一線經(jīng)驗告訴你火神山為何要選MBBR工藝

本文聚焦于中信建筑設(shè)計研究總院副總工程師李傳志的專業(yè)領(lǐng)域，并詳細(xì)闡述了武漢火神山醫(yī)院在緊急建設(shè)中的污水處理工程設(shè)計與實施，特別是在抗擊新型冠狀病毒感染肺炎疫情中的特殊挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略。

李傳志

1966年出生，碩士研究生學(xué)歷，中信建筑設(shè)計研究總院副總工程師，給排水專業(yè)總工程師，教授級高級工程師。

主要研究方向：綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展、建筑節(jié)水與非傳統(tǒng)水資源利用、建筑安全設(shè)計與評估、太陽能光熱利用、海綿城市設(shè)計、水污染防治與黑臭水體治理。

1 工程概況

武漢市為救治新型冠狀病毒感染的肺炎患者，解決現(xiàn)有醫(yī)療資源不足而緊急建設(shè)了武漢火神山醫(yī)院。武漢火神山醫(yī)院選址位于知音湖畔，醫(yī)院鳥瞰如圖1。

圖1 武漢火神山醫(yī)院鳥瞰圖

武漢火神山醫(yī)院新建區(qū)規(guī)劃用地面積約50000㎡，總建筑面積33940.76m2，總床位數(shù)1000床（其中ICU中心床位數(shù)為30床）；由1號樓與2號樓組成，另包括配建的附屬設(shè)施。

新建區(qū)全部為傳染病院區(qū)，醫(yī)護人員宿舍、生活區(qū)全部征用新建區(qū)旁邊的武漢職工療養(yǎng)院。療養(yǎng)院的公用工程配套設(shè)施齊全，可以獨立運行管理，與新建傳染病院區(qū)的排水系統(tǒng)及水處理設(shè)施完全隔開。醫(yī)療設(shè)施建筑功能分區(qū)如圖2。

室外氧氣站房、負(fù)壓吸引機房、垃圾暫存間、尸體暫存間及焚燒爐設(shè)于場地東南角。

武漢市冬季主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。根據(jù)項目總平面設(shè)計及建筑功能布置，污水處理站位于新建傳染病院區(qū)的西南角，臨湖而建。雖然知音湖并非武漢市的水源地，武漢火神山醫(yī)院的設(shè)計、施工建設(shè)緊急，但運行管理不降標(biāo)準(zhǔn)，污水集中收集處理達標(biāo)后，再排入市政管網(wǎng)，既不帶來排水系統(tǒng)安全隱患，也不造成環(huán)境污染。

圖2 武漢火神山醫(yī)院醫(yī)療設(shè)施建筑功能分區(qū)圖

醫(yī)院附近并無污水處理廠，需要通過一體化泵站排入800m外的市政污水管道，再經(jīng)由和黃泵站最終排入蔡甸區(qū)石洋污水處理廠，污水全程輸送距離高于10km。

武漢火神山醫(yī)院從2020年1月23日開始設(shè)計，2月3日前建成，歷時10天，建設(shè)工期超短，且處于春節(jié)長假期間，可以采買到的設(shè)備和材料受到極大的限制，這其實在很大程度上也左右了污水處理工藝的挑選。

2污水處理量與水質(zhì)

按照《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ2029第4.2.1條要求，醫(yī)院污水處理工程設(shè)計應(yīng)采取實際檢測的方法確定醫(yī)院污水的污染負(fù)荷。醫(yī)院污水排放量和水質(zhì)取樣檢測應(yīng)符合HJ/T91的技術(shù)要求。對10天內(nèi)需要完成施工交付的武漢火神山醫(yī)院來說，面對新型冠狀病毒感染的肺炎傳播速度快、蔓延范圍廣，武漢地區(qū)病患短時間內(nèi)大量增加的疫情，迫切需要彌補武漢市原有的醫(yī)療設(shè)施不足。作為應(yīng)急建設(shè)專門的醫(yī)療設(shè)施，必須立即投入使用。實際上是難于采取實際檢測的方法確定醫(yī)院污水的污染負(fù)荷，目前國內(nèi)可類比的現(xiàn)有同等規(guī)模和性質(zhì)的醫(yī)院為北京小湯山醫(yī)院二部，為建設(shè)規(guī)模1000床的功能齊全的定點SARS醫(yī)院。

2.1 污水處理工程設(shè)計水量

從圖2可以已看出，武漢火神山醫(yī)院興建院區(qū)全部為傳染病區(qū)，其排水全部為病區(qū)排水，新建污水處理站不考慮醫(yī)護生活區(qū)如醫(yī)護人員宿舍、辦公及生活等非病區(qū)排水。

減少新型冠狀病毒（2019-nCoV）接觸傳播的主要措施就是需要做到及時洗手，做好手部衛(wèi)生；按照武漢火神山醫(yī)院基本流程，醫(yī)護人員進入和退出路線上，均設(shè)置了淋浴清洗，避免將病毒帶到清理區(qū)。同時做好室內(nèi)清理，保持環(huán)境衛(wèi)生整潔，減少室內(nèi)環(huán)境污染，也需要及時用水清洗消毒。因此無論是按用水量確定污水處理設(shè)計水量，還是按日均污水量和變化系數(shù)確定污水處理設(shè)計水量，均應(yīng)取上限值。武漢火神山醫(yī)院作為應(yīng)急建設(shè)的專門醫(yī)療設(shè)施，在新型冠狀病毒感染的肺炎快速傳播期間，需要大量收治重癥病人；在疫情得到控制期間，收治的病人數(shù)量將會減少。因此不論是生活用水量的小時變化系數(shù)，還是污水日變化系數(shù)，均應(yīng)取大值才合乎實際。保證武漢火神山醫(yī)院污水處理設(shè)備具有足夠的處理能力，才能滿足應(yīng)急醫(yī)院在運行管理過程當(dāng)中的污染負(fù)荷處理需求，避免對周邊地區(qū)帶來新的傳染源，確保足夠的生物安全性。

（1）按用水量確定污水處理設(shè)計水量

按照《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ2029第4.2.2條，新建醫(yī)院污水處理工程設(shè)計水量可按照醫(yī)院用水總量的85%～95%確定，此系數(shù)主要是考慮污水的蒸發(fā)損失和管道滲漏。但是武漢火神山醫(yī)院屬于傳染病醫(yī)院，排水管道內(nèi)的污水不可外滲和泄漏，污染區(qū)空調(diào)的冷凝水集中收集，并采用間接排水的方式進入醫(yī)院污水排水系統(tǒng)，排到污水處理站統(tǒng)一處理。考慮武漢地區(qū)濕度較大，每日的空調(diào)凝結(jié)水量也不少，因此武漢火神山醫(yī)院污水處理工程的設(shè)計水量按照醫(yī)院用水總量的100%確定。醫(yī)院住院部生活用水定額取400L/床·d，小時變化系數(shù)Kz1=2.5，醫(yī)護人員生活用水定額取250L/人·班（每班6小時），小時變化系數(shù)Kz2=2.0，考慮每日急救車輛沖洗和消毒設(shè)施排水、醫(yī)技樓排水及未預(yù)見水量，武漢火神山醫(yī)院的日用水總量約為800m3/d，醫(yī)院最高日污水量約為2000m3/d。

（2）按日均污水量和變化系數(shù)確定污水處理設(shè)計水量

按照《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ2029第4.2.2條，新建醫(yī)院污水處理系統(tǒng)設(shè)計水量亦可按日均污水量和日變化系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算。武漢火神山醫(yī)院屬于編制床位數(shù)N>500床的設(shè)備齊全的大型醫(yī)院，醫(yī)院日均單位病床污水排放量取q=600L/床·d，污水日變化系數(shù)Kd=2.2。醫(yī)院最高日污水量約為1320m3/d?？紤]本文前述各項因素，確定污水處理設(shè)計水量為1500m3/d。

按照《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ2029第4.2.4條，醫(yī)院污水處理工程設(shè)計水量應(yīng)在實測或測算的基礎(chǔ)上留有設(shè)計裕量，設(shè)計裕量宜取實測值或測算值的10%～20%。

按照《醫(yī)院污水處理設(shè)計規(guī)范》CECS07：2004，第3.0.2條，醫(yī)院的綜合耗水量、小時變化系數(shù)與醫(yī)院性質(zhì)、規(guī)模、設(shè)備完善程度有關(guān)，應(yīng)根據(jù)實測確定。當(dāng)無實測資料時，武漢火神山醫(yī)院的綜合耗水量、小時變化系數(shù)可按設(shè)備比較齊全的大型醫(yī)院（設(shè)備比較齊全的大型醫(yī)院，系指建筑物內(nèi)設(shè)有水沖大便器、洗滌盆、沐浴設(shè)備和熱水供應(yīng)，病床數(shù)為300張以上的醫(yī)院））計算，日耗水量為650～800L／床·d；小時變化系數(shù)K=2.0～2.2。醫(yī)院最高日污水量約為1960m3/d。

綜上分析，權(quán)衡按用水量確定污水處理設(shè)計水量與按日均污水量和變化系數(shù)確定污水處理設(shè)計水量，武漢火神山醫(yī)院最高日污水量取值1960m3/d。

2.2 污水處理工程設(shè)計進水水質(zhì)

武漢火神山醫(yī)院的病區(qū)排水水質(zhì)除了含有世界衛(wèi)生組織命名的新型冠狀病毒（2019-nCoV）外，設(shè)計水質(zhì)可參考《醫(yī)院污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ2029第4.2.2條表1的經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及同類醫(yī)院污水水質(zhì)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，病區(qū)污水水質(zhì)指標(biāo)如下表1。

表1 污水水質(zhì)指標(biāo)表

污水處理設(shè)置了預(yù)消毒工藝，并設(shè)置在化糞池前。由于采用了預(yù)消毒工藝，污水處理站的進站水質(zhì)指標(biāo)與病區(qū)污水排水水質(zhì)指標(biāo)有差異，期中pH≤6.0，化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）及糞大腸桿菌均小于表1污水水質(zhì)指標(biāo)，新型冠狀病毒（2019-nCoV）應(yīng)完成滅活。另進入污水處理站的污水含有余氯，以游離氯計，余氯量大于6.5mg/L。

2.3 污水處理工程設(shè)計出水水質(zhì)

武漢火神山醫(yī)院屬于新型冠狀病毒感染的肺炎傳染病醫(yī)院，按照《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》GB50849第6.4.1條，傳染病醫(yī)院污水處理后的水質(zhì)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18466的有關(guān)規(guī)定?！夺t(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18466第4.1.1條規(guī)定，傳染病醫(yī)療機構(gòu)污水排放一律執(zhí)行表1的規(guī)定。污水處理工程設(shè)計出水水污染物排放限值（日均值）如表2。

表2 污水處理工程設(shè)計出水水污染物排放限值（日均值）

武漢火神山醫(yī)院建成即投入使用，大量收治重癥病人。培養(yǎng)二級生化處理工藝的微生物般要1個月的時間，生化處理調(diào)試運行周期過長，實際上，建成后即要求采用二級生化處理工藝運行是不符合醫(yī)院立即投入使用要求的。因此在醫(yī)院運行的前期，短時間內(nèi)將按預(yù)消毒+化糞池+消毒的處理工藝流程運行，以充分滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18466表1中生物安全指標(biāo)要求，糞大腸菌群數(shù)<100個/L，腸道致病菌、腸道病毒、結(jié)核桿菌不得檢出，另外增加新型冠狀病毒（2019-nCoV）不得檢出的要求。污水處理站尾水按pH=6-9，消毒接觸池出口總余氯6.5～10 mg/L控制含氯消毒劑投加量。表2中的第7～25項指標(biāo)，將不作為主要控制值要求，可滿足生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫(yī)療污水和城鎮(zhèn)污水監(jiān)管工作的通知》環(huán)辦水體函〔2020〕52號的要求。