某乡镇卫生院污水处理工程设计

[4]。其废水量虽然较小但成分复杂、污染力强，为避免其严重污染环境及人体健康，因此对卫生院废水进行处理达标后再排放显得尤为重要。1.2.4医疗废水的处理现状我国对医疗废水的处理主要有一级处理、二级处理、深度处理三个不同的级别。一级处理主要采用沉淀、格栅等物理方法进行处理，去除废水中的部分悬浮物和漂浮物，为后续处理创造条件；二级处理主要采用预处理、生化处理和消毒工艺，将COD等降低到相关规定的排放标准，之后再排入下水管道；三级处理增加了深度处理以及消毒工艺，能够去除更多的悬浮物、COD、BOD等污染物。相比较物化法和生物处理，物化法处理出水不能达到排放要求，且运行成本高，而生物处理则具有运行成本低，操作方便等优点。医疗废水可达标排放的乡镇卫生院，大多都采用“污水预处理+二级处理+消毒处理”的处理工艺。第2章处理工艺的选择及确定2.1项目废水概况2.1.1废水水质水量本项目根据实际情况，处理水量为200m3/d，见下表：表2-1废水进水水质一览表项目参数pH值SSCODcrBOD5NH3－N大肠杆菌总数/个废水水质6～9150400200601.6×108注：上表数据单位除粪大肠菌群数为MPN/L外，其余均为mg/L。2.1.2废水排放标准查《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）中水污染物排放限值的规定，本设计项目废水排放标准见下表：表2-2废水排放标准一览表项目参数pH值SSCODcrBOD5NH3－N大肠杆菌总数/个排放标准6～920602015<500注：上表数据单位除粪大肠菌群数为MPN/L外，剩余为mg/L。2.1.3废水处理情况根据本项目进出水水质的数据计算得下列各污染物的去除率，具体废水处理情况如下表：表2-3废水处理情况一览表项目参数pH值SSCODcrBOD5NH3－N大肠杆菌总数个去除率ŋ—＞87%＞85%＞90%＞75%≥99.99％2.2常用医疗废水处理工艺及优缺点对比由于卫生院污水存在较为复杂的水质，因此其处理方法也需特殊对待。2.2.1常规预处理一般把生化处理前的初步处理称为预处理，废水中含有有毒有害的有机物质，因此在进入生化处理前必须要经过预处理，从而调节污水水量水质，降低污水中的有毒有害物质，以保证下一步的生化处理正常进行。医院污水预处理系统一般包括格栅、调节池、沉淀池等组成，通过拦截、絮凝等方式除掉污水中颗粒较大的悬浮物，并且合理处理排泄物，进而降低水质指标，为下一步处理做初步过滤。2.2.2生化处理工艺比选（1）常规活性污泥法活性污泥法在我国是运用最广泛的生化处理技术，但主要负责处理有机物浓度较低的废水。活性污泥法主要指利用活性污泥和污水在曝气池中接触混合，同时向曝气池中输入空气，增加池中的溶解氧，使得污水和活性污泥剧烈搅拌混合，形成悬浮状态。接下来污水中的有机物被活性污泥所吸附，同时将一些大分子有机物分解为小分子有机物，并且去除一部分氮元素和磷元素。之后污泥中的微生物将这些有机物氧化分解为CO2和H2O。其中一部分用于自身再次利用，其余的释放出去，使用过后的活性污泥经过提升泵进入沉淀池进行泥水分离操作。因此活性污泥法主要是通过活性污泥净化水质并且使得污泥本身繁衍生殖。现有技术中，在利用活性污泥处理污水时，通过控制曝气量和活性污泥量，从而把握曝气池中的污泥量和负荷率REF_Ref9747\w\h[6]。（2）SBR法SBR处理工艺是间歇序批式活性污泥法的简称，是将调节、曝气、沉淀集于一池的污水处理工艺系统，其最大的特点是可以不需要设置污泥回流工艺。SBR法处理污水效果和传统活性污泥法同样好。它是在池中利用活性污泥在好氧条件下氧化分解污水中的有机物，同时去磷脱氮，并且完成污泥沉淀的过程，池中以间歇曝气的方式进行。因其工艺流程简单，运行费用低，SBR法适用于流量变化较大和间歇排放的场所REF_Ref9803\w\h[7]。（3）BAF法BAF法又叫做曝气生物滤池法，它主要是将填料铺设在曝气池中，再通过填料上的微生物在好氧条件下氧化分解污水中的有机物。气跟水通过管路经过池体的生物填料层，与填料层上的生物膜充分接触，污水经过填料时被附着在填料表面的生物膜完成生物氧化降解，滤池填料一般处于雅诗状态，加上滤料表面生物膜絮凝作用，会截留部分悬浮物，滤层自身生物颗粒也在生长老化，所以在运行一段时间后，会堵塞过水通道，需要对滤池进行反冲洗排走悬浮物并且更换生物膜REF_Ref9910\w\h[8]。（4）生物接触氧化法生物接触氧化法主要是在生物池内铺设填料，充氧后的污水流经填料，附着在填料上的微生物与污水接触，进行新陈代谢作用，降解污水中的有毒有害有机物质，并释放二氧化碳和水。在生物池内，微生物主要以固态形式附着在填料层上，形成生物膜，膜内的微生物因为缺氧可以降解一部分好氧菌无法降解的有机物质，从而处理浮在水中的污染物。生物接触氧化处理工艺中曝气可以与固液气三体共同在池内存在，这种存在方式一方面有利于微生物的自身繁殖，另一方面也有助于转移氧REF_Ref9963\w\h[9]。2.2.4常用生化处理优缺点对比表2-4常用生化处理工艺优缺点对比一览表工艺类型优点缺点适用范围投资成本活性污泥法能耗较低；适用于各种水质；出水水质好处理过程中容易发生污泥膨胀；水固分离难；污水停留时间长、工艺设施占地面积大。大型城市污水处理系统较低SBR工艺运行效果比较稳定；处理的设备相对少，构造较简单，净化效果好；并且便于操作以及维护管理。排水设备要求相对较高；容易产生浮渣；在自动化控制方面要求高；后续处理设备方面要求大。间歇排放和流量变化较大的场合中BAF法抗冲击负荷能力强；占地面积较小，基建投资省；供养动力消耗低。进水水质要求较高；药剂成本高；需要定期反冲洗，自动化运行要求高。对氨氮等营养物质没有特殊要求的生活污水高生物接触氧化法抗冲击能力强技术成熟；无污泥膨胀现象；运行效果稳定，操作简单。出水中的悬浮固体浓度稍高；设计、运行不当，填料可能堵塞。水量变化大、水质不均匀和污染物成分复杂场合中2.3常用废水消毒处理工艺及优缺点对比污水消毒是污水处理工艺中必不可少的组成部分，经过预处理和生化处理后的污水有毒有害物质大幅度降低，但是部分病原微生物仍存在，为防止这些病原菌外排污染水，甚至威胁人类健康，所以在出水前要经过消毒处理后再外排。2.3.1液氯消毒液氯消毒是历史上最早采用的消毒技术，液氯消毒主要是将液氯汽化后再通过加药机投入池中，氯气在池中水解生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，与污水混合接触从而杀死微生物，其效果稳定可靠、成本低，从而成为最常用的消毒技术。2.3.2臭氧消毒臭氧消毒剂在消毒方面具有强氧化性，对细菌、芽孢和病毒等微生物的杀毒效果极好，可有效地去除有机物，改善水质，降低出水浊度。除此之外，臭氧消毒杀菌不存在任何残留物，可避免因消毒带来的二次污染。但是目前来说，因臭氧制备技术和工艺比较落后，且其运行和储存较难，所以在我国推广度不高REF_Ref10263\w\h[10]。2.3.3二氧化氯消毒二氧化氯消毒一种安全高效的消毒方法，对高等动物细胞几乎没有伤害。二氧化氯与微生物作用生成次氯酸分子，对微生物的细胞壁有很强的吸附和穿透能力，从而到达细胞内部氧化分解氨基酸分子，抑制它的生长达到灭菌的作用。二氧化氯在水中不与水发生反应，没有多余消耗，也不与水中的有机物发生化学反应，从而达到安全灭菌的效果，是医院污水处理的理想选择REF_Ref10309\w\h[11]。2.3.4紫外线消毒紫外线消毒主要指放射性消毒，利用紫外线的辐射作用穿透微生物细胞膜，从而破坏细胞中的DNA链或者RNA链，抑制DNA链的复制，导致细胞死亡，从而达到消毒灭菌的作用，它是一种致死性的灭菌方法，不向水中加入其他杂质，改变其物理化学性质。紫外线消毒技术是一种操作简单、无副作用的物理消毒方法，但在使用中需要注意紫外线的剂量REF_Ref10420\w\h[12]。2.3.5医院常用消毒工艺优缺点对比表2-5常用消毒工艺优缺点一览表消毒剂优点缺点适用范围液氯消毒具有余氯的持续消毒作用；价格低，操作简便。杀菌效果不明显；占地面积较大；对自动化控制要求较高适用于处理水量较大的医院臭氧消毒消毒效果好；接触时间短；不产生二次污染运行成本高；电耗大；操作复杂；有刺激性气味传染病医院或废水需再生回用的污水厂二氧化氯消毒作用快、用量少、消作用持续时间长；较好的广谱消毒效果；除臭、除色；可控制副产物的产生。操作管理要求高；只能现场制备。适合各种规模的医院，但要求高管理水平紫外线消毒不会产生有毒、有害副产物；消毒效率比较好；占地面积较小。其消毒效果受水体中SS和浊度的影响比较大；且管壁容易结垢，从而降低其消毒效果；不可以持续消毒。传染病型医院或大型城市污水厂第3章各处理单元设计说明3.1废水处理工艺设计的选择及依据3.1.1工艺设计的选择及原则本项目卫生院废水处理采取“预处理+生化处理+消毒处理”的工艺，但在工艺选择方面必须从项目实际情况出发，做到：（1）全过程控制原则。控制医院污水产生、处理、排放的整个过程。（2）就地处理原则。在医院就地处理污水，从而防止污水流动过程中产生危害。（3）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。（4）减量化原则。严格控制和分离污水发生源处的污染情况，分开收集病区污水与生活污水。严禁将卫生院的污水和污物排入、丢入下水道。（5）达标与风险控制相结合原则。全面考虑医院及卫生院污水达标排放方面的基本要求，同时加强风险控制意识，提高应对突发性事件的应急能力。3.1.2工艺设计的依据（1）《室外排水设计规范》(GB50014-2006)；（2）《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466—2005）；（3）《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466—2005)；（4）《医院污水处理工程技术规范》(HJ2029-2013)；（5）《城市污水厂处理设施设计计算》（第三版）；（6）《给水排水设计手册第01册:常用资料》(第二版）；（7）《给水排水设计手册第05册:城镇排水》(第三版)；（8）《给水排水设计手册第11册:常用设备》（第二版）；（9）《给水排水设计手册第12册:器材与装置》(第三版)。3.2工艺流程简述3.2.1预处理卫生院废水由化粪池统一收集后首先经过格栅拦截颗粒较大的悬浮物，格栅一般由一组平行的栅条组成，斜置于污水流经的渠道中。再经由污水提升泵将污水提升到调节池，调节池用做平均污水的水质和水量。经过调节后的污水再进入水解酸化池，利用水解菌、酸化菌降解水中的有毒有害物质，从而改善废水的可生化处理性，为后续的生化处理提供较好的水质环境。之后污水进入生化处理部分。3.2.2生化处理污水进入生化处理部分，在生物池内铺设填料，充氧后的污水流经填料，微生物在填料上形成生物膜，通过微生物与污水的充分接触，从而降解污水中的有毒有害有机物，处理后的澄清水进入消毒池对污水再进行消毒处理。池内填充大量的生物膜载体填料，所以填料上下两端多采用网格状支架固定。3.2.3后续处理经过生化处理后的污水进入竖流沉淀池，从池内的中心管进入沉淀池，在管下设置挡板使污水在池内均匀分布，澄清液缓慢上升布满沉淀池，脱落的生物填料及栅渣等沉淀至池底，经由排泥管将污泥排入污泥浓缩池。处理过的澄清水经由沉淀池四周的溢流堰流入消毒池，采用二氧化氯消毒，污水与消毒剂充分接触，去除未被灭活的细菌。沉淀池的污泥以及栅渣等统一收集进入污泥浓缩池，降低污泥含水率，之后再统一外运进行污泥处理。3.3废水处理工艺各部分设计说明3.3.1预处理（1）格栅卫生院及医院废水在进入调节、沉淀、生化处理前首先通过格栅拦截大颗粒的悬浮颗粒物（统称为栅渣），初步处理后的污水再流经污水处理单元。作用：格栅拦截悬浮物、颗粒物等以减轻后续污水处理工艺流程的处理符合，并起到保护水泵、管道等设备，保证后续处理单元的平稳运行。设计说明：选取机械格栅1台，可以连续自动拦截并清除水体中的杂物，型号为BXY-400；安装角度为60-80°；栅渣采用带式输送机输送，栅渣与废水处理产生的污泥等一同集中处理。同时为避免化粪池出水带有比较刺鼻的气味，格栅采用地埋式结构并且安装相关通风设施。（2）污水提升泵房为保证后续各单元污水的重力自流，格栅拦截后的污水通过污水提升泵泵入下一单元。作用：提升后续处理单元所需的污水流入高度，使其通过自身重力流入后续单元池。设计说明：设置小型圆形污水提升泵房一座，尺寸规格为：D=3.0m，H=6m。泵房里安装2台污水提升泵，1用1备。（3）调节池格栅去除较大的悬浮物后，污水进入调节池，通过搅拌装置均衡污水的水质和水量。作用：调节水质水量。设计说明：因为卫生院污水水中存在各种复杂的杂质，并且水量变化较大，因此在进入生化处理部分前污水先流经调节池，通过搅拌设备均衡水量水质，并且降低污水COD和BOD含量，以保证后续处理单元的工艺稳定进行。因为之后的水解酸化池处理会释放难闻的气味，因此采用地埋式结构。（4）水解酸化池在经过预处理后，污水流经水解酸化池，经过水解菌、酸化菌的作用将部分不溶性有机物转化为可溶性有机物，为后续生化处理做初步处理，提高污水的可生化处理性。作用：提高废水的可生化处理性，以保证后续处理单元的稳定进行。设计说明：水解酸化池主要分为水解阶段和酸化阶段，在水解阶段中，水解菌将细胞内的不易降解的大分子物质转化为小分子有机物质；酸化阶段中，酸化菌将小分子有机物质转化为更加简单的化合物并运出细胞外，这两个阶段大大提高了污水的生化处理性。3.3.2生化处理（1）生物接触氧化池污水进入生物接触氧化池内，充氧后的污水流经池内铺设的填料，与填料上的生物膜充分接触氧化，降解污水中的有毒有害物质，所以又称做“接触曝气池”。作用：生物接触氧化法是生物膜法的其中一种。具有较明显的优点。首先操作较为简单，并且其维护以及管理工作非常便利，并不会发生污泥回流现象，也不会形成污泥膨胀现象；其次，污泥形成量非常少，由于污泥颗粒非常大，容易呈现沉淀状态；最后，其抵抗冲击与负荷的水平非常强；除此之外，生物接触氧化法具备非常明显的水质净化技术REF_Ref9963\w\h[9]。设计说明：生物接触氧化法是处于生物膜法和活性污泥法间的一种生化处理方法，主要是通过鼓风机向池内冲入压缩后的空气，池内以微小气泡形式存在，并且使污水在池内一直处于流动状态，避免出现与填料接触不均的现象。通过在池内铺设填料，流动的污水与填料上的微生物充分接触，从而氧化降解污水中的有毒有害物质。曝气鼓风机风量要超出标准状态下曝气系统所需的供气量，标准状态下供气量为1.12m3/min；选用型号为LT-050型号的罗茨鼓风机，风量为0.99-2.92m3/min。3.3.3后续部分处理（1）竖流沉淀池在经过生化处理后，污水进入竖流沉淀池。该处理单元应用颗粒的重力沉淀作用去除水中有机悬浮物质及加药后的絮凝物质，从而改善水质。作用：利用重力作用分离颗粒较细的有机污泥设计说明：本项目中竖流沉淀池设在生化处理后，属于二沉池，主要去除颗粒较小的有机污泥和生化法中脱去的生物膜，污泥含水率较高。从中心管进入沉淀池的污水均匀分布在池内，并且污泥及填料等在池底通过污泥管排出，澄清缓慢上升经由四周的溢流堰排出。（2）接触消毒池经由二沉池流出的澄清水进入接触消毒池，利用化学法制取二氧化氯与污水充分接触，从而致使未能完全处理的细菌、病毒等微生物死亡，达到消毒的效果。并且在消毒池出口设置采样点采样化验，水质达标后方可排放。作用：杀死处理后污水中的病原性微生物。设计说明：本项目采用投加氯酸钠制取二氧化氯与污水混合进行污水消毒，二氧化氯氧化能力强，可氧化水中多种微生物，具有较好的消毒效果，可除臭去色。医院污水采用连续式消毒方式。消毒后的处理水再经过脱氯处理后，达到《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）中：“采用氯化消毒的医院污水执行一级标准时，出水余氯需<0.5mg/L”的规定（引用医疗机构水污染物排放标准）。管道说明因为卫生院废水大多具有腐蚀性，管道的选择应考虑耐腐蚀性和防渗防漏，一般为不锈钢管或塑料管。本项目考虑材质及成本，采用塑料管。3.4污泥处理（1）污泥浓缩池格栅产生的栅渣，生化池和沉淀池产生的污泥统一收集后，部分污泥回流入生化池二次利用；剩余污泥定期排入污泥浓缩池消毒后再统一外运。作用：降低污泥含水率，从而使压缩后的泥饼能够外运。设计说明：本项目采用连续式重力浓缩池，污泥进入浓缩池中部，通过自身重力和压缩作用污泥沉淀到底部，从而降低污泥含水率，并且底部定期刮泥。澄清液在上层通过溢流堰回流至生物接触氧化池。3.5废水处理工艺流程图第4章项目主要构筑物及设备的设计计算4.1基本参数4.1.1本项目工程的废水进出水水质参数表4-1进水水质和排放标准一览表项目参数pH值SSCODcrBOD5NH3－N大肠杆菌总数/个废水水质6～9150400200601.6×108排放标准6～920602015<500去除率ŋ—＞87%＞85%＞90%＞75%＞99.9%注：上表数据单位除粪大肠菌群数为MPN/L外，其余均为mg/L。4.2调节池4.2.1设计计算（1）设计流量本项目设计流量，时变化系数，最大设计流量为：（2）排水管径根据《室外排水设计规范》相关规定，污水在满足设计充满度情况下最小设计流速为REF_Ref12026\w\h[15]，本项目取水流流速为。（3）调节池容积根据《室外排水设计规范》相关规定，管径不得小于200mm管径为0.2m时，最大设计充满度为0.55REF_Ref12026\w\h[15]。本项目排水管径取300mm，即0.3m，充满度为0.05时满足要求，即坡度取0.005，排水管取UPVC硬塑料管。取调节池水力停留时间T=8h（4-12h）（4）调节池总高度设调节池有效水深h2=4.0m（一般取3.0m-5.0m），超高h1=0.3m(一般取0.15m-0.3m)，则总高度为（5）调节池面积调节池尺寸规格：长为8m，宽为5m。4.2.2主要构筑物基本参数本项目设置调节池一座，容积为172m3，有效容积为160m3，调节时间为8h，尺寸规格为L×B×H=8.0m×5.0m×4.3m4.3水解酸化池4.3.1设计计算（1）水解酸化池有效容积设废水停留时间HRT=4h（一般取2-5h，难降解污染物需要更长时间）式中：V——水解酸化池有效容积，m3k——时变化系数Q——设计流量，m3/hHRT——水力停留时间，h（2）水解酸化池面积根据《给水排水设计手册：第5册:城镇排水》（第三版）提供的废水上升流速取值范围（一般取0.5-1.8m/h）REF_Ref14488\w\h[16]，设废水上升流速为0.8m/h，则尺寸规格：长取8m，宽取5m。（3）池有效水深 取水深h=3.5m。（4）池总高度设超高h1为0.3m，布水层高度h2为0.8m（5）配水方式：采用总管布水，总管直径为DN200。按分支式配水方式，配水支管直径DN100，孔径为25mm，距池底200mm，位于服务面积的中心。池底设直径DN200的排泥管。（6）出水收集：采用钢板矩形堰。（7）排泥：采用静压式排泥装置，由矩形池四周纵向式多点排泥。4.3.2主要构筑物基本参数本项目采用水解酸化池一座，容积为124m3，有效容积为80m3，水力停留时间为4h，尺寸规格为L×B×H=8m×5m×4.6m。4.4生物接触氧化池4.4.1设计计算（1）池有效容积根据《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》（HJ2009-2011）相关规定，填料容积负荷Mc取值范围为500-3000kgBOD5/(m3.d)REF_Ref12255\w\h[17]。本项目工程填料负荷取值为1000kgBOD5/(m3.d)，则有效容积（填料体积）式中：Q——设计流量，m3/dLa——进水BOD5浓度（mg/L）Lt——出水BOD5浓度（mg/L）M——容积负荷，kgBOD5/(m3.d)（2）接触氧化池面积设填料层总高度H=3m，分三层，每层高1m。则总面积F=V/H=36/3=12m2式中：V——填料体积，m3H——填料层总高度，m（3）每格氧化池面积采用2格氧化池，每格面积为每格氧化池尺寸规格：长取3m，宽取2m（4）校核有效接触时间（5）氧化池总高度取超高h1=0.5m(0.5m-0.6m)，填料上水深h2=0.4m(0.4m-0.5m)，填料层间隙高h3=0.2m(0.2m-0.3m)，配水区高度h4=1.0m。则总高度为（6）填料总体积选用弹性填料，所需填料总体积为（7）需氧量采用微孔曝气系统供氧，则需氧量为式中：a——去除每1kgBOD5的需氧量，kgO2/kgBOD5(a=1)（8）供气量式中：Qa——标准状态下供气量，m3/h0.28——标准状态下的每m2空气中含氧量，kgO2/m3EA——曝气设备氧利用率，取20%（20%-30%）4.4.2构筑物基本参数本项目设置一座三层的生物接触氧化池，采用每层2格，容积为57.6m3，有效容积为42m3。单格尺寸规格为L×B×H=3.0m×2.0m×1.0m，总尺寸规格：4.4.3设备选用及基本参数（1）填料选用弹性填料，所需填料总体积为36m3。（2）曝气装置根据《给水排水手册第12册：器材与装置》（第三版）REF_Ref12813\w\h[18];型号：LC631100的管式微孔曝气器，满足安装水深4-6m；数量：根据氧化池面积，共需要曝气器24个，每单池各配备12个。（3）鼓风机（含消音设备）鼓风机风量要超出标准状态下曝气系统所需的供气量，标准状态下供气量为1.12m3/min；型号：LT-050型号的罗茨鼓风机，风量为0.99-2.92m3/min；数量：2台（1用1备）。（4）直角三角堰板距离池壁0.5m处建一座隔墙作为溢流堰，进水堰宽0.8m，出水堰宽2m。4.5竖流式沉淀池4.5.1设计计算（1）设计流量本项目工程设计流量为200m3/d，采用一个沉淀池，设计流量为中心管面积根据《室外排水设计规范》相关规定，中心管流速v0不大于0.03m/sREF_Ref12026\w\h[15]，设v0=0.03m/s，则中心管面积为（3）中心管直径取d0=0.3m（4）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度式中：d1——喇叭口直径，mv1——污水由中心管卡巴口与反射板之间的缝隙流出速度，m/s根据《给水排水设计手册第5册（城镇排水）》相关规定REF_Ref12660\w\h[16]，设V1=0.02m/s，且d1=1.35d0=0.40m，反射板直径d2=1.3d1=0.52m，则取h3=0.10m（5）沉淀池有效断面积污水经生化处理后流入沉淀池，沉淀时间T应在1.5h-4.0h范围内，表面负荷q=1.0-2.0m3/(m2.h)。设沉淀时间T=2h，表面负荷q=1.5m3/(m2.h)REF_Ref12026\w\h[15]，则污水在沉淀池中流速有效断面积（6）沉淀池有效水深取h2=2.9m（7）沉淀池总面积及直径面积取A=5.83m2直径取直径D=2.8m（8）污泥斗高度设圆截锥体下底直径为0.46m，即r为0.23m，污泥斗倾角为55°取污泥斗高度h5=1.7m（9）沉淀部分污泥斗容积（10）沉淀池总高度设超高h1与缓冲层高度h4均为0.3m，则总高4.5.2主要构筑物基本参数本项目设置一座竖流式沉淀池，容积为31.5m3，有效容积为16.9m3,沉淀时间为2h，尺寸规格为：R=1.4m，r=0.23m，H=5.4m。4.5.3设备选用及主要参数（1）PAM加药设备数量：2台（1用1备）型号：LMI-A，功率：0.022kW（2）沉淀池污泥提升泵数量：2台（1用1备）型号：QW32-12-15-1.1参数：流量12m3/h，扬程15m，功率1.1kW4.6污泥浓缩池4.6.1设计计算本项目设计经生化处理，沉淀后流入污泥浓缩池的污水含水率P1为99.5%（即污泥固体浓度C0=5kg/m3）浓缩后污泥含水率P2按97%计。根据《室外排水设计规范》相关规定，污泥浓缩池固体负荷取值范围为30-60kg/(m2.d)，浓缩时间取20hREF_Ref12026\w\h[15]。（1）污泥量本项目设计过程中所产生的污泥量为WDS=YQ(S0-Se)+(X0-Xh-Xe)Q=0.4×200×(0.2-0.02)+(0.3-0.3×0.6-0.06)×200=26.4(kg/d)=0.0264(m3/d)污泥湿重为WDS/(1-99.5%)=5.28m3/d式中：Y——活性污泥产率，取0.4Q——污水量m3/dS0——进水BOD5值kg/m3Se——出水BOD5值kg/m3X0——进水SS值kg/m3Xh——进水活性SS值kg/m3，设污水SS中60%为可生物降解活性物质Xe——出水SS值kg/m3（2）浓缩后污泥体积式中：Q——污泥湿重，m3/dP1——流入污泥浓缩池的污水含水率P2——浓缩后污泥浓缩池的污泥含水率（3）污泥浓缩池面积式中：C0——污泥固体浓度kg/m3M——浓缩池污泥固体负荷kg/(m3.d)（4）浓缩池直径考虑项目实际情况，取2m，则A=3.14m2。（5）浓缩池工作部分高度（6）污泥斗高度及污泥斗容积设圆截锥体下底直径为0.4m，污泥斗倾角为55°污泥斗高度即h4=1.0m污泥斗容积（7）浓缩池总高度设超高h2和缓冲层高度h3均为0.3m。则总高度4.7贮泥池4.7.1设计计算（1）贮泥池容积污泥总量：Q=5.28m3/d，设贮泥池周期为2d。则池容积（2）贮泥池面积设贮泥池池深h=2m，则面积为S=V/h=10.56/2=5.28m2贮泥池尺寸规格：长取2.7m，宽取2m。（3）贮泥池总高度设超高h1=0.3m，则总高度为H=h1+h=0.3+2.0=2.3m4.7.2主要构筑物基本参数（1）设置污泥浓缩池一座，污泥初始含水率为99.5%，浓缩后污泥含水率为97%；污泥固体浓度C0=5kg/m3，污泥浓缩池容积为5.7m3，有效容积为4.4m3；尺寸规格：R=1.0m，r=0.4m，H=3.0m。（2）设置贮泥池一座，池容积为10.8m3，尺寸规格为：L×B×H=2.7m×2.0m×2.3m。4.7.3设备选用及主要参数（1）污泥浓缩池污泥提升泵型号：QW32-12-15-1.1参数：流量12m3/h，扬程15m，功率1.1kW数量：2台（1用1备）污泥脱水装置设置板框压滤机1台，污泥脱水所需过滤面积型号：参数：过滤面积60m24.8接触消毒池4.8.1设计计算（1）接触消毒池容积根据《医院污水处理工程技术规范》相关规定，接触时间不宜小于1.5h，本项目工程设置T=2h，则池容积为V=QT=0.0023×2×3600=16.56m3，取V=18m3式中：Q——污水设计流量，200m3/d=0.0023m3/sT——消毒接触时间（2）接触消毒池表面积设消毒池有效水深为2m，则表面积为F=V/h2=18/2=9m2（3）接触消毒池池高取超高h1=0.5m，则超高为H=h+h1=2.0m+0.5m接触消毒池尺寸规格为：长取4.5m，宽取2m。4.8.2主要构筑物基本参数设置接触消毒池1座，接触时间为2h，容积为22.5m3，有效容积为18m3；尺寸规格为：L×B×H=4.5m×2m×2.5m。4.8.3设备选用及主要参数（1）二氧化氯发生装置根据《医院污水处理工程技术规范》相关规定，参考加氯量一般为15-25mg/LREF_Ref13421\w\h[13]，本项目工程采用15mg/L，即6g/m3的加氯量，则加药量G=0.001×6×200=1.2kg/d=0.05kg/h采用化学法制备二氧化氯，即总投加氯酸钠量为1.89kg/d。型号：HTSC-2.02，功率1.8kW数量：2台（1用1备）（2）脱氯装置根据《医疗机构水污染物排放标准》相关规定，采用消毒的医院废水执行一级标准时，出水余氯<0.5mg/L，消毒后必须经过脱氯处理才能达到本标准REF_Ref13480\w\h[14]。本项目进水余氯15mg。型号：TLJ型，功率2kW数量：2台（1用1备）（3）消毒池污水提升泵型号：100QW70-10-4参数：流量10m3/h，扬程10m，功率0.75kW数量：2台（1用1备）4.9主要设备及构筑物参数一览表表4-2设备参数一览表序号设备名称数量主要规格型号备注1格栅1栅前水深0.5m，栅条间隙宽20mmBXY-400机械清渣2管式微孔曝气器24供气量2~12m3/（h·个），服务面积1.5m2/个LC63/1000单池配置12个3罗茨鼓风机20.99-2.92（m3/min）LT-0501用1备4板框压滤机1压滤面积60m2BAMY60/870-U——5加氯机2二氧化氯产生量2.0kg/hHTSC-2.01用1备6脱氯机2出水余氯<0.5mg/LTLJ型1用1备7PAM自动加药装置2配置1台加药计量泵LMI-A1用1备8沉淀池污泥提升泵2Q=12m3/h，H=15mQW32-12-15-1.11用1备9贮泥池污泥提升泵2Q=12m3/h，H=15mQW32-12-15-1.11用1备10污水提升泵2Q=70m3/h，H=10m100QW70-10-41用1备表4-3设备参数一览表序号构筑物名称主要参数及规格数量1调节池L×B×H=8.0m×5.0m×4.3m12水解酸化池L×B×H=8.0m×5.0m×4.6m13生物接触氧化池L×B×H=6.0m×2.0m×5.3m14竖流沉淀池R=1.4m，r=0.23m，H=5.4m15接触消毒池L×B×H=4.5m×2.0m×2.5m16污泥浓缩池R=1.0m，r=0.4m，H=3.0m17贮泥池L×B×H=2.7m×2.0m×2.3m1第5章污水处理厂总体布置5.1平面布置的一般原则该卫生院废水处理系统设计厂区的内容有：各处理单元构筑物；连通各处理单元构筑物之间的管、渠；办公及其它辅助建筑物；道路和绿化等。现对在场区内的这些内容进行合理的平面规划布置。平面布置的一般原则（1）污水管道和污泥管道需尽可能地考虑重力自流问题；（2）污泥处理的构筑物应当尽量可能地将其布置为单独的组合，这样不仅安全，而且还能方便管理；（3）进行处理的处理构筑物的布置相互之间应要紧凑，不仅节约土地而且方便于管理；（4）处理单元构筑物布置要取适当的距离，一般采用5-10m；（5）处理单元构筑物的布置需尽量按照工艺流程的顺序来布置，避免管线的迂回，节省材料，便于管理。5.2各构筑物高程布置5.2.1高程布置原则考虑本项目卫生院废水处理厂的建设费用以及能耗问题，废水进入处理系统，经提升泵升至一定水位后，主要考虑废水的重力自流。其任务是要通过计算确定各处理单元废水水位标高，确保废水在处理工艺流程间能够流通顺畅，以保证后续污水处理的正常运行。高程布置原则：（1）尽量避免处理构筑物之间浪费水头的现象，充分考虑并利用地形的高差度，实现水的自流。（2）为了避免预处理过程中构筑物之间有跌水等有浪费水头的现象，应该充分地利用好地形的高度差，以此来实现自动流水，减少浪费现象。（3）水污染治理工程场地的纵横布置，要考虑污水污泥外排的合适场所。5.2.2各构筑物之间管渠连接及水头损失的计算（1）基本参数本项目管道使用PVC硬塑料管，各构筑物水头损失如下表表5-1各构筑物水头损失构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.1调节池0.2水解酸化池0.5生物接触氧化池0.5竖流沉淀池0.4接触消毒池0.3各管渠附件局部阻力系数如下表表5-2各管渠附件局部阻力系数管渠附件名称ξ管渠附件名称ξ进口0.5出口1.0闸阀0.1弯头0.9（2）泵前水头损失进水口至格栅：设入水口水位为-1.0m。L=10m，采用DN=150mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s，1000i=0.79时，v=0.32m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00079×10=0.0079m局部水力损失：Σh=hf+hi=0.0079+0.0131=0.021m格栅的水头损失为：0.1m栅前水位为：-1.0+0.021=-0.979m栅后水位即泵前水位为：-0.979-0.1=-1.079m（2）泵后水位计算消毒池至出水口：设出水口水位为-1.2m。L=8m，采用DN=100mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=4.78，v=0.67m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00478×8=0.03824m局部水力损失：消毒池的水头损失为：0.3mΣh=hf+hi+h构筑物=0.03824+0.0346+0.3=0.37m消毒池内部水位为：-1.2+0.37=-0.83m消毒池至竖流沉淀池：L=14m，采用DN=100mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=4.78，v=0.67m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00478×14=0.06692m局部水力损失：竖流沉淀池的水头损失为：0.4mΣh=hf+hi+h构筑物=0.06692+0.0346+0.4=0.50m竖流沉淀池内部水位为：-0.83+0.50=-0.33m竖流沉淀池至生物接触氧化池：L=3m，采用DN=100mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=4.78，v=0.67m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00478×3=0.01434m局部水力损失：生物接触氧化池的水头损失为：0.5mΣh=hf+hi+h构筑物=0.01434+0.0346+0.5=0.55m生物接触氧化池内部水位为：-0.33+0.55=0.22m生物接触氧化池至水解酸化池：L=6m，采用DN=100mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=4.78，v=0.67m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00478×6=0.02868m局部水力损失：水解酸化池的水头损失为：0.5mΣh=hf+hi+h构筑物=0.02868+0.0137+0.5=0.54m水解酸化池内部水位为：0.22+0.54=0.76m水解酸化池至调节池：L=8m，采用DN=150mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=0.79，v=0.32m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00079×8=0.00632m局部水力损失：调节池的水头损失为：0.2mΣh=hf+hi+h构筑物=0.00632+0.0031+0.2=0.21m调节池内部水位为：0.76+0.21=0.97m调节池至污泥泵房：L=6.0m，采用DN=150mm的PVC硬塑料管道，查水力计算表得Q=0.0056m3/s时，1000i=0.79，v=0.32m/s。沿程水力损失：hf=i×L=0.00079×6=0.00474m局部水力损失：Σh=hf+hi=0.00474+0.0131=0.02m泵后内部水位为：0.97+0.02=0.99m泵的扬程为：1.079+0.99=2.069m5.2.3各构筑物高程总结表5-3各构筑物高程一览表构筑物水面标高（m）构筑物水面标高（m）格栅栅前水深-0.979水解酸化池内水位标高0.760泵前水面标高-1.079生物接触氧化池内水位标高0.220泵后水面标高0.990竖流沉淀池内水位标高-0.330调节池内水位标高0.970接触消毒池内水位标高-0.830第6章工程概算6.1各构筑物工程造价计算本项目的处理水量为：200m3/d，根据相关指标计算各单项构筑物工程造价如下表。表6-1构筑物造价一览表设备型号数量单价/元设备成本合计格栅BXY-400113000本项目设备投资合计9.7万元（不考虑设备折旧费）管式微孔曝气器LC63/100024100罗茨鼓风机LT-05027000板框压滤机BAMY60/870-U124000加氯机HTSC-2.026000脱氯机TLJ型26000PAM自动加药装置LMI-A25500沉淀池污泥提升泵QW32-12-15-1.121500贮泥池污泥提升泵QW32-12-15-1.121500污水提升泵100QW70-10-4213006.2处理成本计算（1）电费成本卫生院医疗废水处理工程供电按二级负荷设计，供电系统与医院建筑相同。本项目总装机容量27.3kW，日耗电量655.2kWh。电度电价按0.8元/kWh计，电费成本为23.91万元/年。（2）药物成本本项目年消耗消毒药剂二氧化氯438kg，次氯酸钠690.95kg。根据相关市场调研，工业级二氧化氯消毒剂价格在16元/kg，费用计0.7万元/年。次氯酸钠消毒剂价格在11元/kg，费用计0.76万元/年，合计药剂成本共1.46万元/年。（3）污泥处置费用污泥处置费包括污泥处理费和运费。本项目每年经过压缩后需运输的污泥体积为。按达标的污泥填埋处理费用200元/吨计算，年处理费为6.4万元。（4）人工成本3人×24000元/年·人=72000元/年（5）基建成本土建工程投资约为20万元。第7章设计总结本项目设计的主要内容是：根据卫生院医疗废水的来源、性质等比选国内目前常用卫生院医疗废水处理工艺，确定本设计的医疗废水处理工艺流程并进行计算、选型，最终完成CAD图纸的绘制本项目医疗废水处理的主要工艺流程为：医疗污水经过统一收集后经过格栅去除较大悬浮颗粒物，再经提升泵泵入调节池均衡污水水量水质。在进入生化处理前进入水解酸化池利用微生物作用，提高污水的可生化处理性。之后进入生化处理部分，流入生物接触氧化池利用填料上的生物膜氧化降解污水中的大分子有机物质，从而净化水质。处理完成后污水进入竖流沉淀池，利用自身重力沉降的作用来进行泥水分离。分离后的澄清水进入接触消毒池与制取的二氧化氯混合接触达到灭菌的目的，消毒后的水体经脱氯处理达标后排放至指定水域。在处理过程中，除了部分污泥回流至生物接触氧化池进行再利用外，其余污泥和产生的栅渣等进入污泥浓缩池，通过重力压缩降低污泥的含水率，浓缩后的泥饼统一外运处理。本项目共绘制CAD图纸十张。参考文献蔡广，李建.医院污水处理技术方案选择及经济指数比较[J].工业水处理.2003，23(6):71-73.任永峰.物化法+水解消毒工艺处理医疗废水的工程应用[J].中国科技纵横，2016，(8):1-1.瓦晓燕，肖卓，崔同旭.某乡镇卫生院医疗废水处理工艺浅析[J].建材发展导向(下)，2016，14(8):74-76.戴晓峰,孙世群.微生物技术在医疗废水处理中的应用[J].生物学杂志，2009，26(5):71-73.郭晓燕.医疗废水处理工艺探讨[J].节能环保.2014，(17):7-7.南京顺水达环保科技有限公司.一种活性污泥法污水处理系统:中国，CN201820878003.9[P].2019-03-01.河南省正大环境科技咨询工程有限公司.一种基于SBR法的二级生化处理工艺:中国，CN201910691779.9[P].2019-10-11.董颖博,张曦日,林海,李冰.曝气生物滤池对微污染水的处理研究[J].环境科学与管理，2019，44(6):80-84.王佳旺.生物接触氧化法在医药污水处理中的应用[J].山西化工.2019，39(6):109-110.张蕾.关于几种常用医疗废水处理方法的比较研究[J]．山东工业技术，2015(18):235.吴克宏,邓正栋,谢思桃.医院污水处理技术综述[J].工业用水与废水.2001，32(1):40-42.张海珍.医院废水处理技术新进展[J].环境科学与管理，2006，31(1):135-137.《医院污水处理工程技术规范》(HJ2029-2013).《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466—2005）.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）.《给水排水设计手册（第5册）城镇排水》（第二版）.《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》（HJ2009-2011）.《给水排水设计手册（第12册）器材与装置》（第三版）.《给水排水设计手册（第1册）常用资料》(第二版）. 致谢岁月荏苒，时光匆匆如流水，随着本文工作的结束，转眼间四年的本科生涯即将结束，我将要离开母校，踏上新的征途，追逐更高的理想。我要感谢我的毕业导师卿太平老师。没有他的谆谆教导，我的毕业设计工作就不会完成，对于我们不懂得问题，卿老师给予细心专业的解答。卿老师渊博的专业知识，严谨的教学，朴实的工作精神，和蔼可亲的生活性格，使我感到由衷的尊敬，感谢在我本科的最后阶段遇到这样一位认真负责的老师，指引我走向更远、更高！我要感谢那些曾授予我知识的老师们。你们教会了我丰富的专业知识，开拓了我的事业，你们的谆谆教诲使我在为人处世上受益匪浅，我比当牢记于心，不负众望，由衷的感谢你们，祝福你们万事胜意，桃李开遍天下，春晖遍布四方！我要感谢我的同学和学长学姐们。你们的鼓励和支持让我有了前进的动力。与你们的每一次讨论、每一次交谈都让我难以忘怀，你们给我四年的求学生涯增添了不少光彩，你们身上的优秀品质，刻苦的学习精神是我值得学习的榜样。感谢你们，祝福你们毕业顺利，前程似锦！我要感谢我的父母和家人，他们付出毕生精力，含辛茹苦地把我抚养成人，我身上寄托着他们深厚的期望。谁言寸草心，报得三春晖，渐渐苍老的容颜，记载着他们走过的漫长而又艰辛的岁月，祝福你们身体健康，永远幸福！最后，我要感谢我的母校湘潭大学，回收这四年来，母校时刻见证着我的成长，我的每一步蜕变都离不开母校的精心呵护与培养。她像慈母般关爱着每一位学生，在母校的细心栽培下，我才能够走完这四年的精彩时光，祝福母校光辉历程更辉煌，人才辈出代代强！附录A外文文献原文附录B不同消毒工艺下医院废水消毒副产物形成及急性毒性变化摘要：医院废水（HWW）包含大量病原微生物。因此，消毒是其处理必不可少的单元。这项研究比较了消毒副产物（DBPs）的形成和形成潜力，并评估了HWW的第一物理处理废水（FPTE）和第二生物处理废水（SBTE）在五个不同的消毒过程下的急性毒性变化，包括游离氯（Cl2），二氧化氯（ClO2），臭氧（O3），紫外线（UV）和紫外线/氯气（UV/Cl2）。首先，根据所需的消毒效率（即控制粪便中大肠杆菌的浓度）分别确定FPTE和SBTE每种消毒过程的最佳参数。在最佳消毒剂量下，不同消毒过程中总DBPs的含量遵循的顺序为Cl2>UV/Cl2>ClO2>UV≈O3，这表明DBPs的形成量与氯的剂量密切相关。同时，最佳消毒剂用量下总消毒副产物形成潜能（DBPFP）的量遵循UV/Cl2的顺序为UV/Cl2>UV≈Cl2>O3>ClO2。此外，发现随着氯用量的减少，UV/Cl2中形成的DBPs在消毒过程减少。但是，UV/Cl2的消毒过程可能会将有机化合物降解为更多的DBPs前体，从而导致Cl2的消毒过程中DBPFP比较高。值得注意的是，O3中有一些特定的DBPFP，例如卤代酮-FP（HKFP），水合氯醛-FP（CHFP）和三氯硝基甲烷-FP（TCNMFP）在O3消毒过程含量高于Cl2消毒过程，这可能归因于O3的形成氧化副产物，例如醛，甲基酮和三价氮化合物。另外，除了O3，生长抑制率在所有其他消毒过程中的毒性增加了，并且每种消毒流出物中的急性毒性顺序与DBPs的形成顺序一致。关键词：医院废水，消毒，消毒副产物，消毒副产物形成潜力，急性毒性。1.介绍医院废水（HWW）包含聚集在医院的患者携带的大量病原微生物，因此其消毒引起了科学界的日益关注。HWW中更多的病原体和药物导致消毒剂用量的增加，然后在消毒的废水中形成更多的消毒副产物（DBPs）。这促使人们开始对HWW消毒过程中的DBPs进行研究。氯气（Cl2）消毒法因其低成本而受到青睐，是最普遍且广泛使用的废水消毒工艺，消毒后的废水中残留的氯和形成的DBPs对水生态和人体健康具有潜在危害。迄今为止，已发现600多种类型的DBPs。三卤甲烷（THM）是氯化饮用水中最早检测到的含碳DBPs（C-DBP）组，然后还发现了卤乙酸（HAAs)，在消毒过程中经常发现这两种。氯醛（CH）是卤素醛（HALs）之一，是第二大流行的DBPs，其次是卤代酮（HKs）。此外，随着含氮DBPs（N-DBPs）的发现，包括三氯硝基甲烷（TCNM），卤代乙酰胺（HAcAms）和卤代乙腈（HANs），学者们对其产生了广泛关注，因为它们比普通的C-DBPs更具细胞毒性和遗传毒性。在先前的研究中，消毒副产物形成潜能（DBPFP）用于评估DBPs的前体。尽管在世界各地的不同研究中都报告了饮用水和废水中C-DBPs和N-DBPs的发生和形成，但关于HWW中DBPs和DBPFPs的形成的信息很少。在消毒过程还采用了许多其他消毒剂用以减少发生Cl2泄露的风险。ClO2因其在宽pH范围内具有高杀菌力而被公认为是含氯消毒剂中的高效消毒剂，但仍存在制备困难和高风险储存的问题。臭氧（O3）已广泛用于减少DBPs的形成中。但是，它可能会改变有机物的结构和反应性，从而导致某些DBPFP的增加。紫外线消毒具有杀菌速度快，设备简单，副产物少等优点，但具有不能连续消毒的缺点。最近，（UV/Cl2）引起了越来越多的关注，因为它可以实现多屏障消毒并保持残留保护。HWW通常直接排放到公共管网中，并与废水处理厂中的城市污水一起处理。但是，这将导致耐药菌和剧毒化学品的广泛传播。排出HWW有两种治疗方法：物理治疗和生物治疗。物理处理废水（FPTE）和生物处理废水（SBTE）中污染物的残留浓度不同，导致了FPTE和SBTE消毒剂的选择和参数不同。此外，由于处理工艺和消毒剂的不同，消毒废水中DBPs和DBPFP的形成也不同。然而，就我们所知，HWWFPTE和SBTE消毒的研究是有限的，需要进一步探索。因此，本研究的目的：（i）研究用于FPTE和SBTE中的五种不同消毒方法（Cl2，UV，O3，UV/Cl2）；（ii）在五个消毒过程中的最佳参数下检查和比较DBPs（即HAAs，THMs，HANs，HKs，TCNM，CH，HAcAms）和DBPFP的变化；（iii）通过以下方法评估每种消毒废水的急性毒性变化：小球藻生长抑制试验。2.材料和方法2.1化学和材料氯消毒过程中使用的次氯酸钠（NaClO）是从J＆KChemical中获得。ClO2用改进的次氯酸钠酸化法制备并在4°C下的黑暗中储存。O3由LAB2B臭氧发生器（英国Triogen）生产。含氯和溴的混合HAAs标准溶液以及THM，HAN，TCNM，CH和HKs标准溶液的混合物购自Accustandard（美国）。HAcAms标准溶液购自AlfaAesar（美国）。甲基叔丁基醚（MTBE）购自Sigma（美国）。硫代硫酸钠（Na2S2O3）购自J＆KChemical（China）。除非另有说明，否则所有其他化学品均至少为纯品分析，并购自北京化工。化学溶液是通过从水纯化系统（ELGAPurelabClassic，威立雅）中获得的MilliQ-water制备的。小球藻是从中国科学院水生生物研究所（中国武汉）获得，并在25°C下，含BG11培养基的无菌培养物中生长，每天光照2000lx，持续18h。在长期（通常为21天）培养下生长的细胞可用于以下实验。2.2样品采集本研究中使用的HWW取自北京一家大型综合医院污水处理站的化粪池，并在实验前于4°C的冰箱中储存。首先，在装满沸石，陶粒和石英砂的玻璃圆筒（0.1m[Φ]×1.0m[H]）中过滤HWW，以得到第一种物理处理废水（FPTE）。随后，废水（即FPTE）在通过需氧生物工艺处理过滤后，其中活性污泥从城市污水处理厂的曝气池中取出。曝气4小时后，再将处理过的废水沉淀2小时，把上清液定义为第二种生物处理废水（SBTE）。在分析之前，这三种废水（HWW，FPTE，SBTE）应通过0.45μM的混合纤维素酯膜过滤。2.3消毒实验每个消毒实验都是在同一消毒反应器中进行的，该消毒反应器是用锡箔纸包裹的玻璃圆筒仪器，在外层装有冷凝水循环系统中进行温度控制，并且在中心设有紫外线灯管（图S1）。在Cl2中和ClO2实验中，将500mL实验废水转化到设备中，并将特定剂量的消毒剂添加到废水中以启动消毒过程，然后在设定的时间内取样。在O3消毒实验中，气体流量控制为200mL/min，通过碘量法测定臭氧发生器产生的钠量为30mg/L来定义O3的浓度。O3被引入500mL实验废水中以引发其消毒过程。根据O3发生器的运行时间50-450s（即（50-450）s×200mL/min×30mg/L÷0.5L=（10-90），得出10-90mg/L）O3剂量90mg/L。在UV/Cl2中实验中，为了预热UV灯，在实验前30分钟左右打开UV灯，然后将废水注入设备中，并立即将Cl2注入废水中。所使用的紫外线灯是低压汞紫外线灯（GPH212T5L/4，10W，254nm，Heraeus），并且紫外线的辐射强度确定为7.84×10-8Einstein-1s-1，其辐射强度可从碘化物分光光度法在紫外光解实验中的应用得到数据。中国医院污水处理技术规范推荐了FPTE和SBTE每种消毒工艺的实验参数，并在附录中列出。消毒后的废液储存在玻璃瓶中，分为三组进行后续实验。废水中残留的Cl2用Na2S2O3提取。第一组（150mL消毒废水）用于测量DBPs的浓度。以MTBE为溶剂提取DBPs，DBPs的检测方法为USEPA551.1和USEPA552.3。为了测量DBPFP，将第二组（150mL消毒废水）放在棕色的玻璃瓶中，在室温（20±2°C）下于黑暗中氯化24h，然后将残留的Cl2用Na2S2O3淬灭进行分析。第三组（200mL消毒废水）用于急性毒性试验。在DBPFP实验中，所需的氯（Cl2剂量）由式（1）根据FPTE和SBTE的相应水质指标所确定，分别为537.44mg/L和59.24mg/L。Cl2剂量（mg/L）=3×TOC（mg-C/L）+7.6·NH3-N（mg-N/L）+10（mg/L）2.4分析方法水质特征的方法显示在补充材料中（文本S1）。用N和N-二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法（1988APHAMethod2130）测定氯储备液的浓度，O3的用量根据气体流量和O3的浓度确定，通过碘量法测量，详细信息在第2.3节。所有DBPs均通过配备电子捕获检测器（GC-ECD）的气相色谱仪（Agilent6890）进行分析。该色谱柱为DB-5ms熔融石英毛细管色谱柱（膜厚0.25μm，内径30m×0.25mm，J＆WScientific）。使用USEPA551.1对挥发性DBPs（例如THMs，TCNM，HAcAms，CH，HANs和HKs）进行检测。在不分流模式下进样量为1μL。温度编程如下：初始温度为35°C，共计9分钟，然后以每分钟2°C的温度升至40°C，保持1分钟，然后再从20°C的温度升至80°C，最终升温至少40°C。在N2的流速下升至160°C，共计4分钟，进样0.8mL/min（纯度>99.999％）的气体。进样器温度为250°C。使用USEPA552.3对HAAs进行检测。在不分流模式下进样量为1μL。温度编程如下：初始温度为36°C，共计18分钟，然后以每分钟1°C温度升高到40°C，再升高到205°C，N2的流量为0.8mL/min（纯度>99.999％）的气体。进样器温度为250°C。补充材料（文本S1）中显示了DBPs测定类型和浓度的详细信息。2.5藻类生长抑制试验用小球藻测量（藻类）的生长抑制率以表征每种消毒流出物的急性毒性。根据经济合作与发展组织（OECD）的化学测试指南，藻类测试是在无菌条件下进行的。小球藻是根据先前报告的方法进行选择和培养的。在680nm的光密度（OD680）中通过在藻类细胞密度和OD680

之间建立线性关系。在3天的实验中，藻类的平均日生长速率（μn）和每日抑制藻类生长的百分比（In）由等式获得。在等式中，Xn（n=1，2，3）是每日藻类密度，X0代表实验开始时的藻类密度，t是实验天数，μ0代表对照组的平均增长率。3.结果与讨论3.1确定每个消毒过程中的最佳消毒剂量FPTE中粪大肠菌群的浓度（4.0×106MPN/L）和SBTE（2.5×106MPN/L）仍然很高，不能达到中国医疗机构的水污染物排放标准（即，FPTE和SBTE的粪大肠菌群浓度应分别≤5000MPN/L和≤500MPN/L），因此消毒过程至关重要。在五个消毒过程的消毒效率（即Cl2，UV，O3和UV/Cl2）中显示了用于治疗的FPTE和SBTE。可以看出，较高剂量的消毒剂导致较高的消毒效率。为了获得排放标准（即对于FPTE和SBTE，粪大肠菌群的浓度应分别≤5000MPN/L和≤500MPN/L），最佳消毒剂量应为Cl230mg/L，ClO210mg/L，UV70s，O3330mg/L和UV（30s）/Cl2(10mg/L)的的FPTE；Cl2为10mg/L，ClO25mg/L，紫外线30s，O310mg/L和UV（15s）/Cl2（4mg/L）SBTE。符合此标准的含氯消毒剂的剂量遵循UV/Cl2的顺序。这表明紫外线光解和Cl2的结合可以显著降低Cl2需求，虽然可能会阻止DBPs的形成（请参阅以下部分）。应当指出的是，SBTE的每个消毒过程的最佳参数均小于FPTE的最佳参数（例如30mg/L的Cl2与SBTE中的15mg/L相比），可能是由于SBTE中的有机物含量较低和粪便大肠杆菌群较少。3.2.1HWW，FPTE和SBTE中DBPs和DBPFP的背景值首先，在图2中显示了HWW，FPTE和SBTE中DBP和DBPFP的背景值。可以看出，HWW中总DBPs（TDBPs）的浓度仅为21.78μg/L，每个DBP的浓度范围为0-12µg/L。DBPs的存在可归因于在医院仪器和手术中使用消毒水。然而，总DBPFP（TDBPFP）的浓度为2634.29µg/L，HAAFP，THMFP和CHFP（表S2中给出了DBP和DBPFP的名称和缩写）分别占52.26％，36.77％和9.08％，即HWW富含HAAs，THM和CH的前体。此外，还检测到一种新型的DBP（BCAN），因为足够的Cl2反应会生成反应性溴，溴离子可与有机物（OM）反应生成溴化消毒副产物（Br-DBPs）。过滤处理后，FPTE中每个DBP的浓度在0-10µg/L的范围内，与HWW中的浓度相似。但是，FPTE中的TDBPFP浓度下降了9.68％。这些结果表明，第一个物理过程对DBPs的去除很少，但是可以通过捕集和吸附去除DBPs的前体。与FPTE相比，SBTE中的THP，HAAs，TCNM和HAcAms等DBPs的浓度分别降低了87.49％，88.46％，73.11％和39.01％。除此之外，SBTE中的大部分DBPFP下降了28.12–83.40％，因为活性污泥可以有效降解并吸收部分OM，从而导致了DBPFP的下降。但是，SBTE中的TCNMFP（1.36μg/L）略高于FPTE（0.99μg/L），这可能是由于生物处理后溶解的有机氮（DON）的增加。先前的研究表明，生物处理过程中产生的大量代谢副产物可提高DON水平，它与TCNMFP水平具有合理的正相关关系3.2.2比较不同消毒过程中DBPs的形成图中显示了在不同消毒过程中最佳消毒剂量下DBPs的形成。FPTE和SBTE在每种消毒废水中TDBP的浓度均遵循的顺序为Cl2>UV/Cl2>ClO2>UV≈O3（图3）。先前的研究证实，TDBPs的形成取决于Cl2的剂量。由于UV和O3中不含游离氯消毒过程，这两个过程之后FPTE和SBTE中TDBP的浓度与FPTE和SBTE中的相似。众所周知，ClO2的准备过程中经常伴有少量的游离氯，因此发现Cl2的含量在ClO2中用连续碘量法测定本研究中的储备溶液为0.32％，剩余的Cl2导致ClO2在消毒后的废水中形成氯化DBP，其中FPTE和SBTE中TDBP的浓度分别为30.70µg/L和12.62µg/L。此外，图3表明在Cl2消毒过程后，SBTE和FPTE中DBPs的浓度消毒过程遵循HAAs>THMs>HAcAms>HANs>HKs>CH>TCNM的顺序。处理后FPTE和SBTE中的HAAs和THMs浓度分别为86.33µg/L和49.18µg/L，Cl2消毒过程中为36.69µg/L和24.11µg/L。FPTE中其他DBPs的浓度均低于13.32µg/L，SBTE中其他DBPs的浓度均低于11.09µg/L。这些结果表明，在Cl2消毒过程期间容易形成HAAs和THMs。也可以在图3看出，Cl2消毒过程后几乎所有SBTE中的DBPs都小于FPTE中的DBPs。这种观察有两个原因：（i）首先，SBTE中的有机物含量低于FPTE中的有机物含量，从而导致DBPs的前体较少。（ii）另一个原因是SBTE中的氯剂量较低（FPTE中的氯含量为30mg/L，而SBTE中的氯含量为15mg/L）。但是，在Cl2处理后，SBTE中形成的HANs（11.09µg/L）比FPTE中形成的HANs（10.18µg/L）高，在更多消毒方面，SBTE中N-DBPs的总量占TDBPs的22.10％，高于FPTE（14.79％）。产生这些现象的可能原因是存在大量代谢副产物，例如DON和N-DBPs的主要前体是在生物处理过程中产生的。在UV/Cl2消毒过程后FPTE和SBTE中DBPs浓度的顺序（HAAs>THMs>HAcAms>HANs>HKs>CH>TCNM）与Cl2消毒过程的相似，但应注意的是HKs在UV/Cl2中的比例在消毒过程占TDBPs的7.20％，高于Cl2消