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本科毕业设计医院废水处理工艺设计摘要：本设计为某医院废水处理设计。该医院废水处理厂的处理水量为Q=5000t/d，不考虑远期发展。原污水中各项指标为：大肠杆菌：1200个/L，COD浓度：550mg/L。废水的BOD5浓度：160mg/L。废水的SS含量：250mg/L。氨氮NH3-H含量：45mg/L。污水经过处理后最终排放标准执行国家现行《污水综合排放标准》GB8978-96中一级排放标准，如下：CODcr≤60mg/L；BOD≤20mg/L；SS≤20mg/L；大肠杆菌≤500个/L；NH3-N≤15mg/L。目前，医院污水处理方法很多，有一级处理工艺、传统的二级处理工艺、改进替代的二级生物处理工艺及医院污水的深度处理（三级处理工艺）。这些工艺中生化—消毒联用处理技术，特别是一些先进的或替代的二级生物处理工艺倍受青睐，例如，CASS工艺、UASB法、沼气处理工艺。与常规活性污泥法相比，医院污水经CASS工艺处理后，其COD、BOD5、SS、大肠菌群等水质指标均可达到《综合污水排放标准》（GB897—1996），且投资费用低、占地面积小、运行费用少。所以,选择CASS工艺配合二氧化氯消毒工艺来处理医院污水。关键词：医院废水，CASS工艺，二氧化氯消毒工艺n本科毕业设计HospitalwastewatertreatmentprocessdesignAbstract：Thedesignforahospitalwastewatertreatmentdesign.Designandpreliminarydesign.ThehospitalwastewatertreatmentplanttodealwithwaterasQ=5000t/d,donotconsiderthelong-termdevelopment.Rawsewageindicators:Escherichiacoli:1200/L,CODconcentration:550mg/L.WastewaterfromBOD5concentration:160mg/L.WastewaterfromSScontent:250mg/L.AmmonianitrogencontentofNH3-H:45mg/L.Sewageaftertreatmentforultimatedischargestandardsofcurrentnational"integratedwastewaterdischargestandard"GB8978-96inastandard,asfollows:CODcr≤60mg/L;BOD≤20mg/L;SS≤20mg/L;Escherichiacoli≤500/L;NH3-N≤15mg/L。.Atpresent,thehospitalwastewatertreatmentmethods,includingthelevelofprocessingtechnology,thetraditionaltwostageprocessImprovedoralternative,twostagebiologicaltreatmentprocessandhospitalsewagedepthtreatment(threegradetreatmentprocess)butThevastmajorityofbiochemicalanddisinfectiontreatmentwiththecombinationoftechnology,especiallysomeadvancedorreplacementoftwostagebiologicaltreatmentpopularCASSprocess,UASBprocessmethod,gastreatmenttechnologyandconventionalactivatedsludgemethod.HospitalWastewaterbyCASSprocess,COD,BOD5,SS,coliformandotherwaterqualityindicatorsCanachieveacomprehensivesewagedischargestandard"(GB897-1996),andlowinvestmentcost,smalloccupiedarea,Operatingcost.Therefore,selecttheCASStechnologywithchlorinedioxidedisinfectionprocessinhospitalwastewatertreatment.Keywords:hospitalwastewater,CASStechnology,chlorinedioxidedisinfectionprocessn本科毕业设计目录1绪论11.1医院污水来源及特点11.2国内外现状11.2.1国内现状11.2.2国外现状21.3设计任务31.3.1本毕业设计课题的要求31.3.2本毕业设计课题的技术要求与数据32设计原理42.1工艺流程的选择42.1.1方案设计原则42.1.2医院废水处理工艺43构筑物的设计与计算83.1格栅83.1.1设计说明83.1.2设计计算83.2污水提升泵93.2.1水泵选择93.3水解酸化池103.3.1设计参数103.3.2设计计算103.3.3布水系统设计计算113.3.4排泥系统设计113.4CASS反应池设计计算123.4.1反应池设计计算123.4.2计算剩余污泥量133.4.3计算需氧量15第I页共I页n本科毕业设计3.4.4CASS反应池布置163.5污泥处理系统163.5.1污泥浓缩池设计计算163.5.2浮渣挡板与浮渣井173.5.3污泥储池173.5.4污泥脱水机173.5.5设备选型174结论19参考文献20致谢22第I页共I页n本科毕业设计1绪论1.1医院污水来源及特点目前我国已建设有相当数量的医院污水处理设施，对医院污水的污染控制起到了积极的作用。但与发达国家医院污水处理状况及世界卫生组织的要求相比，我国医院污水处理水平整体较低，尤其2003年初具有高度传染性“SARS”的爆发，对现有医院污水处理的工艺技术、装备和管理水平都提出了考验，使现有医院污水处理的不足表现得更为突出。医院污水，尤其是传染病医院、结核病医院污水中，不同程度地含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有毒有害物质。这些病菌、病毒和寄生虫卵在环境中具有一定的抵抗力，有的在污水中存活时间较长，当人们食用或接触被病菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质污染的水或蔬菜时，就会使人致病或引起传染病的暴发流行。通过流行病学调查和细菌学检验证明，国内历次大规模传染病的暴发流行，都与饮用或接触被污染的水有关[1]。例如1987年上海市发生甲型肝炎大面积暴发流行，系由于带有甲型肝炎病毒的粪船污染了毛蚶所致。近年来，世界上许多国家发生霍乱，暴发面积之广，死亡人数之多，为有史以来所罕见，并且发病多半在不发达国家的沿海地区，据报导，均因饮用水受到病人排泄物污染所致。病菌、病毒或寄生虫卵能够介水传播的主要原因是污水中病原体的含量大，另一个是病原体对环境理化因素抵抗力强，在环境中的存活率比较高。如大肠杆菌在河水中能存活21-183天，痢疾杆菌能在河水中存活12-92天，霍乱弧菌在河水中能存活0.5-92天。病毒在对环境因素的抵抗力则更强，在污水中肝炎病毒能存活70天，脊髓灰质炎能存活3-4个月，钩端螺旋体能存活30天。非典冠状病毒则仅能在污水中存活3-4天。非典冠状病毒对环境的耐受力虽然不比肝炎病毒、痢疾杆菌更强，但由于其发病急、传播快、死亡率高，更加以找不出病源和传播途径、对应手段和治疗方法，因此，曾在精神上给人们很大的困扰[2]。1.2国内外医院污水处理的现状及发展趋势1.2国内外现状1.2.1国内现状第10页共22页n本科毕业设计医院废水及医疗废物管理工作是医院当前和今后管理工作的重要组成部分，是医院经济可持续发展战略的重要保证，是医疗卫生机构管理者不可忽视的重要工作。医院环境保护的好坏，关系到人民群众的身体健康甚至生命安全，更关系到改革发展稳定的大局。因此，研究和解决新形势下医院废水及医疗废物管理工作中出现的新情况和新问题，对进一步做好医院环境保护工作具有重大现实意义[2]。一些医院废水和医疗废物处理处置还没有达到无害化处理的要求。主要表现在：设施不全、设备老化，废水管网渗漏，废水排放短斤少两，个别医院甚至无医疗废水处理设施或废水处理设施不能正常运行；非典时期不但表现出废水处理设备不能满足需求，而且表现出医疗废物处理设施缺口更大，更待完善。我国对医疗废物的无害化处理起步晚，目前比较普遍的处理方法仍是焚烧处理。除部分沿海发达地区引进国外成套焚烧系统，在城区以外建有比较先进的医疗废物无害化集中焚烧处理中心外，其余全国大部分地区都没有在远离城市的地方建立集中的医疗废物焚烧厂[3]。目前，我国医院废水处理设备普遍采用的是加氯机，二氧化氯发生器和臭氧发生器等设备，这些设备基本可以采用自动化操作方式，部份医院已经采用废水集成化处理设备，该设备整套装置全密闭运行，绝无水、气等二次污染，采用集成模块化设计，全自动报警，消毒杀菌采用多元二氧化氯协同消毒，消毒杀菌率达99．99％以上[4]，因此，医院处理后的废水排放基本都能符合《传染病防治法》的有关规定和GBl8466--2001《医疗机构污水排放要求》。1.2.2国外现状发达国家在医院有关科室内对接触到病菌、病毒以及有毒有害物质的污水和污物在发生源处即进行了严格的控制和分离。如对病人的血液、病理切块、检验废弃物以及被化学物质、放射性物质、有毒有害物质所污染的污水和污物均分别收集到独立的容器中，经过严格的消毒后，由专业公司定时收集，统一处理。在任何情况下，不容许将医院的污水和污物随意弃置或排入下水道[5]。而且发达国家普遍建设了完备的下水道系统和终端污水处理厂，在对污水进行处理的同时，还进行了消毒处理。欧洲和美洲的一些国家在污水排放标准中都规定了生物学指标。同时，绝大多数发达国家的城市污水处理厂都设有污泥消化和无害化甚至焚烧装置，经过无害化处理之后的污泥可以达到WHO的相关规定。1.3设计任务第10页共22页n本科毕业设计1.3.1本毕业设计课题的要求本课题依据任务书所给定的数据及出水要求，并结合技术可行性和社会经济性，对医院污水的处理工艺、处理流程进行研究与设计，并对相关构筑物进行计算，得出符合实际的工艺设计流程。首先，对某医院污水的特点、性质和主要污染成分进行分析；其次，掌握水处理常用系统的运行原理和设计工艺；再次，根据医院排放废水数据计算出相关的污水处理设计参数，并根据废水特点设计出相关工艺流程；最后做出相应的CAD工程图。1.3.2本毕业设计课题的技术要求与数据污水流量Q=5000t/d。原水水样中，经计算去平均值，大肠杆菌：1200个/L，COD浓度：550mg/L。废水的BOD5浓度：160mg/L。废水的SS含量：250mg/L。氨氮NH3-H含量：45mg/L。污水经过处理后最终排放标准执行国家现行《污水综合排放标准》GB8978-96中一级排放标准，如下：CODcr≤60mg/L；BOD≤20mg/L；SS≤20mg/L；大肠杆菌≤500个/L；NH3-N≤15mg/L。第10页共22页n本科毕业设计2设计原理2.1工艺流程的选择2.1.1方案设计原则1.积极采用新技术、新设备，使技术改革后运行更可靠、更稳定、维修更方便，服务年限更长。2.做到占地面积少，投资少，运行费用低。3.自动化程度高，劳动强度低，操作方便。4.处理过程不产生二次污染，出水达到国家排放标准。2.1.2医院废水处理工艺（1）一级处理工艺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。沉砂池可以去除0.2mm以上的沙粒，沉淀池可去除污水中大部分悬浮物。一般通过一级处理可去除60%悬浮物和20%BOD5[5]。医院污水一级处理和氯化消毒的典型工艺流程是：来自病区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水混合后，进入接触池，在接触池内污水和消毒剂经过一定时间的接触后达到水质净化和消毒要求之后排放[6]。化粪池或沉淀池产生的沉淀污泥按规定进行定期消除和消毒处理，典型工艺流程可简单表示如图2.1消毒剂所示化粪池接触池沉淀池格栅污水排放2.1医院污水典型处理工艺目前我国中小型医院大多采用这种一级处理后投加消毒剂的工艺，甚至不处理直接投加消毒剂。第10页共22页n本科毕业设计(2)二级处理工艺二级处理主要是指生物处理。生物处理可以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，出水的BOD可降至30mg/L以下，同时还可以去除COD、酚、氰等有机污染物。常规的二级生物处理技术如活性污泥法不能去除水中的氮和磷。因此，国内外开发了生物脱氮除磷的改进二级处理技术或称三级技术。它与二级处理往往结合使用，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[7]。采用的技术有A/O法、A/O法、SBR法、AB法、氧化沟和生物膜法等。1、传统活性污泥法传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环[8]。2、吸附再生法这种运行方式的主要特征是将活性污泥降解有机物的两个过程—初期吸附和生物代谢分别在两个构筑物或一个构筑物的两段中进行。3、SBR法SBR工艺是间歇式活性污泥系统，又称序批式活性污泥系统。SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成，从污水到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的[9]。4、AB法AB法就是生物吸附降解法。A级以高负荷或超高负荷运行(污泥负荷>2.0kgBOD5/kgMLSS·d)，B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷、PH值变化的能力，该工艺还可以根据经济实力进行分期建设[10]。如可先建A级，以削减污水中的大量有机物，达到优于一级处理效果，等条件成熟，再建B级以满足更高的处理要求。5、A/O和A2/O法A/O系统和A2/O第10页共22页n本科毕业设计系统是由缺氧－好氧或厌氧－缺氧－好氧生物处理组成的污水生物脱氮除磷处理工艺。6、CASS工艺生化处理　CASS工艺主反应区分缺氧和好氧两部分，周期性进行曝气、沉淀和撇水。由于周期曝气，曝气时氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果明显，运行费用可降低20%左右。CASS工艺的生物降解、污泥沉淀和废水排放均在同一池中进行，不需调节池、二沉池及污泥回流设备，可大大节省投资,降低运行费用和减少用地。CASS工艺采用延时曝气，使污泥的产率低、脱水性好；新型水下曝气设备和浮动式可自动升降专用撇水装置的应用使系统简便、灵活，出水稳定。CASS法采用厌氧、兼氧结合的生物处理为主，并配合一系列物理、化学手段来沉淀、分解、杀灭污水中的有机物、病菌、病毒，同时还具有良好的除氮、除磷功能，使二级处理的投资可达到三级处理出水水质的效果[11]。每个CASS反应器由生物选择区、缺氧区和好氧区三部分组成。三个区体积比大概为1:2:27。生物选择区实际上是一个容积很小的污水和污泥接触区。活性污泥由好氧区回流并在生物选择区内与新鲜污水混合、接触、创造微生物种群在高负荷下的竞争条件,选择出优势菌种,可有效抑制丝状菌繁殖,提高系统稳定性,同时活性污泥的快速吸附作用加快了溶解性基质的去除,并对难降解有机物起到良好的水解作用,还能使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放[12]。缺氧取区具有辅助生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用,在该区主要是通过再生活性污泥的吸附作用去除有机物,去除率>80%,同时具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用[13]。好氧区是微生物分解所吸附有机物的主要场所,其运行周期包括充水---曝气,充水---沉淀,上清夜滗除和充水---闲置4个阶段,不同的运行阶段及时间可根据所处理的污水水质进行调整。运行周期循环往复,反应中污水的有效容积是个变值。此法连续进水,序批运行方式如下:厌氧→缺氧→好氧→缺氧→第10页共22页n本科毕业设计厌氧。CASS工艺的特点：　　(a)工程建设费用低。CASS的生物降解、污泥沉降和废水排放均在同一池中进行，不需调节池、二沉池和污泥回流设备，可大大节省投资、减少用地和降低运行费用。一般，建设费用可节省10％～25％，占地面积可减少20％～35％。　　(b)运行费用省。由于周期性曝气，池内溶解氧的浓度在沉淀和排水阶段降低，在曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10％－25％。　(c)有机物去除率高，出水水质好。CASS法不仅能有效去除污水中各种有机污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。使二级处理的投资，达到三级处理的水质。　　(d)CASS工艺在延时曝气、周期循环中，极易做到好氧、缺氧和厌氧状态。而对医院污水的处理，必须要考虑污水中有传染病人的病毒、致病菌，所以不能用普通污水净化池的处理办法来处理，要采用厌氧、兼氧结合为主处理，并利用一系列的物理、化学、生物原理来对传染病污水中的有机物、病菌、病毒进行沉淀、分解、吞噬、杀死[14]。CASS法能很好的满足这一要求。　　(e)CASS法采用延时曝气，使污泥产率低，脱水性好，易处理，减少了污泥处理费。新型的水下曝气设备代替传统的鼓风曝气方式，使用灵活，系统十分简单，无噪音污染。　　(f)管理方便，运行可靠。污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，采用浮动式可自动升降的专用撇水装置和特殊的滗水器在进水过程仍可排水，渗水器的升降自动进行。保证出水稳定[15]。CASS法处理医院污水效果非常显著，具有投资费用低、占地面积小、运行费用少、操作简便灵活、出水水质稳定等突出优点，所以本设计采用CASS法。第10页共22页n本科毕业设计3构筑物的设计与计算3.1格栅3.1.1设计说明格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护主用。另外，可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理水量不是很大，栅渣可用人工清除。设计参数：取中格栅；栅条间隙e=10mm；栅前水深h=0.4；过栅流速v=0.6m/s；安装倾角=45。设计流量：Q=5000m3/d=0.058m3/s3.1.2设计计算图3.1格栅设计计算草图栅条间隙数（n）(式3.1)取n=21条。栅槽有效宽度（B）设计采用圆钢为栅条，即S=0.02m(式3.2)进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内的流速为0.5m/s，进水渠道宽取B1第10页共22页n本科毕业设计=0.175，渐宽部分展开角=20。　　　　　　　L1=(式3.3)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.215m(式3.4)过栅水头损失k=3v=0.6m/s(式3.5)栅槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.7mH=h+h1+h2=0.4+0.176+0.3=0.876m(式3.6)栅槽总长度（L）每日栅渣取（可采用人工清渣）(式3.7)式中：Q——设计流量，m3/s；W1——栅渣量（m3/103m3污水），取0.1~0.01，粗格栅取小值，细格栅取大值，中格栅取中值。3.2污水提升泵3.2.1水泵选择设计流程中，污水需要从调节池提升到水解酸化池，设水解酸化池水面标高为+8m（水平地面相对标高为±0.00m），调节池池底标高为-4.5m，提升泵的水头损失为0.5m，则扬程H=10–（–4.5）+0.5m=15m，故选用50LW10-10-0.75型排污泵[16]。其主要性能参数如表3.2所示。第10页共22页n本科毕业设计表3.1性能参数泵型号排出口径(mm)流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kw)效率(%)50LW10-10-0.7550101013900.75563.3水解酸化池水解酸化池为厌氧污泥反应器中的一种。在水解酸化池内，利用水解和产酸菌的作用将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将大分子物质分解为小分子物质，大大提高了污水的可生化性，为下一步的好氧处理提供良好条件[17]。3.3.1设计参数最大设计流量Qmax=5000m3/d=0.058m3/s，废水在水解酸化池中的停留时间T=6h，水解酸化池内废水上升速度v上升=1.0m/s。3.3.2设计计算水解酸化池的有效容积：(式3.8)代入数据得：水解酸化池的有效高度：代入数据得：为了增加水解酸化反应器中活性污泥的浓度，提高反应速率，在池中还加设了供微生物栖息的立体弹性填料，填料高度2.5m，满池布置，填料下部区域为活性污泥层，填料底部距池底1.5m，填料上部距水面高度为0.5m，取池子的超高为0.5m，则水解池的实际总高度：按有效池容计算，水解酸化池的有效截面积：(式3.9)第10页共22页n本科毕业设计代入数据得：将水解酸化池分为两格，每格尺寸为15m×5m×5m。复核水解池上升流速：(式3.10)符合0.8～1.8m/h的范围。3.3.3布水系统设计计算水解酸化池良好运行的条件之一是保障污泥与废水之间的充分接触，因此水池底部布水系统应该尽可能地布水均匀，这样才能产生比较好的水力搅拌作用。水解酸化池的布水系统形式有多种，本设计中拟采用最简单的穿孔管布水器。穿孔管布水器的布置一般是沿池长方向设置总布水管，沿池宽度方向间隔布置配水横管，即采用“丰”字形布置。配水管下部交叉开有布水孔。从横管端面来看，布水孔的夹角为50°。为了配水均匀，配水管一般采用对称布置，以总布水管为对称线，这种布水系统的特点是采用较长的配水支管以增加沿程阻力，以达到布水均匀的目的[18]。配水支管上布水孔的设置应满足下列条件：1、配水支管直径不小于50mm，出水孔眼应沿配水管中心线两侧向下交叉布置，从管横断面上看出两侧出水孔的夹角为50°。2、水孔最小孔径不宜小于15mm，以免进水中的杂物堵塞孔眼，一般孔径在15～25m之间。3、配水支管应位于服务面积的中心，配水支管上出水孔距池底的高度约20～25cm，孔口流速不小于2m/s。取孔口流速为2.5m/s，孔径为18mm，则单池内孔口数量个为方便安装，取40个。设计进水总管管径为150mm，支管管径为100mm。3.3.4排泥系统设计每座池子各设一根排泥管，池子在污泥量过多时可以进行排泥，各池的污泥由污泥泵抽入污泥浓缩池中。设计排泥管管径为200mm。3.4CASS反应池设计计算第10页共22页