全套CASS毕业设计CASS消毒工艺处理污水设计

湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 1前 言医院或其他医疗机构排出的污水污物可能含有传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有害物质，具有极大的危害性，并且令人厌恶，如不妥善处理，其对医务人员和广大人民群众健康及环境危害是显而易见的。医院污水由于其水质特殊性而被单独划分为一种污水类型。本设计介绍了医院污水的危害，处理方法等，而且绝大多数医院其排放的污水有机污染物浓度比普通的生活污水低，而细菌总数也在同一个数量级，只是有害或致病菌所占的比例较高，所以消毒处理是医院污水处理的关键。就医院污水处理的必要性有人认为在国外医院污水并未单独处理，与普通生活污水一样直接排入下水道，这是基于国外采取了严格的污水污物分流措施，而我国的情况则明显不同，大量的污染物直接排入到污水中，必须进行处理。通过各种生化方法及消毒方法的比较，本设计采用连续进水的周期循环活性污泥法工艺（CASS）并选择了目前常用而且经济有效的消毒方法化学法二氧化氯消毒。本设计分为九个部分，依次为：概述、工艺流程的确定与选择、主要构筑物的设计与计算、污泥产量的计算、自动投氯系统的计算、管路的设计与计算、设备的性能与选型、运行管理、工程概算以及运行中异常性状和解决对策。本设计注重理论联系实际，力求实现科学性、先进性的统一。实践证明，采用 CASS 处理工艺，系统简单，未设污泥回流装置，没有初沉池及二沉池，占地面积比传统活性污泥法减少了20%30%，投资节省了 15%25%，运行费用减少了 10%20%。特别要提出的是本设计得到了李方文老师的细心指导，在此表示衷心的感谢。由于本设计编写时间比较仓促，加之本人学识有限，设计中难免有不妥之处，恳请老师批评指正，不胜感激.周 玲200505湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 2一、概 述（一）医院污水的现状医院或其他医疗机构是担负着医疗、教学、科研和预防四大任务的单位，是病人活动比较集中的场所。治病救人，救死扶伤是医院的宗旨，而防止环境污染，杜绝交叉感染加强医院污水污物治理和消毒也是义不容辞的责任。随着我国医疗事业的发展，我国县以上医疗单位的床位数以达 200 多万张，其中传染病科的床位数达到 9000 多家，城区 20 张床位的医院达 400 多家。医院或其他医疗机构排出的污水污物可能含有传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有毒有害物质，具有极大的危害性，并且令人讨厌，如不妥善处理、处置，其对医务人员和广大人民群众健康及环境的危害是显而易见的。医院污水特别是传染病医院或传染病房排出的污水如不消毒处理排入水体，可能引起水源污染和传染病的爆发流行。通过流行病学调查和细菌学检验证明，国内外历次大的传染病爆发流行，几乎都与水源污染、饮用或接触被污染的水有关。同时，医院污水中还含有重金属、消毒剂、有机溶剂以及酸、碱、放射性物质等，是致癌、致畸、致突变物质，这些物质排入岁体将对环境造成巨大的危害并长期危害人体健康。因此，医院污水必须进行无害化处理，达到规定的排放标准方可排放或运送至专门的机构处置。关于医院污水、污物的防治措施和处理技术，国内进行了大量的研究开发。随着对医院污水水质和危害性的进一步了解和研究，人们对医院污水中病毒、病菌的危害性认识不断提高，有关部门对医院污水处理的重要性也日益提高。在 20 世纪 80 年代中期开始对医院污水处理提出了明确的消毒要求，大多数医院开始对医院污水进行一级处理。一般通过一级处理可去除 60%的悬浮物和 25%的生物需氧量（BOD ） ，杀菌效果可达 99.99%以上，基本消除医院污水对环境和人类健康的危害。近年来随着我国对环境保护要求的不断提高，水污染物排放标准控制项目不断增加，对医院污水的处理要求也不断提高，不但需要对细菌、病毒等指标进行处理，对化学需氧量（COD） 、BOD、N 、P 等指标也提出了新的要求，对排放水体下游没有城市污水处理厂的医院。因而要求对医院污水采用二级处理，这样可以去除污水中溶解的和呈胶体状态的有机污染物。其 BOD 的去除率在 90%以上，同时还可去除COD、酚、氰等有机污染物。医院污水处理属于小型污水处理工程，一般小型生活污水二级处理工艺都可适用于医院污水处理。生活污水生物处理的技术有很多，发展也很快，近年来出现了一些投资省、效率高的新技术和新工艺。可应用于医院污水二级处理新技术有：氧化沟处理技术、AB 法处理技术、水解酸化处理技术、沼气处理技术、CASS 处理技术、超滤处理技术、膜生物处理技术等。（二）医院污水的来源和主要污染物1：来源医院一般分为综合性医院和传染病医院两大类。医院污水就其污染物的种类及浓度与城市粪便污水相近，但并不完全一致。因为除一般污染物外，医院污水中还含有一些特殊的污染物，如药物、消毒剂、诊断用剂、洗涤剂等。医院污水主要源于各种病房，特别是各种传染病房、手术室、洗衣房所排污水，除含有大量病源微生物，寄生虫卵如蛔虫卵及各种病毒如肝炎病毒、肺结核菌和痢疾菌等外，还含有大量污染物，其湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 3中有机物质占污染总量的 60%左右，不溶解物质约占总量的 40%。由于大量不容物质如肌肉组织等沉淀时，将比重较大的蠕虫及其卵、大量细菌等一起沉淀在污泥中。近年来，医疗中广泛使用了放射性同位素如，这些医疗用具常用水冲洗，因此，冲洗污水中会含有放射性同位素。另外，有的医院还设有附属制药厂，其排水中含有酸碱等有害物质，由此可见，医院污水须经过消毒、脱污等方可排入江河中。2：主要污染物（1）悬浮物及飘浮物一般均在病房出口处设置化粪池。污水进入化粪池后，其中比重较大的污染物在池中沉淀分离，发酵消化。在沉降过程中也夹杂一些病毒病菌随之沉降，故污泥也应作相应处理。化粪池出水仍会携带一部分漂浮物和机械杂质进入消毒池，这将影响消毒剂的杀菌效果，因此，污水进入消毒池前应得到充分沉淀和简单的过滤。（2）有机污染物医院污水的有机物一般小于城市污水，BOD5 多在 100 毫克/升左右。可以利用水体本身的自净能力将其消化。但如果直接排入要求较高的地表水体、风景区等时，则对其有机物要进行处理，一般多采用生物处理法。（3）放射性同位素由于原子核自发蜕变产生射线，它的存在使污水具有放射性污染，无法人为的改变污水中放射性物质的强度和性能。因此只有用稀释或浓缩的办法来降低或避免其危害。对于这种污水可根据放射性物质的种类、半衰期长短来决定其处理方法。对于半衰期短的元素，采用储存的方法或用稀释方法进行处理；对于半衰期长的放射性物质可采用物理、化学或生物法处理，将其先从污水中分离出来。根据调查，目前一般医院中使用的放射性同位素均系半衰期较短者，而且污水量较少，故通常采用储存法处理。（4）寄生虫寄生虫卵来源于粪便中，其比重大于粪便污水（约 1.02-1.04） ，故可通过沉淀将其从污水中分离。一般用蛔虫卵作为寄生虫的死亡标准，即当蛔虫卵死亡时，便认为其它虫卵均已死亡。蛔虫卵在外界可活 1-5 年，但在发酵环境中，生命期则大大缩短。在堆积的粪便中，夏天能活 7 天，冬天能活 21 天。常采用的化粪池，污泥清掏周期在三个月以上，寄生虫卵完全可以在池中沉淀，在发酵环境中杀灭。（5）病毒病毒是一种远比细菌小的物体，他们没有完整的细胞结构，必须在一定的活细胞中才能生存繁殖。在人类的传染病中 80%是由病毒引起的。病毒一般来说耐冷不耐热（但肝炎病毒对热、干燥和冰冻均有一定抵抗力，如甲型肝炎耐热 56，1 小时以上；乙型耐热 60，4 小时以上） ，不过所有病毒对高温煮沸和强氧化剂都很敏感，因此可投一定浓度的氯使其灭活。（6）传染病菌传染病菌的种类很多，但其活动规律则大同小异，一般在 PH 值 5-9.6 范围内生存，当 PH 值超出此范围病菌即死亡。在清水中能活一个多月，但在粪便污水中生活时间较短。这是因为：a.粪便污水中含有自身分解生成的氨，可起杀菌作用；b.大便分解还能产生某些灭菌素使细菌灭活。另外大部分湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 4病菌（除破伤风为厌氧菌外）都是好氧的。利用这一特性，如将水池加盖密封，一方面由于有机物分解消耗大量氧，另一方面因池子密封补氧困难，导致污水中溶解氧减少，致使好氧病菌在缺氧下自行消灭。（三）医院污水的水质水量1：水量医院每日排放污水量的大小取决于许多因素，它与医院的规模、性质、医院设施情况、医疗内容、住院与门诊人数、地域、季节、人的生活习惯及管理制度等因素密切相关。一般认为，医院排水量小于医院每天的用水量，约为用水量的 4/5。如何正确估算医院的耗水量和污水量，对于医院污水处理系统的设计和设备选型都是很重要的。据全国各地医院调查统计资料表明，城市医院的耗水量一般平均为 1000L/（床.d）左右，郊区和县城医院通常则为 700L/（床.d）左右。一年中，一般夏季耗水量最大，其他季节则要减少 20%30%，在南方地区，冬季要减少 40%50%。医院污水的排放还有一个突出的特点就是不均衡性，据调查资料表明，污水排放量通常在上午 79 时，下午 1820 时出现两次高峰。据调查资料，1998 年北京地区部分医院用水量与排水量如表 1表 1 1998 年北京地区部分医院用水量与排水医院名称 编制床位数量/床日用水量/（m 3/d）每床用水量m3/(床.d)日排水量/（m 3/d）每床排水量m3/(床.d北京协和医院 1000 2300 2.3 1840 1.84中日友好医院 1300 2164 1.67 1731 1.33北京医院 800 1800 2.25 1440 1.8北京儿童医院 720 1100 1.53 880 1.22北京胸科医院 600 660 1.10 528 0.88北京友谊医院 830 2109 2.54 1687 2.03煤炭中心医院 500 224 0.45 179 0.36宣武中医医院 240 220 0.92 176 0.74滨河医院 200 186 0.93 149 0.74北京肿瘤医院 350 495 1.41 396 1.13北京回民医院 230 194 0.84 155 0.67北京武警总医院 200 200 1.00 160 0.8北京水利医院 237 90 0.34 72 0.27西城厂桥医院 80 55 0.69 44 0.55北京新华医院 70 40 0.57 32 0.46北京亚运村医院 40 52 1.30 41 1.04北京玉渊潭医院 60 100 1.67 80 1.34北京劲松医院 20 21 1.05 1.68 0.84由表 1 知，医院的床位数越多、规模越大，其用水量和排水量也就越大。不同的医院平均每床用水量与排水量变化很大，一般医院设施条件好的大、中型医院的平均用水量和排水量高于其他医院。2 水质医院污水水质与医院的类别、收治病人的类型与人数等因素密切相关。一般的说，综合医院污水湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 5与生活污水生物性、理化污染指标相似；传染病医院污水则通常含有大量的传染性细菌和病毒，其危害性较大。设施较好、规模较大的省市级医院，由于收治病人人数较多、病人类型繁杂，其排放污水水质通常比规模较小的县级和乡镇医院差。下图是北京市医院污水水质调查情况一览表。表 2 北京市部分医院污水原水水质监测结果医院名称 大肠菌群数/（个/L） COD/（mg/L） SS/（mg/L） BOD5/(mg/L) pH 值北京友谊医院 1.5109 372 425 6.9北京协和医院 2.38107 117 40 59 7.8北京医院 2.38108 156 37 78 7.7北京肿瘤医院 2.38108 193 47 81 7.8解放军 304 医院 2.38109 207 111 93 7.8北京第二医院 2.38108 201 29 85朝阳中医院 2.38107 141 25 62北方医院 2.381010 42 17 10北京大学医院 2.38108 149 41.2 50.4 7.6西苑医院 1.6108 195 38 86 7.8北京医科大学口腔医院 2.381010 162 26 69北京邮电大学医院 2.38106 185 34 99 8北京同仁医院 2.38107 282 41 138（四）医院污水处理技术概述医院污水成分复杂，其净化处理技术涉及的学科多，净化处理单元主要化粪池、调节池、生化反应池、沉淀池、消毒接触池等。医院污水处理的目的是通过各种水处理技术和设备去除水中各种物理的、化学的和生物的污染物，使水质得到净化，达到国家或地方的水污染物排放标准，保护水环境和水体健康。医院污水一般排水量比较少，其处理规模属小型污水处理。根据医院的性质、规模、污水排放去向和当地的处理要求等，医院污水可以采用不同的处理方法和处理工艺流程。常用的处理方法按其作用原理可分为物理法、化学法和生物法。按其处理程度可分为一级处理、二级处理和三级处理等。按其处理工艺可分为预处理、主要处理、后处理等工艺流程。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。由于医院污水污染物浓度一般低于生活污水，所以在医院污水处理工程中可根据处理要求适当选用一些强化的一级处理工艺或被称一级半处理工艺的工艺方法。一级半处理包括投加适当混凝剂的化学处理工艺，预过滤处理或简单生物处理等。一级处理的主要设备和构筑物是：格栅、沉砂池、沉淀池等。一般通过一级处理可去除 60%悬浮物和 25%BOD。2：二级处理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，处理出水的 BOD 可降至 30mg/L 以下，同时还可去除 COD、酚、氰、LAS、湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 6等有机污染物。常规的二级生物处理技术不能去除水中的氮和磷。在污水排放标准比较高的地方，为了防止水体富营养化，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三级处理技术，三级生物脱氮除磷技术往往和二级生物处理工艺综合使用，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、氧化物和生物膜法等。3：消毒医院综合污水处理消毒是放在工艺的最后阶段，其目的是杀灭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。消毒设备主要由消毒剂制备、投加控制系统与混合池、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（漂粉精）等化学消毒剂，也有少数医院污水使用臭氧、紫外线或其他消毒剂消毒。通过接触池后，一般仍要保持一定的余氯量，杀菌效果可达99.99%以上。4：其他处理医院污水需采取不同的预处理措施，才可再排入综合污水系统。医院污水处理总的流程是：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，厨房食堂应设置隔油池，口腔科排水应处理含汞废水，使用过的和废药剂等应回收处置，放射性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入综合污水系统。污水系统再根据水质水量、排放去向和排放要求，排入城市下水道或进行一级处理或二级处理后通过消毒达标排放。（五）本设计处理概述1：项目概述某市属医院是一家集医疗、保健、教学、科研、急救于一体的全民所有制综合性医院，该医院现有病床 460 个，以前没有污水处理设施，考虑到医院以后的扩建和环保要求的提高，医院准备新建一套污水处理装置。该医院的污水主要来自于病房、门诊、注射室、化验室、制剂室、手术室及实验室，另外还有食堂、卫生间和浴室等的生活污水。2：设计原则采用先进合理的处理工艺，确保处理后出水达标排放；充分利用医院环保中心对构筑物和设备组合式设计的传统优势，有效利用现有空间，使污水处理设备布局合理；节省投资，减少运行费用；使工程操作简单，运行方便，易于维护管理。3：设计依据污水综合排放标准 （GB89781996）医院污水处理设计规范 （CECS07：88）室外排水设计规范 （GBJ1487）4：设计水量、水质湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 7设计处理水量该医院建成一套污水处理装置后，污水排放量为 500m3/天。设计进出水水质表 3 该医院综合污水中主要污染物及其浓度PH 值 SS/(mg/L) COD/(mg/L) BOD/(mg/L) 粪大肠菌群数（个/L）8.2 180 410 180 250108根据该市环保局审批意见，处理后的水质应达到污水综合排放标准 （GB89781996）中的一级排放标准，其主要污染物及其排放标准见表表 4 主要污染物及其一级排放标准表pH SS/(mg/L) COD/(mg/L) BOD/(mg/L) 总磷/(mg/L)氨氮/(mg/L)总余氯/(mg/L)粪大肠菌群（个/L）69 70 100 20 0.5 15 0.5 500湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 8二、处理工艺的选择和确定（一）处理工艺确定的原则1：对于现有、新建、改建的各类医院以及其他医疗卫生机构，反被病菌、病毒污染的水都必须进行消毒，达到相应的医院污水排放标准后方可排放。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市政污水管道。3：设计医院污水处理流程应根据医院类型、污水排放去向、排放标准等因素确定。4：当医院污水排放到有集中污水处理厂的市政污水管道时，以解决生物性污染为主，宜采用一级处理。5：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，宜采用二级处理。（二）本设计工艺流程的选择医院污水技术上处理难度不大，它的特点是含有大量病原菌。因此，医院污水治理的重点是去除有机污染物的同时，把好消毒关。该项目 COD 要求去除率为 78%，一般的生物处理方法能达到，但该项目亦有其特殊难点。1：在满足排放标准的前提下降低工程投资，简化操作管理；2：采取稳妥可靠的消毒方式和消毒设备；3：把好污泥处理关，从处理工艺选择上减少污泥产生量，在污泥排出系统之前加强消毒处理。活性污泥法处理效果好，净化效率高，占地少，是首选的处理工艺，SBR 法运行稳定可靠，处理效果好，同时具有脱氮功能，特别适用于间歇式进水的污水处理厂，是一种具有很多特点的污水处理系统。CASS 工艺是在 SBR 的基础上发展起来的，其与传统活性污泥法的比较如下： 建设费用省，由于 省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20%30%。工艺流程简洁，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS 曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少 35%。 运行费用省，由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省 10%25%。 有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮除磷功能。 管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文） 9 泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。表 4 生物处理方法的特点和适用条件一览表类型 优点 缺点 适用条件活性污泥法 处理程度高； 负荷高； 占地面积少； 设备简单； 能耗高； 运行管理要求高； 可能发生污泥膨胀； 生物脱氮功能只能在低负荷下实现； 城市污水处理； 有机工业废水处理； 适用于大、中、小型污水处理厂生物膜法 运行稳定，操作简单； 耐冲击负荷能力强； 能耗较低； 产生污泥量少，易分离； 净化功能强，具有脱氮功能； 负荷较低； 处理程度较低； 占地面积较大； 造价较高； 城市污水处理厂； 有机工业废水处理厂； 特别适用于低浓度有机污水处