公布日：2023.11.07
申请日：2023.08.29
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B01D53/34(2006.01)I;B01D53/04(2006.01)I;B01D53/32(2006.01)I;B01D53/00(2006.01)I;C02F103/00(2006.01)N;C02F1/50(2023.01)N;C02F3
/34(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N
摘要
本发明涉及医疗污水处理技术领域，尤其为医疗污水全面无害化处理与过程废气处理方法与系统，包括预处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元、废气处理单元、污泥深度处理单元、药剂配给单元以及电控单元，本发明通过设计医疗污水全面无害化处理与过程废气处理方法与系统，有效的对医疗污水进行全面无害化处理并进一步就医疗污水处理中产生的废气(气溶胶)进行安全处理，有效的解决了医疗卫生系统的污水处理方面实际上存在较大的安全漏洞。
权利要求书
1.医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统，包括预处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元、废气处理单元、污泥深度处理单元、药剂配给单元以及电控单元。
2.根据权利要求1所述的医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统，其特征在于：还包括医疗污水处理中的伴生废气处理单元，即气溶胶处理单元，其中伴生废气处理单元分为：A类：废气主要源自污水挥发，气量产生较少的单元，主要包括处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元和污泥深度处理单元中，此类单元表示为Uan；B类：废气主要源自污水处理特定工艺段需要的主动曝气，即动力系统主动通风供氧，产生大量气体的单元，主要是生化处理单元，此类单元表示为Ubn；C类：不产生废气，收集其他单元产生的废气，并进行处理的单元，此类单元表示为Ucn。
3.根据权利要求2所述的医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统的方法，具体步骤如下：预消毒单元：传染病医院污水即疫情污水管网收集后进入预消毒单元进行预消毒处理；投放化学药剂与污水充分混合进行病菌、微生物初级灭杀；处理时间一般不低于2小时，不超过24小时；对于传染病医院污水，即疫情污水的处理，预消毒是需要优先处理的工艺流程，消毒后的污水则进入预处理单元，综合医院普通污水则是管网收集后直接进入预处理单元；预处理单元：综合医院普通污水与传染病医院污水，即疫情污水经预消毒处理后的污水导入预处理单元，预处理单元阶段，污水初步实现有机物散化，大块无机物、塑料不能生化处理物质实现第一次分离；渣液分离单元：预处理后的污水进入渣液分离单元，渣液分离单元内采用包括格栅，其中格栅为主动或被动式、破碎在内的多种方式实现大块物体与待处理污水的第二次分离；固渣安全处理：渣液分离单元分离出来的固渣进入固渣安全处理单元，进行消毒，以及压干、密封打包等操作，处理完成后定期转运；固渣安全处理单元默认为密闭容器，该容器预留打包后固渣清理转运用的可开闭窗口，在需要进行固渣清运时，开放对应；水量平抑单元：渣液分离单元分离出来的污水进入水量平抑单元，水量平抑单元实际上是为生化处理单元做准备的工艺环节，其是根据实际情况调节进入生化处理的水量；物理安全冗余单元：在特定情况下，渣液分离单元分离出来的污水进入物理安全冗余单元，特定情况是指“水量平抑单元”以及之后工艺环节故障不能运行，在此意外情况下，为确保前端医疗工作一定时间内，其时间为6小时或24小时内产生的污水能安全存放在此处，在系统正常工作后，物理安全冗余单元内存储的污水应尽快转移到“水量平抑单元”，进行后续处理；物理安全冗余单元在正常工作状态下，保持空置状态；生化处理单元：从水量平抑单元流出的污水进入生化处理单元，生化处理单元进行污水的生化降解处理，生化处理单元进行污水中污染物的消除、降解工作，并确保出水到达排放标准，该生化处理单元环节内实现大量基于传统污水处理方法，如AO或者AAO具体工艺方法与实现；泥液分离单元：生化处理单元处理完的污水进入泥液分离单元，泥液分离单元完成生化处理后污水、污泥分离；泥液分离单元具体实现方法多数基于物理沉降方式，或者采用膜过滤方式来实现泥水分离，分离后的污水进入水消毒单元，污泥则进入泥无害化处理单元；污水进入水消毒单元后，按照既定方式完成消毒，实现无害化、水质达标排放；污泥进入无害化处理单元后，按照既定方法进行消毒，实现污泥无害化；如系统不配置污泥深度处理，则污泥暂存在本环节，后续专业服务清掏处理；如配置污泥深度处理单元，则将污泥排入污泥深度处理单元；污泥深度处理单元内对污泥进行干化、封包处理，以便后续清运工作进行；药剂配给单元则内置各种药剂，以及输送药剂的泵阀机构，通过药剂配送管道将药剂送入预消毒单元、污泥无害化处理单元、废气无害化处理单元、水消毒单元，满足各功能单元中药剂需求；主控单元内置控制器、风机、变频器、接口模块，通信模块电气部件，用于对各单元中进行动力、风、氧量配给，对单元的运行过程与结果进行量化感知以及依据感知结果执行特定的机构动作。
4.根据权利要求3所述的医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统的方法，其特征在于：所述预处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元和污泥深度处理单元中，均有废气产生，并且废气统一收集到废气处理单元，废气处理单元对废气进行除臭、无害化处理后排出。
5.根据权利要求2所述的医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统，其特征在于：所述伴生废气处理单元具体为：在容积上依照污水处理量进行配置，但各单元结构上均为密闭容器，根据上述A类、B类单元中容器内部配置液位传感器与气压传感器(Pn)；该容器结构上除配置该单元特定处理物质的正常可控进、出口外，其物质为污水、渣、泥，进、出口为阀的进、出口和管道进、出口，容器上部配置2路气体进出口，容器上留出的气体进出口均配置可控阀，出口为管道的出口，其中一路作为备用调压口，实现容器内部与特定压力环境的连通，特定气压环境实际上构成整个系统中的基准参考气压，此路气体通道默认状态时关闭的，在特定情况下比如容器内部压力环境出现超设定、无法平衡的偏差后，开启此通道以恢复容器内部压力环境；另外一路是容器内部气体抽取通道，当压力传感器感知到容器内部压力超出预定范围后，就打开阀门，配合外部动力装置对容器内部气体抽取，维持容器内部气体压力；对于废气产生量较小的A类单元，废气产生、收集原理如下：A类单元在正常工作进行污水处理时，内部呈现气液双相形态；且液体水因挥发或其他原因会持续转化成为气态，改变容器内上半部分空间的气相物质的成份与气压等物理性质，进而影响到容器内气压的变化；如前所述，容器内配置气体压力传感器(Pn),用于感知该单元容器内部气体压力变化；当气压传感器检测到容器内实时压力(Pn)与设定压力上限值(Ph)接近到一定范围内时，则系统判断容器内压力偏大，需进行抽气降压；则会打开排气阀门，抽取气体，降低容器内压力；当排气进行一定量后，气压传感器检测到容器内实时压力(Pn)与设定压力下限值接近到一定范围时，则系统判断容器内压力合适，停止排气，关闭阀门；单元的密闭容器内，在污水挥发效应与系统根据压力变化进行排气的主动干预下，容器内气体压力大致呈现波动形态；对于废气产生量大的B类单元，废气收集原理如下：相对于A类单元，就废气而言B类单元最大的不同在于废气来源主要不是源自液体挥发，而是污水处理工艺中需进行主动供气进入污水处理单元，因此产生的废气量大，且因单元内是主动供气，所以废气收集配置相对供气能力要为强大的的气体抽取能力，以保证单元内在供气、抽气同步进行情况下维持微弱负压状态；B类单元(Ubn)中配置气压传感器(Pbn)；定义通过进气口进入单元的气体流速为Vbi,定义通过出气口抽取到C单元的气流速度为Vbo；状态1：当气压传感器检测到容器内气压Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a，即a为一自定义常数，表示为两个气压值的差值范围时，系统控制Vbo＝Vbi即可，也就是说，此时单元容器内，维持合理负压状态，则抽气速度与进气速度保持一致，尽量维持系统工作在这个状态；状态2：当气压传感器检测到容器内气压：Pbn>＝P0时，此时容器内外气压相等，或者内压大于外部环境气压，系统调整运行状态，使得Vbo>Vbi；即增大出气速度，加大抽气力度，尽快达到Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a的状态；C类单元由三部分构成：废气与气溶胶负压收集子系统、废气消毒处理子系统、管路与阀，气与气溶胶收集的动力发生机构是“气体操作装置”，根据实际上处理量的需求，气体操作装置可能配置一组以上。气体操作装置产生动力，用于将特定容器内的气体通过物理手段转移到“废气消毒处理专用设备”，在废气消毒处理专用设备内通过化学、或者电、热、光、化学方法与物理吸附方法的综合应用对废气与气溶胶进行消毒、杀菌，确保废气与气溶胶中可能存在的病毒被灭杀；废气与气溶胶负压收集子系统针对A类、B类单元废气产生机理、废气量的不同，设置两类管路；A类单元气量少，主要源自挥发，则A类单元并联在一条管路上，每个单元通过阀(Fa1,Fa2,Fa…,Fan)与管路连接，管路另一端与气体操作装置连接，在检测到某单元(Fan)内部气体压力触发气体抽取设定值，即上述压力上限值(Ph)时，则打开该容器对应的阀门Fan，并启动气体操作装置进行抽气操作，抽气过程中，持续检测Fan内压力值(Pan)，待压力值降低到设定值(Pal)时，关闭阀门，停止抽气；A类单元内部主动供气，气量大，则需要气体操作装置持续操作，要求抽气量略大于供气量，正常情况下阀门Pbn处于常开状态。
发明内容
本发明的目的在于提供医疗污水全面无害化处理与过程废气处理方法与系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统，包括预处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元、废气处理单元、污泥深度处理单元、药剂配给单元以及电控单元。
还包括医疗污水处理中的伴生废气处理单元，即气溶胶处理单元，其中伴生废气处理单元分为：
A类：废气主要源自污水挥发，气量产生较少的单元，主要包括处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元和污泥深度处理单元中，此类单元表示为Uan；
B类：废气主要源自污水处理特定工艺段需要的主动曝气，即动力系统主动通风供氧，产生大量气体的单元，主要是生化处理单元，此类单元表示为Ubn；
C类：不产生废气，收集其他单元产生的废气，并进行处理的单元，此类单元表示为Ucn。
医疗污水全面无害化处理与过程废气处理系统的方法，具体步骤如下：
预消毒单元：传染病医院污水即疫情污水管网收集后进入预消毒单元进行预消毒处理；投放化学药剂与污水充分混合进行病菌、微生物初级灭杀；处理时间一般不低于2小时，不超过24小时；对于传染病医院污水，即疫情污水的处理，预消毒是需要优先处理的工艺流程，消毒后的污水则进入预处理单元，综合医院普通污水则是管网收集后直接进入预处理单元；
预处理单元：综合医院普通污水与传染病医院污水，即疫情污水经预消毒处理后的污水导入预处理单元，预处理单元阶段，污水初步实现有机物散化，大块无机物、塑料不能生化处理物质实现第一次分离；
渣液分离单元：预处理后的污水进入渣液分离单元，渣液分离单元内采用包括格栅，其中格栅为主动或被动式、破碎在内的多种方式实现大块物体与待处理污水的第二次分离；
固渣安全处理：渣液分离单元分离出来的固渣进入固渣安全处理单元，进行消毒，以及压干、密封打包等操作，处理完成后定期转运；固渣安全处理单元默认为密闭容器，该容器预留打包后固渣清理转运用的可开闭窗口，在需要进行固渣清运时，开放对应；
水量平抑单元：渣液分离单元分离出来的污水进入水量平抑单元，水量平抑单元实际上是为生化处理单元做准备的工艺环节，其是根据实际情况调节进入生化处理的水量；
物理安全冗余单元：在特定情况下，渣液分离单元分离出来的污水进入物理安全冗余单元，特定情况是指“水量平抑单元”以及之后工艺环节故障不能运行，在此意外情况下，为确保前端医疗工作一定时间内，其时间为6小时或24小时内产生的污水能安全存放在此处，在系统正常工作后，物理安全冗余单元内存储的污水应尽快转移到“水量平抑单元”，进行后续处理；物理安全冗余单元在正常工作状态下，保持空置状态；
生化处理单元：从水量平抑单元流出的污水进入生化处理单元，生化处理单元进行污水的生化降解处理，生化处理单元进行污水中污染物的消除、降解工作，并确保出水到达排放标准，该生化处理单元环节内实现大量基于传统污水处理方法，如AO或者AAO具体工艺方法与实现；
泥液分离单元：生化处理单元处理完的污水进入泥液分离单元，泥液分离单元完成生化处理后污水、污泥分离；泥液分离单元具体实现方法多数基于物理沉降方式，或者采用膜过滤方式来实现泥水分离，分离后的污水进入水消毒单元，污泥则进入泥无害化处理单元；
污水进入水消毒单元后，按照既定方式完成消毒，实现无害化、水质达标排放；
污泥进入无害化处理单元后，按照既定方法进行消毒，实现污泥无害化；如系统不配置污泥深度处理，则污泥暂存在本环节，后续专业服务清掏处理；如配置污泥深度处理单元，则将污泥排入污泥深度处理单元；
污泥深度处理单元内对污泥进行干化、封包处理，以便后续清运工作进行；
药剂配给单元则内置各种药剂，以及输送药剂的泵阀机构，通过药剂配送管道将药剂送入预消毒单元、污泥无害化处理单元、废气无害化处理单元、水消毒单元，满足各功能单元中药剂需求；
主控单元内置控制器、风机、变频器、接口模块，通信模块电气部件，用于对各单元中进行动力、风、氧量配给，对单元的运行过程与结果进行量化感知以及依据感知结果执行特定的机构动作。
作为本发明优选的方案，所述预处理单元、预消毒单元、渣液分离单元、固渣安全处理单元、污水量波动平抑单元、污水安全物理冗备单元、生化处理单元、泥液分离单元、污泥无害化处理单元、水消毒处理单元和污泥深度处理单元中，均有废气产生，并且废气统一收集到废气处理单元，废气处理单元对废气进行除臭、无害化处理后排出。
作为本发明优选的方案，所述伴生废气处理单元具体为：
在容积上依照污水处理量进行配置，但各单元结构上均为密闭容器，根据上述A类、B类单元中容器内部配置液位传感器与气压传感器(Pn)；
该容器结构上除配置该单元特定处理物质的正常可控进、出口外，其物质为污水、渣、泥，进、出口为阀的进、出口和管道进、出口，容器上部配置2路气体进出口，容器上留出的气体进出口均配置可控阀，出口为管道的出口，其中一路作为备用调压口，实现容器内部与特定压力环境的连通，特定气压环境实际上构成整个系统中的基准参考气压，此路气体通道默认状态时关闭的，在特定情况下比如容器内部压力环境出现超设定、无法平衡的偏差后，开启此通道以恢复容器内部压力环境；另外一路是容器内部气体抽取通道，当压力传感器感知到容器内部压力超出预定范围后，就打开阀门，配合外部动力装置对容器内部气体抽取，维持容器内部气体压力；
对于废气产生量较小的A类单元，废气产生、收集原理如下：
A类单元在正常工作进行污水处理时，内部呈现气液双相形态；且液体水因挥发或其他原因会持续转化成为气态，改变容器内上半部分空间的气相物质的成份与气压等物理性质，进而影响到容器内气压的变化；
如前所述，容器内配置气体压力传感器(Pn),用于感知该单元容器内部气体压力变化；
当气压传感器检测到容器内实时压力(Pn)与设定压力上限值(Ph)接近到一定范围内时，则系统判断容器内压力偏大，需进行抽气降压；则会打开排气阀门，抽取气体，降低容器内压力；
当排气进行一定量后，气压传感器检测到容器内实时压力(Pn)与设定压力下限值接近到一定范围时，则系统判断容器内压力合适，停止排气，关闭阀门；
单元的密闭容器内，在污水挥发效应与系统根据压力变化进行排气的主动干预下，容器内气体压力大致呈现波动形态；
对于废气产生量大的B类单元，废气收集原理如下：
相对于A类单元，就废气而言B类单元最大的不同在于废气来源主要不是源自液体挥发，而是污水处理工艺中需进行主动供气进入污水处理单元，因此产生的废气量大，且因单元内是主动供气，所以废气收集配置相对供气能力要为强大的的气体抽取能力，以保证单元内在供气、抽气同步进行情况下维持微弱负压状态；
B类单元(Ubn)中配置气压传感器(Pbn)；
定义通过进气口进入单元的气体流速为Vbi,定义通过出气口抽取到C单元的气流速度为Vbo；
状态1：当气压传感器检测到容器内气压Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a，即a为一自定义常数，表示为两个气压值的差值范围时，系统控制Vbo＝Vbi即可，也就是说，此时单元容器内，维持合理负压状态，则抽气速度与进气速度保持一致，尽量维持系统工作在这个状态；
状态2：当气压传感器检测到容器内气压：Pbn>＝P0时，此时容器内外气压相等，或者内压大于外部环境气压，系统调整运行状态，使得Vbo>Vbi；即增大出气速度，加大抽气力度，尽快达到Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a的状态；
C类单元由三部分构成：废气与气溶胶负压收集子系统、废气消毒处理子系统、管路与阀，气与气溶胶收集的动力发生机构是“气体操作装置”，根据实际上处理量的需求，气体操作装置可能配置一组以上。
气体操作装置产生动力，用于将特定容器内的气体通过物理手段转移到“废气消毒处理专用设备”，在废气消毒处理专用设备内通过化学、或者电、热、光、化学方法与物理吸附方法的综合应用对废气与气溶胶进行消毒、杀菌，确保废气与气溶胶中可能存在的病毒被灭杀；
废气与气溶胶负压收集子系统针对A类、B类单元废气产生机理、废气量的不同，设置两类管路；
A类单元气量少，主要源自挥发，则A类单元并联在一条管路上，每个单元通过阀(Fa1,Fa2,Fa…,Fan)与管路连接，管路另一端与气体操作装置连接，在检测到某单元(Fan)内部气体压力触发气体抽取设定值，即上述压力上限值(Ph)时，则打开该容器对应的阀门Fan，并启动气体操作装置进行抽气操作，抽气过程中，持续检测Fan内压力值(Pan)，待压力值降低到设定值(Pal)时，关闭阀门，停止抽气；
A类单元内部主动供气，气量大，则需要气体操作装置持续操作，要求抽气量略大于供气量，正常情况下阀门Pbn处于常开状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设计医疗污水全面无害化处理与过程废气处理方法与系统，有效的对医疗污水进行全面无害化处理并进一步就医疗污水处理中产生的废气(气溶胶)进行安全处理，有效的替代了现有的医疗污水处理多沿袭传统污水处理办法的方案，在伴生物安全处理、少(无)人直接接触处理方面并形成真正有效的解决方案，并且有效的解决了医疗卫生系统的污水处理方面实际上存在较大的安全漏洞。
（发明人：陈静;乔西楚;陈金玉;柳艳）