武漢火神山、雷神山新型冠狀病毒肺炎?？漆t(yī)院污水處理站設(shè)計與運營管理

曾 磊，何廣松，王 艷，陳 聰，王建華，常 超

(中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司水務(wù)環(huán)保事業(yè)部，湖北武漢 430014)

2020年春節(jié)前，新冠肺炎疫情突然在武漢市暴發(fā)，每日大量確診患者讓武漢醫(yī)療系統(tǒng)不堪重負(fù)，病床位數(shù)量嚴(yán)重不足[1-2]，亟需新建新冠肺炎患者救治醫(yī)院，緩解醫(yī)療系統(tǒng)壓力。武漢市政府及相關(guān)部門選定武漢市蔡甸區(qū)知音湖畔的武漢職工療養(yǎng)院旁側(cè)預(yù)留的空置地塊及武漢市江夏區(qū)第七屆軍人運動會運動員村3號停車場，作為收治新冠肺炎病患的火神山、雷神山應(yīng)急醫(yī)院的建設(shè)用地?；鹕裆结t(yī)院設(shè)計床位1 000張，雷神山醫(yī)院設(shè)計床位1 600張，醫(yī)院污水主要來自淋浴間、負(fù)壓病房樓、ICU、醫(yī)技部、休息室等場所排放的污水。該污水是一種低濃度污水，水質(zhì)與一般生活污水類似，除含有有機和無機污染物外，還含有各種藥物、消毒劑、解剖遺棄物等，以及大量傳染性病菌、病毒和寄生蟲，成分較為復(fù)雜，該污水必須經(jīng)處理達標(biāo)后方可排放[3-4]。

根據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范，參照同類型醫(yī)院的污水處理方案[5]，結(jié)合項目實際條件，2座應(yīng)急醫(yī)院污水處理站工藝均采用“預(yù)消毒接觸池+化糞池+提升泵站(含粉碎格柵)+調(diào)節(jié)池+MBBR生化池+混凝沉淀池+接觸消毒池”處理工藝，污水經(jīng)消毒處理后泵送至市政管網(wǎng)，排入城市污水處理廠。污水站地基下方均按垃圾填埋場標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)防滲膜，雨水收集匯入雨水調(diào)蓄池后進行消毒處理，實現(xiàn)不讓一滴污水流入環(huán)境的目標(biāo)。2座污水處理站2月20日—4月15號共計56 d的運營過程中，整體運營平穩(wěn)，無重大安全生產(chǎn)事故。現(xiàn)對2座污水處理站的運營管理總體情況、重難點內(nèi)容等進行總結(jié)分享，以期為其他醫(yī)療污水運營管理人員提供參考與借鑒。

1 項目概況

1.1 處理水源

醫(yī)院污水按水質(zhì)成分的不同，分為生活污水、特種污水和放射性污水3大類。其中，生活污水占比較大；特種污水包括化驗室、手術(shù)室、藥劑室排出的污水，含有重金屬消毒劑、有機物質(zhì)、酸、堿等有毒有害物質(zhì)；放射性污水是放射性診斷、治療等過程中排放的含有放射性同位素的污水。

1.2 水量水質(zhì)

1.2.1 進出水水質(zhì)

火神山、雷神山醫(yī)院定位為傳染病醫(yī)院，污水主要為醫(yī)院污水，參考同類醫(yī)院污水?dāng)?shù)據(jù)，污水處理站進水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

根據(jù)設(shè)計要求，火神山、雷神山醫(yī)院污水經(jīng)處理后排入市政管網(wǎng)；水質(zhì)執(zhí)行《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18466—2005)中傳染病、結(jié)核醫(yī)療機構(gòu)污水排放限值，如表1所示?？紤]到生化系統(tǒng)調(diào)試周期較長(至少需10～15 d)，與該項目緊急投入使用時間不匹配，參考小湯山醫(yī)院的污水設(shè)計思路[5]。在醫(yī)療污水處理站建成后的系統(tǒng)調(diào)試期內(nèi)，醫(yī)療污水通過“預(yù)處理消毒+氣浮”處理后，出水水質(zhì)滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18466—2005)預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)(表1中預(yù)處理出水水質(zhì))，即可排入市政管網(wǎng)；系統(tǒng)調(diào)試完成進入正式運行后，出水需達到表1中出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，方可排入市政管網(wǎng)。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab.1 Design Water Quality of Influent and Effluent

1.2.2 設(shè)計水量

參考《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 2029—2013)中水量設(shè)計計算方法，根據(jù)火神山應(yīng)急醫(yī)院設(shè)計床位數(shù)(N=1 000床)，日均單位病床污水排放量[q=500 L/(床·d)]，考慮污水日變化系數(shù)(Kd=1.6)，該醫(yī)院設(shè)計污水量Q=q·N·Kd=800 m3/d。按照40 m3/h設(shè)計，為保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，再上1組同樣規(guī)模的40 m3/h的污水處理裝置，日處理總規(guī)模為1 920 m3/d。

根據(jù)雷神山應(yīng)急醫(yī)院設(shè)計床位數(shù)(N=1 600床)，日均單位病床污水排放量[q=500 L/(床·d)]，污水日變化系數(shù)(Kd=1.6)，該醫(yī)院設(shè)計污水量Q=q·N·Kd=1 200 m3/d。雷神山醫(yī)院污水經(jīng)2套排水系統(tǒng)排出，其中，醫(yī)護生活區(qū)污水經(jīng)新建化糞池預(yù)處理系統(tǒng)(包括75 m3鋼筋混凝土池和配套管網(wǎng))處理后，利用原有的排水體系排入市政污水管網(wǎng)；隔離區(qū)污水經(jīng)新建污水處理站處理達標(biāo)后，排入市政污水管網(wǎng)，實現(xiàn)醫(yī)患污水分離。故雷神山醫(yī)院污水處理站實際設(shè)計處理能力與火神山保持一致，按照2條40 m3/h處理線設(shè)計，日處理總規(guī)模為1 920 m3/d。

1.3 處理工藝

武漢火神山、雷神山應(yīng)急醫(yī)院污水處理工程采用相同的處理工藝，即“預(yù)消毒+二級處理+深度處理+消毒處理”工藝，經(jīng)消毒處理后的污水泵送至市政管網(wǎng)后，排入城市污水處理廠，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 火神山、雷神山應(yīng)急醫(yī)院污水處理工藝流程Fig.1 Process Flow Chart of Wastewater Sewage Treatment Stations (Huoshenshan and Leishenshan)

1.4 工藝說明

火神山、雷神山醫(yī)院污水首先進入預(yù)接觸消毒池，預(yù)消毒工藝段位于管網(wǎng)末端、化糞池前。預(yù)消毒工藝采用液氯對醫(yī)院污水進行預(yù)消毒，消毒后進入化糞池。

化糞池污水溢流進入污水提升泵站，經(jīng)泵提升后，送入調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)和水量調(diào)節(jié)，向調(diào)節(jié)池內(nèi)添加亞硫酸鈉，對剩余部分余氯進行中和去除，以避免進入后端生化系統(tǒng)，抑制生化細(xì)菌的產(chǎn)生。

調(diào)節(jié)池出水進入生化處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用MBBR生化處理工藝。該工藝在相同負(fù)荷條件下，具有HRT短、體積小、基建費用少、運行費用低等特點。通過生化系統(tǒng)處理可以去除污水中絕大部分COD、BOD、氨氮、TN及TP等污染物。

生化處理系統(tǒng)出水進入混凝沉淀池進行泥水分離，進一步降低出水SS濃度。

混凝沉淀池出水進入折流消毒池，在此添加消毒劑，確保殺滅剩余病毒及有害物質(zhì)，保證系統(tǒng)出水安全性。

污泥經(jīng)濃縮脫水后排入污泥貯存池暫存，后進入污泥脫水機脫水后，外運至危險廢棄物處理廠焚燒處置，上清液回流。

對預(yù)接觸消毒池、調(diào)節(jié)池、生化池、沉淀池產(chǎn)生的臭氣進行集中收集和處理處置，統(tǒng)一收集后的臭氣經(jīng)風(fēng)機送入尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)活性炭吸附和紫外殺菌消毒后達標(biāo)排放。

1.5 參數(shù)設(shè)計

消毒池：火神山、雷神山應(yīng)急醫(yī)院污水處理消毒設(shè)計分為預(yù)消毒和二級消毒。其中，預(yù)消毒接觸池設(shè)計規(guī)模為2組40 m3/h，各組平均停留時間為3 h，最大停留時間可達5 h，預(yù)消毒設(shè)計投加量為40 mg/L(以有效氯計)；二級消毒設(shè)計流量為2組40 m3/h，平均停留時間為3 h，最大停留時間可達5 h，單位加氯量為25 mg/L(以有效氯計)。同時，消毒設(shè)備設(shè)計皆留有一定的富余能力，可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，充分保障消毒效果。

化糞池：主要功能為對醫(yī)院污水中的懸浮物進行預(yù)沉淀，同時承擔(dān)部分脫氯作用，降低后續(xù)調(diào)節(jié)池脫氯運行壓力，化糞池出水進入提升泵站提升至調(diào)節(jié)池?；S池選用有效容積為100 m3的加強型玻璃鋼化糞池5座。

MBBR生化池：本項目MBBR生化池按規(guī)模800 m3/d設(shè)計，采用鋼制成品生化池，2套系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)計，單套處理工藝生化系統(tǒng)停留時間約5.6 h，配套生化填料、鼓風(fēng)機及曝氣系統(tǒng)等。DO≥2 mg/L；SV30為20～30；pH值為7.2～8.0；溫度為15～40 ℃；MLSS為3 000～4 000 mg/L；單組停留時間為6 h。

混凝沉淀池：本項目混凝沉淀池選擇集機械混合、絮凝、斜板沉淀于一體的高效沉淀池體，采用鋼制成套設(shè)備2套(1用1備)，單臺混凝沉淀池設(shè)計流量為60 m3/h，配套絮凝劑制備及投加系統(tǒng)1套。單套處理能力為60 m3/h；PAC投加量為200～400 mg/L；PAM投加量為0.5～2 mg/L。

污泥脫水間：1座，磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為16.8 m×4.2 m；主要配套設(shè)備：疊螺污泥脫水機1臺，處理量為12～20 kg Ds/h，1.17 kW；活塞轉(zhuǎn)子污泥泵2臺(1用1備)，Q=15 m3/h，H=0.2 MPa，N=1.49 kW；PAM制備裝置1臺，Q=500 L/h，N=1.5 kW；PAM加藥計量泵2臺(1用1備)，Q=200 L/h，N=0.2 kW；PAC制備裝置，Q=1 000 L/h，攪拌機N=1.5 kW×2；PAC加藥計量泵，Q=100 L/h，H=0.2 MPa，N=0.55 kW。

1.6 主要設(shè)備

整個處理系統(tǒng)主要包括預(yù)消毒池、MBBR生化池、沉淀池、調(diào)節(jié)池、絮凝沉淀池、二級消毒池等，與之相配套的設(shè)備有潛水提升泵、Y型過濾器、攪拌機、疊螺脫水機、計量泵、加油桶等。

1.7 人員配置

火神山醫(yī)院醫(yī)療污水運營團隊人員總計22人，包括7名運營管理負(fù)責(zé)人，7名水處理操作工，1名電氣維修人員，1名設(shè)備維修人員，同時設(shè)有2名安全防護防疫員，另有4名技術(shù)人員進行運營技術(shù)支持工作。

雷神山醫(yī)院醫(yī)療污水運營團隊人員總計21人，包括5名運營管理負(fù)責(zé)人，8名水處理操作工作，1名電氣維修人員，1名設(shè)備維修人員，同時設(shè)有2名安全防護防疫員，另有4名技術(shù)人員進行運營技術(shù)支持工作。

1.8 監(jiān)測指標(biāo)及頻次

檢測指標(biāo)：pH、COD、氨氮、總余氯，大腸桿菌群、出水量。

總余氯指標(biāo)每日至少檢測2次，COD和氨氮指標(biāo)每日至少1次(取24 h混合水樣)。微生物指標(biāo)在運營初期每日送檢1次，運行正常后一周檢測1～2次。pH每日監(jiān)測指標(biāo)對比2次。出水量每天持續(xù)跟蹤監(jiān)測。

采樣頻率：每4 h采樣1次，一日至少采樣3次。

1.9 系統(tǒng)調(diào)試

污水處理站工程建設(shè)完成后，整體系統(tǒng)調(diào)試主要包括單機調(diào)試、設(shè)備聯(lián)動調(diào)試和工藝系統(tǒng)調(diào)試。單機調(diào)試是在設(shè)備安裝完成后，測試水密性、安全、控制系統(tǒng)、防曬等是否符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。設(shè)備聯(lián)動調(diào)試是對系統(tǒng)所有設(shè)備、安裝系統(tǒng)進行聯(lián)動測試，驗證整個系統(tǒng)在設(shè)計負(fù)荷時，是否能運行正常，是否達到技術(shù)規(guī)定要求，為下一步工藝系統(tǒng)調(diào)試做好準(zhǔn)備。工藝系統(tǒng)調(diào)試主要是生化系統(tǒng)的調(diào)試運營，調(diào)試的主要工作內(nèi)容包括污泥配種、工藝參數(shù)控制及調(diào)試運行。

考慮到目前污水水質(zhì)、菌種來源、氣候、項目進度等因素，采用接種法，利用臨近市政污水廠好氧污泥(污泥指數(shù)為1 000～2 000 mg/L)為種泥進行污泥培養(yǎng)。調(diào)試過程中每天以BOD5∶N∶P=100∶5∶1投加白糖、尿素、磷肥等營養(yǎng)底物，間歇進水。先曝氣1 h，再靜置2 h，曝氣1 h，重復(fù)操作。7 d后，填料表面已全部掛上生物膜，第8 d開始連續(xù)小水量進水，動態(tài)培養(yǎng)，不斷調(diào)整進水量，控制溶解氧在2～4 mg/L?；鹕裆?、雷神山醫(yī)院污水處理站在調(diào)試運行的第3周左右，出水水質(zhì)基本達到設(shè)計要求，并進入正式運行。

2 運行效果

2.1 處理水量

火神山醫(yī)院污水處理設(shè)施最大設(shè)計水量為1 920 m3/d，2月20日—4月15日，累計處理水量28 242.7 m3，日最大處理水量為1 467.2 m3，日平均處理處理水量為504.3 m3/d。雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施最大設(shè)計水量為1 920 m3/d，2月20日—4月13日，累計處理水量28 785 m3，日最大處理水量為1 279 m3，日平均處理處理水量為533.1 m3/d(圖2)。

污水處理設(shè)施日處理水量受降雨量影響較大，當(dāng)日降雨量>20 mm時，系進進水水量顯著升高。火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施處理水量在2月27日(1 467 m3)、3月29日(1 081 m3)和3月30日(1 319 m3)達到處理高峰，是因為上述時間段均發(fā)生不同程度的降雨。4月9日和4月12日，雷神山醫(yī)院處理水量為0，是因為患者數(shù)量減少，污水量降低，污水在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)，無處理污水排出。

圖2 2座醫(yī)院處理水量變化Fig.2 Variation of Treated Water Volume in the Two Wastewater Treatment Stations

2.2 出水COD

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水CODCr設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為60 mg/L。在整個運營過程中，火神山醫(yī)院出水CODCr最大值為135 mg/L，平均值為36.4 mg/L。其中，2月20日、2月21日、3月9日、3月27日、3月31日出水COD超標(biāo)，其余時間COD均達標(biāo)。雷神山醫(yī)院出水CODCr最大值為163 mg/L，平均值為45.9 mg/L。其中，2月20日—2月27日共計8 d的出水COD超標(biāo)，其余時間出水COD均達標(biāo)(圖3)。

圖3 2座醫(yī)院出水COD變化Fig.3 Variation of Effluent COD in the Two Wastewater Treatment Stations

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施在運營初期COD均發(fā)生不同程度的超標(biāo)，特別是雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施，分析原因可能是處理站生化系統(tǒng)完成調(diào)試后，污泥濃度相對較低，處理效果不穩(wěn)定?；鹕裆结t(yī)院污水處理設(shè)施在運營期出現(xiàn)了3次出水COD超標(biāo)現(xiàn)象，分析原因可能是3個時間段受到降雨影響，系統(tǒng)進水量增大，雨水的稀釋作用導(dǎo)致進水有機物濃度下降，碳源不足，可生化性降低，導(dǎo)致生化系統(tǒng)有機物的生化性能下降。

2.3 出水總氯

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水總氯指標(biāo)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為6.9 mg/L。在整個運行過程中，火神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水余氯值最大值為39.18 mg/L，最小值為7.26 mg/L，平均值為13.00 mg/L，出水總余氯達標(biāo)，無不達標(biāo)情況發(fā)生。雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水總余氯最大值為10.3 mg/L，最小值為7.2 mg/L，平均值為7.9 mg/L，出水總余氯達標(biāo)，無不達標(biāo)情況發(fā)生(圖4)。

圖4 2座醫(yī)院出水總氯變化Fig.4 Variation of Effluent Total Chlorine in the Two Wastewater Treatment Stations

2.4 出水氨氮

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水氨氮指標(biāo)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為15 mg/L。在整個運行過程中，火神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水氨氮最高值為 1.9 mg/L，最小值為0.017 mg/L，平均值為0.3 mg/L，出水氨氮達標(biāo)，無不達標(biāo)情況發(fā)生。雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水氨氮最大值為5.4 mg/L，最小值為0.1 mg/L，平均值為2.57 mg/L，出水氨氮達標(biāo)，無不達標(biāo)情況發(fā)生(圖5)。

圖5 兩山醫(yī)院出水氨氮變化Fig.5 Variation of Effluent Ammonia Nitrogen in the Two Wastewater Treatment Stations

2.5 出水大腸桿菌群

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水氨氮指標(biāo)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在系統(tǒng)調(diào)試階段<5 000 MPN/L，正式運行階段<100 MPN/L。在整個運行過程中，火神山、雷神山醫(yī)院出水大腸桿菌群數(shù)一直≤1 MPN/L，滿足出水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 出水污泥

火神山、雷神山醫(yī)院污水處理站污泥系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)，無重大設(shè)備故障及維修記錄。污水處理站服務(wù)期間，由于MBBR生化工藝產(chǎn)泥量較小，總的產(chǎn)泥量(含水率≤80%)火神山約1.4 t，雷神山約1.5 t?；鹕裆健⒗咨裆椒庠褐?，污泥由專用的密封負(fù)壓運輸車運至危險廢棄物處置廠進行焚燒處置。

3 運營管理重難點

火神山、雷神山應(yīng)急醫(yī)院污水處理設(shè)施運營期間，運營管理重點、難點及應(yīng)對措施主要包括以下3個部分。

(1)保證系統(tǒng)出水總余氯指標(biāo)的穩(wěn)定達標(biāo)：為保證系統(tǒng)出水病毒與致病菌指標(biāo)安全穩(wěn)定達標(biāo)，出水總余氯穩(wěn)定達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。實際運營過程中，在預(yù)消毒和后接觸消毒單元分別按照方案設(shè)計投加量進行消毒劑的投加，并及時跟蹤監(jiān)測生化系統(tǒng)進水及總出水中總余氯的濃度變化，保證進水總余氯濃度≤0.2 mg/L，減少余氯濃度過高對生化系統(tǒng)微生物群落的毒害作用；保證出水總余氯濃度≥6.9 mg/L，實現(xiàn)出水生物安全性穩(wěn)定達標(biāo)。然后，根據(jù)生化系統(tǒng)總余氯變化，實時調(diào)整預(yù)消毒單元消毒劑投加量。當(dāng)總余氯超標(biāo)時，采用亞硫酸鈉中和預(yù)消毒產(chǎn)生的余氯，使總余氯濃度控制在0.2 mg/L。

(2)保持生化系統(tǒng)處理效果的穩(wěn)定：在污水處理設(shè)施運營管理階段，系統(tǒng)處于低溫環(huán)境，微生物細(xì)胞內(nèi)的酶活性下降，物質(zhì)代謝過程中各生化反應(yīng)速度減慢，微生物的繁殖速度也隨之減慢，不利于污染物的代謝分解。在實際運營過程中，為保證系統(tǒng)中一定的污泥濃度，根據(jù)進水水質(zhì)情況，當(dāng)進水中碳源不足時，以BOD5∶N∶P=100∶5∶1比例，針對性地投加尿素、二胺、白糖等營養(yǎng)底物，補充微生物營養(yǎng)劑，保障系統(tǒng)微生物的生長繁殖，提高污泥濃度。

(3)保障超量進水時，外排水全部消毒處理：系統(tǒng)調(diào)試及運營階段，在2月15日、2月25日—2月26日、3月29日—3月30日出現(xiàn)強降雨，導(dǎo)致處理站超量進水，水質(zhì)混濁，對生化系統(tǒng)的調(diào)試及正常運營造成巨大沖擊，處理效果不穩(wěn)定，無法實現(xiàn)出水達標(biāo)。針對此情況，運營團隊現(xiàn)場啟動超量進水應(yīng)急預(yù)案，騰空調(diào)節(jié)池，啟用應(yīng)急池，啟動調(diào)節(jié)池超越生化系統(tǒng)程序，同時與雨水泵站聯(lián)動，啟動雨水加氯流程，確保外排水全部消毒處理，防止污水溢流污染現(xiàn)象發(fā)生。同時，與政府相關(guān)單位開展積極溝通，就超量進水應(yīng)急階段，系統(tǒng)出水執(zhí)行表1預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)達成一致意見。

4 小結(jié)

本研究通過對火神山、雷神山醫(yī)院污水處理項目的概況、處理設(shè)施的運行效果及運營管理的重點、難點等內(nèi)容進行梳理。結(jié)果顯示：火神山、雷神山醫(yī)院污水處理設(shè)施正式運營期間，整體運行平穩(wěn)，進水量無超設(shè)計水量情況發(fā)生；出水總余氯、氨氮均達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，無超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生；出水COD在運營初期由于生化系統(tǒng)不穩(wěn)定出現(xiàn)COD超標(biāo)情況，在運營過程中，火神山醫(yī)院污水處理設(shè)施出水COD由于降雨產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷出現(xiàn)COD幾次超標(biāo)情況?？傮w而言，火神山、雷神山醫(yī)院醫(yī)療污水處理站在實際運行過程中，整體平穩(wěn)，未出現(xiàn)停產(chǎn)造成污水溢流、處理水量超過設(shè)計最大水量、出水主要控制指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)等情況，保障了疫情期間污水的正常處理。