医疗废物处置后废水处理工艺的研究及处理医疗废物节能减排分析 71页

'委员：导师：安徽省环科院教授级高工合肥工业大学教授’合肥工业大学副教授合肥工业大学副教授～合肥工业大学副教授合肥工业大学教授磁嘲万纫寸口口 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金8曼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字劲哲签字日期：夕。If年上月弓日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金壁王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金壁王些盔堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：o■^"⋯’惭霪fI签字日期≯。If年j月弓日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：悠陪状签字日期：)n诨u月如日电话：邮编： 医疗废物处置后废水处理的工艺研究及处理医疗废物的节能减排分析摘要医疗废物是我国国家危险废物名录中第一类污染物，由于其特殊的危害性受到人们高度的重视。然而在关注医疗废物的同时，也不能忽略处置完医疗废物后废水的处理。如果不对此类废水加以严格的管理和处理也会对人体健康和生态环境造成相当的危害，因为医疗废物处置后废水的特殊性，其处理方法也有别于一般的生活污水和工业废水。鉴于近年来我国提出的节能减排计划和方针，在处理医疗废物的同时也要考虑节能减排，如何选择医疗废物处置方法和优化参数条件，在既能达标的情况下又能产生最佳的节能减排效果是当前我们关注的重点。本论文在了解了医疗废物及其危害和各种不同的处置方法的前提下，分析了医疗废物处置后废水的来源和性质。再经过适合于此废水的处理工艺进行比较，选择了水解酸化+二级接触氧化工艺作为此类废水的处理工艺，并提供了相关主要构筑物的参数设计。考虑此类废水含有很高的细菌量，在氯胺、次氯酸钠、二氧化氯不同种消毒剂对此废水进行试验比较，选择出最优的消毒剂二氧化氯作为最终的消毒剂。在节能减排方面，通过分析了气化热解焚烧法和高温高压蒸汽法这两种常用的医疗废物处置方法的能源消耗和污染物排放现状，比较了两者节能减排效果，得出高温高压蒸汽法更加节能减排，平均每处理一吨医疗废物节约电能148kw·h、柴油23．04kg和减少废气排放3．5×104m，。在选择了高温高压蒸汽法作为推荐方法后，又对此方法的工艺参数进行优化，将灭菌时间由原先的45min／次减少到30miin／次，这样新的参数条件下，每处理一吨医疗废物比原先节约电能34kw·h、燃煤80kg和减少废气排放800m，。．关键词：医疗废物废水处理工艺节能减排 TheProcessResearchforWasteWaterTreatmentandtheAnalysisofEnergySavingandEmissionReductionDuringtheMedicalWasteDisposingAbstractMedicalwastewasrecognizedasoneofthecategoryIpollutantsaccordingtoournationalhazardouswastelist．Andduetotheseriousimpactandpotentialhazardonenvironmentandhumanbeing，peoplehavepaidhighlyattentiontothetreatmentofthispollutant．Atthesametimeweshouldalsopayattentiontothewastewaterproducedbythemedicalwastedisposing．Withouttherigidmanagementandpropertreatmentofthewastewater,italsoimperiltheseriousimpactandpotentialhazardonenvironmentandhumanbeing．Becauseofthespecialcharacterofthiswastewater,thetreatmentwayofthiswaterwasdifferenttothegeneralsewageandindustrialwastewater．Inrecentyear,ChinahadproposedtheguidelineandplanofEnergysavingandemissionreduction，SOitwasimportanttotakeEnergysavingandemissionreductionintoconsiderationduringtheprocessofmedicalwastedisposing．Now，wefocusedonensuredthatthecontaminationscouldmeetthestandardandtheprocessachievedangoodeffectofenergysavingandemissionreduction，throughselectingthepropermedicalwastedisposalmethodandoptimizingitsparameter．Inthispaper,weanalyzedthesourceandcharacteristicofthewastewaterbasedontheknowledgeofthecharacteristicofmedicalwaste．thehazardofitandthedifferentmedicalwastedisposalmethods．Afterthat．wehavemadeacomparativeanalysisforseveralwastewatertreatmentprocesseswhichfittedforthiskindofwater．Finally，weselectedtheprocessofHydrolysisacidificationandtwo-levelcontactoxidation．Forthiscase．Wealsoprovidedrelevantdesignparameterofmainstructures．Duetoarelativehighconcentrationofbacterial，weselectedC102asthebestdisinfectantbasedonthecontrastexperimentusingchloramines，sodiumhypochloriteandC102asdisinfectantrespectively．TotheaspectofEnergysavingandemissionreduction，wecomparedtheeffectofenergysavingandemissionreductionthroughtheanalysisthestatusoftheenergyconsumptionandpollutantemissionabouttwocommonmedicalwastedisposalmethods，thegasificationpyrolysisincineratingmethodandthehightemperatureandhighpressuresteamingmethod．Comparingtothegasificationpyrolysisincineratingmethod，thelaterwaycouldsaveenergy148kw．h，diesel23．04kgandreduceexhaustemissions3．5xl04m3averagepertonofmedicalwaste．Andweselectedthehightemperatureandhighpressure steammethodasrecommendedmethodinthisstudy．Baseonrecommendedmethod，weoptimizedtheprocessparameterbyshorteningthesterilizationtimefromtheoriginal45minto30mineachtime．Andcomparingtotherecommendedmethod，thisnewconditioncouldsaveenergy34kw．h，diesel80kgandreduceexhaustemissions800m3averagepertonofmedicalwasteKeyword：medicalwaste；wastewater；treatmentprocess；Energysavingandemissionreduction 致谢本论文是在导师熊鸿斌教授的悉心指导和大力支持下完成的。在我撰写论文的过程中，导师倾注了大量的心血和智慧，无论是在论文的选题、构思和资料的搜集方面，还是在论文的研究方法及成文定稿方面，我都得到了导师的悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终身受益。在论文完成之际，我谨向尊敬的导师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我也要感谢在研究生学习期间，关心和精心培育我的各位老师和领导，谢谢您们给予的教导和帮助，祝愿您们身体健康，工作顺心!感谢赵娜娜、余洋、刘杨艳、项芳以及08级24、25班的各位同学，还有我的师妹师弟们，和你们朝夕相处，给我留下了美好的回忆!祝愿你们顺利完成学业，都能找到理想的工作!最后，特别感谢我的家人，没有你们默默的奉献和帮助，给予我精神上和物质上的支持与鼓励，就不会有我的今天!作者：陈雪2011年4月20日 目录第l章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．1课题研究的背景和目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2课题研究的内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2第2章课题主要内容的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42．1医疗废物及其危害⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42．1．1医疗废物的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一42．1．2医疗废物的危害⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42．2医疗废物处置工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．2．1医疗废物处置工艺简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．2．2高压蒸汽灭菌技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．2．3气化热解焚烧技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．2．4微波处理技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．3医疗废物处置后废水的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．4医疗废物处理的节能减排研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l2．4．1节能减排的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l2．4．2医疗废物处理节能减排的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．13第3章医疗废物处置后废水处理的工艺研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1医疗废物处置后废水的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．1．1废水的来源与水量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1．2废水的水质特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．2处置后废水处理的工艺选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．2．1废水处理的工艺比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．2．2水解酸化+二级接触氧化工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．3消毒剂的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．3．1试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．3．2氯胺消毒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．273．3．3次氯酸钠消毒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．3．4二氧化氯消毒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯303．3．5实验结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．323．4主要构筑物的选择和设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．333．4．1调节池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。333．4．2初沉池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．333．4．3水解酸化池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．353．4．4接触氧化池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯373．4．5二沉池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。403．4．6消毒池⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯423．5工程实际运行情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．433．5．1工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．433．5．2工程运行结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44第4章医疗废物处理的节能减排分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．1医疗废物处理的能耗和排污现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．454．1．1医疗废物处理过程的能源消耗现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45 4．1．2医疗废物处理过程的污染物排放现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．2医疗废物处理的节能减排分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯504．2．1两种处理方法的节能减排比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．504．2．2高温高压蒸汽法处理的节能减排分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯524．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．54第5章结论与建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯555．1主要研究结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．555．2建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．55参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57研究生期间发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61 插图清单图2．1医疗废物高温灭菌处理工艺流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8图2．2医疗废物热解焚烧工艺流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9图2．3微波灭菌法处理工艺流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10图3．1水解酸化+二级接触氧化池工艺流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．23图3-2次氯酸钠投加量与粪大肠菌群灭活率对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29图3．3次氯酸钠接触时间与粪大肠菌群灭活率对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图3—4二氧化氯投加量与粪大肠菌群灭活率对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l图3．5二氧化氯接触时间与粪大肠菌群灭活率对比图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3-6斜板沉淀池示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35图3．7填料及安装示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40图3—8六安市医疗废物处置中心污水处理工艺流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44 插表清单表3．1我国某地级市医疗废物成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15表3．2两种医疗废物处置方法的废水组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16表3．3各地焚烧法处置医疗废物产生冷却水残液量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16表3-4各地蒸汽法处置医疗废物产生冷凝水残液量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17表3．5各地不同医疗废物处置中心废水水量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17表3-6某综合医院污水站进水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18表3．7高温法处理医疗废物后废水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19表3．8焚烧法处理医疗废物后废水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19表3-9医院废水与医疗废物处置后废水执行标准对照表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19表3．10几种处理工艺的综合对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l表3．11几种处理工艺在实际应用中的出水平均值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21表3．12医疗废物处置后废水进水水质和出水标准表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23表3．13污染因子去除率估算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一24表3．14原水样水质情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一26表3．15氯、氨投加比例和投加量及接触时间对消毒效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一27表3．16次氯酸钠投加量对灭菌的效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。28表3．17不同接触时间对灭菌的效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～29表3．18二氧化氯投加量对灭菌的效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3l表3．19不同接触时间对灭菌的效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l表3．20各消毒剂最佳灭菌效果参数对比表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32表3．21接触氧化池进水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一37表3．22医疗废物处置后废水进水水质和出水标准表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。43表3．23六安市医疗废物处置中心废水处理出水检测结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一44表4．1各工作车间用电容量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46表4．2各工作车间用电容量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47表4—3焚烧法废水排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48表4-4焚烧法废气排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48表4．5焚烧法废渣排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．48表4-6焚烧法噪声排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48表4．7高温法废水排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49表4．8高温法废气排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49表4．9高温法废渣排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49表4．10高温法噪声排放及治理一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50表4．1l两种方法每处理1吨医疗废物能耗一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50表4．12两种方法的非电能能源成本分析表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。51表4．13医疗废物处理中心各废水污染因子排放量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51表4．14两种方法在每处理1吨医疗废物的污染物排放量对比表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一51表4．15医疗废物不同灭菌时间的灭菌效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．52表4．16蒸汽法不同灭菌时间的能耗比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一53表4．17灭菌时间为30min／次的废水水质表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53表4．18蒸汽法不同灭菌时间污染物排放对比表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。54 1．1课题研究的背景和目的第1章绪论为了规范医疗卫生机构对医疗废物的管理，有效预防和控制医疗废物对人体健康和环境产生危害，保证医疗废物进行有效彻底的处置，国家环保总局于2003年4月和6月相续下发了《关于进一步加大对医疗废水和医疗垃圾监管力度的紧急通知》和《医疗废物管理条例》，要求各级环保部门加大监管力度，对医疗废物要进行专业性的集中处理，并鼓励对医疗废物先进实用的新技术和新装备的研究与开发，确保医疗废物的无害化处理，使医疗废物的管理向法制化、规范化卖出了坚实的一步。在处理医疗废物各方面工作有序进行，并取得了显著效果的同时，关注医疗废物处置后的废水问题也相应的被提出，因为医疗废物处置后废水的性质与医疗废水相似，含有大量的带病细菌和病毒，具有强传染性和高致病性。针对这种废水当前普遍的处理量和特殊的危害，研究一种适合此状态下废水处理的工艺和设计成为一种新的课题。同时，在当前全球能源紧缺和环境危机的状况下，我国早在十一五期间的《中国国民经济和社会发展十一五规划纲要》中就强调节能减排的重要性和主要指标，所以跟随国家发展形式和考虑地区节能减排要求，在处理医疗废物时也要做到节能减排，通过节约原料和选用先进高效的技术达到节能减排的要求，所以在处理医疗废物上面进行节能减排分析也是一个现今重要的课题。近年来，我国医疗废物处置行业有了一定的发展，各城市相续建立医疗废物处置中心。我国以中小城市占大多数，根据我国国情，中小城市的医疗废物处置规模多数处在小于lOt／d，这种规模下的处置医疗废物工艺主要是焚烧法和高温蒸汽法，通过比较这两种工艺在处理同规模下的废水水量和性质，分析它们的不同点和共同点，进而选择和研究这种废水的处理工艺，一方面是能够完成这种废水的达标处理，另一方面是为处置医疗废物后的废水提供一种共同的参考。而分析处置医疗废物的节能减排情况，不仅是为了节约医疗废物的处理费用，降低对环境的污染，提供一种节能减排的医疗废物处置方法，而且也是为了经济的可持续发展和人类社会的和谐相处。这也是从另一个层面提醒了选择正确的医疗废物处置方法对环境和人类社会的重要作用。 1．2课题研究的内容本课题主要研究了普通规模下医疗废物处置后废水的处理工艺和医疗废物处置的节能减排分析。首先针对所选的课题题目，研究了医疗废物的定义及危害、医疗废物的处置工艺、医疗废物处置后废水的研究现状和关于节能减排的研究现状及意义。其中，医疗废物的定义因为其没有统一的定义，本文阐述了当今世界各国和组织对其的定义以及一些专家学者对医疗废物的研究。医疗废物的危害是因为其高传染性和致病性，对全社会的环境和人类健康造成了各种各样的危害，并在世界范围内查找了一些关于医疗废物危害的案例。医疗废物的处置工艺主要有焚烧法、电磁波灭菌法、等离子体法、化学消毒法、高温灭菌法和安全填埋发。本文就其中三种比较流行的处理方法对其原理和工艺流程进行了详细的介绍。医疗废物处置后废水的研究现状是分析了苏振兴、路忻等关于处理医疗废物处置后废水的工艺，作为本文研究的参考。节能减排研究现状是研究了国外比如欧盟、日本、美国等发达国家关于节能减排政策的发展和措施的实施，国内研究了节能减排的提出和发展现状，并研究了张在龙、於亚洲等关于节能减排在道路运输业、电力行业、中小企业、污水处理行业等的应用研究，虽然国内尚没有关于节能减排在医疗废物处理行业的文献参考，但我们可以参考其他行业的应用研究作为本文研究的侧面依据。并在此基础上分析了节能减排在医疗废物处理行业的意义。其次，研究分析了医疗废物处置后废水的来源于水量，通过比较医院废水以及不同处置方法下医疗废物后的废水之间的差异，分析了医疗废物处置后废水的水质特性。根据医疗废物处置后废水的性质，进行了该类废水的处理工艺研究。其中该类废水的处理工艺有好氧生化法、物化处理+土地处理法、厌氧法+好氧生化法、CASS+消毒工艺、水解酸化+好氧生化法，并对这几种处理方法进行了综合对比，选出水解酸化+二级接触氧化工艺作为该类废水本次研究的处理工艺，并对此工艺的工艺流程、污染物去除率估算、构筑物做了详细的介绍。由于医疗废物处置后废水的特殊的传染性和致病性，所以一定要选择一种高效杀菌在消毒剂，在将该类废水取回后分别选用了氯胺、次氯酸钠、二氧化氯三种消毒及进行消毒试验，分析三种消毒剂杀灭细菌群数和粪大肠杆菌群数的效果和最佳参数的考量，最终选择最佳的消毒剂二氧化氯作为本次研究的消毒剂。在主要构筑物方面，我们主要针对调节池、初沉池、水解酸化池、接触氧化池、二沉池和消毒池进行了详细的参数选择和设计。再根据这些参数的选择和设计中，我们将其应用到六安市医疗废物处置中心进行实际的应用，观察实际运行情况，得出运行效果。2 再次，在前文研究了医疗废物处理的节能减排现状和意义后，总结医疗废物产生量现状，我们对规模为5t／d的医疗废物进行了气化热解焚烧法和高温高压蒸汽法处理的能源消耗和污染物排放的现状分析，总结出两种方法处理下的节能减排现状，比较出更加节能减排的处理方法，再对这种处理方法在工艺参数上的改进后进行节能减排对比分析，得出每处理一吨医疗废物新工艺参数下节能减排的效果和高温法对比焚烧法的节能减排效果。最后，总结本文的主要内容，从医疗废物处置后废水的性质、废水处理工艺、主要构筑物的参数选择、消毒剂的选择、节能减排的效果方面进行了简要的归纳，并在这些结论的前提下提出了几点相关的建议。 ，第2章课题主要内容的研究现状2．1医疗废物及其危害2．1．1医疗废物的定义医疗废物(俗称医疗垃圾)是一种特殊的污染物，目前世界各国对医疗废物的概念还没有统一的规定。世界卫生组织对医疗废物的定义是卫生保健机构、医疗卫生研究机构及实验室产生的所有废物和各个废物产生点(如家庭卫生保健所)产生的废物。日本对医疗垃圾的定义是指包括医院、诊所、卫生防疫、保健、检验等一切与医疗卫生有关的单位排出的所有垃圾的总称【lJ。美国环境保护总局和世界银行则定义为为人或动物进行免疫、诊断和治疗等过程产生的废物，以及医疗卫生研究、生物实验和生物制品等生产过程中产生的各种固体废弃物，主要包括使用过的绑带、废弃的玻璃器皿、外科手套、输血针头和输液管、柳叶刀和切除的躯体组织等。中国《医疗废物管理条例》认为，医疗废物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其它危害性的废物[2-3J。中国学者梁隆彪总结医疗废弃物即从医院、医疗中心和诊所的医疗服务中产生的临床废物，包括手术、包扎残余物、生物培养、动物实验残余物、化验检查残余物、传染性废物、病理性废物、放射性废物、一次性注射器等14j。我国《国家危险废物名录》中所列的HW01医院临床废物，如手术、包扎残余物；生物培养、动物试验残余物；化验检查残余物；传染性废物；废水处理污泥等；HW03废药物、药品，如积压或报废的药品(物)；HWl6感光材料废物，如医疗院所的X光和CT检查中产生的废显(定)影液及胶片15"6，7’引等都是医疗废物的范畴。医疗废物中含有大量的病菌、病毒及化学药剂，是病源微生物富集和传播的媒介，对环境和人体能造成极大危害的废弃物，是一种典型的危险废物。在国外被视为“顶级危险”和“致命杀手”，我国的《国家危险废物名录》也将其列为头号危险废物。而根据国家卫生部及国家环保总局的规定，将医疗废物分为传染性废物、病理废物、利器废物、制药废物、基因污染物、化学品废物和放射性废物等【9。。2．1．2医疗废物的危害医疗废物虽然只占整个社会产生的废物总量中相对较小的一部分，但由于其巨大的危害性，世界各地的医疗废物管理者都认为这是一个重要的课题【10】。医疗废物的危害主要可分为短期的急性危害和长期的潜在性危4 害，短期的急性危害主要指急性中毒等，长期的潜在性危害主要指慢性中毒、致癌、致突变、污染地面或地下水等。这些危害中的腐蚀性、可燃性、反应性与安全相关；致癌性、传染性、刺激性、突变性、毒性、放射性、致畸变性与健康相关。医疗废物的毒性(浸出性毒性、急性毒性和其他毒性)、腐蚀性、可燃性、反应性等其他危害特性都会对自然环境造成直接负面影响。据监测，医疗废物中细菌总数高达Axl014个儋，为一般生活垃圾的上百倍至上千倍(一般生活垃圾仅为Axl011个儋)。除细菌外医疗垃圾中还含有大量大肠杆菌及其他致病菌和病毒，同时由于医疗废物中易腐有机物占垃圾量的44．7％，含水率较高，最高可达70％以上，为微生物的孳生繁殖提供了良好环境，因此，医疗废物具有全空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，在有毒固体废物中，医疗固体废物被列为头号危险废物【111。医疗废物对人体的危害可归纳为以下几个方面：含感染性微生物造成的危害；致畸或致突变物质造成的危害；有毒或危险性化学制品或药物造成的危害；放射性物品和锐器等造成的危害，比较突出的是由感染性医疗废物所造成的健康危害。感染性废物中的病原体可通过以下途径进入人体：①通过肌肤上的切口、破损伤口或刺破伤口；②通过黏膜；⑨通过呼吸系统；④通过消化系统。另外，体液也是病原体的传播途径【12,13】。医疗废物中有毒物质不仅能对人类造成直接的危害，还会在土壤、水体、大气等自然环境中迁移、滞留、转化，污染土壤、水体、大气等人类赖以生存的生态环境。从而最终影响到生态环境【14,15J。医疗废物因包括传染性、细胞毒性、损伤性和危害性的废物，具有上述的直接或间接危害性，如果管理不当或不完善，易导致疾病传染和引起人体损伤，所以，医疗废物污染会引起公众健康和职业健康风险。但是由于一些不正确、不完善的医疗废物管理和处理处置方法，加上人们对医疗废物危害的认识和公众意识没有得到有效的加强，导致了医疗废物污染引起的人体健康危害。例如，1983年，中国贵阳市哈马井和望城坡地区同时流行痢疾，是因地下水被垃圾渗滤液污染，大肠杆菌严重超标所致；1994年6月，美国疾病控制中心发现39例艾滋病(HIV)病毒感染是职业传染，其传播途径是：32例通过注射器针头，l例通过玻璃管，1例通过手术刀，l例通过接触非利器，1例通过皮肤与真菌病毒接触传染；1995年，印度某城市因水源遭疾病污染，造成68％的人口受甲型黄疸性肝炎感染【16l。1988年震惊全国的上海甲肝流行，使得3l万人蒙受其害，就是因为某一医院的废弃物流失扩散，污染了水体，导致甲肝大量流行【l¨。在印度和孟加拉等国家，因回用未消毒的注射器，每年导致800万～1600万例B型肝炎、230万～5 370万例C型肝炎和8万～l6万例艾滋病的传染病患者产生。世界卫生组织估计，在2000年由受污染的注射器注射造成2100万人乙肝感染、2000万人丙型肝炎病毒感染和260万人艾滋病毒感染【18】。在过去的几十年里，随着我国改革开放，经济发展，医疗卫生事业也得到了快速发展，同时医疗废物的种类和数量也是逐年增加，给环境造成巨大的压力。近年来，随着公众环境意识的增强，技术经济的进步和发展，特别是2003年SARS的爆发，我国建立完善的垃圾处理标准体系刻不容缓。为了规范我国的医疗垃圾排放与管理，国家环保总局等部门相继出台了一些与之相关的法律法规、部门规章、国家目录、国家标准、国家政策和国家规划等。近年来对医疗废物的处理要求遵循“无害化”、“减量化”、“资源化”集中处置方式，为此环保部陆续发布了《医疗废物集中焚烧处置工程技术规范》(HJ／T177．2005)，《医疗废物花絮消毒集中处理工程技术规范》(试行)(HJ／T228．2005)，《医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范》(试行)(HJ／T229．2005)，《医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范》(试行)(HJ／T276．2006)等技术规范。从2003年至今，环保部和卫生部对关于医疗废物制定的标准、规范和法规达几十项之多，可见国家对医疗废物管理的重视。2．2医疗废物处置工艺2．2．1医疗废物处置工艺简介目前国内外采用的医疗废物处置方法主要有以下几种：1、焚烧法。医疗废物主要由废纸、塑料、手术切除物、木竹、玻璃器皿、皮革、橡胶、纤维等组成。这些废物大部分是有机碳氢化合物，在温度和充足的氧气条件下，可以完全燃烧。医疗废物经过焚烧处理后，不仅可以完成杀灭细菌，而且还可以使医疗废物的体积减少85％．95％，从而大大减少了最终垃圾填埋的体积119]。2、电磁波灭菌法。电磁波具有可穿透陶瓷、玻璃、纸张和被水、蛋白质、脂肪等极性分子吸收的特点，将其置于电磁波高频振荡的能量场中，是微生物的分子以外加电场的频率振动，这种振动使细胞膜内的能量迅速增加，产生高温导致细胞的死亡12⋯。3、等离子体法。这种方法是处理医疗废物的一项新技术，它消毒杀菌的原理是利用等离子体电弧窖产生的10000C高温杀死医疗废物中的所有微生物，摧毁残留的有互的化学药剂和细胞互性药物药品。经这种方法处理后的医疗废物可以直接填埋，不会对环境造成危害，国内目前仅有深圳应用等离子体技术处理医疗废物【20,21J。6 4、高温灭菌法。这种方法是利用高温高压蒸汽消灭细菌的一种常用的方法，蒸汽在高温高压下具有穿透力强的优点，在103Kpa、121C条件下，维持20分钟能杀灭一切微生物，高温灭菌法是一种简单、竞技、可靠、容易和快速被公众接受的方法【211。5、化学消毒法。这种方法较早用于医疗器械的消毒，也用于对房间消毒和对液体废物的消毒，经过化学消毒处理的废物可以同高温灭菌法一样，进行填埋或者送往能量回收处理场【221。6、安全填埋发。这是医疗废物的最终处置方法。通常由城镇设置集中地安全填埋场，安全填埋场设有防水层防止垃圾渗滤液污染地下水，渗滤液和废气都有专设的收集设施，经过前五种医疗废物处置后的医疗废物或残留物才可送到安全填埋场进行最终填埋。根据国内的医疗废物处置现状，选择以上最常用的三种处置方法进行简单介绍。2．2．2高压蒸汽灭菌技术1、原理高温灭菌是指利用高温蒸汽杀死传播媒介上一切微生物的湿热处置过程。规范规定的高温蒸汽为温度高于100℃的饱和水蒸汽。医疗废物的危害主要表现为感染致病性，基于这点，将医疗废物暴露于一定温度的水蒸气氛围中并停留一定的时间，在此期间水蒸气释放出的潜热，可使医疗废物中的致病微生物发生蛋白质变性和凝固，导致致病微生物死亡，从而使医疗废物无害化，达到安全处置的目的【23l。从原理上看，医疗废物高温蒸汽处置对象不同，医用蒸汽灭菌设备在蒸汽品质、设备控制精度、灭菌效果保证等方面的要求要严于医疗废物高温蒸汽处置设备。如果要求医疗废物高温蒸汽处置设备达到医用蒸汽设备相应的技术等级，在经济上不可取，在规定灭菌效果，压力型设备抽真空程度及灭菌温度时应考虑上述因素；而且鉴于医疗废物成分的复杂性，医疗废物在高温蒸汽处置过程中会排出废液，挥发性有机物、重金属等有害物质，所以医疗废物的高温蒸汽处置除需考虑医疗废物处置效果要满足环境卫生标准外，还需对处置过程中产生的废液和废气进行有效处理。基于这点，高温蒸汽技术对医疗废物处置过程中二次污染防治进行了规定，而不是单纯局限于医疗废物处置本身12引。2、工艺流程医疗废物高压蒸汽灭菌处理主要包括三阶段：灭菌阶段、提升破碎阶段、二次干燥输送压缩阶段。其中，灭菌处置阶段又分为预真空、灭菌、干燥三个部分，下图为医疗废物高温灭菌处理工艺流程图。7 图2-1医疗废物高温灭菌处理工艺流程图2．2．3气化热解焚烧技术l、原理医疗废物热解焚烧技术是近几年来世界各国为解决垃圾焚烧过程中产生二恶英类问题而提出的一种新技术。热解焚烧技术是指在无氧或缺氧条件下，高温加热有机物，使有机物大分子裂解成为小分子直到变为气体，从而获得可燃气体以及少量油品的技术。目前被广泛认为是21世纪的新型垃圾处理技术。该技术实际上包含两个过程，一是垃圾在450"--"600℃下热解气化，二是含碳的灰渣以及热解所产生的气体在1000℃左右的高温下进行焚烧，这两个过程有机地结合在一起，形成了一个整体口钔。将医疗废物在缺氧条件下置于密闭的热解室中，通过加热热解室，使炉内温度达到450"-"600℃，在缺氧条件下进行热解。有机物中的分子链断裂和分解，分解成裂解气与裂解焦。裂解气是由一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢、有机酸、焦油和水蒸气等组成的混合气体，裂解焦以碳为主。同时，混合气体中的有机酸、焦油、水蒸气等与裂解焦进行二次反应，再次产生以一氧化碳、二氧化碳、氢和甲烷为主的燃料气体。裂解气通过冷却器，使其中的水分冷凝，然后被引到焚烧室燃烧，用于热解新的垃圾。裂解焦通过热解室内的装置送入焚烧室进行高温燃烧，焚烧室的燃烧温度可达1000℃以上。裂解气中的挥发性有机物在高温和富氧条件下被完全破坏，使气体中的有机有害物质如碳化物、硫化物、氯化物等在高温作用下完全分解。同时保证烟气在焚烧室内停留2秒以上，氧摩尔分数不低于6％，这样可使二恶英、呋喃等剧毒物质彻底分解，便于去除。产生的烟气经过一系列净化措施可达到国家排放标准【24。。 2、工艺流程采用热解焚烧法处理医疗垃圾，该系统主要包括：热解焚烧炉、余热锅炉、脱酸塔、袋式除尘器、活性炭纤维吸附装置等。运行结果表明在一燃室700℃、二燃室1000一1200℃时，通过热解焚烧、脱酸、除尘、活性炭吸附等过程。2．2．4微波处理技术图2-2医疗废物热解焚烧工艺流程图1、原理微波热效应杀菌处理核心技术是利用微波的热效应杀灭病菌，微波是波长1．1000mm的电磁波，频率在数百兆赫至3000兆赫之间，用于消毒的微波频率一般为(2450+50)MHz与(915+25)MHz两种。微波热效应杀菌机理的简述是：生物细胞是水、核酸、脂肪、蛋白质、碳水化合物和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。该介质在强微波场的作用下，温度升高，其空间结构发生变化和破坏，蛋白质变性，影响其溶解度、膨胀性、粘度和稳定性，从而失去生物活性。微波非热效应杀菌机理是：微波作用能改变生物能、生物性排列聚合状态及其运动规律，而且微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的核糖核酸和脱氧核糖核酸在微波场力作用下可导致氢键的松弛、断裂或重组。诱导基因突变或染色体畸变，从而影响其生物活性的改变，延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖。简单地9 说微波杀菌，是微波热效应和非热效应共同作用的结果怛5。。全自动微波医疗废物处理系统，对医疗废物进行全面杀菌处理，使之达到无害化，该设备采用大功率微波杀菌辅之以紫外线高强度杀菌，配有防空载和激光自动跟踪系统，具有完善的自动保护和防微波泄露功能。2、工艺流程医疗废物装入料斗，随提升系统提升至料仓，料仓你的粉碎机将废物进行粉碎，由于配置了空气过滤器，可避免粉碎机中的细微尘粒、气味污染工作环境，废物被破碎后进入螺旋传送机。螺旋传送机上配有微波发生器，废物在传送过程中不断被搅拌，在微波的作用下，废物的得到快速、均匀、彻底的消毒杀菌，同时被干燥。废物消毒过程中产生的废气经水冷凝后排入污水站，而处理后的废物被拖运至卫生填埋场填埋。医疗废物图2-3微波灭菌法处理工艺流程2．3医疗废物处置后废水的研究现状随着国家对医疗废物处置关注和要求越来越高，各地的医疗废物处置中心已基本建立起来，但各地医疗废物处置后废水的处理并没有统一和规范的要求，然而国家环保总局早于2003年4月就下发了《关于进一步加大对医疗废水和医疗垃圾监管力度的紧急通知》，其中也对医疗垃圾处理后的废水有进一步的要求。医疗废物处置后废水不同于医疗废水，所以，医疗废物处置后废水的处理工艺也就不尽相同。由于医疗废物处置的方法不同，处置后废水也就不同。国内现在最常用的医疗废物处置方法是焚烧法处置医疗废物，但近年来随着经济技术的提高和对二次污染要求的严格，国家也同时提倡非焚烧法处理小于10t／d的医疗废物，所以高温高压蒸汽处理技术也已成为医疗废物处理的新兴趋势。苏振兴、谢娟毅等在以佛山白石坳医疗废物处置中心污水为依据，采 用气浮+好氧生化污水处理工艺对焚烧法处理后的废水进行处理，达到了预定的排放标准，但也存在一些比如消毒剂选择方面和水量难以确定的问题126。。路忻以济源市医疗废物处置中心为依据，研究了干式化学法处理医疗废物处置后废水，选择了水解酸化+SBR的工艺进行处理，、提供了该方法的运行情况和效果lz7。。恭维辉、王榕等以江西萍乡医疗废物处置中心为依据，研究了兼氧+生物接触氧化法处理医疗废物处置后废水，介绍了其工程规模、工艺选择和运行效果的情况【2引。张弛以山西省某医疗废物处置中心为依据，研究了氯对医疗废物处置后废水的影响，通过活性污泥法工艺的应用，很好的控制了余氯减弱的影响f291。靳登超等以天津市医疗废物处置中心为依据，研究了物化生化法处理医疗废物处置后废水，采用物化+CASS工艺对高温高压蒸汽法处理的废水进行了处理，达到了良好的运行效果130,31J。这些研究为我们的研究提供了宝贵的参考依据，同时也不难发现处理医疗废物处置后废水的方法各种各样，对于处理该废水没有系统的研究，因此我们有必要对于该类废水进行系统的研究，并推荐出一种统一的方法作为以后人们应用时有价值的参考。2．4医疗废物处理的节能减排研究现状2．4．1节能减排的研究现状节能减排是由国家发改委在《节能减排综合性工作方案》中第一次提出，其中对于《中国国民经济和社会发展十一五规划纲要》中要求的在“十一五”期间，单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％的约束性指标。明确了到201O年万元国内生产总值能耗由2005年的1．22吨标准煤下降到1吨煤以下，降低20％左右；主要污染物排放总量减少10％，二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨，化学需氧量有1414万吨减少到1273万吨的主要目标【32】。要求全面贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型、环境友好型社会，把节能减排作为调整经济结构、转变增长方式、完善促进产业结构调整的重要抓手，鼓励发展低能耗、低污染的先进生产能力，推动经济社会的又好又快发展【321。节能减排总的来说指的是节约能源消耗和减少污染物排放。其中能源是指能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，这里某种物质一般包括原煤、原有、天然气、核能、太阳能、地热等等。而能源的开发利用总是伴随着人类的生存和发展，同时也是环境的主要污染源，能源的消费和生产涉及包括大气污染、水污染、固废污染和生态环境破坏的所有领域1331。例如二氧化碳等产生的“温室效应”使地球变暖，海平面上升，全球性气候异常，自然灾害增多；二氧化硫的排放量增加形成酸雨使生态遭到破 坏，农业减产；粉尘的大量排放则严重威胁人类健康；氯氟烃类化合物的排放使大气臭氧层遭到破坏。所以能源的开发和利用很容易造成污染物的大量排放。因此减排的需求随着能源开发利用的增长而自然产生，有效的减排意味着环境污染物的减少、能源利用效率的提高和自然环境的改善。节能减排其实是向着一个方向去迈进，就是环境的改善和经济社会的可持续发展【34,35,36】。国外主要地区和国家都围绕着节能减排的技术和措施进行了相关的研究【371，《联合国气候变化框架会议的京都议定书》于2005年2月16日正式生效，它规定从2008年到2012年期间，主要工业化国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5．2％，其中欧盟的温室气体削减8％，美国削减7％，日本削减6％，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体的排放【3引。美国在继两次石油危机后先后颁布了《能源政策和节约法》、《国家能源政策法》、《国家节能政策法》、《2005能源政策法》，还实施了强制性能效标准和自愿性认证制度，美国加州更是第一个通过碳排放总量控制法案，目标到2020年温室气体排放总量控制在1990年水平13引。日本是能源极为缺乏的国家，减排是节能的量化指标之一，日本大力支持节能减排活动，仅2004年日本财政给非盈利组织开展节能减排宣传和普及活动补贴15-3亿日元，并逐年递增，日本的汽车行业通过日本政府制定的“领跑者"制度在2004年度比1995年度能源消耗效率提高了22％，可见日本的节能减排工作收到了日本政府的大力支持和重要推进【4引。丹麦率先实施开发和节约并重的能源方针，大力开发北海石油和天然气资源，积极开发本土的风能和生物质能，大力提倡节能减排，到2005年过去30年的时间里，以能源消费零增长，保证了经济持续快速发展，GDP增长了75％，能源自给率达到156％，温室气体排放下降了30％t4¨。欧盟采取立法、财政税收支持、绿色配额证书、利用可再生资源等措施实现节能减排，2006年布鲁塞尔启动尾气六年能源效率行动，2007年欧盟27国达成一致，要求使2020年的温室气体排放量在1990年的基础上削减20％t4引。我国在节能减排政策法规方面也在不断完善，从《环境保护法》强调环境保护的重要性，到《节约能源管理暂行条例》提出以效益为核心的能源开发利用战略，再到《中华人名共和国节约能源法》使节约能源成为我国的一项基本国策和长远战略方针，最后到《能源发展“十一五”规划》提出的关于能耗总量控制和再分配的具体指标【431。张在龙在道路运输业的节能减排研究中，首先从运输系统出发分析了影响道路运输业节能减排的相关问题和对策措施，并在此基础上从七个技术层面上对道路运输业节能减排的指标体系进行设计和评价，最后根据统计资料进行验证和比较评价结果与企业的实际节能减排情况【4引。於亚洲在电力行业节能减排的相关研 究中，首先分析了电力行业的发展状况和遇到的节能减排方面的问题，再通过分析电力行业节能减排现状，提出相关的节能减排潜力，根据这些潜力提出节能减排的措施，最后通过节能减排措施的实行，分析节能减排的效果【451。崔立心在高速铁路与其他交通方式的节能减排的研究中，先分析了高速铁路与其他交通方式的能耗和二氧化碳排放现状，在进行比较得出高速铁路比其他交通运输方式的节能减排效果【46。。张琦弦等在研究我国中小企业的节能减排现状分析中，主要是分析了中小企业的能耗现状与国外对比，找出存在的问题，并提出节能减排措施【47。。赵宝江等在研究污水处理厂节能减排的途经分析中，主要是分析了污水处理厂的能耗和排污现状，在从工艺、设备技术和材料上提出节能减排的措施，最后分析节能减排结果【4引。张世杰等在低碳经济发展中的造纸业节能减排研究中，比较了国内外造纸业能源消耗和污染排放现状，提出了造纸业的节能减排的技术创新途径和未来展望【491。但是关于医疗废物处理方面的节能减排，国内外很少有人研究，这也就成为我们研究医疗废物方面节能减排的意义所在。2．4．2医疗废物处理节能减排的意义面对当今出现的能源和环境问题，节能减排就成为了当前迫切解决的问题。医疗废物作为一种特殊的危险废物，因为其高传染性和致病性，受到了国内外高度的重视，又由于经济水平的发展，人口数量和人们就医次数的增加，带来了大量的医疗废物，面对处理日益增加的医疗废物，如何做到一方面节约能源的消耗，另一方面充分的处理完医疗废物，减少污染物的排放成为了我们研究的重要内容，也具有现实的意义。首先，节能减排促进医疗废物处理行业的可持续发展。节能减排的根本目的是为了资源的节约和环境的保护，实现经济的可持续发展。医疗废物处理做到节能减排，既可以节约处理成本，为处理更多的医疗废物积累资金，又可以从节能减排的角度上选择出一种高效节能的医疗废物处理方法，为医疗废物处理技术起到推动作用。从而从两方面都促进了医疗废物处理行业的可持续发展。其次，节能减排惠及全体人民，保证社会的和谐和稳定。由于中国近年来经济增长迅速，随之带来的是大量的医疗废物，势必会增加这种高致病性和传染性废物污染我们的环境，通过医疗废物处理的节能减排措施可以进一步的处理医疗废物，同时减少污染物的排放，也就减轻了其对环境的污染，给人类再来一个良好的生态环境，减少污染事件的发生，自然就保证了社会的和谐和稳定。第三，节能减排能提减少医疗废物的产生。众所周知医疗废物是由于人们为了治疗自身的病情而就医产生的，医疗废物处理的节能减排实施 后，会减少医疗废物本身对环境造成的污染，环境质量的提高必然使人类的身心健康得到一定的提高，人类健康得到保证后就会减少人们看病就医的次数，相应的医疗废物产生量就得到了一定的遏制。第四，节能减排能够维护中国的能源安全和国家安全。随着经济的增长方式造成的我国能源消耗已经超出了我国自身的承受能力，我国经济增长越来越多的依赖进口，资源的对外依赖过大会给经济发展带来不确定性，从而影响我国的经济安全，我国的净进口石油由1993年的1109万吨增加到2006年的1．63万吨，13年增加了15倍，原油进口也在2006年比之上升44．7％，这也同时影响了我国的能源安全，所以即使医疗废物处理的能源消耗占能耗总量的比重不大，但它也在一个侧面影响着我国能源的安全和国家安全p⋯。14 第3章医疗废物处置后废水处理的工艺研究3．1医疗废物处置后废水的性质3．1．1废水的来源与水量医疗废物处置后废水是一系列处置医疗废物后产生的废水，它的原始物料是医疗废物，所以在研究其废水的来源之前要首先探求医疗废物的来源。因为医疗废物处置方法的不同，医疗废物处置后废水的来源也就有所不同，所以我们针对两种比较流行的医疗废物处置方法，进行了其处置后废水来源的分析，说明它们来源的差异。1、医疗废物的来源医疗废物主要来自于医疗诊断、治疗及免疫过程中产生的各类废物，还来自于病人的生活废弃物；主要产生于医院、诊所、保健中心、尸检中心、输液和血液透析中心、卫生防疫站、病员疗养院、太平间、畜禽防治所、医疗研究及生物制品等单位【5¨。不同的医疗机构产生的医疗废物组成不同，相同的医疗机构，不同的部门，产生的医疗废物的组成也不相同。根据医疗废物的分类可将医疗废物分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学性废物。感染性废物主要来自于传染病房、传染医院和实验室；病理性废物和损伤性废物主要来自于手术室、外科病房和门诊；药物性废物和化学性废物主要来自于药房和化学品储藏仓库等。而它们在医疗废物中的产生比例见表3．1，可见感染性废物和损伤性废物占医疗废物的主要组成部分，约占总成分的80％。表3—1我国某地级市医疗废物成分2、焚烧法与蒸汽法处置后废水的来源医疗废物处置后废水的主要来源是工艺废水、初期雨水、生活污水，其中的工艺废水又因为处置医疗废物方法的不同而不同，就当今世界比较流行和我国使用的普遍度而言，有两种医疗废物处置方法分别是高温高压蒸汽灭菌法和气化热解焚烧法，它们在处理医疗废物后的废水也存在差异。焚烧法处置医疗废物，就气化热解焚烧法为例，它的废水主要包括生活污水、初期雨水、冲洗地坪水、周转箱消毒水、转运车消毒水和冷却水 残液。其中生活污水来源于处置过程中工作人员的生活废水，初期雨水来源于处黄场地内最大暴雨的前l5分钟收集的雨水，冲洗地坪水是来源于医疗废物处置场地内消毒冲洗地坪的废水，周转箱消毒水和转运车消毒水都是来自于消毒池内的消毒水，冷却水残液来源于急冷塔的循环冷却水和碱液雾化进行中和部分酸性气体产生的废吸收液。废吸收液的来源是焚烧医疗废物中的PVC，其中的氯主要以HCI的形式析出，为了中和这部分酸性气体，在烟气净化的过程中喷洒碱液排出了部分的废吸收液。高温蒸汽法处置医疗废物，它的废水主要包括了生活污水、初期雨水、冲洗地坪水、周转箱消毒水、转运车消毒水、水蒸气冷凝水残液。与焚烧法不同的是水蒸气冷凝水残液，冷凝水残液包括冷凝液和渗滤液，水蒸气冷凝液来源于高温蒸汽在被充入灭菌锅灭菌冷却后排出的废水，而渗滤液来源于医疗废物以袋装的形式进入灭菌锅，被高压蒸汽挤压后破碎流出的存在于医疗废物本身的残液‘52刖】。两种处置方法下的废水组成见表3．2。表3-2两种医疗废物处置方法的废水组成由表3．2可见两种不同医疗废物处置方法下的废水组成的差异，焚烧法处置下的废水有冷却水残液，蒸汽法处置下的废水有冷凝水残液，如果比较这两种处置方法下的废水差异，就必须分析这两类液体的差异，除了前面提到的这两类液体的来源不同以外，这两类液体的产量也不相同，在比较两种废水的差异的时候，从组成上看，它们相同成分的废水在来源和产量上也不存在差异，所以区别就在于冷却水残液和冷凝水残液的不同，由表3—3和3．4比较可以看出蒸汽法平均每处理一吨医疗废物产生的冷凝水残液为1．54ms，而焚烧法平均每处理一吨医疗废物产生的冷却水残液为1．02m，，前者的水量比后者多0．52ms。表3-3各地焚烧法处置医疗废物产生冷却水残液量16 表3—4各地蒸汽法处置医疗废物产生冷凝水残液量3、废水水量由2003年国家出台的《医疗废物管理条例》中第三十三条规定，各区级市和县级市要求两年内完成建设医疗废物处置中心【3J。而我国一般中小城市的医疗废物处置规模都小于10t／d，而小于10t／d规模的医疗废物处置后的废水水量由表3．5可以比较看出，一般中心城市的医疗废物处置规模都小于等于5t／d，焚烧法平均每处理一吨医疗废物产生废水6．47m，，蒸汽法每处理一吨医疗废物产生废水7．69ms，蒸汽法处理医疗废物比焚烧法产生废水略高，因为生活污水和初期雨水的产生量各地有差异，计算方法也存在差异，所以在二者水量的比较上我们只能得出产量高低的趋势，而不能因此就确定二者产生废水的精确比较。因此我们可以分析出医疗废物处置后废水的水量范围为6．8ma／t。。表3-5各地不同医疗废物处置中心废水水量表3．1．2废水的水质特性医疗废物处置后废水与医院废水类似，而又不同于医院废水。医疗废物处置后废水与医院废水有着相同的主要污染物，它们分别是COD、BOD、17 氨氮、悬浮物和粪大肠杆菌群，所以它们与其它的工业废水和生活污水相比，具有水量小、污染力强、传播疾病的特点，典型的案例就是2003年SARS病毒在我国乃至全世界肆意的传播【561。医疗废物处置后废水与医院废水的不同点，首先是来源不同，医院废水的来源主要是诊疗室、化验室和手术室等各个医疗过程中产生的生产废水和生活污水，而医疗废物处置后废水的来源主要是冷凝水、车间冲洗水、车辆冲洗水和生活污水；其次是水质不同，由于来源的差异，导致两种水质在各个污染物的浓度上也都不一样，由表3．6、3．7、3—8可以看出综合性医院废水在SS、NH3．N和粪大肠杆菌群这三个主要污染因子上明显高于两种处理方法下的医疗废物处置后废水；最后是处置方法的不同，因为综合性医院废水的水质要比医疗废物处置后废水差，而它们所要求的排放标准也不一样，综合医院废水在要求二级处理的情况下要求执行《医疗机构水污染物排放标准》(GBl8466．2005)，而医疗废物处置中心要求执行《污水综合排放标准》(GB8978．1996)一级标准【5卜61J。由表3-9对比两种标准，可以发现处理综合性医院的医院废水比医疗废物处置中心废水要更加严格。通过对照表3．7和表3．8两种不同处理方法处理医疗废物情况下的水质，他们的水质也接近相似，但是在pH和SS两种污染因子的比较上可以看出，焚烧法下的废水pH值和SS比蒸汽法下的废水高，这是因为焚烧法在烟气净化中由于要中和部分的酸性气体，加入了碱液来中和，之后中和的废液就随着残液一起混入废水中，影响了废水的酸碱性，使得焚烧法的pH值比蒸汽法的高。而SS是因为焚烧法在处置医疗废物时，医疗废物的部分残渣以及袋滤器追扑集下的飞灰会落入废水中，增加了废水中的颗粒物的浓度，蒸汽法则不存在这种问题，因为蒸汽法是将袋装的医疗废物进行整体装载处理，减少了颗粒物混入废水的可能。前文提到焚烧法在处置医疗废物后废水的组成成分与蒸汽法的不同，是冷却水残液与冷凝水残液的不同，而冷却水残液只是在pH值上有略微的提高，冷凝水残液是因为在排入废水之前有高温蒸汽灭菌锅的二次灭菌处理【3¨，所以二者在组成上的不同并没有影响到它们的水质。表3—6某综合医院污水站进水水质18 表3—7高温法处理医疗废物后废水水质表3—8焚烧法处理医疗废物后废水水质表3—9医院废水与医疗废物处置后废水执行标准对照表所以，医疗废物处置后废水的特性是：(1)我国中小城市的医疗废物处置规模小于等于5t／d，产生废水来源主要有生活污水、初期雨水、冲洗地坪水、周转箱消毒水、转运车消毒水、冷却水残液(冷凝水残液)，其中冷却水残液是焚烧法处置下特有的，而冷凝水残液是高温蒸汽法处置下特有的；(2)每处置一吨医疗废物产生废水水量在6．8m，范围，高温蒸汽法处置医疗废物产生废水略高于焚烧法产生废水；(3)医疗废物处置后废水水质与医院废水相似，含有大量病毒细菌，具有极强的传染力，易传播各种各样的疾病；(4)医疗废物处置后废水的水质又不同于医院废水，综合性医院在SS、NH3．N和粪大肠杆菌群这三个主要污染因子上明显高于两种处理方法下的医疗废物处置后废水；(5)高温蒸汽法处置下的废水水质与焚烧法处置下的废水水质不同，19 前者在pH值和SS两种污染因子上的浓度高于后者；(6)医疗废物处置后废水的排放标准执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准，而综合性医院的医院废水在要求二级处理的情况下执行《医疗机构水污染物排放标准》(GBl8466．2005)。3．2处置后废水处理的工艺选择3．2．1废水处理的工艺比较根据医疗废物处置后废水的水量和水质特性，有以下几种处理工艺可供选择：(1)好氧生化法该方法利用好养生物菌生命过程中对有机物质的分解吸收使得废水中的污染物质转化为对环境无危害的物质。好养生物法的类型很多，在废水的处理中多采用活性污泥法、氧化沟、生物转盘法、接触氧化法等。(2)水解酸化+好氧生化法该方法利用水解酸化过程中兼性菌对大分子物质的分解作用，改变废水的可生化性并部分去除污染物质，特别是悬浮物颗粒(SS)去除率可达80％。(3)气浮+好氧生化法该方法利用气浮过程对不溶性物质的强化处理作用，先去除废水中的脂肪和悬浮颗粒，以降低好养生化的负荷。(4)厌氧法+好氧生化法该方法的厌氧过程比水解酸化更多的产生甲烷的过程。厌氧法对高浓度废水的处理很有效。对有机物有较高的去除率、能耗低、基建投资也较低并得到大量的能源(甲烷)。(5)物化处理+土地处理法该方法用适当的物化法，如混凝沉淀或气浮的方法对污水进行强化预处理，然后通过大面积的土地进行氧化处理或土地渗透处理，以达到用较低的运行成本对污水进行处理的方法。(6)CASS+消毒工艺CASS工艺由预反应区和主反应区两部分组成。预反应区又称为生物选择器。从污染物的降解过程来看，由于它集曝气、沉淀、排水于一体，省去初沉池、二沉池和污泥回流系统。其出水水质好，对冲击负荷适应性强等优点，但是其对容积利用率不高等缺陷。对以上几种处理工艺结合实际情况进行综合对比【621，见表3．10： 表3—10几种处理fT艺的综合对比工艺方法设计进水值(mg／L)检测出水平均值(mg／L)CODBODSSNH3·NCoDBoDSSNH3-N在上述几种工艺都能够处理废水达标的前提下，我们重点选择占地面积小、运行管理方便、投资成本低、维修费用较小的工艺作为实际的应用。在实际的应用中，苏振兴、谢娟毅等采用气浮+好氧生化污水处理工艺对焚烧法处理后的废水进行处理，达到了预定的排放标准126J；路忻选择了水解酸化+接触氧化法的工艺进行处理干式化学法处理医疗废物处置后废水，达到了良好的运行效果【27J；张弛通过活性污泥法工艺处理焚烧法处置后的废水，出水达标排放【29】；靳登超等采用物化+CASS工艺对高温高压蒸汽法处理的废水进行了处理，达到了良好的运行效果[30,31J。由表3．11可以看出这几种处理工艺在实际的运用中都能使污水达到《污水综合排放标准》(GB9878．1996)一级标准。21 由表3-1oN示，在综合考虑占地面积、管理方便、维护费用和投资成本等因素的情况下，水解酸化+接触氧化的工艺是最优先选择的处理工艺。另外因为医疗废物处置后废水的原始物料是来源于医疗废物，医疗废物中可能含有对生物细菌有抑制作用和难以降解的药物成分，为了有效的分解这些难以降解的药物成分和悬浮物，提高后续处理废水的可生化性，选择水解酸化池，水解酸化池具有以下几点优点：①产物为小分子有机物，提高了废水的可生化性，相应地减少了后续处理单元的反应时间和能耗；②对固体有机物的降解可减少污泥量，利用其类似于消化的特点，可以同时处理废水和污泥；③在水解酸化池中参与反应的有机物并未进行到厌氧产甲烷阶段，不需要密闭池体，出水无厌氧发酵的臭味。而接触氧化池也具有以下优点：①生物接触氧化池具有较高的容积负荷；②不需要设置污泥回流系统，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便；③因为生物接触氧化池内生物固体量多，水流属完全混合型，因此其抗冲击负荷能力强。所以我们最终选择水解酸化+生物接触氧化工艺作为医疗废物处置后废水的处理工艺。3．2．2水解酸化+二级接触氧化工艺l、工艺说明处置中心的废水按照要求进行深度处理，混合后的废水先经过格栅，除去废水中体积较大的颗粒物质(如条状，带状物质)。经过格栅后的废水预消毒后进入到平衡调节池中进行调节，调节池的作用是进行水质水量的均化，初步去除废水中的污染物，同时在这里进行初步的水解，提高废水的生化性，以确保处理设施的稳定运行。然后用泵将废水提升到初沉池，然后进入水解酸化池进一步水解酸化，使部分SS溶解，并去除部分有机物质和部分氨氮；并不断从二沉池中回流部分污泥到水解酸化池，保持池中的污泥浓度，同时减少污泥体积。水解酸化后的水再自流到接触氧化池中处理，经过两级接触氧化后的废水在进入二沉池，废水在微生物的作用下得到净化，在二沉池中进一步去除废水中的SS，二沉池后的污水经过消毒池后进入中水回用系统。二沉池的剩余污泥进入污泥贮存池，定期有吸粪车清除。污泥贮存池的上清液回流到调节池重新进入到污水处理系统中。 2、工艺流程图3-1水解酸化+二级接触氧化池工艺流程图3、污染因子去除率估算由表3—12可以了解，医疗废物处置后废水的水质情况，所以我们在设计原水的进水水质时可以确定为：表3-12医疗废物处置后废水进水水质和出水标准表 所以可以预估各个构筑物过程的污染因子去除效果见表3．13[631。表3—13污染冈子去除率估算表各构筑物说明【64J：(1)栅格和调节池格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备．被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施，用格栅去除这些悬浮物质，可降低部分SS。选用的格栅为细格栅，孔距为2mm，污水随后自流进入调节池。经过机械格栅作用的污水中的大颗粒被大量去除，污水中SS去除了20％左右。由于产生废水的水量和水质是不均匀的，因此需设置调节池，以达到均匀水量和水质的目的。防止因水量水质的变化太大，而导致出水的水质不稳定以及防止泥沙等在调节池中沉降，因此在调节池中设搅拌机以均匀水质。(2)初沉池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池的去除对象是悬浮固体，同时可降低后续处理构筑物的有机负荷。(3)水解酸化池由于COD达400mg／L，且水中有较多的不溶性微小SS悬浮物和致病菌。因此设置水解酸化池，将大分子有机物水解成小分子，同时部分有机物被降解。在水解酸化池中应控带iJDO的浓度，一般在0．3．0．5mg／L之间，24 最大不超过0．7mg／L，否则就没有水解的作用大分子难以被降解成小分子，失去了作用，对系统影响较大。在水解酸化池中，将污泥池中的浓缩污泥定时回流，既增加了污泥的浓度，又控制了溶解氧的量。在该池中，通过停留时间的控制，由于微生物的作用，能将大部分NH3．N变成N2，消除氮污染，同时能够达到灭菌的作用。(4)接触氧化池经过调节池的处理以后，废水的水质水量均匀。在接触氧化池中，设置了大量的半软性立体填料，它具有极大的比表面积(约200．300m／m)，据测定在正常运转的接触氧化池中MLSS可达109／L以上，可以附着生长大量的具有活性的生物膜。根据该工程的特点及污水中F／M的状况，我们设置了二级接触氧化：在第一级接触氧化池中，F／M值大，使微生物量急剧增加，废水在第一级接触氧化池中停留时间短，水流速度快，但由于微生物尚来不及全部分解有机物，故出水水质仍然很差，污泥絮体可沉降性差。在二级接触氧化池中，F／M比值为1．0．8左右，微生物量的增加与衰减基本相等或出于内源呼吸期，它们能有效地利用有机物，将有机物分解成C02和H20等无机物，消除有机污染。故污水中的有机污染物很少，污泥颗粒很密实，易于沉降，且经过长时间的接触氧化，部分有机氮被氧化成硝酸盐。出水水质(经过沉淀)z月‘匕l--．够达到排放标准。在池中，采用穿孔管曝气系统，该系统具有氧的利用率高、不堵塞、造价低等特点。正常情况下，氧的利用率在15％以上。为了保证微生物的正常工作所需要的氧，池中DO控制在3mg／L左右，气水比为15～20：1左右，以保证处理效果。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自于水中，而废水则自鼓入的空气不断补充失去的溶解氧。生物膜在处理污水过程中不断受到冲刷，并且由于自身的不断生长和更新，部分老化的生物膜碎片掉落下来，和经处理过的污水一起流入沉淀池。(5)二沉池二沉池是生物处理方法的重要组成部分，它的作用有二个方面，一是达到混合液的泥水分离，以获得清净的出水。同时，有污泥浓缩和贮泥的作用。经过接触氧化池充分处理后，污水中的有机物的去除率在90％以上，能够达到标准，但是由于池中微生物的量很大，因此，SS含量也很高，因此进行沉淀处理。而本设计中水量较少，拟设置了竖流式沉淀池，它具有沉淀效果好，耐冲击，适应温度的变化的特点，污泥经泥斗浓缩，降低含水率，然后经过污泥泵将污泥排到污泥池，其表面负荷为1．4m3／(m2．h)，沉淀时间为2．0小时，可充分沉降，出水进入消毒池。(6)消毒池处理出水中含有一定量的COD和大量的大肠杆菌和细菌，因此，如果 不处理，排水仍然可以对环境造成污染，因此，采用二氧化氯消毒剂进行消毒，杀死大肠杆菌和致病病菌，还可以去除少量的COD。经过消毒处理的出水可以进行回用或在直接排放。(7)污泥贮存池沉淀池的污泥排到污泥贮存池中，进行污泥的氧化和浓缩，上清液回流到调节池中重新处理，污泥定时回流到水解酸化池，其余污泥经消毒后有环卫车外运处理，由于污泥量较少，每年污泥外运为2．3次。3．3消毒剂的选择因为医疗废物来源于医院，所以它的处置后废水中的主要污染物和医院废水相似，有大量的病菌和病毒。病菌和病毒可以通过消毒方式达到净化的目的，所以消毒是医疗废物处置后废水是污水处理的重要工艺过程，针对常规消毒存在的一些问题，本文拟探索出一条经济、使用、高效的医疗废物处置后废水消毒杀菌的方法，以防止病原体传播危害人类的健康。因为医疗废物处置后废水产生量少，且液氯存在安全隐患，所以本次研究只选择了次氯酸钠、二氧化氯和氯胺作为试验的对象，通过比较筛选出最佳的消毒剂作为本次课题所选用的消毒剂165,66J。3．3．1试验方法l、水样的采集和保存实验水样取自六安市医疗废物处置中心的污水站格栅后的污水，取样瓶为经过漂白粉消毒处理的聚乙烯瓶，取得原水样后立即在小瓶中加硫酸至pH<2和少量的氯化汞以防止硝化细菌的新陈代谢作用，并将水样保存于2．5℃冷藏。所采集的三次用于不同消毒剂试验的原水样水质情况见表3．14。表3—14原水样水质情况2、试验分析项目和方法【67】分析项目：细菌总数，粪大肠菌群数，总余氯，自由性余氯，化合性余氯。 分析方法：①细菌总数：采用平皿培养计数法；②粪大肠菌群数：采用多管发酵法；③余氯测定：采用DPD法；④氨氮测定：纳氏试剂光度法。3．3．2氯胺消毒在研究消毒剂的灭菌效果时，对于温度和pH的影响，由于本课题研究的处置后废水的温度和pH都没有大的变化，而且很多人已经对此进行了大量的研究，本方案就不进行过多的赘述。所以在pH值为6，，温度为20℃时，测氯、氨投加比例和投加量及接触时间对消毒效果的影响，其中氯由次氯酸钠提供，以次氯酸钠的有效氯折算。见表3．15。表3-15氯、氨投加比例和投加量及接触时间对消毒效果的影响 由表3．15可以看出：氯、氨之比越高，灭菌效果越好；接触时间越长，灭菌效果越好。前者灭菌效果好的原因是氯和氨在水中反应生成了一氯胺、二氯胺和三氯胺，而它们的杀菌率以三氯胺最高，二氯胺次之，一氯胺最低，所以当氯、氨之比越高时，生成的一氯胺就会减少，二氯胺、三氯胺则会相应的增加，所以才会使得杀菌效果增强。而随着接触时间的增长，也就增加了消毒剂与细菌接触的机会，所以杀菌效果也会增强，然而当接触时间大于1．5小时时后，出水中的余氯量也会减少，所以才会导致灭菌效果不会持续增加。所以氯胺消毒的最佳条件为：投氨量为12．25mg／L，氯氨比例为5：1，接触时间为1．5小时，此时的灭菌效果为细菌灭活率为100％，粪大肠菌群数灭活率为100％。3．3．3次氯酸钠消毒在试验次氯酸钠的消毒效果，本文主要考虑次氯酸钠的投加量和接触时间对灭菌效果的影响。所以试验将分为两组进行，一组为接触时间相同下，不同次氯酸钠投加量对消毒效果的影响，另一组为投加量相同，不同接触时间对消毒效果的影响。1、投加量对灭菌效果的影响在pH值为6，接触时间为30min时，不同的投加量对灭菌效果的试验结果见表3．16。根据表．中的数据显示，可以做出相应的在pH值为6，接触时间为30min时次氯酸钠投加量与灭菌效果的关系图，见图3．2。表3—16次氯酸钠投加量对灭菌的效果 图3-2次氯酸钠投加量与粪大肠菌群灭活率对比图由图3．2可看出，在pH值为6，接触时间为30min时，次氯酸钠的投加量越多，对灭菌的效果越好，在投加量在156mg／L时，可看作灭菌效果最佳。2、接触时间对灭菌效果的影响在pH值为6，次氯酸钠的投加量为l56mg／L时，不同的接触时间对灭菌效果的实验结果见表3．17。根据表3．17可以做出相应的在pH值为6，次氯酸钠投加量为156mg／L时的接触时间和灭菌效果关系图，见图3．3。表3-17不同接触时间对灭菌的效果 图3-3次氯酸钠接触时间与粪大肠菌群灭活率对比图由图3．3可以看出，在pH值为6，次氯酸钠投加量为156mg／L时，灭菌效果随着接触时间的增加而提高，但是在接触时间达到30min开始，灭菌效果不增长，在45min之后反而变差，这是因为时间过长使得残留消毒剂的浓度降低，从而降低了灭菌效果，所以接触时间不能太长也不能太短，否则都达不到灭菌的效果，最佳的接触时间应该为30min。综上所述，次氯酸钠在作为消毒剂时，最佳条件为：pH值为6时，次氯酸钠投加量为156mg／L，接触时间为30min。该条件下的细菌灭活率为99．9979％，粪大肠菌群数灭活率为100％。3．3．4二氧化氯消毒在试验二氧化氯的消毒效果，本文主要考虑二氧化氯的投加量和接触时间对灭菌效果的影响。所以试验将分为两组进行，一组为接触时间相同下，不同二氧化氯投加量对消毒效果的影响，另一组为投加量相同，不同接触时间对消毒效果的影响。1、投加量对灭菌效果的影响在pH值为6，接触时间为5min时，不同的投加量对灭菌效果的试验结果见表3．18。根据表3．18中的数据显示，可以做出相应的在pH值为6，接触时间为5min时二氧化氯投加量与灭菌效果的关系图，见图3—4。 表3—18二氧化氯投加量对灭菌的效果图3-4二氧化氯投加量与粪大肠菌群灭活率对比图由图3．4可看出，在pH值为6，接触时间为5min时，二氧化氯的投加量越多，对灭菌的效果越好，在投加量在40mg／L时，可看作灭菌效果最佳。2、接触时间对灭菌效果的影响在pH值为6，二氧化氯的投加量为40mg／L时，不同的接触时间对灭菌效果的实验结果见表3．19。根据表3．19可以做出相应的在pH值为6，二氧化氯投加量为40mg／L时的接触时间和灭菌效果关系图，见图3-5。表3-19不同接触时间对灭菌的效果 图3—5二氧化氯接触时间与粪大肠菌群灭活率对比图由图3．5可以看出，在pH值为6，二氧化氯投加量为40mg／L时，灭菌效果随着接触时间的增加而提高，但是在接触时间达到10min开始，灭菌效果并不增长而且还有下降的趋势，，这是因为时间过长使得残留消毒剂的浓度降低，从而降低了灭菌效果，所以接触时间不能太长也不能太短，否则都达不到灭菌的效果，最佳的接触时间应该为10min。综上所述，二氧化氯在作为消毒剂时，最佳条件为：pH值为6时，二氧化氯投加量为40mg／L，接触时间为10min。该条件下的细菌灭活率为100％，粪大肠菌群数灭活率为100％。3．3．5实验结论通过对氯胺、次氯酸钠和二氧化氯的试验比较，分析了他们能达到最佳灭菌效果时的参数条件，作对比表3．20如下所示，可以得出在考虑经济性和时间效率性方面，当pH值为6，温度为20。C时，本文建议医疗废物处置后废水的消毒处理选择最佳的消毒剂：二氧化氯。表3—20各消毒剂最佳灭菌效果参数对比表32 3．4主要构筑物的选择和设计本课题主要研究的处置规模为5t／d医疗废物，根据一般情况其产生的废水水量都小于40m，／d，所以在选择和设计主要构筑物时是以水量为40m3／d，进水水质和出水水质指标见表3．12为标准考虑。前文研究并确定了该规模的医疗废物处置后废水处理的工艺，以下将工艺中各主要构筑物的选择和参数设计进行一一阐述【61,62,63】。3．4．1调节池以规模为5t／d的医疗废物处理量，在一个周期内(即一天)产生的平均废水量为40m3，因此调节池的体积取V=40m3。调节池的功能是收集来自于生活污水、初期雨水、工艺废水等所有污水，并将它们混合调节在合适的pH和温度下，以均匀的状态进入下一步污水处理构筑物。调节池设计参数：①水力停留时间：24h；②水深：2．5m：③尺寸：长×宽×高=4x4x2．5m。3．4．2初沉池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除SS约40％．55％，同时可以去除20％．30％的BOD5，可降低后续处理构筑物的有机负荷。沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式、竖流式、辐流式及斜板沉淀池四种。由于斜板沉淀池具有去除率高、停留时间段和占地面积小等的优点，在初沉池应用比较广泛，我们因此选择斜板沉淀池作为初沉池。初沉池设计计算：(1)沉淀池表面积AA：Q虫些0．91nq。式中：A一一斜板沉淀池表面积，m3；Qmax一一最大设计流量，m，／h；n一一为池子数；0．91一一斜板面积利用系数；qo一一表面水力负荷，m3／(开．h)，qo取1．5m3／(m2．h)计算得： A25÷(0．91×1×1．5)24mz；(2)沉淀池内停留时间h．+h，qo式中：t一一池内停留时间，h；hl——斜板上部清水区高度，m，一般取0．7一1．0m；h2——斜板自身垂直高度，m，一般取0．866—1．0m。在本设计中hl=0．8m，h2=0．866m，计算得：t=(0．8+0．866)÷3=0．56h=33min(3)污泥区所需容积V：—Qmax·24(c—o-cI)·100·T～10002"(100-po)1式中：Co，cl一一沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg／L；y——污泥容重，kg／m3，取1000kg／m3；Po——污泥含水率，％；T——两次排泥的时间间隔，d，初沉池按2d考虑。在本设计中，Qmax=5m3／h，Co=200mg／L，c1=180，T=2d，Po=95计算得：Vw=O．5m3(4)总高度H=％+吃+缟+h4+h5式中：H——沉淀池总高度，m；hl——斜板上部清水区高度，m，一般取O．7—1．0m：h2——斜板自身垂直高度，m，一般取0．866一1．Om；h3——沉淀池超高，m，～般取0．3m；h4——缓冲层高度，m，一般不小于1．0—1．5m；h5——排泥槽高度，m。设计中，hl=0．8m，h2=O．9，h3=0．3，h4=lm，h5=1．0m计算的：H=0．8+0．9+0．3+l+1．0=4．0m(5)进水设计废水由泵从调节池泵入到初沉池中，采用管径为DN50且进水槽宽度为O．2m。沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：A2=Q／v式中：A2——孔口面积，m2；V——孔口流速，m／s，取v=0．20m／s； 计算得：A2=5÷(3600x0．2)=0．01m2(6)出水设计沉淀池的出水采用经过水堰跌落进入集水槽，然后进出水渠排出池外，出水区中间为出水渠0．2m，设一条集水槽，长度1．5m，出水堰采用两侧900三角形出水堰，三角堰顶宽0．16m，深O．08m，共8个三角堰。三角堰安装在集水槽的两侧，集水槽宽0．20m，深O．40m，有效水深0．25m，水流速度0．50m／s，三角堰后自由跌落O．1～0．15m，三角堰堰上水深为：H，=007Q了式中：Q——三角堰流量，m3／s；Hl——三角堰上水深，m。计算得Hl=0．7X(5÷3600÷20)引5=0．016m(7)斜管沉淀池计算草图根据上面计算结果，绘制斜管沉淀池示意图，如图3-6所示。3．4．3水解酸化池图3-6斜板沉淀池示意图l、反应器池体水解池一般可采用矩形或圆形结构。对于圆形反应器，在同样的面积下其周长比正方形的少12％，但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器，池型的长宽比对造价也有较大的影响，因此如果不考虑地形和其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。由于本设计中是由多个反应器组成，所以选择矩形反应器比较合适。矩形反映其中，在反应器面积一定的条件下，正方形池周长比矩形池小，从而矩形反应器需要更多的建筑材料；从布水均匀性和经济性考虑，单个矩形池的长宽比在2：l以下比较合适；对共用壁的矩形池，池长宽对造价有较 大的影响，影响因素也相应增加。所以选择正方形池体的反应器比较合适。在选择处理有机物浓度相对较低且要达到一定的氨氮去除效果时，我们采用升流式污泥床反应器，因此主要的控制参数是停留时间，而有机负荷作为参考指标。故在此设计中采用停留时间采用4h，反应器型式采用污泥悬浮型生物反应器，由于处理水量小，拟采取单池进行处理。另外在选择适当反应器高度上，一方面要从运行上的要求和经济方面综合考虑。另一方面也要考虑如下几点影响因素：①高流速增加系统扰动，因此增加污泥与进水有机物之间的接触；②过高的流速会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而反应器的高度也就会受到限制；③土方工程随池深(或深度)增加而增加，但占地面积则相反；④高程选择应该使得污水(或出水)可以不用提升或降低提升高度；⑤考虑气候和地形条件，池子建造在半地下可减少建筑费用和保温费用；⑥反应器的经济高度(深度)一般是在4--一6m之间，多数情况下这也是系统最优的运行范围。2、反应器设计计算在综合考虑以上的要求和注意之后，根据水力停留时间可相应得到如下参数：①设计流量：Q=5m3／h：②水力停留时间：T=4h：③水解酸化池的容积：V=QxT=5×4=20m3；④容积负荷校核Nv=(380—305)x5x24--(20x1000)=0．45kgCOD／(m3-d)，容积负荷小于2．5kgCOD／(m3·d)，满足要求；⑤设池子为矩形，池深5米，且长宽比为l：l，则根据容积可以计算出池子的尺寸为：长X宽X高=2x2x5．3m(超高O．3米)；⑥升流速度校核：V=5÷4=1．25m／s，满足要求；⑦进水设计：进水采用分枝式配水方式。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。如图所示污水处理厂厌氧反应器的分枝式布水形式。管口对准池底所设的反射锥体，使射流向四周散开，均布于池底。这种形式的配水系统的特点是采用较长的配水文管增加沿程阻力，以达到布水均匀的目的。只要施工安装正确，配水基本能够达到均匀分布的要求。布水管密度f=l"--"2m2／孔，本设计中取1TTl2／孔，因此需设四个孔。36 ⑧出水设计：出水装置应设在水解弛顶部，尽可能均匀地收集处理过的废水，在采用矩形反应器时，出水采用几组平行出水堰的多槽出水方式，要避免出水堰过多，导致堰上水头低，形成三角堰被漂浮的固体堵塞，出水负荷参考二沉池负荷，堰上水头>25mm，水面位于齿2／3处。在本设计中，水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰，出水三角堰负荷取1L／(s·m)，出水堰长1．4m。3．4．4接触氧化池生物接触氧化法，又称淹没式生物滤池，是介于活性污泥法和生物膜之间的一种污水处理方法，兼具两者的优点，在国内外都得到了较为广泛的应用，处理效果良好。1、接触氧化池进水水质表3-21接触氧化池进水水质2、容积负荷在处理城市污水时，BOD5容积负荷Nv介于1．O～1．8kgBODs／(m，·d)，本设计中取一级接触氧化池取Nv=1．5kgBODs／(m3·d)，二级接触氧化池取Nv=1．0kgBODs／(m3·d)。3、一级接触氧化池设计(1)生物接触氧化池有效容积y=望!墅二丝2Ⅳ矿式中：V——有效容积，m3Q一一平均日污水量，m3／d；Sa一一进水BOD5浓度，mg／L；Se——出水BOD5浓度，mg／L；Nv——BOD5．容积负荷，kgBODs／(m3·d)。设计中取Q=5m，／h37 矿=兰兰三兰圣!!Z三二ZQ!=8．24m，1500(2)池子总面积彳=y／日式中：A——池子总面积，m2；H——填料层总高度，m。设计中取H=3．0m，所以A=8．24--3=2．74m2’取3m2。(3)池子总高度Ho=办l+h2+H+h3式中：Ho——池子总高度，m；hl——超高，m，一般采用0．3．0．5m；h2——填料上水深，m；h3——配水区高度，m。设计中取hi=0．5m，1"12=0．5m，h3=0．5m，所以Ho=0．5+0．5+3+0．5=4．5m。(4)需氧量生物接触氧化法的供气量，要同时满足微生物降解污染物的需氧量和氧化池的混合搅拌强度。为保持氧化池内一定的搅拌强度，满足营养物质、溶解氧和生物膜之间的充分接触，以及老化生物膜的冲刷脱落，需要量值应大于10，一般取15"-"20。D=Do‘Q式中：Do——气水比，即每ms污水所需空气量，取l5：l；所以计算得D=5x15=75m，／h。4、二级接触氧化池设计计算(1)生物接触氧化池有效容积矿=—Q(Sa—-Se)Nv式中V——有效容积，m3；Q——平均日污水量，mVd；Sa——进水BOD5浓度，mg／L；Se——出水BOD5浓度，mg／L；Nv——BOD5-容积负荷，kgBODs／(ms．d)。设计中取Q=5m3／h，所以y=—5×214×矿(70-25)=5．4m31OOO (2)池子总面积A=VlH式中：A——池子总面积，m2；H——填料层总高度，m。设计中取H=3．0m，所以A=5．4÷3=1．8m2。(3)池子总高度Ho=hi+h2+H+h3式中Ho——池子总高度，m；hl——超高，m，一般采用O．3．0．5m；h2——填料上水深，m；h3——配水区高度，m。设计中取hi=0．5m，h2=O．5m，h3=0．5m，所以Ho=0．5+0．5+3+0．5=4．5m。(4)需氧量D=Do。Q式中：Do——气水比，即每m3污水所需空气量；本设计中取l5：1，所以D=5x15=75m3／h。5、曝气系统设计在生物接触氧化池中，曝气系统多采用穿孔管布气。穿孔管管径为20mm，中心间距100mm布置，共30根；穿孔管上孔眼直径为3mm，孔眼中心间距100mm，即每根穿孔管上开孔10个。则孔口空气流速：V2=4D+(3600x30x10xnxd2)=4×75÷(3600x30x1Ox兀xO．0032)=9．8m／s空气进气总管直径：取空气流速为10m／s，则D=5lmm，取DN50。6、填料设计填料技术要求：①比表面积大、空隙率大，而且截留悬浮杂质的能力强，对生物膜的附着作用较好；②水流阻力小、流态好，有利于生物膜的生长和脱落更新；⑧强度大、化学和生物稳定性较好，经久耐用，不会因溶出有害物质而引起二次污染；④与水的密度基本相同，容易固定安装在接触氧化池内(悬浮填料能在曝气条件下在接触氧化池内自由活动)；⑤形状规则、尺寸均一，使填料层各个部分的水流流态相同，避免短流现象，而且运输安装和拆卸维修都很方便。39 介于本设计的特点，拟选择zHl50x80型组合填料，该填料由纤维束、塑料环片、套管、中心绳几部分组成，塑料环片直径(包括纤维)为150mm，塑料环片间距为80mm。该填料及安装示意图如图3．7所示。3．4．5二沉池图3-7填料及安装示意图环片l翔二沉池是设置于曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要目的的。二沉池有别于其他沉淀池，其作用一是泥水分离(沉淀)、二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。对本设计而言，由于处理水量较小，因此采用竖流式沉淀池或斜管沉淀池比较合理。但是由于斜管沉淀池作为二沉池使用时效果不是很稳定且容易形成污泥堵塞和维护管理不便等缺点。而竖流式沉淀池具有排泥方便，管理简单，占地面积较小等优点，因此本设计中采用竖流式沉淀池。1、二沉池设计(1)中心管截面积Al与直径doAl=Q／vodo=式中：Q——中心进水管设计流量，mVs；Al——沉淀池中心进水管面积，m2；vo——中心进水管流速，m／s，一般采用vo≤O．03m／s：do——中心进水管直径，m。设计中Q=5mVh，vo=0．03m／s则：Al-5÷3600÷0．03=0．05m2； do=O．252m，设计中取do=0．25m。(2)中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度缟=暑V，冗日，式中：政——中心进水管喇叭13与反射板之间的板缝高度，m；啊——污水从中心管喇叭13与反射板之间缝隙流出速度，m／s，一般采用0．02～0．03m／s；么——喇叭口直径，m，一般采用蟊=1．35do；d，——反射板直径，m，一般采用d，=1．3西。设计中取M=0．02m／s，do=0．25m，dl=1．35do=0．34m设计中取O．35，d2=1-3dl=O．44m，设计中取O．45m。h3=5÷3600÷O．02÷3．14÷0．35=0．1m(3)沉淀区有效面积和回流比A2=Q／v式中：A2——沉淀部分有效断面，m2；卜污水在沉淀池内流速，m／s。设计中去沉淀池的表面负荷q=1．4m3／(m2．h)，v=q---0．0000388m／s，所以A2=3．57m2，回流比100％。(4)沉淀池边长B=√4+4式中：B——沉淀池有效水深(m)，一般采用B<8m。所以B=I．9m，取2．0m<8m(5)沉淀池有效水深h2=q。t式中：h2——沉淀池有效水深，m；t——沉淀时间(h)，一般采用1-2h；q——表面负荷m，／(m2．h)，一般采用0．5-1．5m3／(m2．h)。设计中取t=2．5h，q=1．4m3／(m2．h)，所以h2=1．4x2．5=3．5m。(6)污泥池总高度H=％+hE+绣+h4+绣式中：H——沉淀池的总高度，m；忽——沉淀池超高(m)，一般采用0．3m；玩——沉淀区缓冲层高度(m)，一般采用o．3-0．5m；4l 魄——污泥部分高度，m。设计中取盔=o．3m，以为污泥面较低，设计中取缓冲层高度h4=o．3m，H=0．3+3．5+0．1+O．3+3--7．2m3．4．6消毒池污水经二级处理后水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并可能存在病原菌。因此在排放水体前或回用前，应进行消毒处理。污水消毒应根据污水性质、排放水体或回用要求综合考虑确定，根据前文3．2消毒剂的选择实验研究之后，我们确定消毒剂选择为二氧化氯(C102)。二氧化氯(C102)是一种氧化能力是氯气2．6倍的水溶性强氧化剂，它不仅具有高效的杀菌能力，而且还有灭藻、防腐、除臭、漂白和脱色的能力。目前，二氧化氯被联合国卫生组织确定为一种安全高效的强力杀菌剂，对于耐氧性极强的病菌、水路系统的异氧菌、还原菌和真菌都有很好的杀毒效果，二氧化氯在消毒后不会生成三卤甲烷等致癌的副产品，被国际上公认为最理想的消毒剂更新换代产品，被欧美国家推崇为第四代消毒剂。1、二氧化氯发生器原理本设计采用HLTol00型，处理污水量为3—5m，／h，有效氯产量为1009／h的高效复合二氧化氯发生器，由供料系统、反应系统、温控系统、吸收系统、安全系统和残液自动处理系统组成，采用数字化触摸式面板控制。它的工作原理是以次氯酸钠为原料经过化学反应来制取C102的，化学反应式为：5NaCl02+4HCl=4C102+5NaCl+2H20在理想条件下，利用以上反应可以得到纯二氧化氯水溶液，但在实际上由于反应转化的有限性，会生成C102-和C103"后氯化过程还可能带入C12，因此，实际C102水溶液中经常还含有一定量的C102。、C103。、C12与C102并存【68】。2、消毒池设计(1)消毒池体积V=q‘t式中：Q——设计流量，mVht——停留时间，h。设计中《污水排放综合标准》对加氯消毒的接触时间要求≥lh，所以取t=lh，则V=5×l=5m3。(2)消毒池表面积F=V／h242 式中：h2一一消毒池有效水深，m；设计中取h2=2．5m，则F=Iin"。(3)消毒池边长L=√F设计中取L=Im。(4)消毒池池高H=hl+h2式中：hl——消毒池超高，m，取0．3m。则H=2．8m3．5工程实际运行情况3．5．1工程概况一_六安市医疗废物处置中心位于城区南部的破山岭，距市区10公里，位于宁西铁路和六安市交通主干道312国道南侧，西面据老六毛公路400米，东与六安市生活垃圾卫生填埋场200米，南边为大面积的人工林地，距离全市重点乡镇约100多公里，周围1200米范围内无居民居住，处于城区夏季主导风向的下风向[691。六安市共有医院、卫生院217家，全市编制床位数10836张，实际开放床位数10301张。标准产污染系数按O．5公斤／床·日考虑，全市各级医疗机构产生医疗废物4．21t／d，考虑全市人口净增长率4．5％o和城市发展的需要，确定该工程规模为5t／d。医疗废物处置方法采用高温高压蒸汽灭菌法，灭菌锅的型号为TWLX．500型脉动真空灭菌锅，灭菌参数设定为：表压220KPa，空气排出率为83．4％，对应的温度为134℃，灭菌时间为45min。医疗废物处置后废水采用水解酸化+接触氧化法处理工艺，工艺流程图见图3．8，处理规模为40m，／d，污水处理进水水质和出水指标见表3．22，医疗废物处置中心要求执行《污水综合排放标准》(GB8978．1996)一级标准，主要构筑物参数见本章3．4节所利叫J。表3—22医疗废物处置后废水进水水质和出水标准表43 图3-8六安市医疗废物处置中心污水处理工艺流程图3．5．2工程运行结果六安市医疗废物处置中心经过高温高压蒸汽灭菌法处理后产生的废水，再经过上述废水处理工艺处理后的水质检测结果见表3—23，可以看出废水的各项污染因子都达到《污水综合排放标准》(GB8978．1996)一级标准的范围，COD去除率为85．3％，BOD去除率为91．3％，氨氮去除率为73．8％，SS去除率为81．3％，粪大肠杆菌群书去除率为100％，废水处理工艺处理效果良好。表3—23六安市医疗废物处置中心废水处理出水检测结果 第4章医疗废物处理的节能减排分析根据国家统计局2011年2月28发布的《20l0年国民经济和社会发展统计公报》数据的测算，2010年我国医院和卫生院总床位为537万张，病床使用率为84．8％，按照平均每个床位每天产生医疗废物lkg计算，2010年我国全年的医疗废物总量约为166．2万t17引。如此数量的医疗废物处理一定需要大量的成本和能源，并且会产生大量的污染物排入到环境里，所以医疗废物处理的节能减排势在必行，医疗废物处理的节能减排不仅能节约能源和减少污染物排放，还能促进医疗废物处理行业的可持续发展和技术的改进，更能保证了社会的和谐稳定和国家安全。本文针对我国中小城市5t／d的日常规模医疗废物处理量，对两种常用的医疗废物处理方法下的能源消耗和污染物排放现状进行分析比较，在确定更加节能减排的处理方法情况下，又针对该方法的工艺参数的改进后进行节能减排分析，得出最佳的节能减排方法和工艺。4．1医疗废物处理的能耗和排污现状医疗废物的处理方法有很多，如前文所述，由于近年来国家加大对医疗废物和废水的管理制度，要求自2003年出台《医疗废物管理条例》之日起两年内，各市级以上地方应该建立起医疗废物处置中心，而就我国人口分布而言，各个市级以上地方比较普遍的医疗废物处置规模为5t／d，所以针对这种小处理规模的医疗废物，各地基本都采用两种处理方法处理医疗废物，其中90％以上是采用气化热解焚烧法处理医疗废物，而另一种方法则是高温高压蒸汽灭菌法，并且后者正因为其各方面的优势有逐渐扩大应用比例的趋势【7l】。所以本文将以这两种现今应用比较广泛的处理方法介绍其排污和能耗现状，并且处理规模同设定为5t／d。4．1．1医疗废物处理过程的能源消耗现状1、气化热解焚烧法处理医疗废物的能耗现状气化热解焚烧法在处理医疗废物的过程中，主要消耗的能源是电能和柴油。以某医疗废物处置中心为例【52】：处置规模：5t／d处置量：2lOkg／h处理方法：气化热解焚烧法消耗柴油量：4．8kg／h运行方式及时间：连续运行24小时／天45 表4—1各工作车间用电容量表由上表4—1可以计算出处理每吨医疗废物消耗的电能Z1，下式可得出数量关系：Y=XI‘TI+X2·T2+X3·T3+X4‘T4；Zl=Y／5；Z2=PI‘T／5。式中：Y一天总用电量，kw·h；Xl一一污水处理车间用电容量，kw；X2一一焚烧车间用电容量，kw；X3一一综合办公楼用电容量，kw；X4一一给排水用电容量，kw；Ti一一工作时间，h；pl一一焚烧炉每小时消耗的柴油量，kg／h；Zl一一每处理一吨医疗废物消耗的电能，kw．h；Z2一一每处理一吨医疗废物消耗的柴油量，kg。所以处理一天消耗的电能Y=8．25×8+53．5x24+60x8+35×8=2110kw·h，而每处理一吨医疗废物所消耗的电能zl=2110+5=422kw·h，每处理一吨医疗废物所消耗的柴油量Z2=4．8x24+5=23．04kg。2、高压蒸汽法处理医疗废物的能耗现状高压蒸汽法在处理医疗废物的过程中，主要消耗的能源是电能和燃煤。以某医疗废物处置中心为例154】：处置规模：5t／d处置量：500kg／锅，每锅耗时45分钟处理方法：高压蒸汽法消耗燃煤量：160kg／h运行方式及时间：连续运行8小时／天 表4-2各工作车间用电容量表由上表4．2可以计算出处理每吨医疗废物消耗的电能Zl，下式可得出数量关系：Y=XI’T+X5’T+X3。T+X4‘T；ZI=Y／5；Z3=P2’T／5。式中：Y一天总用电量，kw·h；Xl一一污水处理车间用电容量，kw；X5一一高温灭菌车间用电容量，kw；x3一一综合办公楼用电容量，kw；X4一一给排水用电容量，kw；T一一工作时间，h；p2一一蒸汽锅炉每小时消耗的燃煤量，kg／hZ广一一每处理一吨医疗废物消耗的电能，kw·h；Z3一一每处理一吨医疗废物消耗的燃煤量，kg。所以处理一天消耗的电能Y=8．25×8+68×8+60×8+35×8=1370kw·h，而每处理一吨医疗废物所消耗的电能Zl=1370+5=274kw·h，每处理一吨医疗废物所消耗的燃煤量Z3=160x8+5=256kg。4．1．2医疗废物处理过程的污染物排放现状1、气化热解焚烧法处理医疗废物的污染物排放现状气化热解焚烧法在处理医疗废物的过程中产生的污染物主要是生产废水和生活污水、焚烧排出的烟气、焚烧残渣和污泥、机械噪声。关于这些污染物的排放量、种类和治理措施等由表4．3、4．4、4．5、4-6可以提供参考。以某医疗废物处置中心为例【52】：处置规模：5t／d处置量：210kg／h处理方法：气化热解焚烧法运行方式及时间：连续运行24小时／天47 表4—3焚烧法废水排放及治理一览表序号废渣名称来源组成数量排放特性治理措施48 2、高压蒸汽灭菌法处理医疗废物的污染物排放现状高压蒸汽灭菌法在处理医疗废物的过程中产生的污染物主要是生产废水和生活污水、灭菌排放的蒸汽、灭菌后的固体废物和污泥、机械噪声。关于这些污染物的排放量、种类和治理措施等由表4．7、4．8、4．9、4．10可以提供参考。以某医疗废物处置中心为例【54J：处置规模：5t／d处置量：500kg／锅，每锅耗时45分钟处理方法：高压蒸汽法运行方式及时间：连续运行8小时／天表4—7高温法废水排放及治理一览表序号废渣名称来源组成数量篓警薹曩49 表4-10高温法噪声排放及治理一览表4．2医疗废物处理的节能减排分析下面将从两方面来分析医疗废物处理过程的节能减排效果，首先是比较两种处理方法在应用上所消耗的能源量和排放的污染物量，计算出哪种方法更具有节能减排的效果；其次是在比较后得出的优效节能减排方法，分析它能否在工艺处理的过程中有更加节能减排的处理效果，通过实验分析，在处置医疗废物时我们将推荐哪种处理方法作为最佳的处理方法。4．2．1两种处理方法的节能减排比较1、节能比较由上节两种方法处理医疗废物过程的能源消耗和污染物排放现状，可以看出，在同样的处理规模为5t／d的处理量情况下，两种处理方法的能源消耗的种类和消耗量以及污染物排放是不尽相同的，由此我们将比较两种方法的能耗和污染物排放，以确定医疗废物处理的最佳节能减排处理方法。表4—11两种方法每处理1吨医疗废物能耗一览表由上表4．11可以看出，高温高压蒸汽灭菌法在处理医疗废物过程中，每处理一吨比气化热解焚烧法节约电能148kw·h，和柴油量23．04kg。相比之下，气化热解焚烧法仅比高温高压蒸汽法节约燃煤量256kg。在比较两种不同的能源节约量时，我们没有直观的衡量方法，只有通过能源的稀缺度上来比较，而能源的经济成本又在一个侧面上反映了此种能源的稀缺度。由表4．12可以比较出在每处理一吨医疗废物所消耗的非电能能源上，高温高压蒸汽法节约能源成本169．6元，而气化热解焚烧法节约能源成本128元，所以高温高压蒸汽法在电能能源和非电能源上都更加节约能源。 表4—12两种方法的非电能能源成本分析表2、减排比较气化热解焚烧法和高温高压蒸汽法在污染物排放方面都有废水、废气和固体废物。在处理规模同为5t／d的医疗废物时，各污染物的排放量又有所不同，针对这几种污染物我们做如下的比较，由前文4．1．2的表4．3和表4．7可以比较出在废水中无论是废水排放量还是各主要污染因子的浓度都是相同的，废水量同为40mVd，所以得出在规模为5t／d的处理量时的各主要污染因子的排放量见表4．13。而通过比较表4．3至表4。10可以分析出平均每处理一吨医疗废物所排出的废水、废气和固体废物，由表4．14可以得出蒸汽法和焚烧法在每处理一吨医疗废物所排放各污染物的量。表4-13医疗废物处理中心各废水污染冈子排放量表4—14两种方法在每处理1吨医疗废物的污染物排放量对比表由表4．14可以看出两种方法在处理规模同为5t／d的医疗废物时，所排放的废水量和废水主要污染因子量是相同的，而在废气和固体废物方面则不一样，由表4．14可知蒸汽法每处理1吨医疗废物比焚烧法减排废气3．5×104立方米，而焚烧法比蒸汽法减排固体废物4700千克。综上所述，在处理规模同为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法比气化热解焚烧法每处理1吨医疗废物节约电能和柴油分别为148kw·h和23．04kg。而考虑到废气有更严重的碳排放污染和固体废物在填埋后有可回收的可能，所以在减排方面，我们更加倾向于高温高压蒸汽灭菌法的应用，它具有更好的减排效果，比焚烧法减排废气4．8×104立方米。 4．2．2高温高压蒸汽法处理的节能减排分析在节能减排的角度上比较了蒸汽法和焚烧法，我们推荐了更加节能减排的高温高压蒸汽法，所以现在就这种方法在节能减排方面的更进一步的效果进行了研究和分析。我们在研究高温高压蒸汽法处理医疗废物的节能减排途径时，首要的前提是在处理后的医疗废物达标的情况下，才能采取相应的方法起到节能减排的效果。高温高压蒸汽法的灭菌原理是通过高温高压蒸汽杀死医疗废物的病毒病菌，而由谷良平在高温高压蒸汽的灭菌效果影响因素的研究中我们可以得知，灭菌效果主要由灭菌时间和灭菌温度决定。而我国《医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范》(试行)(HJ／T276．2006)中要求的灭菌参数为：最低温度为134℃，灭菌时间为45分钟。在考虑通过改变这两种参数来节能减排时，我们不采取改变温度的方式，因为在最低温度的前提下，通过升高温度不仅不利于节能，而且还会出现一些其他的负作用，如：①温度过高会使医疗废物中的塑料分解并释放HCL气体；②杀菌室温度高于138℃，会使包装袋内的液体和气体由于过于浓缩而难以排出，严重影响了蒸汽向废物中心传热，进而影响灭菌效果；③温度设定的越高，对灭菌设备的技术要求就越高，相应的设备造价和处理费用就会增高，并不具有经济型【691。所以我们采取改变灭菌时间的方式来达到节能减排的效果。由谷良平在高温高压蒸汽灭菌式医疗废物处理系统研制与应用研究中的关于灭菌时间的实验可以得出以下数据【6州：六安市医疗废物处置中心采用高温高压蒸汽灭菌工艺，工程规模为5t／d，实验灭菌设备为脉动真空灭菌锅，型号为TWLX．500，大小01750mmx2200mm；容积为5m3。检测方法采用《压力蒸汽灭菌效果评价方法与标准》规定的生物指示剂法。在压力为220KPa(表压)，空气排除率为83．4％，灭菌温度为134℃时，对灭菌时间进行实验，实验结果如表4—15所示。表4-15医疗废物不同灭菌时间的灭菌效果52 由表4．15可知在以上实验参数条件下，灭菌时间决定灭菌效果。灭菌时间在20min时内、中、外的菌片检测都不合格；灭菌时间在25min时开始出现菌片阳性检测结果，且中间菌片都不合格；灭菌时间大于等于30min时完全达到灭菌合格的效果。综上所述对于高温高压蒸汽处置5吨／日处理规模的医疗废物，在上述参数条件下30min完全能够达到灭菌效果。规范要求灭菌时间不少于45min比试验所需时间多15min，因此，在每次灭菌时间节省15min的情况下，我们可以分析出新参数下节能减排的效果。以每次灭菌时间节省15min计算，5t／d的医疗废物每次灭菌500kg，总共需要灭菌10次，即每天节省灭菌时间2．5小时。由此可以计算出不同的灭菌时间下所消耗的能源量，即可以比较出节能的效果，如表所示在灭菌时间是45min时，每天的耗电量和耗煤量分别为544kw·h和1280kg，而在灭菌时间节省到每次30min时，每天的耗电量和耗煤量分别为374kw·h和880kg，所以在灭菌时间调整为30min每次时，节约电能170kw·h，节约燃煤400kg，即应用高温高压蒸汽灭菌法处理5t／d的医疗废物在灭菌时间调整为30min／次时，每处理一吨医疗废物节约电能34kw·h，节约燃煤80kg。表4—16蒸汽法不同灭菌时间的能耗比较在不改变工艺流程和废物性质的情况下，废水的特点也不会有大的差异，7灭菌时间为30min／次的废水水质表与表4．7对比看出水质几乎无差异，而有差异的地方只是存在于少量的废水量和废气量。由表4—18可以看废水量由原来平均的36．2m，／d减少到34．3m3／d，废气量由原来的12800m3减少到8800m，，固废量不变。废水的减排不明显，而废气的比原来减排4000m3，即每处理一吨医疗废物，灭菌时间缩短后减排废气800m3。表4—17灭菌时间为30min／次的废水水质表 表4—18蒸汽法不同灭菌时间污染物排放对比表序号灭菌时间(min／次)废水量(m3／d)废气量(m3／d)同废量(kg／d)l4536．212800548023034．3880054804．3本章小结本章通过对节能减排含义的认识和节能减排意义的了解，从节能减排的角度分析了处理医疗废物的能耗和污染物排放的现状，以及两种医疗废物处置方法的节能减排分析，特别是高温高压蒸汽灭菌法在处置医疗废物的过程中仍然有节能减排的空间。因此通过分析和比较，得出以下几点结论：(1)在处理规模为5t／d时，气化热解焚烧法消耗的电能是2110kw·h、柴油115．2kg，平均每处理一吨医疗废物消耗电能422kw·h、柴油23．04kg：(2)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法消耗的电能是1370kw·h、燃煤1280kg，平均每处理一吨医疗废物消耗电能274kw·h、燃煤256kg；(3)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法比气化热解焚烧法每处理一吨医疗废物平均节约电能148kw·h、柴油23．04kg；(4)在处理规模为5t／d时，气化热解焚烧法每处理一吨医疗废物平均排放3．2kgCOD、O．8kgBOD、0．8kgSS、4．8x104m3废气和780kg固体废物；(5)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法每处理一吨医疗废物平均排放3．2kgCOD、0．8kgBOD、0．8kgSS、1．3x104m3废气和5480kg固体废物；(6)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法比气化热解焚烧法每处理一吨医疗废物平均减排3．5x104m3废气； 5．1主要研究结论第5章结论与建议在研究了医疗废物处置后废水的水质水量、处理工艺的选择、消毒剂的选择、主要构筑物的设计和医疗废物处理的节能减排分析后，我们得出以下主要结论：(1)在处理规模为5t／d的医疗废物时，气化热解焚烧法所产生的废水水量略低于高温高压着蒸汽法所产生的废水水量，每处理一吨医疗废物产生废水在6．8m3的范围；(2)在医疗废物处置后废水的工艺选择方面，水解酸化+二级接触氧化工艺最适合处理当前水质水量的废水；(3)通过对氯胺、次氯酸钠、二氧化氯消毒剂的试验对比，分析出二氧化氯是处理医疗废物处置后废水的最佳消毒剂，二氧化氯的最佳条件是：pH值为6，温度在20℃，接触时间是10min，投加量为40mg／L；(4)在处理规模为5t／d时，气化热解焚烧法平均每处理一吨医疗废物消耗电能422kw·h、柴油23．04kg；排放3．2kgCOD、0．8kgBOD、O．8kgSS、4．8×104m，废气和780kg固体废物；(5)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法平均每处理一吨医疗废物消耗电能274kw·h、燃煤256kg；排放3．2kgCOD、0．8kgBOD、0．8kgSS、1．3x104ms废气和5480kg固体废物；(6)在处理规模为5t／d时，高温高压蒸汽灭菌法比气化热解焚烧法每处理一吨医疗废物平均节约电能148kw·h、柴油23．04kg；减排3．5×104m，废气；(7)高温高压蒸汽灭菌法在将灭菌时间由原来的45min／次缩短至30min／次后，每处理一吨医疗废物比原先平均节约电能34kw·h、燃煤80kg，减排800m3废气。5．2建议通过对医疗废物处置后废水的研究和医疗废物处置的节能减排分析，在得到以上的相关结论的同时，对医疗废物处置方法及其废水处理工艺的研究上做如下一些建议：(1)在建立中小城市的医疗废物处置中心时，考虑节能减排的效果，建议采用高温高压蒸汽灭菌法作为优先选择的处理方法，并将灭菌时间由原先的45min／次优化为30min／次； (2)在建立相应的医疗废物处置中心的污水站时，建议采用水解酸化+二级接触氧化工艺，消毒剂选择二氧化氯，主要构筑物参数参考本文结论；(3)在研究医疗废物处置的节能减排分析时，高温高压蒸汽灭菌法仍存在着一些问题，比如固体废物的减量化、资源化和处理医疗废物的种类受限制等问题，就这些问题还有广阔的空间可以进行进一步的研究。 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