医院污水处理（CAST工艺）设计的巧妙之处

针对医院综合医疗大楼污水处理工程中采用的工艺进行了介绍，分别阐述了设计基础数据，生物池构造，工作周期设计等内容，并结合其他应用实例运行结果指出该工艺合理可行，值得推广。

+

医院属于大型综合医院，医院污水来源及成分复杂，含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染物等，具有空间传染急性传染和潜伏性传染等特征。主要指医院门诊、病房、手术室、各类检验室、病理解剖室、放射室、洗衣房、太平间等所有与医院运营相关处排出的诊疗、生活及粪便污水，一类污染物及放射性废水经预处理达标后方可排入本污水处理站。此外，生活污水经化粪池、餐厅废水经隔油池后和医疗废水一并进入医院污水处理站处理，处理工艺采用 CAST工艺。

本污水处理站处理规模为xxxm³/d(近期) ，xxxm³/d ( 远期)。本污水处理站出水水质执行GB18466-2005医疗机构水污染物排放标准中的排放标准( 近期) ，预处理标准(远期)。污水处理工艺流程框图见图1。

图1

什么是CAST工艺

CAST工艺是循环活性污泥技术。其主要原理是：把序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分，前部为预反应区，后部为主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，完成对污水中有机物质的降解。

CAST工艺同时能够比较充分发挥活性污泥的降解功能，也能够减轻二沉淀池的负荷，有利于提高二沉池固液分离效果。

工艺设计

1

设计基础数据

设计流量按照最高日最高时流量进行设计，设计流量为xxxm³/h； 设计进水水质依据参照同类型综合医院废水水质。近期设计出水水质执行GB18466-2005医疗机构水污染物排放标准中的排放标准。污水设计进出水主要水质见表1。

2

CAST生物池主要构造

CAST生物池由预反应区和主反应区组成。预反应区，两座，单池基本尺寸为L*B*H=10.0m*1.5m*4.5m，其中 有 效 水 深4.0m ，超 高0.5m ；预反应区底部设有DN300放空管，顶部设有DN300溢流管和DN200回流污泥管，预反应区与主反应区的隔墙上底部开有800mm*700mm连通孔。

主反应区，两座，单池基本尺寸为L*B*H=13.5m*10.0m*4.5m，其中有效水深4.0m ，超高0.5m ，每池设置台搅拌机2台搅拌机、1台虹吸式滗水器、1台回流污泥泵、1台剩余污泥泵、1套膜式曝气系统。同时主反应区内还设置有DO测定仪、污泥浓度(MLSS )计、酸度( pH) 计、超声波水位计。

3

预反应区设计

由于医院运行初期，下游市政污水处理厂建设不完善，无法接纳污水。排放水需直接排入水体，故本工程对脱氮除磷的要求较高，所以预反应区根据活性污泥反应动力学原理进行设计，运行条件按厌氧环境考虑，在预反应区内考虑了较显著的反硝化作用( 回流污泥混合液中通常含2.0mg/L左右的硝态氮)。同时预反应区利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到良好的水解作用，还可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。污泥回流量按最大时处理量的20%考虑，污水水力停留时间按1.0h计。

为了使回流污泥和污水进行充分混合，形成均匀的厌氧环境，在预反应区内设置2台潜水搅拌器，该搅拌器属于高转速(705r/min )、小叶轮(370mm ) 类型，具有较好的混合搅拌功能，考虑到厌氧环境对磷的释放影响较大，故在预反应区内还设置有DO在线测定仪，其输出信号接入CAST反应池PLC子站，PLC子站根据DO值的大小及变化，对回流污泥量进行在线调节，以达到最佳的厌氧环境以利于磷的释放。同时PLC总站可绘制预反应区进水水量进水水质污泥回流量与DO的关系曲线，对运行工作起到高效、优质的指导作用。

4

主反应区设计

为降低管理难度和污水处理成本，故设计中采用了泥龄较长，污泥负荷较低的延时曝气方式，设计泥龄为15.7d，污泥负荷取0.088kgBODs/MISS。

由于采用了延时曝气方式，故污泥产泥率比较低，取值为0.945kgSS/kgBODs，每日剩余污泥产量为3510kg，剩余污泥经主反应区内的剩余污泥泵抽升至污泥池。污泥池内设置有潜水搅拌器以保持池内有氧状态，防止磷的析出。

由于主反应区具有同步硝化和反硝化功能，反硝化主要是在泥水分离阶段使污泥结构内部处于缺氧状态而实现的，因此，PLC子站将根据CAST生物池内的DO值，对生物速率、曝气时间、曝气量、排泥速率等重要运行参数进行在线调节。

排水装置选型时，考虑到运行自动化程度较高，选用虹吸式滗水器，电磁阀控制虹吸排气管的开启，PLC控制。

曝气设备采用了较先进的超微孔膜式曝气盘，具有较高的氧转移效率，在水深为4.0m的清水中膜式曝气盘具有25%的氧转移效率；同时盘式曝气器比较节能，具备防堵塞与自清洗功能。

为使曝气系统正常运行，鼓风机房内设3台可调导叶片的单级高速罗茨鼓风机(2用1备) ，鼓风机设计风量为Q=13.87m³/min，设计风压50000Pa。考虑到反应池为变容运行方式，水位变幅达2.0m，为减少能耗、降低成本，其中两台为电机采用变频运行方式，同时空气管路独立设置，互不干扰。

5

工作周期设计

CAST生物池以一定的时间序列运行，运行过程包括进水-曝气、静止沉淀、排水排泥、闲置四个阶段，不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整。本工程CAST生物池每日工作24h，分为6.0个工作周期，每周期工作时间为4.0h，其中进水-曝气3.0h，静止沉淀0.5h ，排水排泥0.5h。在同一时间各池的工作时序均不同，不会发生重叠，同一时间只有一个反应池滗水，自动控制及操作管理较简单，具体工作时序见表2。

进水曝气阶段CAST主反应区内边充水边曝气，同时池内的回流污泥泵连续不断的向预反应区回流污泥。此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。

静止沉淀阶段CAST主反应区不充水也不曝气，此时微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，生物池逐渐由好氧状态向缺氧状态转变，开始进行反硝化反应，活性污泥逐渐沉到池底，上层水逐渐变清。

排水排泥阶段CAST主反应区的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，同时池内的剩余污泥泵向污泥调节池输送剩余污泥此时，生物池逐渐由缺氧状态过渡到厌氧状态，继续进行反硝化反应。

实际运行过程中，由于滗水器的滗水能力是按最不利的情况进行设计选型的，而这种最不利情况不易出现，故实际滗水时间通常要比设计滗水时间短，其剩余时间通常用于CAST主反应区内污泥的闲置，以恢复污泥的吸附能力。

结语

本文介绍的CAST工艺设计方法及设计参数取值已应用于很多大型的污水处理厂，由于一些客观原因，医院污水处理站正处于紧张的建设之中，而相同工艺相近规模的污水处理厂 已建成并已完成试运行，其各项指标值均满足设计要求，试运行效果见表3。

实践证明，上述设计方法及参数取值是合理可行的，同时也说明CAST工艺是适合医院污水处理的一种新型工艺。

医院污水处理流程选择是医院污水处理设计的关键，流程是否合理将直接影响处理效果、工程投资、运行费用以及管理安全等问题。确定工艺流程要依据医院的性质、处理要求、排污去向以及技术条件等因素。

医院污水处理流程的选择需要根据医院的规模、性质来选定。

根据医院分类，分为传染病医院和综合医院。

医院污水处理后排放去向分为排入自然水体和通过市政下水道排入城市污水处理厂两类。

医院污水处理所用工艺必须确保处理出水达标，主要采用的三种工艺有：加强处理效果的一级处理、二级处理和简易生化处理。

医院废水处理流程工艺选择原则

传染病医院必须采用二级处理，并需进行预消毒处理。

处理出水排入自然水体的县及县以上医院必须采用二级处理。

处理出水排入城市下水道(下游设有二级污水处理厂)的综合医院推荐采用二级处理，对采用一级处理工艺的必须加强处理效果。

对于经济不发达地区的小型综合医院，条件不具备时可采用简易生化处理作为过渡处理措施，之后逐步实现二级处理或加强处理效果的一级处理。

医院污水处理流程

不同处理工艺的应用情况考虑到以上原则，本方案设计的医院污水处理工艺流程进行比较，随着污水处理技术不断地发展，近年开发的在国内外普遍应用的工艺有：

加强处理效果的一级处理工艺

对于处理出水最终进入二级处理城市污水处理厂的综合医院，应加强其处理效果，提高细菌的去除率，减少消毒剂用量。

加强一级处理效果宜通过两种途径实现：对现有一级处理工艺进行改造以加强去除效果和采用一级强化处理技术。

工艺流程：对于综合医院(不带传染病房)污水处理可采用“预处理→一级强化处理→消毒”的工艺。通过混凝沉淀(过滤)去除携带病毒、病菌的颗粒物，提高消毒效果并降低消毒剂的用量，从而避免消毒剂用量过大对环境产生的不良影响。 医院污水经化粪池进入调节池，调节池前部设置自动格栅，调节池内设提升水泵。污水经提升后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀，沉淀池出水进入接触池进行消毒，接触池出水达标排放。调节池、混凝沉淀池、接触池的污泥及栅渣等污水处理站内产生的垃圾集中消毒外运。消毒可采用巴氏蒸汽消毒或投加石灰等方式。

工艺特点：加强处理效果的一级强化处理可以提高处理效果，可将携带病毒、病菌的颗粒物去除，提高后续深化消毒的效果并降低消毒剂的用量。其中对现有一级处理工艺进行改造可充分利用现有设施，减少投资费用。

适用范围：加强处理效果的一级强化处理适用于处理出水最终进入二级处理城市污水处理厂的综合医院。