综合性医院污水处理工艺设计

张鹏飞,王靖华

(1.成都基准方中建筑设计有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310012；2.浙江大学建筑设计研究院,浙江 杭州 310027)

1 概 况

中德芜湖国际康复医院有700个床位,建筑高度81.69 m,包括康复部、医技科室、手术部、住院部、门诊部及医疗保障部等,是一所集医疗、教学、康复、预防、保健、护理和社区卫生服务为一体的综合性医院。该院产生的污水主要为生活污废水及少量的医疗废水,包括检验科含酸碱废水,住院部病房及每层公共卫生间内生活污废水,中心供应区洗涤废水。手术室内少量的医疗废水由专人收集,统一无害化处理,不排入下水道。医院排水中含有化学物质、病原体,必须经过处理达标后才能排放至市政污水管网。本建筑室内卫生间污、废水分流制排放,检验科和中心供应设置独立的排水系统,与卫生间生活污、废水分别排至室外。结合本工程的实际情况,经过综合比较后,采用了生物接触氧化法处理工艺对医院污水进行处理,达标后排至地块南侧市政污水管网。

2 污水水质分析

本工程中污水来源主要为检验生化科废水，中心供应区洗涤废水，住院部病房及每层公共卫生间内生活污废水。目前,医院放射科影像均采用干式洗片机,没有洗印废水及含汞废水产生,手术室及产房内的少量污水及医疗废弃物统一回收后由专业环保公司回收,统一无害化处理,不排入下水道。检验生化科废水中含有酸碱试剂、细菌、病毒。中心供应区废水主要来自去污间排水、自动清洗医疗设备排水,蒸汽消毒设备冷凝水。住院部及公共卫生间为便溺、淋浴、盥洗等污废水,淋浴用水使用率较酒店类低,便溺排水中含有细菌、病毒和寄生虫卵等。

根据业主提供的环境影响评价报告及相关污水排放标准,并参考该城市其他大型医院的建筑排水水质指标[1-2],确定本工程设计进水水质和出水水质指标见表1。

出水水质符合《医疗机构水污染物排放标准(GB 18466—2005)》中的预处理标准和《污水综合排放标准(GB 8978—1996)》中的二级标准[3]。

3 污水水量分析及排水管网的设置

本建筑最高日污水排放量为750 m3/d,最大时污水排放量为69 m3/h。各排水区域的排水规律不同，如：检验生化科废水排水量不均匀,排水周期变化较大,最高日废水排水量为1.5 m3/d。该废水在室外设置中和水质调节池后,能够调节水量变化。中心供应区工作时间段为早上8∶00-12∶00,下午14∶00-18∶00,废水排水量均匀,排水时间变化系数小。本设计中根据中心供应区用水设备的种类和数量、排水规律,采用排水百分比法计算排水流量。住院部每间病房内均设置独立卫生间,卫生间设置淋浴、马桶、洗脸盆。其中，淋浴和洗脸盆设置集中生活热水供水。医院采用刷卡限时办法,管理淋浴热水用水。

表1 进出水水质指标

检验科废水采用聚丙烯塑料管材统一收集,独立设置室内排水管网,排至室外埋地式酸碱中和池进行中和、调节池预处理。池有效容积为2 m3。待酸碱平衡,水质调节均匀后排至污水处理构筑物。中和池的加药设备设置在室内1层设备机房内。中心供应区设计采用薄壁不锈钢管道统一收集,单独设置排水管网排至室外废水管网后进入污水处理构筑物,该排水水温未超过40 ℃,故未设置降温池处理。住院部及公共卫生间排水设置污、废分流的排水系统,生活污水化粪池预处理后,一并进入污水处理构筑物。

4 污水处理流程设计

4.1 污水处理工艺的比较选择

医院建筑污水含粪便污水经化粪池处理,含酸碱废水经中和池处理后,原水有机物浓度相对不高,处理对象主要为悬浮物和部分有机物,可采用以生物处理为主的工艺流程。好氧生物处理工艺中,生物转盘需敞开设置,处理过程中散发异味,该工艺设置位置会影响到医院主体建筑的布置。生物流化床动力消耗大,运行费用较高,且控制和维护不便,不适合医院建筑排水处理。故本工程初步拟采用生物接触氧化法处理和曝气生物滤池。曝气生物滤池容积负荷高,生物数量多,占地少,具有生物降解反应与过滤双重功能,且不需要设置二沉池。但该工艺对进水的SS要求较高,反冲洗时,水力负荷较大,容易冲击初沉池。由于考虑到本建筑污水处理构筑物埋地设置在室外,滤池的反冲洗控制及后期反冲洗维护不便,不予采用。生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法,是生物膜法和活性污泥法相结合的工艺,在反应池中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,以达到净化目的。该工艺容积负荷高,处理效率好，无污泥膨胀，可以间歇运行,不需要回流污泥,且剩余污泥量少。故本工程决定采用生物接触氧化处理工艺[4]。

4.2 工艺流程设计

生物接触氧化法工艺成熟,管理便捷,污水经充氧后以一定流速流经填料,与生物膜接触,生物膜与悬浮的活性污泥共同作用,达到净化废水的作用。本工程污水处理工艺流程见图1。

1)污水首先进入格栅井,经过机械格栅过滤;2)经格栅处理后的污水进入调节池，污水在调节池中经过混合后,由提升泵排至好氧接触氧化池;3)污水与好氧池中悬挂组合填料充分接触,且好氧池中采用表面曝气,给好氧池的生化反应提供充足的氧气,进行微生物的接触氧化反应;4)经过接触氧化反应后,污水进入二次沉淀池;5)经过沉淀后的污水进入消毒池,采用次氯酸钠进行消毒,杀灭污水中的大肠杆菌等大部分细菌,达标后经污水提升泵提升排放;6)设置污泥回流泵将二沉淀池中的污泥进行回流到好氧池,能够去除氮、磷等物质，多余的污泥由污泥泵打入污泥浓缩池进行重力浓缩,上清液回流入调节池中；浓缩的污泥由专业单位统一外运无害处理。处理构筑物平面布置图见图2。

图1 污水处理工艺流程图

图2 污水处理构筑物平面图

4.3 工艺构筑物参数确定

1)初沉调节池 水力停留时间t=8 h,尺寸9.5 m×8.0 m×3.5 m,有效容积250 m3。该调节池辅以穿孔曝气管曝气,调节水质、水量。

2)接触氧化池 池内悬挂高效亲水生态填料作为微生物载体。好氧微生物有氧条件下,将废水中的有机物进行吸附并氧化分解。好氧池尺寸规格11.0 m×5.0 m×3.5 m,有效深度3.0 m。停留时间t=4.5 h。设计BOD容积负荷0.3 kg BOD5/(m3·d)。

3)二次沉淀池 二沉池进行泥水分离。水力停留时间t=2.5 h。每个尺寸规格4.0 m×4.0 m×3.5 m(分两格),采用中心筒导流。

4)污泥浓缩池 医院污水在处理过程中,沉淀的污泥含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵,须经消毒后无害化处理。水质水量调节池的沉淀区污泥和二沉池污泥均排入污泥池进行厌氧消化。污泥泵循环搅拌反应,以杀灭污泥中的病菌。污泥池尺寸规格4.0 m×3.2 m×3.5 m,有效深度3.0 m。污泥浓缩时间为8 h。

5)消毒池 本工程采用现场制备次氯酸钠进行消毒。次氯酸钠为高效的含氯消毒剂,杀菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氧化作用,消毒剂由成品次氯酸钠机制备。反应池有效深度3.0 m。停留时间t= 1.5 h。投放位置设置在二沉池出水口,消毒剂与生化出水能充分接触反应。

6)化粪池 根据《建筑给水排水设计规范(GB 50015—2003)》要求：化粪池作为医院污水消毒前的预处理时,化粪池的容积宜按污水在池内停留时间24～36 h计算,污泥清掏周期宜为0.5～1年。本工艺取停留时间30 h,考虑到清掏操作会影响医院运营,故污泥清掏周期取1年,选择两个并联的13#化粪池作为污水预处理构筑物。

7)污水处理过程中产生的废气采用过滤吸附和光催化除臭、消毒处理。

5 优化深化设计

工程在初步设计时,为生物接触氧化工艺选用了鼓风曝气系统,并在建筑室内地下1层设置了专门的鼓风机房。后期考虑到罗茨鼓风机噪音较大,会影响地下1层医疗区正常工作,且供气管路需预埋,不便于后期维护。本工程处理水量不大,表面曝气可满足工艺需求。故在施工图阶段将工艺中的鼓风曝气改为了表面机械曝气。使处理工艺简化,便于后期维护。

原设计中,室外埋地化粪池拟采用钢筋混凝土化粪池,施工图期间考虑到施工便捷性,且考虑化粪池漏水会造成含细菌、病毒和寄生虫卵的污水渗出,影响周边地下水水质。故优化调整为采用成品玻璃钢化粪池,化粪池基础采用钢筋混凝土基础,可有效防止化粪池渗漏,保护周边地下水。

6 结 语

1)污水处理构筑物位置的选择应重视臭气对建筑的影响,构筑物应设置在地块夏季主导风向的下风向。且格栅间,污泥浓缩池应设置除臭措施。

2)本工程运行后,各项出水指标均能达到预期目标排放,生物接触氧化法管理简单,剩余污泥少。间歇运行也符合医院污水流程,可见该法适用于综合性医院生活污水处理。

3)医院生活污水必须采用化粪池做预处理,且污水停留时间按规范取大值。不建议将生活污废水合流排入化粪池。污水水质变化较其他民用建筑较大,在处理构筑物前，应设置调节池,以确保进入后续处理系统的污水水质、水量稳定。