一、工程背景
中国医学科学院整形外科医院是集医疗、教学、科研于一体，学科设置齐全、诊疗设施先进、基础研究领先的现代化国家级三级甲等专科医院。但整形外科医院大部分建筑年代久远，其污水排放系统也相对落后。
院区现状的水污染源分为两部分，一部分主要是医疗废水，也包括食堂和礼堂非医疗废水，先进入自建的污水处理站进行简单消毒后，然后排入八大处路市政污水管网;另一部分主要为生活污水，同时包含大手术室的医疗废水，该废水直接排入八大处路市政污水管网。
医院从节约用水，污水资源化角度出发，决定将该院达标污水再经深度处理后，达到中水水质标准，将其回收利用，可以减少环境治理与日常冲洗、浇灌中的自来水消耗，节约经费开支和宝贵的水资源，既有经济效益，也有社会效益。
二、处理规模及进出水水质
(一) 处理规模
污水处理站规模污水处理规模为500m3/d，中水处理规模为300 m3/d。
(二)进水水质
本工程进水水质参照《建筑给排水设计手册》及2003年12月国家环保局《医院污水处理技术指南》环发(2003)197号，考虑整形外科医院的自身特点，设计进水水质，见表1。
表1 工程进水水质
序号 | 项目 | 指标 |
1 | CODcr | 250mg/L |
2 | BOD5 | 100mg/L |
3 | SS | 80mg/L |
4 | NH3-N（以N计） | 30mg/L |
5 | 粪大肠杆菌 | 1.6×108mg/L |
(三)出水水质
本工程污水处理出水水质执行《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-99);本工程中水出水水质执行《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中冲厕的水质标准，中水近期将用于绿化、道路浇洒、冲洗车库和补充南湖，远期将用于冲厕，具体水质，详见表2。
表2 再生水出水水质
序号 | 项目 | 单位 | 指标 |
1 | 浊度 | 度 | 5 |
2 | BOD5 | mg/L | 10 |
3 | CODcr | mg/L | - |
4 | TN | mg/L | 15 |
5 | NH3-N | mg/L | 10 |
6 | 总余氯 | mg/L | 管网末端不小于0.2 |
7 | 总大肠菌类 | 个/L | 3 |
三、处理站工艺设计
(一)中水工艺流程的选择
医院污水一般经过以生化为主加消毒的二级处理工艺即可达到《污水排入城市下水道水质标准》排入城市污水管网中。而要将其回用，则需要选择合适的污水深度处理工艺。
目前比较先进而实用的中水处理工艺，大多数以生化处理作为前期处理，而深度处理则以物理化学法为主，例如，混凝沉淀(气浮)、化学除磷、过滤、消毒等。要求更高时的处理技术有活性炭吸附、臭氧-活性炭、生物活性炭、离子交换、微滤、超滤、纳滤、反渗透、臭氧氧化等。
1.混凝沉淀法
混凝沉淀法用于分离水中的油类、纤维、藻类以及一些低密度杂质时效果欠佳。生活污水经过二级处理后，水中多为粒径小、密度低的杂质，由它们形成的挟气絮体密度小，便于上浮，适于采用气浮工艺。
2.活性炭吸附
活性炭吸附在污水回用中也得到了广泛应用。活性炭能去除水中大多数的有机物和某些无机物，包括可能有毒的痕量金属，活性炭还可以有效吸附单宁、木质素醚、蛋白质类物质、氯代烃、有机磷和氨基甲酸脂类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、DDT及许多脂类和芳烃化合物。
但该工艺对于氯消毒产生的THMS去除能力较低仅达23.60%。在对活性炭利用中，除传统的吸附柱外，目前采用较多的有与生物滤池相结合的GAC滤池和活性炭粉系统(PAC)。采用活性炭吸附的主要缺点是价格昂贵再生比较困难。
3.生物过滤技术
生物过滤技术充分地利用了滤池中滤料的拦截作用和滤料上附着生物膜的降解作用，将二沉池出水中未能去除的大多数物质能够有效的加以去除并减少堵塞的可能性。
滤池的滤料对于处理效果的好坏影响很大，用于制作颗粒型填料的材料很多，有用天然材料，如石英砂、页岩、玻璃珠、活性炭、沸石、轻质陶粒(BIOFOR)等，也有用合成材料，如聚苯、聚乙烯加工而成的合成纤维、聚苯乙烯小球(BIOSTYR)等。目前研究和应用较多的为生物陶粒滤料。
4.膜技术
膜技术由于具有高效节能的优点，已被广泛应用于污水回用领域。现在应用较多的有微滤、超滤、反渗透、纳滤等。
超滤是迅速崛起的一门膜分离技术，因其操作压力低、能耗低、通量大、分离效率高，可以回收和回用有用物质和水，特别是通量大的特点，使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术。
超滤又称超过滤，用于去除废水中大分子物质和微粒。超滤之所以能够截流大分子物质和微粒，其机理为：膜表面孔径机械筛分作用，膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。一般主要认为是筛分作用。其使用压力通常为0.03~0.6MPa，筛分孔径从0.005~0.1μm，截留分子量为1000~500000道尔顿左右。
超滤膜的膜组件可分为板式、管式(分为内压管式和外压管式)、卷式和中空纤维组件等，这些组件我国均有产品。
目前在工程中应用最多的为管式和中空纤维膜组件，而两者中管式膜组件的技术较为成熟，应用的更加广泛(见图1)。
图1 管式膜容器、组件及内部结构
5.超滤相比于其他常规过滤优点及特点
筛分孔径小，几乎能截留原水中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。这点是其它常规过滤无法比拟的。使得其出水水质好而且稳定，受原水水质波动影响小，安全性能高。
分离过程仅以低压为推动力，因此其分离装置简单、安装方便、操作容易控制、工作温度接近室温，便于维修管理、分离效率高、可靠性高。并具有紧凑小巧、处理效率高，可实现装置一体化自动化操作、占地面积小、可以频繁启动或停止工作的特点，十分灵活。
分离过程不发生相变，与其他方法相比较能耗较低，因此又称节能技术；采用超滤分离技术作为污水回用处理单元时，需要解决的主要问题就是如何防止膜污染。
本工程医院污水来源及成分复杂，含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物等，将其深度处理以达到回用的目的需要比较稳定且出水效果好的工艺。本工程选择超滤工艺为深度处理工艺。
四、工艺流程的确定
院区污水经污水管道自流至污水处理站格栅渠，经自动格栅拦截大颗粒的污染物后进入调节池，调节池内设有穿孔曝气系统使污水得到充分混合，调节池的污水由污水提升泵打入生物氧化池。生物氧化池由一格缺氧池和两格好氧池组成。
生物氧化池内加入生物填料以增加生物量降低负荷，更好地去除有机污染物。污水在缺氧池内进行反硝化反应后进入好氧池进行生化反应，去除水中的有机物，同时进行硝化反应以去除污水中的氨氮。
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