专利名称：一种医疗废水快速消毒处理的方法
技术领域：
本发明属于环境保护、特殊行业废水处理等应用技术领域，主要涉及一种对医疗废水 消毒处理的方法，特别是涉及到一种在输送管道中臭氧与水混合生成羟基自由基溶液进行 医疗废水快速消毒的方法。
背景技术：
医疗废水中的病原微生物主要有病原性细菌，肠道病毒、蠕虫卵和原虫四类。具体 包括沙门氏菌属痢疾杆菌、霍乱弧菌、致病性大肠杆菌、传染性肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、 柯萨基病毒、蛔虫卵、钩虫卵、血吸虫卵、阿米巴原虫。我国大多数医疗废水中细菌总数每 毫升达几百万至几千万个，其中大肠菌群数每毫升污水大多在20万个以上，肠道致病菌检 出率达30% 100%，医院每天排出成百上千吨含有传染性病原菌的医疗废水，这些废水如 不及时处理，通过市政污水管道进入污水处理厂后，造成处理后水的质量下降，影响人民身 体健康。而对于这些最危险的多种疾病的潜在传染源，只有通过污水处理，从污水中检验 出，才可被发现和制止。防治医疗废水污染是医疗废水防治的首要目标。具体而言，就是 要使医疗废水排放达到国家规定的标准。2005年我国制定的医疗机构水污染物排放标准 (GB18466-2005)中的《综合医疗机构和其他医疗机构水污染排放限值(日均值)》，规定(1) 不得检出肠道致病菌、肠道病毒。(2)粪大肠菌群数每升不得大于500个。(3)总余氯(采 用含氯消毒剂进行消毒的工艺):不得大于0. 5mg/L (排放标准消毒接触池接触时间3 Ih, 接触池总余氯3 10mg/L)。目前杀灭致病菌的药剂主要有八种(1)漂白粉；(2)漂白晶；(3)次氯酸钠；(4) 液氯；(5)臭氧；(5)电解法二氧化氯；(7)化学法二氧化氯；(8)紫外线消毒。医疗废水处 理站常用液氯消毒法或次氯酸钠消毒法，小型医院的污水地亦可采用漂白粉消毒法。采用 液氯消毒法，应用加氯机，以定时定量加氯法投放液氯。经一级处理的污水，加氯量可定为 20 30mg/L ；经二级处理的污水，加氯量可定为10 20mg/L。实际加氯量按出口污水中余 氯量进行调整。采用氯酸钠消毒法可电解高浓度的氯化钠溶液，产生次氯酸钠深液。亦可 直接应用次氯酸钠溶液，采用虹吸法投放到污水中时行消毒，加氯量参照液氯消毒法确定。 采用臭氧消毒法，通过臭氧对医疗废水进行消毒处理，也可有效制止病毒的灭活作用。紫外 线消毒受透光度的制约，用于医疗废水处理并不理想。消毒是用来抵抗各种方法处理后残留细菌污染物的最后防御手段，氯氧消毒是目 前最先进的消毒手段。氧系消毒剂具有杀菌快速、彻底、广谱等特点。氯系消毒剂是最常用 的消毒剂，在防止水传播疾病中起重要作用。氯投加到不含有机物的纯净水中后，很快就形 成冷氯酸，冷氯酸杀灭大肠杆菌只需几分钟，但杀灭某些病毒却要一个小时；如水中存在有 机物，氯会与这些物质起反应，除非投氯量大，否则水中不会出现游离氯。消毒剂必须与细 菌有效接触才能杀灭细菌，为了保证最佳效果的杀菌，要有一定的接触时间，良好的混合是 提高杀菌效率的必要条件之一。氯氧消毒剂兼具各种消毒剂的优点，具有互补和协同作用， 其杀菌速度、效率、广谱性是任何一种单一型消毒剂所无法比拟的。当混合消毒剂投加到水 体中后，强氧化性的CW2和O3最先发生作用，它们首先和水中的还原性物质(有机物)反应，既消除了处理中可能产生的氯代有机物，又为混合消毒剂高效地发挥杀菌作用扫除了 障碍。在杀菌过程中O3和H2 O2会被很快消耗完毕，而C102、C12则能提供余氯持续杀菌作 用。接触反应完成以后余氯的存在是影响消毒效果及持续杀菌能力的主要因素。余氯不足 达不到预定的消毒目的，余氯量太高，造成消毒剂的浪费。应根据医院具体情况实现余氯的 自动控制。臭氧技术是既古老又崭新的技术，1840年德国化学家发明了这一技术，1856年被 用于水处理消毒行业。目前，臭氧已广泛用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产 养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。臭氧可使用臭氧发生器制取，其生 成原理臭氧可通过高压放电、电晕放电、电化学、光化学、原子辐射等方法得到，原理是利用 高压电力或化学反应，使空气中的部分氧气分解后聚合为臭氧，是氧的同素异形转变的一 种过程。臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。臭氧灭菌为溶菌级方法，杀 菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒 素。另外，O3对霉菌也有极强的杀灭作用。O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个 氧原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何有毒残留物，所以，O3是一种无污 染的消毒剂。臭氧消毒作为氯消毒的替代方法，在饮用水处理中被越来越多地应用。臭氧可溶于水，在常温常压下臭氧在水中的溶解度比氧高约13倍，比空气高25 倍。但臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大，特别是有金属离子存在时，臭氧可 迅速分解为氧。在纯水中分解较慢。臭氧分子结构是不稳定的，它在水中比在空气中更容 易自行分解。臭氧虽然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在实用上它的溶解度甚小，因为 它遵守亨利定律，其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极低，故分 压也极低，那就会迫使水中臭氧从水和空气的界面上逸出，使水中臭氧浓度总是处于不断 降低状态。因此，研制出高浓度的臭氧发生器是使臭氧溶解度提高的有效途径。
发明内容
1、发明目的
本发明的目的是为解决传统含氯消毒剂处理医疗废水导致出水水质总余氯量增加，以 及传统臭氧水浓度过低只适于饮用水消毒而废水消毒效果不明显的缺点，提出的一种医疗 废水快速消毒处理的方法。2、技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的 一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于
O2分子通过强电离臭氧发生器，电力加工成03，臭氧O3浓度可达6(T200g/m3，O3通过与 泵抽入的医疗废水在文丘里射流器汇合，快速流动的水通过文丘里射流器时，瞬时空化成 微细气泡。当气泡直径小到一定尺寸时，微细气泡迅速膨胀、收缩至“爆炸”过程，在气泡崩 溃前的瞬间，气泡内温度和压力急剧增加(Τ > 3000K, P > lOOOMPa)，致使水分子处于激发 态，产生自由基的浓度约在10_9(V/V)，激励水本身产生的羟基自由基量很少，是产生羟基的 次要方式。而产生高浓度羟基自由基的主要途径是采用强电离放电加工的高浓度的臭氧与 激发态水的等离子体化学反应，从而实现了高浓度羟基自由基溶液(以羟基自由基为主，还 含有HO” OH—等其他自由基)的制备，其中臭氧的传质效率达到了 98%以上，羟基自由基浓 度可达;T8mg/L。羟基自由基的强氧化性可以在Hs内完成对医疗废水中的肠道致病菌、
4肠道病毒等病原微生物的氧化灭活，将其主要分解为(X)2和H2O。 采用强电离放电制备羟基自由基溶液的等离子体化学反应方式如下
+ 0'--O3O3 4■ e —O3. 一O3 --0' +O20' +H2O —2 OH'O3 4.H2O 一^ O2 +H2O2H2O;N — 2OH.H2O;N — H++ HO2-H2O;N + H2O-HO2+ H3O+O3 4.HO2-—HO2.+ O3. 一HO2'—H+ + 0,HO2-+ O3 --O2 +02.一+ (O2.-—+ O3--O2 +O3.—H2O2+ O2…“—0,,+ OH^HO3 4■ e —O3. 一O3.-—+ H+ --HO3-HO3'—O2+ OH'O2.-—+ HO3-—202+ 0H.。3、优点及效果
本发明的有益效果如下
(1)加工羟基溶液的原料为氧和医疗废水，成本低；
(2)对医疗废水中的致病微生物和粪大肠菌群进行灭活率达到99.99% ；
(3)消毒时间短，仅为Γ58ο(4)病菌灭活后，主要被氧化分解为CO2和H2O,无二次污染，并进一步降低了出水 水质的COD和BOD。
图1是本发明强电离放电臭氧发生器原理结构图； 图2是本发明方法的具体实施步骤的示意图。附图标记说明
1、预消毒处理的医疗废水；2、控制阀；3、流量计；4、泵；5、文丘里射流器；6、强电离放 电臭氧发生器；7、气液分离器；8、臭氧消除装置；9、出水；10、高频电压控制器；11、高频高 压电源；12、高压脉冲电压传感器；13、高压脉冲电流传感器；14、数字存储示波器；15、高电 压表；16、输送管道；Α、原料气体；B、新物质；C、放电间隙；D、放电极；Ε、接地极；F、电介质。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明
一种医疗废水快速消毒处理的方法，如图2中所示，该方法按以下步骤进行 (1)、将O2分子通过如图1和图2中所示的强电离放电臭氧发生器6，在电力系统的控 制下，产生强电离放电，将化加工成高浓度臭氧03，使其浓度达到60 200g/ m3 ； 5(2)、用泵4将经过控制阀2和流量计3的预消毒处理的医疗废水1抽入文丘里射流器 5中，与步骤(1)中产生的臭氧相接触，臭氧的传质效率大于98%，生成比值浓度为3 8mg/ L的强氧化性的羟基自由基溶液，与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反应，反应时间 为1 ^，然后进入气液分离器7将剩余臭氧分离出来，剩余臭氧通过臭氧消除装置8变为 氧气后排出，经上述消毒处理后的医疗废水进入出水9中完成整个消毒处理过程。步骤(1)中电力系统由高频电压控制器10，高频高压电源11，高压脉冲电压传感 器12，高压脉冲电流传感器13，数字存储示波器14和高电压表15构成；高频高压电源11 一端连接高频电压控制器10，另一端分别连接高压脉冲电压传感器12和高压脉冲电流传 感器13，高压脉冲电压传感器12和高压脉冲电流传感器13均与数字存储示波器14相连， 高压脉冲电流传感器13上还分别连接有强电离放电臭氧发生器6和高电压表15。在步骤(2)中所述的文丘里射流器5里被激活的医疗废水与步骤(1)中产生的高 浓度臭氧混合接触。步骤(2)中所述的强氧化性的羟基自由基溶液与医疗废水中的病原微生物发生氧 化灭活反应，是在输送管道16的输送过程中完成的，反应时间为1 k，且运行距离为5 10m。出水9中病原微生物的灭活效率达到99. 99%，还能够进一步降低出水水质的COD 和 BOD。实施例1
一种医疗废水快速消毒处理的方法，该方法按以下步骤进行
(1)、将O2分子通过强电离放电臭氧发生器6，在电力系统的控制下，产生强电离放电， 将A加工成高浓度臭氧03，使其浓度达到60g/ m3 ；
(2)、用泵4将经过流量计3的预消毒处理的医疗废水1抽入文丘里射流器5中，与步 骤(1)中产生的臭氧相接触，臭氧的传质效率大于98%，生成比值浓度为3mg/L的强氧化性 的羟基自由基溶液，在输送管道16中与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反应，反应 时间为5s，运行距离为10m，然后进入气液分离器7将剩余臭氧分离出来，剩余臭氧通过臭 氧消除装置8变为氧气后排出，经上述消毒处理后的医疗废水进入出水9中完成整个消毒 处理过程。出水9中的致病微生物和粪大肠菌群灭活率达到99. 99%。实施例2
一种医疗废水快速消毒处理的方法，该方法按以下步骤进行
(1)、将O2分子通过强电离放电臭氧发生器6，在电力系统的控制下，产生强电离放电， 将A加工成高浓度臭氧03，使其浓度达到200g/ m3 ；
(2)、用泵4将经过流量计3的预消毒处理的医疗废水1抽入文丘里射流器5中，与步 骤(1)中产生的臭氧相接触，臭氧的传质效率大于98%，生成比值浓度为8mg/L的强氧化性 的羟基自由基溶液，在输送管道16中与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反应，反应 时间为ls，运行距离为5m，然后进入气液分离器7将剩余臭氧分离出来，剩余臭氧通过臭氧 消除装置8变为氧气后排出，经上述消毒处理后的医疗废水进入出水9中完成整个消毒处 理过程。出水9中的致病微生物和粪大肠菌群灭活率达到99. 99%。实施例3:
一种医疗废水快速消毒处理的方法，该方法按以下步骤进行(1)、将O2分子通过强电离放电臭氧发生器6，在电力系统的控制下，产生强电离放电， 将A加工成高浓度臭氧03，使其浓度达到IOOg/ m3 ；
(2)、用泵4将经过流量计3的预消毒处理的医疗废水1抽入文丘里射流器5中，与步 骤(1)中产生的臭氧相接触，臭氧的传质效率大于98%，生成比值浓度为5mg/L的强氧化性 的羟基自由基溶液，在输送管道16中与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反应，反应 时间为3s，运行距离为8m，然后进入气液分离器7将剩余臭氧分离出来，剩余臭氧通过臭氧 消除装置8变为氧气后排出，经上述消毒处理后的医疗废水进入出水9中完成整个消毒处 理过程。出水9中的致病微生物和粪大肠菌群灭活率达到99. 99%。 本发明这种医疗废水快速消毒处理的方法，臭氧传质效率高，避免了常用消毒剂 处理医疗废水后总余氯过高的缺点，出水水质高，多余的臭氧和羟基溶液瞬间分解，不造成 二次污染，适于推广应用。
权利要求
1.一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行(1)、将O2分子通过强电离放电臭氧发生器(6)，在电力系统的控制下，产生强电离放 电，将化加工成高浓度臭氧03，使其浓度达到60 200g/ m3 ；(2)、用泵(4)将经过控制阀(2)和流量计(3)的预消毒处理的医疗废水(1)抽入文丘 里射流器(5)中，与步骤(1)中产生的臭氧相接触，臭氧的传质效率大于98%，生成比值浓度 为3 8mg/L的强氧化性的羟基自由基溶液，与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反 应，反应时间为1 5s，然后进入气液分离器(7)将剩余臭氧分离出来，剩余臭氧进入臭氧 消除装置(8)变为氧气后排出，经上述消毒处理后的医疗废水进入出水(9)中完成整个消 毒处理过程。
2.根据权利要求1中所述的一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于步骤(1) 中电力系统由高频电压控制器(10)，高频高压电源(11)，高压脉冲电压传感器(12)，高压 脉冲电流传感器(13)，数字存储示波器(14)和高电压表(15)构成；高频高压电源(11) 一 端连接高频电压控制器(10)，另一端分别连接高压脉冲电压传感器(12)和高压脉冲电流 传感器(13)，高压脉冲电压传感器(12)和高压脉冲电流传感器(13)均与数字存储示波器 (14)相连，高压脉冲电流传感器(13)上还分别连接有强电离放电臭氧发生器(6)和高电压 表(15)。
3.根据权利要求1或2中所述的一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于在 步骤(2)中所述的文丘里射流器(5)里被激活的医疗废水与步骤(1)中产生的高浓度臭氧 混合接触。
4.根据权利要求1或2中所述的一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于步 骤(2)中所述的强氧化性的羟基自由基溶液与医疗废水中的病原微生物发生氧化灭活反 应，是在输送管道(16)的输送过程中1 k内完成的，且运行距离为5 10m。
5.根据权利要求1或2中所述的一种医疗废水快速消毒处理的方法，其特征在于出 水(9)中病原微生物的灭活效率达到99. 99%，还能够进一步降低出水水质的COD和B0D。
全文摘要
本发明属于环境保护、特殊行业废水处理等应用技术领域，涉及到一种医疗废水快速消毒处理的方法，本发明可在短距离5~10m的输送管道内快速完成羟基自由基溶液对医疗废水的消毒处理，臭氧传质效率高，避免了常用消毒剂处理医疗废水后总余氯过高的缺点，出水水质高，多余的臭氧和羟基溶液瞬间分解，不造成二次污染，适于推广应用。
文档编号C02F1/78GK102060370SQ20101057163
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者张林楠, 李艳平, 沈欣军, 王惠丰 申请人:沈阳工业大学