；
（3）6-12周：进行文本编写及设计计算；
4. 参考文献（12篇以上）
（1）《医院污水处理工程技术规范》(hj2029—2013)
（2）《室外排水设计规范》（gb 50014-2006）（2014版）
（3）《污水综合排放标准》（gb8978-1996）
