公布日：2023.11.07
申請日：2023.08.29
分類號：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
本發明涉及醫療污水處理技術領域，尤其為醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理方法與系統，包括預處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元、廢氣處理單元、污泥深度處理單元、藥劑配給單元以及電控單元，本發明通過設計醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理方法與系統，有效的對醫療污水進行全面無害化處理并進一步就醫療污水處理中產生的廢氣(氣溶膠)進行安全處理，有效的解決了醫療衛生系統的污水處理方面實際上存在較大的安全漏洞。
權利要求書
1.醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統，包括預處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元、廢氣處理單元、污泥深度處理單元、藥劑配給單元以及電控單元。
2.根據權利要求1所述的醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統，其特征在于：還包括醫療污水處理中的伴生廢氣處理單元，即氣溶膠處理單元，其中伴生廢氣處理單元分為：A類：廢氣主要源自污水揮發，氣量產生較少的單元，主要包括處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元和污泥深度處理單元中，此類單元表示為Uan；B類：廢氣主要源自污水處理特定工藝段需要的主動曝氣，即動力系統主動通風供氧，產生大量氣體的單元，主要是生化處理單元，此類單元表示為Ubn；C類：不產生廢氣，收集其他單元產生的廢氣，并進行處理的單元，此類單元表示為Ucn。
3.根據權利要求2所述的醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統的方法，具體步驟如下：預消毒單元：傳染病醫院污水即疫情污水管網收集后進入預消毒單元進行預消毒處理；投放化學藥劑與污水充分混合進行病菌、微生物初級滅殺；處理時間一般不低于2小時，不超過24小時；對于傳染病醫院污水，即疫情污水的處理，預消毒是需要優先處理的工藝流程，消毒后的污水則進入預處理單元，綜合醫院普通污水則是管網收集后直接進入預處理單元；預處理單元：綜合醫院普通污水與傳染病醫院污水，即疫情污水經預消毒處理后的污水導入預處理單元，預處理單元階段，污水初步實現有機物散化，大塊無機物、塑料不能生化處理物質實現第一次分離；渣液分離單元：預處理后的污水進入渣液分離單元，渣液分離單元內采用包括格柵，其中格柵為主動或被動式、破碎在內的多種方式實現大塊物體與待處理污水的第二次分離；固渣安全處理：渣液分離單元分離出來的固渣進入固渣安全處理單元，進行消毒，以及壓干、密封打包等操作，處理完成后定期轉運；固渣安全處理單元默認為密閉容器，該容器預留打包后固渣清理轉運用的可開閉窗口，在需要進行固渣清運時，開放對應；水量平抑單元：渣液分離單元分離出來的污水進入水量平抑單元，水量平抑單元實際上是為生化處理單元做準備的工藝環節，其是根據實際情況調節進入生化處理的水量；物理安全冗余單元：在特定情況下，渣液分離單元分離出來的污水進入物理安全冗余單元，特定情況是指“水量平抑單元”以及之后工藝環節故障不能運行，在此意外情況下，為確保前端醫療工作一定時間內，其時間為6小時或24小時內產生的污水能安全存放在此處，在系統正常工作后，物理安全冗余單元內存儲的污水應盡快轉移到“水量平抑單元”，進行后續處理；物理安全冗余單元在正常工作狀態下，保持空置狀態；生化處理單元：從水量平抑單元流出的污水進入生化處理單元，生化處理單元進行污水的生化降解處理，生化處理單元進行污水中污染物的消除、降解工作，并確保出水到達排放標準，該生化處理單元環節內實現大量基于傳統污水處理方法，如AO或者AAO具體工藝方法與實現；泥液分離單元：生化處理單元處理完的污水進入泥液分離單元，泥液分離單元完成生化處理后污水、污泥分離；泥液分離單元具體實現方法多數基于物理沉降方式，或者采用膜過濾方式來實現泥水分離，分離后的污水進入水消毒單元，污泥則進入泥無害化處理單元；污水進入水消毒單元后，按照既定方式完成消毒，實現無害化、水質達標排放；污泥進入無害化處理單元后，按照既定方法進行消毒，實現污泥無害化；如系統不配置污泥深度處理，則污泥暫存在本環節，后續專業服務清掏處理；如配置污泥深度處理單元，則將污泥排入污泥深度處理單元；污泥深度處理單元內對污泥進行干化、封包處理，以便后續清運工作進行；藥劑配給單元則內置各種藥劑，以及輸送藥劑的泵閥機構，通過藥劑配送管道將藥劑送入預消毒單元、污泥無害化處理單元、廢氣無害化處理單元、水消毒單元，滿足各功能單元中藥劑需求；主控單元內置控制器、風機、變頻器、接口模塊，通信模塊電氣部件，用于對各單元中進行動力、風、氧量配給，對單元的運行過程與結果進行量化感知以及依據感知結果執行特定的機構動作。
4.根據權利要求3所述的醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統的方法，其特征在于：所述預處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元和污泥深度處理單元中，均有廢氣產生，并且廢氣統一收集到廢氣處理單元，廢氣處理單元對廢氣進行除臭、無害化處理后排出。
5.根據權利要求2所述的醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統，其特征在于：所述伴生廢氣處理單元具體為：在容積上依照污水處理量進行配置，但各單元結構上均為密閉容器，根據上述A類、B類單元中容器內部配置液位傳感器與氣壓傳感器(Pn)；該容器結構上除配置該單元特定處理物質的正常可控進、出口外，其物質為污水、渣、泥，進、出口為閥的進、出口和管道進、出口，容器上部配置2路氣體進出口，容器上留出的氣體進出口均配置可控閥，出口為管道的出口，其中一路作為備用調壓口，實現容器內部與特定壓力環境的連通，特定氣壓環境實際上構成整個系統中的基準參考氣壓，此路氣體通道默認狀態時關閉的，在特定情況下比如容器內部壓力環境出現超設定、無法平衡的偏差后，開啟此通道以恢復容器內部壓力環境；另外一路是容器內部氣體抽取通道，當壓力傳感器感知到容器內部壓力超出預定范圍后，就打開閥門，配合外部動力裝置對容器內部氣體抽取，維持容器內部氣體壓力；對于廢氣產生量較小的A類單元，廢氣產生、收集原理如下：A類單元在正常工作進行污水處理時，內部呈現氣液雙相形態；且液體水因揮發或其他原因會持續轉化成為氣態，改變容器內上半部分空間的氣相物質的成份與氣壓等物理性質，進而影響到容器內氣壓的變化；如前所述，容器內配置氣體壓力傳感器(Pn),用于感知該單元容器內部氣體壓力變化；當氣壓傳感器檢測到容器內實時壓力(Pn)與設定壓力上限值(Ph)接近到一定范圍內時，則系統判斷容器內壓力偏大，需進行抽氣降壓；則會打開排氣閥門，抽取氣體，降低容器內壓力；當排氣進行一定量后，氣壓傳感器檢測到容器內實時壓力(Pn)與設定壓力下限值接近到一定范圍時，則系統判斷容器內壓力合適，停止排氣，關閉閥門；單元的密閉容器內，在污水揮發效應與系統根據壓力變化進行排氣的主動干預下，容器內氣體壓力大致呈現波動形態；對于廢氣產生量大的B類單元，廢氣收集原理如下：相對于A類單元，就廢氣而言B類單元最大的不同在于廢氣來源主要不是源自液體揮發，而是污水處理工藝中需進行主動供氣進入污水處理單元，因此產生的廢氣量大，且因單元內是主動供氣，所以廢氣收集配置相對供氣能力要為強大的的氣體抽取能力，以保證單元內在供氣、抽氣同步進行情況下維持微弱負壓狀態；B類單元(Ubn)中配置氣壓傳感器(Pbn)；定義通過進氣口進入單元的氣體流速為Vbi,定義通過出氣口抽取到C單元的氣流速度為Vbo；狀態1：當氣壓傳感器檢測到容器內氣壓Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a，即a為一自定義常數，表示為兩個氣壓值的差值范圍時，系統控制Vbo＝Vbi即可，也就是說，此時單元容器內，維持合理負壓狀態，則抽氣速度與進氣速度保持一致，盡量維持系統工作在這個狀態；狀態2：當氣壓傳感器檢測到容器內氣壓：Pbn>＝P0時，此時容器內外氣壓相等，或者內壓大于外部環境氣壓，系統調整運行狀態，使得Vbo>Vbi；即增大出氣速度，加大抽氣力度，盡快達到Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a的狀態；C類單元由三部分構成：廢氣與氣溶膠負壓收集子系統、廢氣消毒處理子系統、管路與閥，氣與氣溶膠收集的動力發生機構是“氣體操作裝置”，根據實際上處理量的需求，氣體操作裝置可能配置一組以上。氣體操作裝置產生動力，用于將特定容器內的氣體通過物理手段轉移到“廢氣消毒處理專用設備”，在廢氣消毒處理專用設備內通過化學、或者電、熱、光、化學方法與物理吸附方法的綜合應用對廢氣與氣溶膠進行消毒、殺菌，確保廢氣與氣溶膠中可能存在的病毒被滅殺；廢氣與氣溶膠負壓收集子系統針對A類、B類單元廢氣產生機理、廢氣量的不同，設置兩類管路；A類單元氣量少，主要源自揮發，則A類單元并聯在一條管路上，每個單元通過閥(Fa1,Fa2,Fa…,Fan)與管路連接，管路另一端與氣體操作裝置連接，在檢測到某單元(Fan)內部氣體壓力觸發氣體抽取設定值，即上述壓力上限值(Ph)時，則打開該容器對應的閥門Fan，并啟動氣體操作裝置進行抽氣操作，抽氣過程中，持續檢測Fan內壓力值(Pan)，待壓力值降低到設定值(Pal)時，關閉閥門，停止抽氣；A類單元內部主動供氣，氣量大，則需要氣體操作裝置持續操作，要求抽氣量略大于供氣量，正常情況下閥門Pbn處于常開狀態。
發明內容
本發明的目的在于提供醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理方法與系統，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統，包括預處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元、廢氣處理單元、污泥深度處理單元、藥劑配給單元以及電控單元。
還包括醫療污水處理中的伴生廢氣處理單元，即氣溶膠處理單元，其中伴生廢氣處理單元分為：
A類：廢氣主要源自污水揮發，氣量產生較少的單元，主要包括處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元和污泥深度處理單元中，此類單元表示為Uan；
B類：廢氣主要源自污水處理特定工藝段需要的主動曝氣，即動力系統主動通風供氧，產生大量氣體的單元，主要是生化處理單元，此類單元表示為Ubn；
C類：不產生廢氣，收集其他單元產生的廢氣，并進行處理的單元，此類單元表示為Ucn。
醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理系統的方法，具體步驟如下：
預消毒單元：傳染病醫院污水即疫情污水管網收集后進入預消毒單元進行預消毒處理；投放化學藥劑與污水充分混合進行病菌、微生物初級滅殺；處理時間一般不低于2小時，不超過24小時；對于傳染病醫院污水，即疫情污水的處理，預消毒是需要優先處理的工藝流程，消毒后的污水則進入預處理單元，綜合醫院普通污水則是管網收集后直接進入預處理單元；
預處理單元：綜合醫院普通污水與傳染病醫院污水，即疫情污水經預消毒處理后的污水導入預處理單元，預處理單元階段，污水初步實現有機物散化，大塊無機物、塑料不能生化處理物質實現第一次分離；
渣液分離單元：預處理后的污水進入渣液分離單元，渣液分離單元內采用包括格柵，其中格柵為主動或被動式、破碎在內的多種方式實現大塊物體與待處理污水的第二次分離；
固渣安全處理：渣液分離單元分離出來的固渣進入固渣安全處理單元，進行消毒，以及壓干、密封打包等操作，處理完成后定期轉運；固渣安全處理單元默認為密閉容器，該容器預留打包后固渣清理轉運用的可開閉窗口，在需要進行固渣清運時，開放對應；
水量平抑單元：渣液分離單元分離出來的污水進入水量平抑單元，水量平抑單元實際上是為生化處理單元做準備的工藝環節，其是根據實際情況調節進入生化處理的水量；
物理安全冗余單元：在特定情況下，渣液分離單元分離出來的污水進入物理安全冗余單元，特定情況是指“水量平抑單元”以及之后工藝環節故障不能運行，在此意外情況下，為確保前端醫療工作一定時間內，其時間為6小時或24小時內產生的污水能安全存放在此處，在系統正常工作后，物理安全冗余單元內存儲的污水應盡快轉移到“水量平抑單元”，進行后續處理；物理安全冗余單元在正常工作狀態下，保持空置狀態；
生化處理單元：從水量平抑單元流出的污水進入生化處理單元，生化處理單元進行污水的生化降解處理，生化處理單元進行污水中污染物的消除、降解工作，并確保出水到達排放標準，該生化處理單元環節內實現大量基于傳統污水處理方法，如AO或者AAO具體工藝方法與實現；
泥液分離單元：生化處理單元處理完的污水進入泥液分離單元，泥液分離單元完成生化處理后污水、污泥分離；泥液分離單元具體實現方法多數基于物理沉降方式，或者采用膜過濾方式來實現泥水分離，分離后的污水進入水消毒單元，污泥則進入泥無害化處理單元；
污水進入水消毒單元后，按照既定方式完成消毒，實現無害化、水質達標排放；
污泥進入無害化處理單元后，按照既定方法進行消毒，實現污泥無害化；如系統不配置污泥深度處理，則污泥暫存在本環節，后續專業服務清掏處理；如配置污泥深度處理單元，則將污泥排入污泥深度處理單元；
污泥深度處理單元內對污泥進行干化、封包處理，以便后續清運工作進行；
藥劑配給單元則內置各種藥劑，以及輸送藥劑的泵閥機構，通過藥劑配送管道將藥劑送入預消毒單元、污泥無害化處理單元、廢氣無害化處理單元、水消毒單元，滿足各功能單元中藥劑需求；
主控單元內置控制器、風機、變頻器、接口模塊，通信模塊電氣部件，用于對各單元中進行動力、風、氧量配給，對單元的運行過程與結果進行量化感知以及依據感知結果執行特定的機構動作。
作為本發明優選的方案，所述預處理單元、預消毒單元、渣液分離單元、固渣安全處理單元、污水量波動平抑單元、污水安全物理冗備單元、生化處理單元、泥液分離單元、污泥無害化處理單元、水消毒處理單元和污泥深度處理單元中，均有廢氣產生，并且廢氣統一收集到廢氣處理單元，廢氣處理單元對廢氣進行除臭、無害化處理后排出。
作為本發明優選的方案，所述伴生廢氣處理單元具體為：
在容積上依照污水處理量進行配置，但各單元結構上均為密閉容器，根據上述A類、B類單元中容器內部配置液位傳感器與氣壓傳感器(Pn)；
該容器結構上除配置該單元特定處理物質的正常可控進、出口外，其物質為污水、渣、泥，進、出口為閥的進、出口和管道進、出口，容器上部配置2路氣體進出口，容器上留出的氣體進出口均配置可控閥，出口為管道的出口，其中一路作為備用調壓口，實現容器內部與特定壓力環境的連通，特定氣壓環境實際上構成整個系統中的基準參考氣壓，此路氣體通道默認狀態時關閉的，在特定情況下比如容器內部壓力環境出現超設定、無法平衡的偏差后，開啟此通道以恢復容器內部壓力環境；另外一路是容器內部氣體抽取通道，當壓力傳感器感知到容器內部壓力超出預定范圍后，就打開閥門，配合外部動力裝置對容器內部氣體抽取，維持容器內部氣體壓力；
對于廢氣產生量較小的A類單元，廢氣產生、收集原理如下：
A類單元在正常工作進行污水處理時，內部呈現氣液雙相形態；且液體水因揮發或其他原因會持續轉化成為氣態，改變容器內上半部分空間的氣相物質的成份與氣壓等物理性質，進而影響到容器內氣壓的變化；
如前所述，容器內配置氣體壓力傳感器(Pn),用于感知該單元容器內部氣體壓力變化；
當氣壓傳感器檢測到容器內實時壓力(Pn)與設定壓力上限值(Ph)接近到一定范圍內時，則系統判斷容器內壓力偏大，需進行抽氣降壓；則會打開排氣閥門，抽取氣體，降低容器內壓力；
當排氣進行一定量后，氣壓傳感器檢測到容器內實時壓力(Pn)與設定壓力下限值接近到一定范圍時，則系統判斷容器內壓力合適，停止排氣，關閉閥門；
單元的密閉容器內，在污水揮發效應與系統根據壓力變化進行排氣的主動干預下，容器內氣體壓力大致呈現波動形態；
對于廢氣產生量大的B類單元，廢氣收集原理如下：
相對于A類單元，就廢氣而言B類單元最大的不同在于廢氣來源主要不是源自液體揮發，而是污水處理工藝中需進行主動供氣進入污水處理單元，因此產生的廢氣量大，且因單元內是主動供氣，所以廢氣收集配置相對供氣能力要為強大的的氣體抽取能力，以保證單元內在供氣、抽氣同步進行情況下維持微弱負壓狀態；
B類單元(Ubn)中配置氣壓傳感器(Pbn)；
定義通過進氣口進入單元的氣體流速為Vbi,定義通過出氣口抽取到C單元的氣流速度為Vbo；
狀態1：當氣壓傳感器檢測到容器內氣壓Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a，即a為一自定義常數，表示為兩個氣壓值的差值范圍時，系統控制Vbo＝Vbi即可，也就是說，此時單元容器內，維持合理負壓狀態，則抽氣速度與進氣速度保持一致，盡量維持系統工作在這個狀態；
狀態2：當氣壓傳感器檢測到容器內氣壓：Pbn>＝P0時，此時容器內外氣壓相等，或者內壓大于外部環境氣壓，系統調整運行狀態，使得Vbo>Vbi；即增大出氣速度，加大抽氣力度，盡快達到Pbn<P0,且|Pbn-P0|<a的狀態；
C類單元由三部分構成：廢氣與氣溶膠負壓收集子系統、廢氣消毒處理子系統、管路與閥，氣與氣溶膠收集的動力發生機構是“氣體操作裝置”，根據實際上處理量的需求，氣體操作裝置可能配置一組以上。
氣體操作裝置產生動力，用于將特定容器內的氣體通過物理手段轉移到“廢氣消毒處理專用設備”，在廢氣消毒處理專用設備內通過化學、或者電、熱、光、化學方法與物理吸附方法的綜合應用對廢氣與氣溶膠進行消毒、殺菌，確保廢氣與氣溶膠中可能存在的病毒被滅殺；
廢氣與氣溶膠負壓收集子系統針對A類、B類單元廢氣產生機理、廢氣量的不同，設置兩類管路；
A類單元氣量少，主要源自揮發，則A類單元并聯在一條管路上，每個單元通過閥(Fa1,Fa2,Fa…,Fan)與管路連接，管路另一端與氣體操作裝置連接，在檢測到某單元(Fan)內部氣體壓力觸發氣體抽取設定值，即上述壓力上限值(Ph)時，則打開該容器對應的閥門Fan，并啟動氣體操作裝置進行抽氣操作，抽氣過程中，持續檢測Fan內壓力值(Pan)，待壓力值降低到設定值(Pal)時，關閉閥門，停止抽氣；
A類單元內部主動供氣，氣量大，則需要氣體操作裝置持續操作，要求抽氣量略大于供氣量，正常情況下閥門Pbn處于常開狀態。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明中，通過設計醫療污水全面無害化處理與過程廢氣處理方法與系統，有效的對醫療污水進行全面無害化處理并進一步就醫療污水處理中產生的廢氣(氣溶膠)進行安全處理，有效的替代了現有的醫療污水處理多沿襲傳統污水處理辦法的方案，在伴生物安全處理、少(無)人直接接觸處理方面并形成真正有效的解決方案，并且有效的解決了醫療衛生系統的污水處理方面實際上存在較大的安全漏洞。
（發明人：陳靜;喬西楚;陳金玉;柳艷）
