环境工程医院废水设计.docx

1研究背景1.1我国医院废水现状我国医院可分为综合医院、传染病医院、结核病医院及专业医院如精神病医院，肿瘤医院等。医院废水成分复杂，含有大量病原微生物或其它致病菌，并且水质水量变化大，与医院的规模与性质相关。医院废水在按照出水水质不同可以分成三种，分别为：含有致病菌的临床废水，生活废水，含重金属放射性物质的废水。医院废水除具有普通生活污水的特点外，还具有自身特点，如：低ph，含有汞、铬、铅等重金属离子，含有大量致病菌，以及含有放射性物质的污水。如果医院污水直接排放到自然环境中，将会对环境造成严重影响，破坏生态环境并对人体的健康造成严重危害。1.2医院废水特点医院污水指医院产生的含有大量病原性微生物、寄生虫卵及各种病毒(如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌和痢疾菌等)、重金属、消毒剂、有机溶剂、酸、碱以及放射性等的污水，由医疗、卫生处置、病人生括等几部分组成，其特点是：水量不大、排放不规律、悬浮物少、微生物多。医院污水来源及成分复杂，不同性质医院产生的污水也有很大不同 ，但总体上医院污水还具有如下几个特点：首先部分含有重金属离子及放射性物质的污水具有致癌、致畸、致突变的特点；此外含有大量致病菌的污水还具有传染性及潜伏性等特点，可能会诱发多种传染性疾病危害人体健康并对环境有长远影响，并且此类致病菌具有一定的抵抗力，有的可在污水中存活时间较长。当含有病原性微生物或有毒有害物质的医院污水污染到人们的饮用水源及灌溉用水时，就可能引发流行病或地方病，对人们的日常工作生活造成严重后果，严重破坏自然生态环境。通过流行病学调查和细菌学检验证明，我国及世界范围内历次大规模产染病及疫情的大爆发均与人们饮用的水源被污染有关。尤其当医院的污水连同其污泥不经无害化处理而直接用于蔬菜瓜果的施肥，将会导致细菌性、病毒性疾病和寄生虫病的发病率骤增，对人们的健康将产生严重的危害。目前医院废水分为四类：(1)传染病菌污水：该类废水有肠道病菌、病毒、结核杆菌；(2)放射性废水：该类废水含有放射性元素；(3)一般带病菌废水：主要是医疗器械的洗涤污水及肠道病菌污水；(4)医院职工的普通生活废水：含厨房、职工厕所和盥洗废水。2医院废水处理技术研究现状目前，医院废水的治理方法主要包括化学法、物理法和生物法这三大类。2.1物理法针对医院废水的物理消毒方法主要包括：机械过滤一些较大的杂质及悬浮物主要是用于预处理，加热冷冻法用于消除致病菌，辐射、微电解、紫外线和微波消毒等方法即可用于致病菌的消除对有机污染物也有效果，在实际应用使用最多的是加热法和紫外线法。(1)加热法微生物对高温抵抗力差，在温度达到一定高度时可导致蛋白变性，起到杀菌消毒的作用。热力灭菌主要是利用高温使菌体内蛋白质变性或凝固，而酶基本上都是由蛋白质组成，酶在高温失活以后菌体的生病代谢发生异常，导致菌体的死亡。加热消毒法根据加热方式不同可分为干热灭菌与湿热灭菌两种，湿热灭菌的杀菌效果比干热灭菌好，主要是由于以下几方面原因：（1）蛋白质变性所需温度与含水量有一定关系，含水量越高变性所需温度越低，而在湿热灭菌过程中蛋白质充分吸水，达到变性失活所需温度较低，因此在相同温度下湿热灭菌的效果更好。 (2)由于湿热灭菌过程中产生的水蒸气具有大量潜在热能，湿热灭菌升温更迅速，在同一灭菌温度下湿热法所需时间更短。(3)湿热法的穿透力比干热大，即使在污水深处的有害菌也能有效去除，因此湿热灭菌的效果更好。(2)紫外线法紫外线是电磁波谱中波长从 10nm 到 400nm 辐射的总称，不能引起人们的视觉。紫外线波长范围较广，不同波长区间的紫外线根据生物效应的不同按照波长划分为四个波段：uva 波段、uvb 波段、uvc 波段、uvd 波段。 细菌中的脱氧核糖核酸(dna)、核糖核酸（rna）和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在 254257nm，细菌吸收紫外线后，引起dna 链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡，因此在紫外光区中 250260nm 波长范围杀菌效果最好。紫外线对多数微生物具有良好效果，尤其是对隐性孢子虫卵囊及菌的休眠体均具有良好的去除效果，并且没有消毒副产物，在目前发达国家小型水厂水处理中具有广泛的研究及应用。将紫外线消毒法用于医院污水的处理具有一系列的优点如：消毒快速，不产生二次污染，操作简便，能耗低，运行费用低；消毒过程中不增加可同化的有机碳(aoc)、可生物降解有机碳(bdoc)等损害管网水质生物稳定性的副产物；能降低臭味和降解微量有机污染物；紫外线消毒后水中不增加任何化学添加物，也不产生任何新的化学合成物，更不会去除有益的矿物质。因此，紫外线消毒法在医院污水（尤其是经济不是很发达的小型医院污水）处理中具有广阔的前景。2.2化学法针对医院废水的化学消毒法主要有以下三种：氯化法、臭氧氧化法、投加次氯酸盐；化学法应用普遍且具有较好的处理效果，三种方法的具体原理与处理效果描述如下。(1)氯化法将氯作为一种消毒剂，已有100多年的历史，现在利用氯化法消毒根据氯化物的不同又分为液氯法、次氯酸盐法和二氧化氯法。 液氯法液氯消毒法（chlorine disinfection）指的是将液氯汽化后通过加氯机投入水中完成氧化和消毒的方法。 液氯是迄今为止最常用的方法，在上世纪 50 年代就已经开始使用，其特点是成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于加氯法一般要求不少于 30 min 的接触时间，接触池容积较大；氯气是剧毒危险品，存储氯气的钢瓶属高压容器，有潜在威胁，需要按安全规定兴建氯库和加氯间；液氯消毒将生成有害的有机氯化物，但是他的持续灭菌能力,让他成为现今水处理行业里比较常用的工艺。液氯法消毒的机理，液氯中含有 100的有效氯，杀菌能力强，液氯加入水中即发生水解，生成次氯酸，反应方程式为：cl2+h2ohclo+cl-+h+液氯消毒法主要是利用次氯酸 (hclo)的氧化性起杀菌消毒的作用。当投加液氯到水中时与水发生反应，生成hclo、clo-等物质，由于hclo分子量很小并且是电中性分子，容易转移到菌体表面，并透过细胞壁进入到菌体内部，通过氧化细胞内的蛋白质破坏菌体酶体系使细菌死亡。液氯消毒法具有如下优点：一对细菌等作用效果好，可高效杀死病原菌；二运行费用低且易维护。不过此消毒法也有很多限制如：容易受到环境外部因素的影响，如进水水质、水温、水量、ph值、液氯投加量以及投加时间等。但在消毒过程中要严格控制液氯的投加量，因为过量的液氯会造成水体的二次污染，并且二次污染物的危害较为严重。 次氯酸盐法用于医院废水消毒的次氯酸盐有次氯酸钠和次氯酸钙，其杀毒机理与液氯相似，如下方程式所示：naclo+h2ohclo+oh-+na+ca(clo)2+h2o2hclo+ca(oh)2次氯酸钠投加到污水中的有效氯含量为10一20，其优点是使用安全，价格便宜，储运方便，投配设备简单，技术要求低，操作简便。但次氯酸盐法也具有比较明显的缺点如：首先在投料时会产生大量的刺激性气体主要为含氯气体，对人体健康有比较严重的危害，其次不易控制消毒液浓度导致处理不彻底或投料过量造成二次污染，再次投料反应后堆积在处理池内的次氯酸盐残渣极易造成下水道的堵塞。 二氧化氯法二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒剂。clo2作为一种强氧化剂其氧化能力是氯气的2.6倍，尤其是在酸性环境下其作用机理如下：clo2+4h+5e-cl-+2h20clo2能与细菌菌体蛋白中的部分氨基酸发生氧化还原反应，破坏氨基酸分子结构，将由氨基酸组成的肽链分解，进而破坏菌体蛋白，达到杀菌消毒的目的。因此，clo2可以除去水体中一切病原性微生物。此外，由于clo2具有强氧化性，可同时去除水体中的低价含硫化合物、亚硝酸盐等还原性物质去除，还能去除腐殖酸、富里酸、酚、氰等有机物化合物。二氧化氯消毒法最大的优点是在与腐殖质及其它有机物发生反应时几乎不产生挥发性有机卤化物，其次不生成并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷，也不与氨及氨基化合物反应在使用过程比较安全。由于二氧化氯具有强氧化性且性质活泼，生产、运输和储存过程中都具有一定的危险性，安全系数低一半都是现场配置。2.3臭氧法臭氧在水处理消毒过程中应用广泛，是一种优良高效消毒剂，在水中一般发生两种反应：一种是反应速度较慢，但选择性高的直接氧化法，能有效去除芳香族化合物（如苯酚）、乙醇及胺等；另一种是在臭氧分子在水中分解产生羟基自由基，羟基自由基具有很强的活性处理效果好，还能引发链反应提高处理效果，在此反应还会产生十分活泼具有强氧化能力的单原子氧，可瞬时分解水中的有机物质、杀毒灭菌。每种消毒方法均具有其自身的特性及使用范围，最佳处理效果，表1-1列出了上述几种消毒方法的的使用范围的比较。2.4生物法生物接触氧化法（biological contact oxidation process）是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。生物接触氧化池作用机理是： 生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。在通过上述过程后，生物接触氧化池也就完成了其周而复始的处理全过程。微生物净水经过不断发展形成现在的膜生物反应器即mbr技术，是一种利用微生物在负载材料上形成的生物膜处理废水，以生物膜代替传统工艺中由活性污泥处理为主的二沉池工艺，可以更加有效的达到固液分离的目的，成功解决了活性污泥法处理废水出水水质不稳、活性污泥容易膨胀等缺点；并且整个工艺流程在密闭空间进行，避免二次污染的问题，具有出水达标稳定、处理效率高、自动化程度高、操作简便、占地少等优点。不同生物处理工艺的综合比较3污水处理工艺简介医院污水处理工艺现状：医院污水处理工艺选择一般根据污水排入的受纳水体而定。当污水排入有集中污水处理站的城镇排水系统，以解决非生物性污染为主，采用一级处理或强化一级处理工艺.当污水排放到无集中污水处理站的城镇排水系统或地面水域，需对污水生物性、理化性污染及有毒有害物处理，一般采用二级处理方式，如生物滤池就是二级处理工艺中较好的一种方法，其主要作用为去除水中的 cod（化学需氧量）及 bod（生化需氧量），但运行成本及一次性投资（土建投资）比一级强化处理工艺要高，而且运行管理复杂，生物滤料需定期更换，比较如下表。通常根据医院的规模、性质和处理污水排放去向来进行工艺选择。医院污水处理后排放去向分为排入自然水体和通过市政下水道排入城市污水处理厂两类， 主要采用一级处理、 二级处理和生化处理三种处理工艺。3.1一级处理当医院污水排放到有城市集中污水处理厂的地下水管网时，一般采用一级处理以去除致病性微生物的污染为主要目的。医院废水首先进入化粪池进行初步处理后进入调节池，在调节池前部设置自动格栅并在调节池内部设置提升水泵。医院污水经提升泵提升后进入沉淀池，投加絮凝剂后进行混凝沉淀，絮凝沉淀池的出水进入到接触池投加消毒剂进行消毒处理，最终接触池内出水水质达到排放标准。工艺流程见图。一级处理适用于最终出水进入二级处理或城市污水处理厂的综合性医院。3.2二级处理当医院污水直接排放到自然环境中时， 采用二级处理对污水的生物性污染、理化性污染及有毒有害物质进行全面处理。医院废水首先进入化粪池进行初步处理后进入调节池，在调节池前部设置自动格栅并在调节池内部设