環(huán)境工程醫(yī)院廢水設(shè)計(jì).docx

1研究背景1.1我國(guó)醫(yī)院廢水現(xiàn)狀我國(guó)醫(yī)院可分為綜合醫(yī)院、傳染病醫(yī)院、結(jié)核病醫(yī)院及專(zhuān)業(yè)醫(yī)院如精神病醫(yī)院，腫瘤醫(yī)院等。醫(yī)院廢水成分復(fù)雜，含有大量病原微生物或其它致病菌，并且水質(zhì)水量變化大，與醫(yī)院的規(guī)模與性質(zhì)相關(guān)。醫(yī)院廢水在按照出水水質(zhì)不同可以分成三種，分別為：含有致病菌的臨床廢水，生活廢水，含重金屬放射性物質(zhì)的廢水。醫(yī)院廢水除具有普通生活污水的特點(diǎn)外，還具有自身特點(diǎn)，如：低ph，含有汞、鉻、鉛等重金屬離子，含有大量致病菌，以及含有放射性物質(zhì)的污水。如果醫(yī)院污水直接排放到自然環(huán)境中，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，破壞生態(tài)環(huán)境并對(duì)人體的健康造成嚴(yán)重危害。1.2醫(yī)院廢水特點(diǎn)醫(yī)院污水指醫(yī)院產(chǎn)生的含有大量病原性微生物、寄生蟲(chóng)卵及各種病毒(如蛔蟲(chóng)卵、肝炎病毒、結(jié)核菌和痢疾菌等)、重金屬、消毒劑、有機(jī)溶劑、酸、堿以及放射性等的污水，由醫(yī)療、衛(wèi)生處置、病人生括等幾部分組成，其特點(diǎn)是：水量不大、排放不規(guī)律、懸浮物少、微生物多。醫(yī)院污水來(lái)源及成分復(fù)雜，不同性質(zhì)醫(yī)院產(chǎn)生的污水也有很大不同 ，但總體上醫(yī)院污水還具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：首先部分含有重金屬離子及放射性物質(zhì)的污水具有致癌、致畸、致突變的特點(diǎn)；此外含有大量致病菌的污水還具有傳染性及潛伏性等特點(diǎn)，可能會(huì)誘發(fā)多種傳染性疾病危害人體健康并對(duì)環(huán)境有長(zhǎng)遠(yuǎn)影響，并且此類(lèi)致病菌具有一定的抵抗力，有的可在污水中存活時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)含有病原性微生物或有毒有害物質(zhì)的醫(yī)院污水污染到人們的飲用水源及灌溉用水時(shí)，就可能引發(fā)流行病或地方病，對(duì)人們的日常工作生活造成嚴(yán)重后果，嚴(yán)重破壞自然生態(tài)環(huán)境。通過(guò)流行病學(xué)調(diào)查和細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)證明，我國(guó)及世界范圍內(nèi)歷次大規(guī)模產(chǎn)染病及疫情的大爆發(fā)均與人們飲用的水源被污染有關(guān)。尤其當(dāng)醫(yī)院的污水連同其污泥不經(jīng)無(wú)害化處理而直接用于蔬菜瓜果的施肥，將會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌性、病毒性疾病和寄生蟲(chóng)病的發(fā)病率驟增，對(duì)人們的健康將產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前醫(yī)院廢水分為四類(lèi)：(1)傳染病菌污水：該類(lèi)廢水有腸道病菌、病毒、結(jié)核桿菌；(2)放射性廢水：該類(lèi)廢水含有放射性元素；(3)一般帶病菌廢水：主要是醫(yī)療器械的洗滌污水及腸道病菌污水；(4)醫(yī)院職工的普通生活廢水：含廚房、職工廁所和盥洗廢水。2醫(yī)院廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀目前，醫(yī)院廢水的治理方法主要包括化學(xué)法、物理法和生物法這三大類(lèi)。2.1物理法針對(duì)醫(yī)院廢水的物理消毒方法主要包括：機(jī)械過(guò)濾一些較大的雜質(zhì)及懸浮物主要是用于預(yù)處理，加熱冷凍法用于消除致病菌，輻射、微電解、紫外線和微波消毒等方法即可用于致病菌的消除對(duì)有機(jī)污染物也有效果，在實(shí)際應(yīng)用使用最多的是加熱法和紫外線法。(1)加熱法微生物對(duì)高溫抵抗力差，在溫度達(dá)到一定高度時(shí)可導(dǎo)致蛋白變性，起到殺菌消毒的作用。熱力滅菌主要是利用高溫使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性或凝固，而酶基本上都是由蛋白質(zhì)組成，酶在高溫失活以后菌體的生病代謝發(fā)生異常，導(dǎo)致菌體的死亡。加熱消毒法根據(jù)加熱方式不同可分為干熱滅菌與濕熱滅菌兩種，濕熱滅菌的殺菌效果比干熱滅菌好，主要是由于以下幾方面原因：（1）蛋白質(zhì)變性所需溫度與含水量有一定關(guān)系，含水量越高變性所需溫度越低，而在濕熱滅菌過(guò)程中蛋白質(zhì)充分吸水，達(dá)到變性失活所需溫度較低，因此在相同溫度下濕熱滅菌的效果更好。 (2)由于濕熱滅菌過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣具有大量潛在熱能，濕熱滅菌升溫更迅速，在同一滅菌溫度下濕熱法所需時(shí)間更短。(3)濕熱法的穿透力比干熱大，即使在污水深處的有害菌也能有效去除，因此濕熱滅菌的效果更好。(2)紫外線法紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng)從 10nm 到 400nm 輻射的總稱，不能引起人們的視覺(jué)。紫外線波長(zhǎng)范圍較廣，不同波長(zhǎng)區(qū)間的紫外線根據(jù)生物效應(yīng)的不同按照波長(zhǎng)劃分為四個(gè)波段：uva 波段、uvb 波段、uvc 波段、uvd 波段。 細(xì)菌中的脫氧核糖核酸(dna)、核糖核酸（rna）和核蛋白的吸收紫外線的最強(qiáng)峰在 254257nm，細(xì)菌吸收紫外線后，引起dna 鏈斷裂，造成核酸和蛋白的交聯(lián)破裂，殺滅核酸的生物活性，致細(xì)菌死亡，因此在紫外光區(qū)中 250260nm 波長(zhǎng)范圍殺菌效果最好。紫外線對(duì)多數(shù)微生物具有良好效果，尤其是對(duì)隱性孢子蟲(chóng)卵囊及菌的休眠體均具有良好的去除效果，并且沒(méi)有消毒副產(chǎn)物，在目前發(fā)達(dá)國(guó)家小型水廠水處理中具有廣泛的研究及應(yīng)用。將紫外線消毒法用于醫(yī)院污水的處理具有一系列的優(yōu)點(diǎn)如：消毒快速，不產(chǎn)生二次污染，操作簡(jiǎn)便，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低；消毒過(guò)程中不增加可同化的有機(jī)碳(aoc)、可生物降解有機(jī)碳(bdoc)等損害管網(wǎng)水質(zhì)生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物；能降低臭味和降解微量有機(jī)污染物；紫外線消毒后水中不增加任何化學(xué)添加物，也不產(chǎn)生任何新的化學(xué)合成物，更不會(huì)去除有益的礦物質(zhì)。因此，紫外線消毒法在醫(yī)院污水（尤其是經(jīng)濟(jì)不是很發(fā)達(dá)的小型醫(yī)院污水）處理中具有廣闊的前景。2.2化學(xué)法針對(duì)醫(yī)院廢水的化學(xué)消毒法主要有以下三種：氯化法、臭氧氧化法、投加次氯酸鹽；化學(xué)法應(yīng)用普遍且具有較好的處理效果，三種方法的具體原理與處理效果描述如下。(1)氯化法將氯作為一種消毒劑，已有100多年的歷史，現(xiàn)在利用氯化法消毒根據(jù)氯化物的不同又分為液氯法、次氯酸鹽法和二氧化氯法。 液氯法液氯消毒法（chlorine disinfection）指的是將液氯汽化后通過(guò)加氯機(jī)投入水中完成氧化和消毒的方法。 液氯是迄今為止最常用的方法，在上世紀(jì) 50 年代就已經(jīng)開(kāi)始使用，其特點(diǎn)是成本低、工藝成熟、效果穩(wěn)定可靠。由于加氯法一般要求不少于 30 min 的接觸時(shí)間，接觸池容積較大；氯氣是劇毒危險(xiǎn)品，存儲(chǔ)氯氣的鋼瓶屬高壓容器，有潛在威脅，需要按安全規(guī)定興建氯庫(kù)和加氯間；液氯消毒將生成有害的有機(jī)氯化物，但是他的持續(xù)滅菌能力,讓他成為現(xiàn)今水處理行業(yè)里比較常用的工藝。液氯法消毒的機(jī)理，液氯中含有 100的有效氯，殺菌能力強(qiáng)，液氯加入水中即發(fā)生水解，生成次氯酸，反應(yīng)方程式為：cl2+h2ohclo+cl-+h+液氯消毒法主要是利用次氯酸 (hclo)的氧化性起殺菌消毒的作用。當(dāng)投加液氯到水中時(shí)與水發(fā)生反應(yīng)，生成hclo、clo-等物質(zhì)，由于hclo分子量很小并且是電中性分子，容易轉(zhuǎn)移到菌體表面，并透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入到菌體內(nèi)部，通過(guò)氧化細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)破壞菌體酶體系使細(xì)菌死亡。液氯消毒法具有如下優(yōu)點(diǎn)：一對(duì)細(xì)菌等作用效果好，可高效殺死病原菌；二運(yùn)行費(fèi)用低且易維護(hù)。不過(guò)此消毒法也有很多限制如：容易受到環(huán)境外部因素的影響，如進(jìn)水水質(zhì)、水溫、水量、ph值、液氯投加量以及投加時(shí)間等。但在消毒過(guò)程中要嚴(yán)格控制液氯的投加量，因?yàn)檫^(guò)量的液氯會(huì)造成水體的二次污染，并且二次污染物的危害較為嚴(yán)重。 次氯酸鹽法用于醫(yī)院廢水消毒的次氯酸鹽有次氯酸鈉和次氯酸鈣，其殺毒機(jī)理與液氯相似，如下方程式所示：naclo+h2ohclo+oh-+na+ca(clo)2+h2o2hclo+ca(oh)2次氯酸鈉投加到污水中的有效氯含量為10一20，其優(yōu)點(diǎn)是使用安全，價(jià)格便宜，儲(chǔ)運(yùn)方便，投配設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低，操作簡(jiǎn)便。但次氯酸鹽法也具有比較明顯的缺點(diǎn)如：首先在投料時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的刺激性氣體主要為含氯氣體，對(duì)人體健康有比較嚴(yán)重的危害，其次不易控制消毒液濃度導(dǎo)致處理不徹底或投料過(guò)量造成二次污染，再次投料反應(yīng)后堆積在處理池內(nèi)的次氯酸鹽殘?jiān)鼧O易造成下水道的堵塞。 二氧化氯法二氧化氯是國(guó)際上公認(rèn)的含氯消毒劑中唯一的高效消毒劑。clo2作為一種強(qiáng)氧化劑其氧化能力是氯氣的2.6倍，尤其是在酸性環(huán)境下其作用機(jī)理如下：clo2+4h+5e-cl-+2h20clo2能與細(xì)菌菌體蛋白中的部分氨基酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞氨基酸分子結(jié)構(gòu)，將由氨基酸組成的肽鏈分解，進(jìn)而破壞菌體蛋白，達(dá)到殺菌消毒的目的。因此，clo2可以除去水體中一切病原性微生物。此外，由于clo2具有強(qiáng)氧化性，可同時(shí)去除水體中的低價(jià)含硫化合物、亞硝酸鹽等還原性物質(zhì)去除，還能去除腐殖酸、富里酸、酚、氰等有機(jī)物化合物。二氧化氯消毒法最大的優(yōu)點(diǎn)是在與腐殖質(zhì)及其它有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)時(shí)幾乎不產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)鹵化物，其次不生成并抑制生成有致癌作用的三鹵甲烷，也不與氨及氨基化合物反應(yīng)在使用過(guò)程比較安全。由于二氧化氯具有強(qiáng)氧化性且性質(zhì)活潑，生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中都具有一定的危險(xiǎn)性，安全系數(shù)低一半都是現(xiàn)場(chǎng)配置。2.3臭氧法臭氧在水處理消毒過(guò)程中應(yīng)用廣泛，是一種優(yōu)良高效消毒劑，在水中一般發(fā)生兩種反應(yīng)：一種是反應(yīng)速度較慢，但選擇性高的直接氧化法，能有效去除芳香族化合物（如苯酚）、乙醇及胺等；另一種是在臭氧分子在水中分解產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基具有很強(qiáng)的活性處理效果好，還能引發(fā)鏈反應(yīng)提高處理效果，在此反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生十分活潑具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧，可瞬時(shí)分解水中的有機(jī)物質(zhì)、殺毒滅菌。每種消毒方法均具有其自身的特性及使用范圍，最佳處理效果，表1-1列出了上述幾種消毒方法的的使用范圍的比較。2.4生物法生物接觸氧化法（biological contact oxidation process）是從生物膜法派生出來(lái)的一種廢水生物處理法，即在生物接觸氧化池內(nèi)裝填一定數(shù)量的填料，利用棲附在填料上的生物膜和充分供應(yīng)的氧氣,通過(guò)生物氧化作用,將廢水中的有機(jī)物氧化分解,達(dá)到凈化目的。生物接觸氧化池作用機(jī)理是： 生物接觸氧化法凈化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附廢水中的有機(jī)物，在有氧的條件下，有機(jī)物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。生物接觸氧化池內(nèi)的生物膜由菌膠團(tuán)、絲狀菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結(jié)構(gòu)，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，同時(shí)因?yàn)榻z狀菌對(duì)多數(shù)有機(jī)物具有較強(qiáng)的氧化能力，對(duì)水質(zhì)負(fù)荷變化有較大的適應(yīng)性，所以是提高凈化能力的有力因素。在通過(guò)上述過(guò)程后，生物接觸氧化池也就完成了其周而復(fù)始的處理全過(guò)程。微生物凈水經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展形成現(xiàn)在的膜生物反應(yīng)器即mbr技術(shù)，是一種利用微生物在負(fù)載材料上形成的生物膜處理廢水，以生物膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中由活性污泥處理為主的二沉池工藝，可以更加有效的達(dá)到固液分離的目的，成功解決了活性污泥法處理廢水出水水質(zhì)不穩(wěn)、活性污泥容易膨脹等缺點(diǎn)；并且整個(gè)工藝流程在密閉空間進(jìn)行，避免二次污染的問(wèn)題，具有出水達(dá)標(biāo)穩(wěn)定、處理效率高、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、占地少等優(yōu)點(diǎn)。不同生物處理工藝的綜合比較3污水處理工藝簡(jiǎn)介醫(yī)院污水處理工藝現(xiàn)狀：醫(yī)院污水處理工藝選擇一般根據(jù)污水排入的受納水體而定。當(dāng)污水排入有集中污水處理站的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，以解決非生物性污染為主，采用一級(jí)處理或強(qiáng)化一級(jí)處理工藝.當(dāng)污水排放到無(wú)集中污水處理站的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)或地面水域，需對(duì)污水生物性、理化性污染及有毒有害物處理，一般采用二級(jí)處理方式，如生物濾池就是二級(jí)處理工藝中較好的一種方法，其主要作用為去除水中的 cod（化學(xué)需氧量）及 bod（生化需氧量），但運(yùn)行成本及一次性投資（土建投資）比一級(jí)強(qiáng)化處理工藝要高，而且運(yùn)行管理復(fù)雜，生物濾料需定期更換，比較如下表。通常根據(jù)醫(yī)院的規(guī)模、性質(zhì)和處理污水排放去向來(lái)進(jìn)行工藝選擇。醫(yī)院污水處理后排放去向分為排入自然水體和通過(guò)市政下水道排入城市污水處理廠兩類(lèi)， 主要采用一級(jí)處理、 二級(jí)處理和生化處理三種處理工藝。3.1一級(jí)處理當(dāng)醫(yī)院污水排放到有城市集中污水處理廠的地下水管網(wǎng)時(shí)，一般采用一級(jí)處理以去除致病性微生物的污染為主要目的。醫(yī)院廢水首先進(jìn)入化糞池進(jìn)行初步處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池前部設(shè)置自動(dòng)格柵并在調(diào)節(jié)池內(nèi)部設(shè)置提升水泵。醫(yī)院污水經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入沉淀池，投加絮凝劑后進(jìn)行混凝沉淀，絮凝沉淀池的出水進(jìn)入到接觸池投加消毒劑進(jìn)行消毒處理，最終接觸池內(nèi)出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程見(jiàn)圖。一級(jí)處理適用于最終出水進(jìn)入二級(jí)處理或城市污水處理廠的綜合性醫(yī)院。3.2二級(jí)處理當(dāng)醫(yī)院污水直接排放到自然環(huán)境中時(shí)， 采用二級(jí)處理對(duì)污水的生物性污染、理化性污染及有毒有害物質(zhì)進(jìn)行全面處理。醫(yī)院廢水首先進(jìn)入化糞池進(jìn)行初步處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池前部設(shè)置自動(dòng)格柵并在調(diào)節(jié)池內(nèi)部設(shè)