一线经验告诉你火神山为何要选MBBR工艺

李传志

1966年出生，硕士研究生学历，中信建筑设计研究总院副总工程师，给排水专业总工程师，教授级高级工程师。

主要研究方向：绿色建筑与可持续发展、建筑节水与非传统水资源利用、建筑安全设计与评估、太阳能光热利用、海绵城市设计、水污染防治与黑臭水体治理。

1 工程概况

武汉市为救治新型冠状病毒感染的肺炎患者，解决现有医疗资源不足而紧急建设了武汉火神山医院。武汉火神山医院选址位于知音湖畔，医院鸟瞰如图1。

图1 武汉火神山医院鸟瞰图

武汉火神山医院新建区规划用地面积约50000㎡，总建筑面积33940.76m²，总床位数1000床（其中ICU中心床位数为30床）；由1号楼与2号楼组成，另包括配建的附属设施。

新建区全部为传染病院区，医护人员宿舍、生活区全部征用新建区旁边的武汉职工疗养院。疗养院的公用工程配套设施齐全，可以独立运行管理，与新建传染病院区的排水系统及水处理设施完全隔开。医疗设施建筑功能分区如图2。

室外氧气站房、负压吸引机房、垃圾暂存间、尸体暂存间及焚烧炉设于场地东南角。

武汉市冬季主导风向为东北风，夏季主导风向为东南风。根据项目总平面设计及建筑功能布置，污水处理站位于新建传染病院区的西南角，临湖而建。虽然知音湖并非武汉市的水源地，武汉火神山医院的设计、施工建设紧急，但运行管理不降标准，污水集中收集处理达标后，再排入市政管网，既不带来排水系统安全隐患，也不造成环境污染。

图2 武汉火神山医院医疗设施建筑功能分区图

医院附近并无污水处理厂，需要通过一体化泵站排入800m外的市政污水管道，再经由和黄泵站最终排入蔡甸区石洋污水处理厂，污水全程输送距离超过10km。

武汉火神山医院从2020年1月23日开始设计，2月3日前建成，历时10天，建设工期超短，且处于春节长假期间，能够采买到的设备和材料受到极大的限制，这其实在很大程度上也左右了污水处理工艺的选择。

2污水处理量与水质

按照《医院污水处理工程技术规范》HJ2029第4.2.1条要求，医院污水处理工程设计应采取实际检测的方法确定医院污水的污染负荷。医院污水排放量和水质取样检测应符合HJ/T91的技术要求。对10天内需要完成施工交付的武汉火神山医院来说，面对新型冠状病毒感染的肺炎传播速度快、蔓延范围广，武汉地区病患短时间内大量增加的疫情，迫切需要弥补武汉市原有的医疗设施不足。作为应急建设专门的医疗设施，必须立即投入使用。实际上是难于采取实际检测的方法确定医院污水的污染负荷，目前国内可类比的现有同等规模和性质的医院为北京小汤山医院二部，为建设规模1000床的功能齐全的定点SARS医院。

2.1 污水处理工程设计水量

从图2可以已看出，武汉火神山医院兴建院区全部为传染病区，其排水全部为病区排水，新建污水处理站不考虑医护生活区如医护人员宿舍、办公及生活等非病区排水。

减少新型冠状病毒（2019-nCoV）接触传播的主要措施就是需要做到及时洗手，做好手部卫生；按照武汉火神山医院基本流程，医护人员进入和退出路线上，均设置了淋浴清洗，避免将病毒带到清洁区。同时做好室内清洁，保持环境卫生整洁，减少室内环境污染，也需要及时用水清洗消毒。因此无论是按用水量确定污水处理设计水量，还是按日均污水量和变化系数确定污水处理设计水量，均应取上限值。武汉火神山医院作为应急建设的专门医疗设施，在新型冠状病毒感染的肺炎快速传播期间，需要大量收治重症病人；在疫情得到控制期间，收治的病人数量将会减少。因此不论是生活用水量的小时变化系数，还是污水日变化系数，均应取大值才合乎实际。保证武汉火神山医院污水处理设备具有足够的处理能力，才能满足应急医院在运行管理过程中的污染负荷处理需求，防止对周边地区带来新的传染源，确保足够的生物安全性。

（1）按用水量确定污水处理设计水量

按照《医院污水处理工程技术规范》HJ2029第4.2.2条，新建医院污水处理工程设计水量可按照医院用水总量的85%～95%确定，此系数主要是考虑污水的蒸发损失和管道渗漏。但是武汉火神山医院属于传染病医院，排水管道内的污水不能外渗和泄漏，污染区空调的冷凝水集中收集，并采用间接排水的方式进入医院污水排水系统，排到污水处理站统一处理。考虑武汉地区湿度较大，每日的空调凝结水量也不少，因此武汉火神山医院污水处理工程的设计水量按照医院用水总量的100%确定。医院住院部生活用水定额取400L/床·d，小时变化系数Kz1=2.5，医护人员生活用水定额取250L/人·班（每班6小时），小时变化系数Kz2=2.0，考虑每日急救车辆冲洗和消毒设施排水、医技楼排水及未预见水量，武汉火神山医院的日用水总量约为800m³/d，医院最高日污水量约为2000m³/d。

（2）按日均污水量和变化系数确定污水处理设计水量

按照《医院污水处理工程技术规范》HJ2029第4.2.2条，新建医院污水处理系统设计水量亦可按日均污水量和日变化系数的经验数据计算。武汉火神山医院属于编制床位数N>500床的设备齐全的大型医院，医院日均单位病床污水排放量取q=600L/床·d，污水日变化系数Kd=2.2。医院最高日污水量约为1320m³/d。考虑本文前述各项因素，确定污水处理设计水量为1500m³/d。

按照《医院污水处理工程技术规范》HJ2029第4.2.4条，医院污水处理工程设计水量应在实测或测算的基础上留有设计裕量，设计裕量宜取实测值或测算值的10%～20%。

按照《医院污水处理设计规范》CECS07：2004，第3.0.2条，医院的综合耗水量、小时变化系数与医院性质、规模、设备完善程度有关，应根据实测确定。当无实测资料时，武汉火神山医院的综合耗水量、小时变化系数可按设备比较齐全的大型医院（设备比较齐全的大型医院，系指建筑物内设有水冲大便器、洗涤盆、沐浴设备和热水供应，病床数为300张以上的医院））计算，日耗水量为650～800L／床·d；小时变化系数K=2.0～2.2。医院最高日污水量约为1960m³/d。

综上分析，权衡按用水量确定污水处理设计水量与按日均污水量和变化系数确定污水处理设计水量，武汉火神山医院最高日污水量取值1960m³/d。

2.2 污水处理工程设计进水水质

武汉火神山医院的病区排水水质除了含有世界卫生组织命名的新型冠状病毒（2019-nCoV）外，设计水质可参考《医院污水处理工程技术规范》HJ2029第4.2.2条表1的经验数据以及同类医院污水水质经验数据，病区污水水质指标如下表1。

表1 污水水质指标表

污水处理设置了预消毒工艺，并设置在化粪池前。由于采用了预消毒工艺，污水处理站的进站水质指标与病区污水排水水质指标有差异，期中pH≤6.0，化学需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）、氨氮（NH3-N）及粪大肠杆菌均小于表1污水水质指标，新型冠状病毒（2019-nCoV）应完成灭活。另进入污水处理站的污水含有余氯，以游离氯计，余氯量大于6.5mg/L。

2.3 污水处理工程设计出水水质

武汉火神山医院属于新型冠状病毒感染的肺炎传染病医院，按照《传染病医院建筑设计规范》GB50849第6.4.1条，传染病医院污水处理后的水质，应符合现行国家标准《医疗机构水污染物排放标准》GB18466的有关规定。《医疗机构水污染物排放标准》GB18466第4.1.1条规定，传染病医疗机构污水排放一律执行表1的规定。污水处理工程设计出水水污染物排放限值（日均值）如表2。

表2 污水处理工程设计出水水污染物排放限值（日均值）

武汉火神山医院建成即投入使用，大量收治重症病人。培养二级生化处理工艺的微生物般要1个月的时间，生化处理调试运行周期过长，实际上，建成后即要求采用二级生化处理工艺运行是不符合医院立即投入使用要求的。因此在医院运行的前期，短时间内将按预消毒+化粪池+消毒的处理工艺流程运行，以充分满足《医疗机构水污染物排放标准》GB18466表1中生物安全指标要求，粪大肠菌群数<100个/L，肠道致病菌、肠道病毒、结核杆菌不得检出，另外增加新型冠状病毒（2019-nCoV）不得检出的要求。污水处理站尾水按pH=6-9，消毒接触池出口总余氯6.5～10 mg/L控制含氯消毒剂投加量。表2中的第7～25项指标，将不作为主要控制值要求，可满足生态环境部《关于做好新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗污水和城镇污水监管工作的通知》环办水体函〔2020〕52号的要求。