醫(yī)院污水處理CAST工藝設(shè)計的巧妙之處

醫(yī)院屬于大型綜合醫(yī)院，醫(yī)院污水來源及成分復雜，含有病原性微生物、有毒、有害的物理化學污染物和放射性污染物等，具有空間傳染急性傳染和潛伏性傳染等特征。主要指醫(yī)院門診、病房、手術(shù)室、各類檢驗室、病理解剖室、放射室、洗衣房、太平間等所有與醫(yī)院運營相關(guān)處排出的診療、生活及糞便污水，一類污染物及放射性廢水經(jīng)預處理達標后方可排入本污水處理站。此外，生活污水經(jīng)化糞池、餐廳廢水經(jīng)隔油池后和醫(yī)療廢水一并進入醫(yī)院污水處理站處理，處理工藝采用 CAST工藝。

本污水處理站處理規(guī)模為xxxm³/d(近期) ，xxxm³/d ( 遠期)。本污水處理站出水水質(zhì)執(zhí)行GB18466-2005醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準中的排放標準( 近期) ，預處理標準(遠期)。污水處理工藝流程框圖見圖1。

圖1（點擊查看大圖）

CAST工藝是循環(huán)活性污泥技術(shù)。其主要原理是：把序批式活性污泥法(SBR)的反應池沿長度方向分為兩部分，前部為預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)。在預反應區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，對進水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程，完成對污水中有機物質(zhì)的降解。

CAST工藝同時能夠比較充分發(fā)揮活性污泥的降解功能，也能夠減輕二沉淀池的負荷，有利于提高二沉池固液分離效果。

設(shè)計流量按照*高日*高時流量進行設(shè)計，設(shè)計流量為xxxm³/h； 設(shè)計進水水質(zhì)依據(jù)參照同類型綜合醫(yī)院廢水水質(zhì)。近期設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行GB18466-2005醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準中的排放標準。污水設(shè)計進出水主要水質(zhì)見表1。

CAST生物池由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成。預反應區(qū)，兩座，單池基本尺寸為L*B*H=10.0m*1.5m*4.5m，其中 有 效 水 深4.0m ，超 高0.5m ；預反應區(qū)底部設(shè)有DN300放空管，頂部設(shè)有DN300溢流管和DN200回流污泥管，預反應區(qū)與主反應區(qū)的隔墻上底部開有800mm*700mm連通孔。

主反應區(qū)，兩座，單池基本尺寸為L*B*H=13.5m*10.0m*4.5m，其中有效水深4.0m ，超高0.5m ，每池設(shè)置臺攪拌機2臺攪拌機、1臺虹吸式潷水器、1臺回流污泥泵、1臺剩余污泥泵、1套膜式曝氣系統(tǒng)。同時主反應區(qū)內(nèi)還設(shè)置有DO測定儀、污泥濃度(MLSS )計、酸度( pH) 計、超聲波水位計。

由于醫(yī)院運行初期，下游市政污水處理廠建設(shè)不完善，無法接納污水。排放水需直接排入水體，故本工程對脫氮除磷的要求較高，所以預反應區(qū)根據(jù)活性污泥反應動力學原理進行設(shè)計，運行條件按厭氧環(huán)境考慮，在預反應區(qū)內(nèi)考慮了較顯著的反硝化作用( 回流污泥混合液中通常含2.0mg/L左右的硝態(tài)氮)。同時預反應區(qū)利用了活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機物起到良好的水解作用，還可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。污泥回流量按*大時處理量的20%考慮，污水水力停留時間按1.0h計。

為了使回流污泥和污水進行充分混合，形成均勻的厭氧環(huán)境，在預反應區(qū)內(nèi)設(shè)置2臺潛水攪拌器，該攪拌器屬于高轉(zhuǎn)速(705r/min )、小葉輪(370mm ) 類型，具有較好的混合攪拌功能，考慮到厭氧環(huán)境對磷的釋放影響較大，故在預反應區(qū)內(nèi)還設(shè)置有DO在線測定儀，其輸出信號接入CAST反應池PLC子站，PLC子站根據(jù)DO值的大小及變化，對回流污泥量進行在線調(diào)節(jié)，以達到*佳的厭氧環(huán)境以利于磷的釋放。同時PLC總站可繪制預反應區(qū)進水水量進水水質(zhì)污泥回流量與DO的關(guān)系曲線，對運行工作起到高效、優(yōu)質(zhì)的指導作用。

為降低管理難度和污水處理成本，故設(shè)計中采用了泥齡較長，污泥負荷較低的延時曝氣方式，設(shè)計泥齡為15.7d，污泥負荷取0.088kgBODs/MISS。

由于采用了延時曝氣方式，故污泥產(chǎn)泥率比較低，取值為0.945kgSS/kgBODs，每日剩余污泥產(chǎn)量為3510kg，剩余污泥經(jīng)主反應區(qū)內(nèi)的剩余污泥泵抽升至污泥池。污泥池內(nèi)設(shè)置有潛水攪拌器以保持池內(nèi)有氧狀態(tài)，防止磷的析出。

由于主反應區(qū)具有同步硝化和反硝化功能，反硝化主要是在泥水分離階段使污泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部處于缺氧狀態(tài)而實現(xiàn)的，因此，PLC子站將根據(jù)CAST生物池內(nèi)的DO值，對生物速率、曝氣時間、曝氣量、排泥速率等重要運行參數(shù)進行在線調(diào)節(jié)。

排水裝置選型時，考慮到運行自動化程度較高，選用虹吸式潷水器，電磁閥控制虹吸排氣管的開啟，PLC控制。

曝氣設(shè)備采用了較先進的超微孔膜式曝氣盤，具有較高的氧轉(zhuǎn)移效率，在水深為4.0m的清水中膜式曝氣盤具有25%的氧轉(zhuǎn)移效率；同時盤式曝氣器比較節(jié)能，具備防堵塞與自清洗功能。

為使曝氣系統(tǒng)正常運行，鼓風機房內(nèi)設(shè)3臺可調(diào)導葉片的單級高速羅茨鼓風機(2用1備) ，鼓風機設(shè)計風量為Q=13.87m³/min，設(shè)計風壓50000Pa。考慮到反應池為變?nèi)葸\行方式，水位變幅達2.0m，為減少能耗、降低成本，其中兩臺為電機采用變頻運行方式，同時空氣管路獨立設(shè)置，互不干擾。

CAST生物池以一定的時間序列運行，運行過程包括進水-曝氣、靜止沉淀、排水排泥、閑置四個階段，不同的運行階段的運行方式可根據(jù)需要進行調(diào)整。本工程CAST生物池每日工作24h，分為6.0個工作周期，每周期工作時間為4.0h，其中進水-曝氣3.0h，靜止沉淀0.5h ，排水排泥0.5h。在同一時間各池的工作時序均不同，不會發(fā)生重疊，同一時間只有一個反應池潷水，自動控制及操作管理較簡單，具體工作時序見表2。

進水曝氣階段CAST主反應區(qū)內(nèi)邊充水邊曝氣，同時池內(nèi)的回流污泥泵連續(xù)不斷的向預反應區(qū)回流污泥。此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

靜止沉淀階段CAST主反應區(qū)不充水也不曝氣，此時微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解，生物池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，開始進行反硝化反應，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清。

排水排泥階段CAST主反應區(qū)的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液，同時池內(nèi)的剩余污泥泵向污泥調(diào)節(jié)池輸送剩余污泥此時，生物池逐漸由缺氧狀態(tài)過渡到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化反應。

實際運行過程中，由于潷水器的潷水能力是按*不利的情況進行設(shè)計選型的，而這種*不利情況不易出現(xiàn)，故實際潷水時間通常要比設(shè)計潷水時間短，其剩余時間通常用于CAST主反應區(qū)內(nèi)污泥的閑置，以恢復污泥的吸附能力。

本文介紹的CAST工藝設(shè)計方法及設(shè)計參數(shù)取值已應用于很多大型的污水處理廠，由于一些客觀原因，醫(yī)院污水處理站正處于緊張的建設(shè)之中，而相同工藝相近規(guī)模的污水處理廠 已建成并已完成試運行，其各項指標值均滿足設(shè)計要求，試運行效果見表3。

實踐證明，上述設(shè)計方法及參數(shù)取值是合理可行的，同時也說明CAST工藝是適合醫(yī)院污水處理的一種新型工藝。