本科毕业设计（论文）开题报告

开题报告

1．医院污水处理背景及现状

1.1医院污水处理背景

随着国家对环境保护重视程度的不断提高，污水处理行业正在快速增长。随着人民生活水平的日益改善，人们对环境卫生质量的要求也不断提高。污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。医院污水虽然在城市生活污水中所占比例较小，但由于含有各种治病性、传染性的病菌和病毒，若不经过严格处理就排入环境水体，会对人民生命健康和环境卫生质量造成极大的危害。医院污水处理的首要目的，就是要消灭医院污水中的大量致病原体、保护水资源和人民的生命健康。从源头上杜绝医院前门治病，后门放毒的弊端。对于用水量较大的大型医院，还应消除水中的异味、富营养型物质，如氮和磷。依据各类医院污水的不同特点，采用经济效益和环境效益兼顾，适合中国国情的处理方案。

我国十分重视医院污水、污物的处理工作，《中华人民共和国水污染防治法》（1984年发布，1996年修正）第三十六条指出：“排放含病原体的污水，必须经过消毒处理；符合国家有关标准后，方准排放”。1996年国家环境保护局修订《污水综合排放标准》时，同时对《医院污水排放标准》进行了修订并将其纳入国家《污水综合排放标准》（GB 8978——1996），于1998年1月1日开始实施。对医院污水的排放提出了比较全面的治理要求。

1.2 医院污水处理技术现状

20##年根据我国医院的现有处理设施的运行效果，在《医院污水处理设计规范》中根据污水不同排放去向，归纳总结了较成熟的处理工艺，包括一级处理工艺、二级处理工艺和深度处理工艺。一级处理工艺包括“化粪池+格栅+（调节池）+（沉淀池）+消毒池”，根据实际情况适当设置调节池和沉淀池，根据水力调节决定是否设置提升系统，一级处理工艺仅适用于排放到有污水处理厂的下水道。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”，具体的生物处理工艺多种多样，例如：SBR、普通活性污泥法、生物膜法以及各种变型工艺。深度处理工艺是在二级处理的基础上增加投药过滤处理单元，最后消毒后排放。消毒工艺是医疗机构污水处理的最重要的环节，现使用的消毒剂主要是氯系（次氯酸钠、二氧化氯等）、臭氧以及紫外，其中多为次氯酸钠和二氧化氯消毒工艺。大部分医院采用的是一级处理和氯化消毒技术，少数医院采用二级处理和氯化消毒技术。

处理工艺具体如下：

1.2.1 一级处理

常规一级处理的目的主要是去除污水中的漂浮物和悬浮物（SS），为后续处理创造条件。其主要设备和构筑物是：格栅、沉砂池、沉淀池等。格栅可去除污水中较大的颗粒物质和漂浮固体物质。沉淀池可去除0.2mm以上的砂粒及污水中大部分悬浮物。一般通过一级处理可去除60%的悬浮物和25%的BOD。

工艺流程：来自病区的污水和其他含菌污水通过排水管道汇集到污水处理站，对于粪便污水应先通过化粪池沉淀消化处理，然后进入污水处理站。处理站设有格栅、调节池、计量池、提升泵和接触池。消毒剂通过与水泵联动或与虹吸定量池同步定量投加至待处理污水中，通过管道或专用设备充分与污水混合后，进入接触池，在接触池内污水和消毒剂通过一定时间的接触后达到水质净化和消毒要求之后排放。化粪池或沉淀池产生的沉淀污泥按规定定期消除和消毒处理，一级消毒处理典型工艺流程如图所示。

1.2.2 二级处理

二级处理主要工艺是生物处理。生物处理可去除污水中溶解的和呈胶体状的有机污染物。其BOD的去除率在90%以上，处理出水的BOD可降至30mg/L以下，同时还可去除COD、酚、氰、LAS等有机污染物。常规的二级生物处理技术去除水中的氮和磷有限，在污水排放标准要求比较高的地方，为了防止水体的富营养化，要求污水进行脱氮除磷处理。因此，国内外已开发了生物脱氮除磷的改进二级处理技术或称三级处理技术，三级生物脱氮除磷技术往往和二级处理工艺结合使用，有时是对常规生物处理设施进行改造，使之具有脱氮除磷的功能。采用的技术有A/O法、A/A/O法、SBR法、AB法、接触氧化法和生物膜法等。

医院二级处理流程如图所示：

                          图2.  二级处理典型工艺流程

1.2.3 其他处理工艺

由于医院污水污染物浓度一般低于生活污水，所以一些强化的一级处理工艺或是被称为一级半处理工艺也可在医院污水处理工程中根据处理要求适当选用。一级半处理包括投加适当混凝剂的化学处理工艺、经过预过滤处理或简单生物处理等不需要采用完全二级生物处理过程。如图所示：

     

1.2.4 消毒

医院综合污水消毒是处理工艺的最后阶段，其目的是灭活医院污水中的致病微生物和粪大肠菌群，达到排放标准的要求。消毒设施主要有消毒剂发生设备、投加控制系统、混合池和接触池组成。通常使用的消毒剂有次氯酸钠、二氧化氯、液氯和次氯酸钙（漂白精）等化学消毒剂，也有少数医院使用臭氧、紫外线或其他消毒剂消毒。通过接触池后，一般仍保持一定的余氯量，杀菌效果可达99.99%以上。医院除生活污水和含菌污水外，还有化验室废水、同位素室排出的放射性废水、放射科洗相室的洗相废水、食堂排出的含油污水以及口腔科排出的含汞废水，这些污水或废水也需采取不同的预处理措施，处理后再排入综合污水处理系统。

国内外许多医院运行的污水处理站采用的消毒设备是二氧化氯发生器。二氧化氯消毒的性能以下特点：

ClO₂与其它氯系消毒剂相比，杀菌更为广谱、高效、强力。与多种常用的消毒剂相比，在相同时间内达到同样的杀菌率所需的ClO₂浓度最低。对杀灭异养细菌所需的ClO₂浓度仅为液氯的一半，且ClO₂对一切经水传播的病原微生物均有很好的杀菌效果。 ClO₂能降低溶液的色度、浊度和异味。

ClO₂与其他氯系消毒剂相比，杀菌更为快速与持久。接触时间是氯的1/2至1/4，可由1h缩短至0.5h，接触池面积可缩小至原来的一半，大大节省了投资。

安全性：经加氯后水中增加的氯化消毒副产物达22种，经Ames致突变实验证明，治理后的水的致癌致突变性增强。使用ClO₂消毒则不会与水体中有机物作用生成致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。  

综上所述，国内医院污水处理总的原则是：传染病房和传染科的污水应单独进行消毒处理，普通病房和一般生活污水可经化粪池处理，洗相室废液应回收银和处理回收显影、定影废液，食堂应设置隔油池，口腔科排水应处理含汞废水，使用过的废液剂等应回收处置，放射科废水应经过衰变池处理。经过以上预处理后的各种污水再进行一级处理或二级处理后，通过消毒达标后排放。

2.主要设计内容。

本次毕业设计的题目为医院污水处理工艺设计。处理水量500m³/d。主要任务是完成个该医院的污水处理流程及各构筑物设计，相关设备选型。

医院属综合性二级医院，医院总床位500张，建设规模为30000m²。由于医院各部门的功能、设施和人员组成情况不同，产生废水性质也因此差异较大。医院污水中含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染物等，具有空间污染 、急性传染和潜伏性传染等特征，不经有效处理会成为疫病扩散的途径，严重污染环境。20##年医院确定新建1座处理规模500m³/d的污水处理站。污水经处理后达到《医疗机构水污染排放标准》（GB18466-2005）的要求，就近排入河流。

初步设计要完成设计说明书一份、医院污水处理站总平面图一张及污水处理工艺流程图一张，污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物施工图等。

3.工艺方案分析

3.1 医院污水设计相关规定

根据我国《医院污水处理设计规范》（CECS 07:88）中对有关医院污水的处理流程有如下一些规定：

3.1.1.凡现有、新建、改建的各类医院以及其他医疗机构卫生机构被病菌、病毒所污染的污水都必须进行消毒处理。

3.1.2.含放射性物质、重金属及其他有毒、有害物质的污水，不符合排放标准时，须进行单独处理后，方可排入医院污水处理站或城市下水道。

3.1.3.医院的综合排水量、小时变化系数，与医院性质、规模、设备完善程度等有关，亦可按如下数据计算：

设备比较齐全的大型医院平均日产污水量为4005～00L/(床·d),K=2.0～2.2。

一般设备的中型医院平均日产污水量为3004～00L/(床·d),K=2.2～2.5。

小型医院平均日产污水量为2503～00L/(床·d)，K=2.5。

3.1.4.在无实测资料时，医院每张病床每日污染物的排出量可按下列数值选用：BOD₅为60g/（床·d）,COD值为100～150g/(床·d)，悬浮物SS为50～100g/（床·d）。

3.1.5.设计处理流程应根据医院类型、污水排向、排放标准等因素确定。

当医院污水的排放到有集中污水处理厂的城市下水道时，以解决生物性污染为主，采用一级处理。

当医院污水排放到地面水域时，应根据水体的用途和环境保护部门的法规与规定，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，需采用二级处理。

3.2 设计思路

本设计是直接排入地面水域，依规定，应选择二级处理。具体设计思路包括以下内容。

医院污水污水中含有的重金属、消毒剂、有机溶剂以及酸、碱和放射性物质，在进入医院污水处理站前都要进行预处理，再排入医院污水处理站。进入污水处理站的的污水成分有以下特点：

污水以有机污染物为主，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；

污水中主要的污染物指标BOD₅、CODcr、SS的值及病原性微生物的指标都超过了《医疗机构水污染物排放标准》；

医院污水处理站的建设有用地限制和运行管理限制。

3.3 方案比较

根据本项目特点，为满足排放要求，可选用的处理方法包括SBR法、 A/A/O法和生物接触氧化法。各种方法比较如下：

3.3.1 SBR法

3.3.1.1 SBR法工艺流程

SBR法又称批式活性污泥处理系统。此项工艺在技术上具有某些独特的优越性，自1979年以来，本工艺在美、德、日、澳、加等工业发达国家的污水处理领域，得到较为广泛的应用。80年代以来，在我国也受到重视，并得到应用。

3.3.1.2 SBR法的工作原理：

SBR法工作过程包括以下五步：

a.  污水流入工序

污水流入曝气池前，该池处于操作周期的待机（闲置）工序，此时沉淀后的清夜已排放，曝气池内留有沉淀下来的活性污泥。污水流入的方式有单纯注水、曝气、缓速搅拌等三种。

单纯注水：污水流入，当注满后再进行曝气操作，则曝气池能有效地调节污水的水质和水量。

曝气：当污水流入的同时进行曝气，则可使曝气池内的污泥再生和恢复活性，并对污水起到预曝气的作用。

缓速搅拌：当污水流入的同时不进行曝气，而是进行缓速搅拌使之处于缺氧厌氧的状态，则可对污水进行脱N与聚磷菌释放磷。

污水流入时间短对工艺效果有利。

b.  曝气反应工序

当污水注满后，即开始曝气操作，它是最重要的一道工序，如要去除BOD、硝化和磷的吸收则需要曝气，如要反硝化则应停止曝气而进行缓速搅拌。

c. 沉淀工序

使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间一般为1.0～1.5h。由于SBR反应器本身作为沉淀池，避免了在连续活性污泥法中泥水混合液必须经过管道流入沉淀池的过程，从而也避免了使部分刚刚开始絮凝的活性污泥重新破碎的现象，沉淀效果良好。

d.  排放工序

排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。过剩污泥（反应过程中生长而产生的污泥）被引出排放。一般而言，SBR法反应器中的活性污泥数量占反应器容积的30%左右。另外反应池中还剩下一部分处理水，可起循环水和稀释水的作用。

e.  待机工序（闲置工序）

曝气池处于空闲状态，等待下一个操作周期的开始。闲置期的作用是通过搅拌、曝气或静置使微生物恢复活性，并起到一定的反硝化作用而进行脱氮，为下一个运行周期创造良好的初始条件。通过闲置期后的活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位质量的活性污泥具有很大的吸附表面积，因而一当进入下一个运行周期的进水期时，活性污泥便可充分发挥其较强的吸附能力而有效地发挥其初始去除作用。

3.3.1.3 SBR法的特点：

在大多是情况下（包括工业废水处理），无设置调节池；

SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；

通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；

应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器的自控仪表，可能使本工艺过程实现全自动化，而又中型控制室控制；

运行管理得当，处理水水质较好。

3.3.2 A/A/0法方案

3.3.2.1 A/A/O法工艺流程图

A/A/0工艺，亦称A²/0工艺，按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法。本法是70年代，由美国的一些专家在厌氧-好氧（An—O）法脱氮工艺的基础上开发的，其目的是能够同步脱氮除磷。

3.3.2.2 A/A/O法的工作原理

在首段厌氧池主要进行磷的释放，使污水中的P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外NH₃-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH₃—N浓度下降。但NO₃^--N含量没有变化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物做碳源，将回流混合液中带入大量NO₃^--N和NO₂-N还原为N₂释放至空气，因此BOD浓度继续下降，NO_x^--N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH₃—N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO₃^-—N的浓度增加，而P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。

3.3.2.3 A/A/O法的特点：

a. 本工艺在系统上可以称为简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

b. 在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。

c. 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

d. 运行中无需投加药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。

3.3.3    生物接触氧化法方案

3.3.3.1 生物接触氧化法工艺流程图：

3.3.3.2 生物接触氧化法原理

生物接触氧化法在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化，因此，这种方法可叫做“淹没式生物滤池”

另外，生物接触氧化法与曝气池有相同的曝气方法，可以向微生物提供所需要的氧，并具有搅拌与混合作用，这样，曝气池内充填有提供微生物栖息的养料，此法也称为“接触曝气法”。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。同时具有活性污泥法和生物膜法的优点。

3.3.3.3 生物接触氧化法的特点

生物接触氧化法具有以下一些特点：

a. 在生物膜上能够形成稳定的生态系统和食物链。由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是丰富的，除细菌和多种种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌，无污泥膨胀现象。

    b. 填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，由于丝状菌的大量滋生，有可能形成一个呈立体结构的密集的生物网，污水在通过时，此网起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。

c. 由于曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增生，也宜于提高氧的利用率，因此，能够保持较高浓度的活性生物量，据试验资料，每m²填料表面上的活性生物膜量可达125g，如此算成MLSS,则达13g/L,正因为如此，生物接触氧化处理技术能够接受较高的有机负荷率，处理效率较高，有利于缩小池容，减小占地面积。用直流式接触氧化池。

d. 对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义。

e. 操作简单、运行方便、宜于维护管理，勿需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。

f. 污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。

3.3.4    本项目方案确定

综合以上内容，各种工艺优缺点列于下表：

表1.   适合于医院污水处理站的工艺的比较

考虑项目实际，本工程以生物接触氧化法工艺作为推荐方案。介于本项目具体情况，在生物接触氧化工艺运用上做了一些改进：第一是将工艺做成地埋式。第二是结合A/A/O的优点，在流程中添加一段厌氧处理，以便将氮和磷更好的除去。

3.4 厌氧+生物接触氧化工艺说明

3.4.1厌氧+生物接触氧化工艺流程图

3.4.2 厌氧+生物接触氧化工艺说明：

3.4.2.1 格栅

格栅斜置在进水渠道上，拦截住污水中大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。污水经过格栅后流向调节池。截下的污泥和悬浮物送入污泥浓缩池。

3.4.2.2 调节池

由于医院排出的污水，水量和水质都随时间而变化的。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，设置调节池，对污水的水量和水质进行调节。

3.4.2.3 水解酸化池

污水流入厌氧池，由于本工段后面要接有生物接触氧化工艺，对于此处厌氧消化其主要目的是为了使大分子的有机物水解为容易生物降解的小分子物质并且去除一部分有机物。所以本工段采用较短停留时间，使设计的厌氧池仅处于水解酸化阶段，将一些大分子的污染物降解为小分子物质，以利于后面好氧工段的降解处理。

3.4.2.4 生物接触氧化池

在生物接触氧化池净化与生物膜的原理相同。污水与填料流动接触，经过一段时间后，填料表面会形成一种膜状污泥即生物膜。首先是填料截留了污水中的悬浮物质，并把污水中胶体物质与微生物吸附在表面，水中有机物使微生物繁殖，微生物又进一步吸附废水中的悬浮、胶体和溶解状态的有机物，不断增殖，形成生物膜。生物膜在其形成和成熟后，由于微生物的不断增殖，生物膜厚度不断增加，生物膜生长到一定厚度时，由于氧不能透入深部，内层变为厌氧状态，厌氧微生物生长形成厌氧膜。当厌氧层达到一定厚度时，其代谢产物增多，这些产物向外逸出，穿过好氧层，使好氧层的稳定性遭到破坏，加上水力的冲刷，生物膜将从填料表面脱落，随出水流出。

填料的生物膜分为厌氧和好氧层，在好氧层表面是一层附着水层，这是由于生物膜的吸附作用形成的。因为附着水直接与微生物接触，其中有机物大多已被微生物所氧化，因此有机物浓度很低。在附着水外部是流动层，即进入生物接触氧化池的待处理污水，有机物浓度较高。有机物从流动水中通过扩散作用转移到附着水中，同时氧也通过流动水、附着水进入生物膜的好氧层中。生物膜中的有机物进行好氧分解，代谢产物如CO₂、H₂O等无机物沿反方向排至流动水层及空气中。内部厌氧层的厌氧菌利用死亡的好氧菌和部分有机物进行厌氧代谢，代谢产物如NH₃、H₂S、CH₄等从水层逸出进入空气中。产生的NH₃—N通过回流过程，成为厌氧阶段的处理物。经过好氧层和厌氧层的反复更替生成，水中的氨氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氢等有害物质都将得到去除，对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作用。

通过这两个工段的联合使用，污水中的有机物得到降解。水中的氮源在有氧的条件下，首先进行氨化反应，有机氮变为氨氮；在好氧条件下，进行硝化反应，氨氮变为硝酸盐、亚硝酸盐氮；在缺氧条件下，进行反硝化反应，硝酸盐、亚硝酸盐氮，变为氮气，从水中逸出，达到脱氮目的。磷的去除途径是：在厌氧阶无机磷释放，在好氧阶段，无机磷被聚磷菌摄取，变为有机磷，磷被固定，通过富磷污泥的排放，减少水中的磷元素。

3.4.2.5 沉淀池

生物接触氧化池出水进入沉淀池，使前一工段中的脱落的膜，得到沉淀，去除污水中的悬浮物质，生成的污泥直接输送到污泥浓缩池中。

3.4.2.6 消毒

在沉淀池后，污水必须经过消毒。本设计采用ClO₂发生器。二氧化氯消毒可以杀灭枯黑细胞杆菌、绿脓杆菌、霍乱病菌、沙门氏菌、大肠杆菌等，对伤寒、乙肝病毒、SARS病毒等传染性病菌有良好的杀灭效果，并且无氯代有机物。

ClO₂与其它氯系消毒剂相比，杀菌更为广谱、高效、强力、快速与持久。经加氯后水中增加的氯化消毒副产物达22种，使用ClO₂消毒则不会与水体中有机物作用生成致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。  

3.4.2.7污泥浓缩池

医院污水经沉淀后，污泥中含有大量的细菌，若直接外排，必将造成二次污染。污泥浓缩的方法采用机械脱水法。消毒方法设计采用二氧化氯消毒处理，经消毒后外运填埋。
　　3.4.2.8脱氯池
　　在医院污水消毒工艺中，为保证消毒杀菌能力，达到消除病毒、细菌的效果，要求接触时间不小于1小时，总余氯量为4-6mg/l，但是按照《医疗机构水污染排放标准》（GB18466-2005）的标准规定：出水余氯应小于0.5mg/l，因此必须再进行脱氯处理。本方案在消毒池的后面接一脱氯池，采用还原剂Na₂S₂O₃脱氯，以保证脱氯后总余氯指标达到排放标准。

4．设计安排

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