建筑工程设计某医院污水处理站工程设计.docx

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建筑工程设计某医院污水处理站工程设计

（建筑工程设计）某医院污水处理站工程设计

某医院污水处理站工程设计

1．引言

世界上任何国家的发展，都会随着推进社会进步、促进工农业生产能力发展而得到提高，使人民生活得到了进一步的改善，但是，伴随着社会的发展，同时也带来了各种各样的环境污染。

造成环境污染的重要来源之一便是污水。

世界各国政府注意力开始集中在这个恐怖的污染源上，治理环境水污染的课题随之列入世界环保组织的日程之上。

纵观世界之后，再来看看国内的现状。

在我们中国有很多城市都处于十分缺水状态。

虽然，我们国家拥有的水资源十分可观，已经成为占据世界大部分水量的国家之一。

但是，纵使我家拥有很多水资源，可由于我们国家人口数量基数较大，平均下来，每个人的拥有的却仅仅是2100立方米，是全球人均拥有量最少的国家之一。

并且，我们国家每年的用水量都排在了世界的前几名。

水污染情况不容乐观，水资源过度消耗的问题又迫在眉睫，因此，如何实现水资源重复利用，污水回收处理已经成为我国眼前的重要问题。

由于世界各国政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长远的发展，但是我们要清醒的看到一点，我国工农业生产发展的脚步迅速，尤其是改革开放的20年来乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化。

某些企业单位在追求巨大经济利益的同时忽视了社会、环境效益，现已成为现阶段国内外环境保护领域亟待解决的问题，同时也是一个严峻的难题。

为此，当今社会环境污染的治理不能只停留在政府的重视，而是要深化到社会各阶层每位公民环保意识的提高。

我们不仅要达到经济发展，生活质量提高，而且还要做到经济与环境保护协调发展。

为此，我们身为当代青年，更应该唤起群众为21世纪全球可持续发展的这一共同目标实现而行动，为人类健康的生存，为子孙后代留下更优质的环境而努力完成自己的责任。

2．设计依据

本设计贯彻和执行国家关于环境保护方面的基本国策，依据国家所颁布的下列有关防治水污染方面的法律和法规进行：

（1）《医院机构水污染物排放标准》GB18466-2005；

（2）《医院污水处理技术指南》国家环保总局环发〖2003〗197号；

（3）《医院污水处理设计规范》CECS07：

2004；

（4）《综合医院建筑设计规范》JGJ49-88；

（5）《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88（1997年版）；

（6）《建设项目环境保护设计规范》1996；

（7）《城市区域环境噪声标准》；

（8）《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；

（9）《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-98；

（10）《现场设备，工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98；

（11）《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93-86；

（12）《污水综合排放标准》GB8978-1996；

（13）《排水工程》下，张自杰主编，中国建筑工业出版社（第四版）；

3．设计原则

4．设计任务及概况

4.1设计任务

学生在全面了解国内外医院污水处理新技术应用现状基础上，针对河北邢台市某医院污水水质特点，通过多方案技术经济比较论证，合理确定医院污水处理工艺技术路线，并完成该工程的初步设计（主要包括工艺设计计算、说明书的编制和绘制相关设计图纸）。

4.2工程概况

1）污水处理站工程设计规模400m3/d，污水来源于该医院门诊和病房产生的污水。

2）污水进出水水质如下表4.2

表4.2进出水水质

项目

pH

COD

（mg/L）

BOD5

（mg/L）

SS

（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

粪大肠菌群数

（MPN/L）

原水水质

6-9

400

200

250

25

100000

处理水质

6-9

≤60

≤20

≤20

≤15

≤500

（1）COD去除率=（400-60）/400=85%

（2）BOD5去除率=（200-20）／200=90%；

（3）SS去除率=（250-20）／250=92%；

（4）NH3-N去除率=（25-15）／25=40%；

（5）大肠菌群去除率=（1.06*105-500）／1.0*105=99.5%；

进水pH为6-9，出水pH为6-9。

在选择流程时，至少要保证所选的流程有如上的处理效果，才能达到本次设计的基本要求。

5．污水处理工艺方案比选

医院污水治理的原则，一方面要考虑污水中细菌、病毒的种类和数量，另一方面还应考虑污水的理化指标和毒理指标，更主要的还必须考虑污水的排向和受纳水体对水质的要求。

另外，2005年7月，国家环保总局批准了医疗机构污水排放的新标准，明确规定医院污水必须经过二级处理后，再进行消毒，这样不仅可使消毒剂耗量减少，提高消毒效果，更可以使污水中各项污染因子达标排放。

5.1污水处理工艺技术比选

医院污水水质类似于生活污水，但其含有大量的致病菌，此种水可生化性强，因此医院污水常用生化法作为二级处理工艺。

应用于医院污水处理的工艺技术已相当成熟，近年来主要以接触氧化法、膜生物反应器和传统活性污泥法为多。

下面对几种方法分别进行简要的介绍：

5.1.1生物接触氧化法

生物接触氧化工艺采用固定式生物填料作为微生物的载体，生长有微生物的载体淹没在水中，曝气系统为反应器中的微生物供氧。

由于生物接触氧化法的微生物固定生长于生物填料上，克服了悬浮活性污泥易于流失的缺点，在反应器中能保持很高的生物量。

其工艺特点如下：

　①生物接触氧化法对冲击负荷和水质变化的耐受性强，运行稳定。

　　②生物接触氧化法容积负荷高，占地面积小，建设费用较低。

　　③生物接触氧化法污泥产量较低，无需污泥回流，运行管理简单。

此种方法对污水中的BOD、COD去除效率较高，但对SS去除效率不高。

工艺中一般设有调节池和二沉池，有时为了达到较高的SS去除率，还要增加过滤装置，因此，工艺流程比较长，占地面积大，投资费用高，操作管理比较复杂。

5.1.2膜生物反应器

膜生物反应器是MembraneBioreactor，简称MBR。

利用现代超微滤膜技术与传统的活性污泥法，创造出一种全新的废水处理技术。

膜生物反应器以超微滤膜单元取代传统的二沉池，所有悬浮物和胶体都被膜分离截留，污泥的沉降性不会影响到出水水质，彻底的实现了泥水的完全分离。

膜单元的出现，增加了曝气池中活性污泥的浓度，提高了生物降解的速度，降低了F/M比值，并且有效的减少了剩余污泥的产生量。

膜生物反应器出水的COD值要比传统的活性污泥法大为降低，污染物综合去除率可达90%以上，且出水的浊度通常小于1NTU，出水水质优良。

MBR工艺用膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，可进行高效的固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，具有下列优点：

 ①抗冲击负荷能力强，出水水质优质稳定，可以完全去除SS，对细菌和病毒也有很好的截留效果。

②实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；生物反应器内微生物量浓度高，可高达10g/L以上，处理装置容积负荷高，占地面积小，减小了硝化所需体积。

 　③有利于增殖缓慢的微生物的截留和生长，系统硝化效率提高。

可延长一些难降解有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

MBR剩余污泥产量低。

5.1.3传统活性污泥法

SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。

1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。

此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点。

SBR工艺与其他活性污泥法相比，具有如下优点：

工艺流程简单，不需要另设二沉池及污泥回流设备，多数情况下可以省去初沉池。

占地面积小、造价低；特别是小城镇的污水处理可比普通活性污泥法节省基建投资30％以上。

营养物质去除效果及脱氮除磷效果好。

污泥沉降性能好。

适应性良好，且易于维护管理。

其工艺比较如表5-1

表5-1工艺比较

工艺类型

优点

缺点

使用范围

基建投资

活性污泥法

对不同水质的污水适应性强

运行稳定性差，易发生污泥膨胀和污泥流失，分离效果不够理想

800床以上的水量较大的医院污水处理工程；800床以下

较低

生物接触氧化

抗冲击负荷能力高，运行稳定；容积负荷高，占地面积小；污泥产生量较低；无须污泥回流，运行管理简单

部分脱生物膜造成水中的悬浮固体浓度稍高

500床以下的中小规模医院污水处理工程。

适用于场地小、中水量小、水质波动较大和微生物不易培养等情况

中

膜生物反应器

抗冲击负荷能力强，出水水质优质稳定，有效去除SS和病原体；占地面积小，剩余污泥产量低。

气水比高，膜需进行反洗，能耗及运行费用高

300床以下小规模医院污水处理工程；医院面积小，小质要求高

高

曝气生物滤池

出水水质好；运行可靠性高，抗冲击负荷能力强；无污泥膨胀问题；容积负荷高且省去二沉池和污泥回流，占地面积小。

需反冲洗，运行方式比较复杂；反冲水量较大

300床以下小规模医院污水处理工程

较高

简易生化处理

造价低，动力消耗低，管理简单。

出水COD、BOD等理化指标不能保证达标

作用对边远山区、经济欠发达地区医院污水处理的过渡措施，逐步实现二级处理或加强处理效果的一级处理

低

5.2消毒方法比较

医院污水常用的消毒剂液氯消毒剂、次氯酸钠消毒剂、二氧化氯消毒剂和臭氧消毒剂等。

医院污水常用消毒技术比较如表5-2所示。

表5-2          常用消毒方法比较

消毒剂名称

优点

缺点

消毒效果

氯

Cl2

具有持续消毒作用；工艺简单，技术成熟，操作简单，投量准确

产生具致癌、致畸作用的有机氯化物（THMs）；处理水有氯或氯酚味；氯气腐蚀性强；运行管理有一定的危险性

能有效杀菌，但杀灭病毒效果较差

次氯酸钠

NaOCl

无毒，运行、管理无危险性

产生具致癌、致畸作用的有机氯化物（THMs）；使水的PH值升高

与Cl2杀菌效果相同

二氧化氯

ClO2

具有强烈的氧化作用，不产生有机氯化物（THMs）；投放简单方便；不受pH影响

ClO2运行、管理有一定的危险性；只能就地生产，就地使用；制取设备复杂；操作管理要求高

较Cl2杀菌效果好

臭氧

O3

有强氧化能力，接触时间短；不产生有机氯化物；不受pH影响；能增加水中溶解氧

臭氧运行、管理有一定的危险性；操作复杂；制取臭氧的产率低；电能消耗大；基建投资较大；运行成本高

杀菌和杀灭病毒的效果均很好

紫外线

无有害的残余物质；无臭味；操作简单，易实现自动化；运行管理和维修费用低

电耗大；紫外灯管与石英套管需定期更换；对处理水的水质要求较高，无后续杀菌作用

效果好，但对悬浮物浓度有要求

从操作管理的难易程度及危险性、杀菌的效果、投资等几方面综合比较，邢台市该医院污水处理的消毒工艺选择二氧化氯法是比较合适的。

6．污水处理工艺流程图

6.1污水处理流程

医疗污水经格栅截除较大的固体颗粒和漂浮物后进入调节池。

隔出的污渣收集消毒后放至医院的医疗垃圾处理站。

污水在调节池内调节水质、水量，再经污水提升泵打入水解酸化池，在兼氧条件下，通过水解酸化菌的作用将大分子有机物水解酸化变成小分子有机物，以提高后续生化处理的可生化性。

水解酸化池出水自流入生物接触氧化池进行好氧生物化学处理，主要去除COD、SS、色度等污染物质，处理后的污水自流入到竖流沉淀池进行泥水分离，出水自流入消毒池，通过加药计量泵向消毒池内加入二氧化氯以去除细菌等微生物，消毒后达标排放，沉淀池产生的污泥用泵回流至水解酸化池和接触氧化池，剩余污泥去污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥定期进行消毒和干化处理。

6.2各级处理单元污染物去除率分析

根据处理要求和处理工艺流程，各级处理单元的污染物去除率分析如下表6-2所示。

表6-2各级处理单元的污染物去除率分析

序号

名称

项目

COD（mg/l）

BOD5

（mg/l）

SS

（mg/l）

NH3-N

（mg/l）

大肠杆菌

（MPN/L）

1

格栅+调节池

进水

400

200

250

25

1.6*108

出水

320

160

150

18.75

去除率

20%

20%

40%

25%

2

水解酸化池

进水

320

160

150

18.75

出水

224

112

112.5

14.07

去除率

30%

30%

25%

25%

3

生物接触氧化池

进水

224

112

112.5

14.07

出水

67.2

20

90

7.74

去除率

70%

80%

20%

45%

4

沉淀池

进水

67.2

25

90

7.74

出水

59.48

19.3

18

6.19

去除率

10%

15%

80%

20%

5

消毒池

进水

59.48

19.3

18

6.19

低于500

出水

59.48

19.3

18

6.19

去除率

-

-

-

-

7．主要处理构筑物设计计算

7.1格栅

格栅是一组平行的钢性栅条制成的框架，可以用它来拦截水中的大块漂浮物。

格栅通常倾斜架设在其它处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中，以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道或损坏水泵等机械设备。

因此，格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。

格栅的栅条多用50×10或40×10的扁钢或d=10的圆钢制作。

扁钢的特点是强度大，不易弯曲变形，但水头损失较大；而圆钢则正好相反。

栅条间距随被拦截的漂浮物尺寸的不同，分为粗、中、细三种。

细格栅的栅条间距为3～10mm，中格栅和粗格栅分别为10～25mm和50～100mm。

被拦截在栅条上的栅渣有人工和机械两种清除方式。

小型水处理厂采用人工清渣时，格栅的面积应留有较大的裕量，以免操作过于烦繁。

在大型水处理长中采用的大型格栅，则必须采用机械自动清渣。

格栅设计计算示意图见图7-1。

图7-1格栅示意图

7.1.1设计参数

（1）栅前流速

污水在栅前渠道内的流速控制在0.4~0.8m/s，可保证污水中粒径较大的颗粒不会在栅前渠道内沉积。

（2）过栅流速

即污水通过格栅的流速，一般控制在0.6~1.0m/s，过大则会使拦截在格栅上的软性栅渣冲走，若小于0.6m/s会造成栅前渠道内的流速小于0.4m/s，使栅前渠道发生淤积。

（3）过栅水头损失

污水的过栅水头损失与污水的过栅速度有关，一般在0.2~0.5m之间。

（4）栅渣量

栅渣量以每单位水量产渣量计0.1~0.01（），粗格栅用小值，细格栅用大值。

也可根据实际情况调整该数值。

（5）设计流量

Q=400m3/d=16.67m3/h=0.005m3/s

7.1.2设计计算

（1）栅条的间隙数

设栅前水深0.2m，栅条间隙5mm，过栅流速0.6m/s

（2）格栅宽度

设栅条宽度m，有

（3）进水渠道渐宽部分的长度

设其渐开部分展开角度，进水渠宽为0.08m，则

（4）栅槽与水渠道连接处的渐窄部分长度

（5）通过格栅的水头损失

设栅条断面迎水面为锐边矩形断面

式中：

——格栅被栅渣阻塞而使水头损失增大的系数，一般取3；

——格栅局部阻力系数；

——收缩系数，查表知。

（6）栅后槽总高度

（7）栅槽的总长度

（8）每日湿栅渣量

故采用人工定期清理栅渣

7.1.3格栅井

格栅安装在废水渠道的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。

同时，减轻后续构筑物的处理负荷，则可设计格栅井池体尺寸设计如下：

尺寸:

2.5×0.6×2.6m

结构形式：

钢筋混混凝土

7.2调节池

7.2.1设计参数设定

取停留时间t为9.0小时，最低水位为0.5m。

7.2.2设计计算

1.进水管设计

取水流流速为0.5m/s，则管径应为D=＝0.113（m）,

取管径为150mm，则流速为0.28m/s，

设计标高为－1.40m；

2..容积计量

V=Q×t=400÷24×9.0=150（m3）

取有效水深h=3.0m，则池表面积A==50；

可取长宽为10m×5m，则

3.总高度计算取超高h1=0.5m

H＝h＋h1＝3.0＋0.5＝3.5（m）

即池体设计参数如下：

尺寸:

10.0×5.0×3.5

有效水深：

3.0m

有效容积：

150m3

停留时间：

9.0h

7.2.3主要设备

1.潜水排污泵

规格：

WQ50-42-9-2.2

参数：

流量42m3/h，扬程9m，功率2.2kw

数量：

1台（间歇使用）

2.液位控制器

数量：

1套

7.3斜管沉淀池

7.3.1设计参数

沉淀池表面负荷：

q=2.0m/（m2·h）

斜管孔径为800mm

斜管长1.0m

斜管水平倾角为60

7.3.2设计计算

1.沉淀池表面积

用水量Q=400m/d=16.67m/h=0.005m3/s

沉淀池数n=1

表面负荷q0=2.2m/（m*h）

A===8.3m

故沉淀池平面尺寸长宽可为4×2.1m

2.池内停留时间

斜管区上部清水层高度h=0.6m

斜管的自身垂直高度h=0.9m

t===40.9min

3.污泥部分所需容积

4.污泥斗容积

在底部设方形的集泥斗，上面积边长为a=3.5m,下面积边长取a1=1.0m,斜坡度为60

可取2.2m

由于V1﹥V

故可以满足储存污泥要求

5.沉淀池的总高度

沉淀池超高h1=0.3m

沉淀池底部缓冲层h4=0.5m

H=h+h+h+h+h=0.3+0.6+0.9+0.5+2.2=4.5m

即沉淀池工艺设计如下：

尺寸:

4.0×2.1×4.5m

有效水深：

4.2m

结构形式：

钢筋混凝土

数量：

1座

7.3.3主要设备

（1）加药装置

数量：

2套

排泥系统：

2套

溢流堰：

5m

（2）转子流量计1台

7.4水解酸化池

厌氧水解是一种新型的生物处理工艺，池内设置弹性填料，利用生物膜的作用，将废水中的大分子有机物转化为小分子有机物，并使部分小分子有机物降解消化。

7.4.1设计参数

设计参数流量Q=400m3/d，16.67m3/h

7.4.2设计计算

1.水解池的容积

式中：

——水解池容积，；

——最大设计流量，；

HRT——水力停留时间，h，取5h；

设水解池的有效水深H=4.0m，

则池表面积：

将池分为2格，则每个的池表面积为

故可设池的长宽为3.5×3m

2.水解池上升流速校核

已知反应器高度H=4.0m，反应器的高度与上升流速v的关系

下：

（符合设计要求）

3.出水堰堰长设计

取出水堰负荷q=1.0L/（s·m）,

则堰长L=Q/q=0.005×1000÷1.0=5m

4.池总高设超高

即其设计如下：

尺寸:

3.5×3×4.5m，分两格

有效水深：

4.0m3

停留时间：

2.5h

齿型堰板：

7m

弹性立体填料：

41.7m3

7.5接触氧化池

废水经水解酸化处理后还不能达到国家排放标准，尚需进行深度处理。

由于废水中的COD浓度还比较高，必须通过好氧生物降解废水中的有机物。

为保证好氧处理效果，采用生物接触氧化工艺。

在生物接触氧化系统中设有半

软性填料，通过微孔曝气器曝气充氧培养微生物，废水与长满生物膜的填料相接触，大部微生物以生物膜的形式固定在填料上，部分悬浮生长在水中；在曝气冲刷作用下，老的生物膜不断脱落，新的生物膜不断生长，促进生物膜的新陈代谢。

填料上的微生物以废水中的有机物为食物，分解为CO2和H2O,从而降低了废水中的有机物浓度，使废水得到净化。

生物接触氧化工艺是近年来国家推荐广泛使用的工艺，它具有以下特点：

①由于填料比表面积大，池内单位容积的生物固体量较高，因此具有较高的容积负荷。

②由于接触氧化池内生物固体量多，水流属于完全混合型，对水质水量的骤变有较强的适应能力。

③当容积负荷较高时，其F/M（有机物与活性污泥质量的比值）比可以保持在一定水平，污泥产量低，而且大多为脱落的生物膜，易脱水处理，不需要污泥回流，因此不存在污泥膨胀的问题，运行管理简便。

7.5.1参数选取

1.设计流量Q=400m3/d，COD进水水质：

350mg/L，出水水质：

60mg/L，去除率82.8%；BOD进水水质:

150mg/L,出水水质：

25mg/L去除率83.3%；

2.设计参数

①生物接触氧化池的个数或分格数应不小于2个，并按同时工作设计。

②容积负荷范围M：

1000～1500gBOD/（m3·d）。

（给排水设计手册第5册）

③污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.2～3.0h。

④填料层总高度一般为3m，当采用蜂窝型填料时，一般应分层装填，每层高度不超过1.5m，蜂窝孔径不小于25mm。

⑤进水BOD浓度应控制在150～300mg/L。

⑥接触氧化池中的溶解氧含量一般应为2.5～3.5mg/L，气水比为（15～20）：

1。

⑦接触氧化池每格的面积一般不大于25m2,为保证布水布气均匀。

7.5.2设计计算

1.接触氧化池有效容积：

取容积负荷M=1100g/（m3·d）

L，L--进出水BOD的浓度，mg/L

2.接触氧化池面积：

取接触氧化填料层总高度H=1.0m，设置1层，层高1m

则接触氧化池总面积：

3.接触氧化池格数：

设每池格数n=3，则每格接触氧化池面积：

，取f=15

每格接触氧化池尺寸为5×3m

4.有效接触时间：

在1.5～3.0h范围内。

5.接触氧化池总高度：

H0=H+h1+h2+（m-1）h3+h4=1+0.5+0.3+2×0.2+0.3=2.5m

H—填料高度，m

h--超高，0.5—0.6m,取0.5m

h--填料层上水深，0.3—0.4m,取0.3m

h--填料层之间距离，一般为0.2—0.3m，取0.2m

h--填料至池底的高度，0.3—1.5m，一般取0.3m

6.选用半软性填料，则填料总体积：

7.所需空气量：

采用多孔管鼓风微孔曝气供氧，取气水比D0=15m3/m3，总空气量：

每格需气量：

每格所需曝气头个数为：

83.4/3=27.8个，取30个，共需90个

则池体设计如下：

容积负荷：

1100gCOD/m3.d

尺寸：

L×B×H=5×3×2.5m共3格

有效水深：

1.5m

有效容积：

37.5m³

停留时间：

2.25h

7.5.3主要设备

1.曝气头

型号：

KBB型微孔曝气器

数量：

160个

2.填料

型号：

弹性立体填料

数量：

120m3

3.齿型堰板4.0m

4.风机（含消音器）

型号：

SSR-100

风量：

5.35m3/min

功率：

8.3