CN108996812A - 一种医院重症监护医疗废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医院重症监护医疗废水处理装置，包括用于对医疗废水进行初级处理的一级物理处理设备、用于对经过一级物理处理设备处理后的废水进行次级处理的二级生化处理设备以及用于控制一级物理处理设备和二级生化处理设备的CPLD控制系统，二级生化处理设备还包括利用微生物代谢作用原理的生物处理机构和以化学反应为基础的化学处理机构，结构简单、操作简便，通过CPLD控制系统的设置，实现了对医院重症监护医疗废水自动化处理的功效，省去了大量的人工操作负担，且能够实现对医院重症监护医疗废水高效处理净化的功能，严格控制了医疗废水中有害物质的排放，保障了医疗工作人员与医院附近居民的健康，对环境也起到了一定的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及医疗废水处理技术领域，具体为一种医院重症监护医疗废水处理装置。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，医疗事业不断发展，人们对医疗事业各方面的要求也越来越高，在医疗废水处理方面更为严格，医疗废水处理的程度、达标废水的排放直接影响着人们所赖以生存的生态环境，为防止医疗污水排放对环境造成污染，规范医院污水处理设施的建设和运行管理，贯彻实施《中华人民共和国传染病防治法》，保证医院污水达标排放，提高应对突发事件的能力，各级政府对医院废水的处理、排放和监测制定了更加严格的标准，处理工艺过程对污水的自动化提出了更高的要求，医疗废水主要来自门诊区、病房区、化验室、洗衣房、餐厅等，废水中所含污染物种类复杂，特别是针对重症监护室来说，所排放的废水中含有大量的病原微生物、细菌、病毒等，如果不进行高效净化处理，则会对环境造成破坏，对医院周围的居民也会带来健康威胁。
现有医疗废水处理系统在处理医疗废水过程中，操作过程比较简单，通过初级的物理过滤处理后，再通过一定的化学处理即直接排放，这会导致医疗废水的处理效果较差，从医院重症监护室排出的医疗废水的水质不能得到保证；而且，在进行医疗废水处理过程中，很多步骤还需要大量的人工操作，这就增加了医疗废水处理的人力负担，进而提升了医疗废水处理的成本。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种医院重症监护医疗废水处理装置，结构简单、操作简便、自动化性能强，能够实现对医院重症监护医疗废水高效处理净化的功能，保证了重症监护室的排水水质，减少对人们造成健康威胁的同时，降低了对环境的污染，且能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种医院重症监护医疗废水处理装置，包括用于对医疗废水进行初级处理的一级物理处理设备、用于对经过一级物理处理设备处理后的废水进行次级处理的二级生化处理设备以及用于控制一级物理处理设备和二级生化处理设备的CPLD控制系统，所述二级生化处理设备还包括利用微生物代谢作用原理的生物处理机构和以化学反应为基础的化学处理机构。
进一步地，所述一级物理处理设备包括用于收集医疗废水的集水池和用于过滤医疗废水中的颗粒杂质的栅格池，所述集水池一端与排水管道连接，另一端通过连通管一与栅格池连接，所述栅格池的内部设置有格栅网和由CPLD控制系统控制的液位传感器，所述生物处理机构一端与化学处理机构连接，另一端与栅格池连接。
进一步地，所述生物处理机构包括光催化-膜分离反应池、SBR反应池以及两个均由CPLD控制系统控制且分别用于向光催化-膜分离反应池和SBR反应池内通入氧气的射流曝气器，所述光催化-膜分离反应池内设置有光催化区和膜分离区，所述光催化区一端通过连通管二与栅格池连接，另一端通过连通管三与膜分离区连接，且所述膜分离区一端通过循环管与光催化区上端连接，膜分离区还通过连通管四与SBR反应池连接，SBR反应池与化学处理机构连接，光催化区的下端与其中一个射流曝气器连接。
进一步地，所述光催化区的内部设置有用于提供光照的低压紫外灯和若干负载有纳米TiO2的复合载板，所述膜分离区内设置有PVDF中空纤维微滤U型膜。
进一步地，所述SBR反应池的下端与另一个射流曝气器连接，SBR反应池的上方设置有由CPLD控制系统控制的定量排液装置，所述定量排液装置包括旋转滗水器和连通管五，所述连通管五一端与旋转滗水器的滗水干管连接，另一端与化学处理机构连接。
进一步地，所述化学处理机构包括二氧化氯消毒池和用于对经二氧化氯消毒池消毒处理后的医疗废水进行除氯的脱氯池，所述二氧化氯消毒池一端与连通管五连接，另一端与脱氯池连接，二氧化氯消毒池上方设置有由CPLD控制系统控制的水射器和二氧化氯发生器，所述水射器的吸入室与二氧化氯发生器的消毒液出口连接，水射器的喷嘴设置在二氧化氯消毒池的上方。
进一步地，所述脱氯池上方设置有由CPLD控制系统控制的且用于向脱氯池内实现定量加脱氯剂的加药装置，所述加药装置包括脱氯剂存储箱和加药管，所述加药管上设置有加药控制阀，加药管一端与脱氯剂存储箱连接，另一端设置在脱氯池内。
进一步地，所述CPLD控制系统包括CPLD芯片，所述CPLD芯片外围上设置有用来输入信号的开关量输入单元、用来采集信号的模拟量输入单元、两个用于提高抗干扰性的光电隔离单元、用来轮流显示各模拟量数值以及各开关量高低电平转换状态的数码显示单元、用于设定各模拟量上下限数值的拨码开关设定部分和用于方便操作控制对象的控制输出部分，所述模拟量输入单元通过A/D转换芯片与CPLD芯片电性连接，两个所述光电隔离单元分别与CPLD芯片的控制信号输入端、控制信号输出端电性连接。
进一步地，所述控制输出部分包括继电器输出和晶体管输出两种方式，且继电器输出为常开触点输出，晶体管输出为NPN型集电极开路输出。
进一步地，所述SBR反应池内竖直设置有搅拌轴，且SBR反应池的内壁上均匀间隔设置有若干垂直挡板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过CPLD控制系统的设置，实现了对重症监护医疗废水处理的自动化功能，与传统的医疗废水处理系统相比，大大提高了医疗废水的处理质量，降低了人工的工作量，严格控制了医疗废水中有害物质的排放，保障了医疗工作人员与医院附近居民的健康，对环境也起到了一定的保护作用，而且，通过CPLD技术替代PLC技术，具有很高的性价比，产生了良好的经济效益和社会效益；
(2)本发明通过一级物理处理设备和二级生化处理设备的结合，实现了对重症监护医疗废水的高效净化处理的功能，保证了医院重症监护排出的医疗废水的安全可靠性；特别是通过采用纳米二氧化钛光催化技术与SBR工艺组合处理医疗废水的生物处理机构，可实现良好降解医疗废水中所含的难生物降解的大分子污染物，大大提高了医疗废水的可生化性，降低了医疗废水的毒性，同时可去除一定量的COD，降低医疗废水的负荷，提高生物处理的抗冲击负荷能力，保证出水水质。
附图说明
图1为本发明的医疗废水处理流程图；
图2为本发明的CPLD控制系统结构图；
图3为本发明的光催化-膜分离反应池结构示意图；
图4为本发明的加药装置结构示意图；
图5为本发明的集水池结构示意图；
图6为本发明的SBR反应池结构示意图。
图中标号：
1-一级物理处理设备；2-二级生化处理设备；3-CPLD控制系统；4-生物处理机构；5-化学处理机构；6-排水管道；7-低压紫外灯；8-定量排液装置；9-加药装置；10-复合载板；11-PVDF中空纤维微滤U型膜；12-搅拌轴；13-垂直挡板；
101-集水池；102-栅格池；103-连通管一；104-格栅网；105-液位传感器；
301-CPLD芯片；302-开关量输入单元；303-模拟量输入单元；304-光电隔离单元；305-数码显示单元；306-拨码开关设定部分；307-控制输出部分；308-A/D转换芯片；
401-光催化-膜分离反应池；402-SBR反应池；403-射流曝气器；
4011-光催化区；4012-膜分离区；4013-连通管二；4014-连通管三；4015-循环管；4016-连通管四；
501-二氧化氯消毒池；502-脱氯池；503-水射器；504-二氧化氯发生器；
801-旋转滗水器；802-连通管五；
901-脱氯剂存储箱；902-加药管；903-加药控制阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，本发明提供了一种医院重症监护医疗废水处理装置，包括用于对医疗废水进行初级处理的一级物理处理设备1、用于对经过一级物理处理设备1处理后的废水进行次级处理的二级生化处理设备2以及用于控制一级物理处理设备1和二级生化处理设备2的CPLD控制系统3(CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，具有高性能、高集成度、价格合理、开发周期短、有利于在线编程的优点)，通过采用CPLD技术实现对重症监护医疗废水处理的自动化功能，与传统的医疗废水处理系统相比，大大提高了医疗废水的处理质量，降低了人工的工作量，严格控制了医疗废水中有害物质的排放，保障了医疗工作人员与医院附近居民的健康，对环境也起到了一定的保护作用，而且，通过CPLD技术替代PLC技术，具有很高的性价比，产生了良好的经济效益和社会效益，所述二级生化处理设备2还包括利用微生物代谢作用原理的生物处理机构4(医疗废水具备微生物生长和繁殖的条件，因而微生物能从医疗废水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使医疗废水得到净化)和以化学反应为基础的化学处理机构5。
所述一级物理处理设备1包括用于收集医疗废水的集水池101和用于过滤医疗废水中的颗粒杂质的栅格池102，所述集水池101一端与排水管道6连接，另一端通过连通管一103与栅格池102连接，所述栅格池102的内部设置有格栅网104和由CPLD控制系统3控制的液位传感器105，通过液位传感器105对栅格池102内的液位进行检测，然后将检测的数据传递给CPLD控制系统3，控制栅格池102分离医疗废水中的颗粒垃圾，所述生物处理机构4一端与化学处理机构5连接，另一端与栅格池102连接。
所述生物处理机构4包括光催化-膜分离反应池401、SBR反应池402以及两个均由CPLD控制系统3控制且分别用于向光催化-膜分离反应池401和SBR反应池402内通入氧气的射流曝气器403，所述光催化-膜分离反应池401内设置有光催化区4011和膜分离区4012，所述光催化区4011一端通过连通管二4013与栅格池102连接，另一端通过连通管三4014与膜分离区4012连接，且所述膜分离区4012一端通过循环管4015与光催化区4011上端连接，膜分离区4012还通过连通管四4016与SBR反应池402连接，SBR反应池402与化学处理机构5连接，光催化区4011的下端与其中一个射流曝气器403连接。
所述光催化区4011的内部设置有用于提供光照的低压紫外灯7和若干负载有纳米TiO2的复合载板10，所述膜分离区4012内设置有PVDF中空纤维微滤U型膜11，医疗废水在光催化区4011底部射流曝气器403的作用下与复合载板10迅速接触，形成固液气三相体系，在光催化区4011被有效降解，然后经连通管三4014进入膜分离区4012，之后经循环管4015由膜分离区4012回流至光催化区4011，由此形成一个医疗废水→光催化区4011→连通管三4014→膜分离区4012→循环管→光催化区4011的内循环流动，PVDF中空纤维微滤U型膜11的设置，能够将医疗废水中的TiO2截留并随内循环流动一起再回入光催化区4011内，实现了TiO2的循环、重复利用。
补充说明的是，负载有纳米TiO2的复合载板10采用微孔玻璃制成，而纳米二氧化钛负载在复合载板10上的方法如下：
将纳米二氧化钛材料和微孔玻璃混合均匀后，放置于150-200℃下灼烧2小时，冷却后即可得到负载有纳米二氧化钛的复合载板10。
所述SBR反应池402的下端与另一个射流曝气器403连接，开启射流曝气器403，可在SBR反应池402内进行好氧反应；关闭射流曝气器403，可进行厌氧反应，SBR反应池402的上方设置有由CPLD控制系统3控制的定量排液装置8，所述定量排液装置8包括旋转滗水器801和连通管五802，所述连通管五802一端与旋转滗水器801的滗水干管连接，另一端与化学处理机构5连接，通过定量排液装置8的设置，能够及时将SBR反应池402上部的上清液顺利排出，且排出的量可控，而医疗废水中的污泥则在SBR反应池402底部沉淀，有效避免了污泥随废水排出，本发明中采用旋转滗水器801完成上清液的排出操作，能够在保证将SBR反应池402上部的澄清水滗出的同时，不会搅动SBR反应池402下部的沉泥，从而确保出水水质的作用。
在CPLD控制系统3的作用下，旋转滗水器801接到排水指令后，滗水堰口以旋转滗水器801底部回转支撑中心线为轴向下作变速圆周运动，在此过程中SBR反应池402中的上清液将通过滗水堰口流入滗水支管，再经滗水干管排出，滗水工作完成后，滗水堰口以旋转滗水器801底部的回转支撑中心线为轴向上作匀速圆周运动，使滗水堰口停在待机位置，待进水、生化反应、沉淀等工序完成后再进行下一次滗水过程。
SBR反应池402处理医疗废水的原理如下：
SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法，通过CPLD控制系统3控制射流曝气器403的间歇曝气，来实现对医疗废水的处理操作，在反应初期，由于SBR反应池402内的有机物浓度较高，如果供氧速率小于耗氧速率，则混合液中的溶解氧为零，对单一的微生物而言，氧气的得到可能是间断的，供氧速率决定了有机物的降解速率；随着好氧进程，有机物浓度降低，供氧速率开始大于耗氧速率，溶解氧开始出现，微生物开始可以得到充足的氧气供应，从耗氧和供氧的关系来看，反应初期SBR反应池402保持充足的供氧，可以提高有机物的降解速度，随着溶解氧的出现，逐渐减少供氧量，可以节约运行费用，缩短反应时间。
本发明通过SBR反应池402的设置，能够实现集均化、沉淀和生物降解于一体的功能，省去了沉淀池和调节池的设置，使得该医院重症监护医疗废水处理装置的整体结构更加简单，所需的成本也有所降低；通过将纳米二氧化钛光催化技术与SBR工艺组合处理医疗废水，可通过光催化反应调节水质，氧化分解大量难生物降解的大分子污染物，提高医疗废水的可生化性，降低原医疗废水的毒性，为后续化学处理提供适宜的处理水质，同时可去除一定量的COD(COD是Chemical Oxygen Demand的简称，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量，废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量)，降低原医疗废水的负荷，提高生物处理的抗冲击负荷能力；SBR后续处理可以发挥传统生物处理工艺对COD去除能力强的优势，保证出水水质。
所述化学处理机构5包括二氧化氯消毒池501和用于对经二氧化氯消毒池501消毒处理后的医疗废水进行除氯的脱氯池502，所述二氧化氯消毒池501一端与连通管五802连接，另一端与脱氯池502连接，二氧化氯消毒池501上方设置有由CPLD控制系统3控制的水射器503和二氧化氯发生器504，所述水射器503的吸入室与二氧化氯发生器504的消毒液出口连接，水射器503的喷嘴设置在二氧化氯消毒池501的上方，根据SBR反应池402向二氧化氯消毒池501内排入的医疗废水量，通过CPLD控制系统3控制二氧化氯发生器504产生适量的二氧化氯并充分和清水进行混合，然后再由水射器503将混合均匀的二氧化氯消毒液充分喷射到二氧化氯消毒池501中充分与医疗废水进行接触，将医疗废水中的病毒和细菌杀死；当二氧化氯消毒池501中液位到达传感器所检测到的高液位时，水射器503停止工作，二氧化氯消毒池501在延时一段时间充分消毒后，消毒后的医疗废水经水泵提升排放到脱氯池502中，后经脱氯池502的脱氯作用后，大大降低医疗废水中多余的氯含量，最后通过水泵排出即可。
所述脱氯池502上方设置有由CPLD控制系统3控制的且用于向脱氯池502内实现定量加脱氯剂的加药装置9，所述加药装置9包括脱氯剂存储箱901和加药管902，所述加药管902上设置有加药控制阀903，加药管902一端与脱氯剂存储箱901连接，另一端设置在脱氯池502内，根据二氧化氯消毒池501排进脱氯池502内的医疗废水量，通过CPLD控制系统3控制加药控制阀903，实现向脱氯池502内加入适量的脱氯剂，完成对医疗废水的脱氯操作。
所述CPLD控制系统3包括CPLD芯片301，所述CPLD芯片301外围上设置有用来输入信号(液位传感器105以及其他传感器控制信号)的开关量输入单元302、用来采集信号的模拟量输入单元303、两个用于提高抗干扰性的光电隔离单元304、用来轮流显示各模拟量数值以及各开关量高低电平转换状态的数码显示单元305、用于设定各模拟量上下限数值的拨码开关设定部分306和用于方便操作控制对象的控制输出部分307，所述模拟量输入单元通303过A/D转换芯片308与CPLD芯片301电性连接，两个所述光电隔离单元304分别与CPLD芯片301的控制信号输入端、控制信号输出端电性连接。
所述控制输出部分307包括继电器输出和晶体管输出两种方式，且继电器输出为常开触点输出，晶体管输出为NPN型集电极开路输出，方便了对操作对象的操作控制。
所述SBR反应池402内竖直设置有搅拌轴12，搅拌轴12的设置，加快了SBR反应池402内医疗废水与氧气的混合速度，同时可使得医疗废水中的液体与固体快速分离，且SBR反应池402的内壁上均匀间隔设置有若干垂直挡板13，垂直挡板13的设置，可有效消除搅拌轴12旋转搅拌所造成的液面凹陷旋涡，并可强化液流的湍动，以增强混合效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：包括用于对医疗废水进行初级处理的一级物理处理设备(1)、用于对经过一级物理处理设备(1)处理后的废水进行次级处理的二级生化处理设备(2)以及用于控制一级物理处理设备(1)和二级生化处理设备(2)的CPLD控制系统(3)，所述二级生化处理设备(2)还包括利用微生物代谢作用原理的生物处理机构(4)和以化学反应为基础的化学处理机构(5)。
2.根据权利要求1所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述一级物理处理设备(1)包括用于收集医疗废水的集水池(101)和用于过滤医疗废水中的颗粒杂质的栅格池(102)，所述集水池(101)一端与排水管道(6)连接，另一端通过连通管一(103)与栅格池(102)连接，所述栅格池(102)的内部设置有格栅网(104)和由CPLD控制系统(3)控制的液位传感器(105)，所述生物处理机构(4)一端与化学处理机构(5)连接，另一端与栅格池(102)连接。
3.根据权利要求2所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述生物处理机构(4)包括光催化-膜分离反应池(401)、SBR反应池(402)以及两个均由CPLD控制系统(3)控制且分别用于向光催化-膜分离反应池(401)和SBR反应池(402)内通入氧气的射流曝气器(403)，所述光催化-膜分离反应池(401)内设置有光催化区(4011)和膜分离区(4012)，所述光催化区(4011)一端通过连通管二(4013)与栅格池(102)连接，另一端通过连通管三(4014)与膜分离区(4012)连接，且所述膜分离区(4012)一端通过循环管(4015)与光催化区(4011)上端连接，膜分离区(4012)还通过连通管四(4016)与SBR反应池(402)连接，SBR反应池(402)与化学处理机构(5)连接，光催化区(4011)的下端与其中一个射流曝气器(403)连接。
4.根据权利要求3所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述光催化区(4011)的内部设置有用于提供光照的低压紫外灯(7)和若干负载有纳米TiO2的复合载板(10)，所述膜分离区(4012)内设置有PVDF中空纤维微滤U型膜(11)。
5.根据权利要求3所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述SBR反应池(402)的下端与另一个射流曝气器(403)连接，SBR反应池(402)的上方设置有由CPLD控制系统(3)控制的定量排液装置(8)，所述定量排液装置(8)包括旋转滗水器(801)和连通管五(802)，所述连通管五(802)一端与旋转滗水器(801)的滗水干管连接，另一端与化学处理机构(5)连接。
6.根据权利要求5所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述化学处理机构(5)包括二氧化氯消毒池(501)和用于对经二氧化氯消毒池(501)消毒处理后的医疗废水进行除氯的脱氯池(502)，所述二氧化氯消毒池(501)一端与连通管五(802)连接，另一端与脱氯池(502)连接，二氧化氯消毒池(501)上方设置有由CPLD控制系统(3)控制的水射器(503)和二氧化氯发生器(504)，所述水射器(503)的吸入室与二氧化氯发生器(504)的消毒液出口连接，水射器(503)的喷嘴设置在二氧化氯消毒池(501)的上方。
7.根据权利要求6所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述脱氯池(502)上方设置有由CPLD控制系统(3)控制的且用于向脱氯池(502)内实现定量加脱氯剂的加药装置(9)，所述加药装置(9)包括脱氯剂存储箱(901)和加药管(902)，所述加药管(902)上设置有加药控制阀(903)，加药管(902)一端与脱氯剂存储箱(901)连接，另一端设置在脱氯池(502)内。
8.根据权利要求1所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述CPLD控制系统(3)包括CPLD芯片(301)，所述CPLD芯片(301)外围上设置有用来输入信号的开关量输入单元(302)、用来采集信号的模拟量输入单元(303)、两个用于提高抗干扰性的光电隔离单元(304)、用来轮流显示各模拟量数值以及各开关量高低电平转换状态的数码显示单元(305)、用于设定各模拟量上下限数值的拨码开关设定部分(306)和用于方便操作控制对象的控制输出部分(307)，所述模拟量输入单元通(303)过A/D转换芯片(308)与CPLD芯片(301)电性连接，两个所述光电隔离单元(304)分别与CPLD芯片(301)的控制信号输入端、控制信号输出端电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述控制输出部分(307)包括继电器输出和晶体管输出两种方式，且继电器输出为常开触点输出，晶体管输出为NPN型集电极开路输出。
10.根据权利要求5所述的一种医院重症监护医疗废水处理装置，其特征在于：所述SBR反应池(402)内竖直设置有搅拌轴(12)，且SBR反应池(402)的内壁上均匀间隔设置有若干垂直挡板(13)。
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