对某医院建筑给排水设计研究

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　　摘要:本文主要从如何保护医护人员，防止交叉感染和防止污染扩散的角度论述了改进给排水设计的设想，重点是真空排水、焚烧、臭氧预消毒和去掉透气管。主要包括生活给水系统、生活热水系统、生活排水系统、雨水系统、消火栓给水系统和自动喷水灭火系统设计。
　　关键词:给排水设计 雨水设计污水处理
　　2003年SARS病毒广为传播，给我国国民经济及人民生命财产带来了重大损失。医护人员受感染及医院内病人之间交叉感染的情况时有所闻，这当然涉及许多因素，但与建筑尤其是建筑给排水设计人员对此认识不足，因而设计不当是有一定关系的。在医院设计中给排水虽不是主导工种，但对防止医院内部交叉感染及防止对外部环境的污染却是非常重要的。现将一些重症传染病医院设计中的一些新的想法提出来，供同行参考。
　　1 给水设计
　　给水系统的划分原则：
　　1.1尽量利用外部给水管网的水压直接供水。在外部管网水压不能满足整个建筑或建筑小区的用水要求时，则建筑物的下层或地势较低建筑，应尽量利用外部管网水压直接供水，上层或地势较高的建筑物则采取设置加压和流量调节装置供水。
　　1.2除高层建筑和消防要求较高的大型公共建筑和生产性建筑物外，一般消防给水应尽量与生活或生产给水合并为一个系统，但应注意生活给水管道水质不能被污染。
　　1.3生活给水系统中，卫生器具处静水压力不得大于0.6MPa。各分区最低卫生器具配水点的静水压力不宜大于0.45 MPa（特殊情况下不宜大于0.55 MPa），水压大于0.35 MPa的入户管（或配水横管）宜设减压或调压设施。
　　1.4高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网水压等，合理确定。一般最低处卫生器具给水配件处的静水压力宜控制在以下范围内：
　　1.4.1 旅馆、饭店、公寓、住宅、医院及功能类似的其他建筑，应为0.30～0.35 MPa；
　　1.4.2办公楼、教学楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑，应为0.35～0.45 MPa。
　　1.5若用水点的静水压力大于卫生器具给水配件的流出水头时，宜采取装设孔板、节流塞、调节阀、减压阀、充气水嘴等减压限流措施。
　　1.6生产给水系统的最大静水压力，应根据工艺要求，各种用水设备和管道阀门、仪表等的工作压力确定。
　　1.7消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。
　　1.8管道的直径应经水力计算确定。配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。
　　2 排水设计
　　国家环保总局在环明传［2003］3号文中通知：“SARS病人产生的排泄物（粪便、尿、呕吐物）必须采用专用的容器（传染病专用的塑料袋）收集，进行单独的消毒处理，不得排入污水处理系统。”并提出SARS病人排泄物消毒方法为用消毒液浸泡24h以上或焚烧。
　　从保护医护人员安全的角度来看，我们认为无论包装、运输或24h(浸泡病人的排泄物都是很困难的。而解决这一问题的较好选择是采用真空排水系统加旋转窑焚烧。
　　2.1真空排水系统
　　建筑物用真空排水系统与飞机上所用真空便器相似，只是规模放大。该系统由专用便器、真空切断阀、真空管、真空罐、真空泵、排水泵、排水管、冲洗水管、冲洗水控制阀等组成。用真空泵抽吸使系统中保持-0.035～-0.06MPa的负压。当真空切断阀打开时，在外界大气压力与管内负压共同作用下，废弃物和同时冲下的冲洗水被迅速排走（气与水比例约（20-30）:1）。冲走的污水沿真空管送到真空罐，当罐内水位到达一定高度时排水泵自动开启将污水排走，到预定低水位自动停泵，专用真空泵则根据真空度大小自动启停。该系统具有无返溢，不易阻塞，耗水量小，冲洗效果好（由于是气水混合冲洗）等优点，也比较容易实现自动化。另外由于真空排水系统是密闭系统，从而排除了透气管这一重要污染源。德国从1982年首先将该系统用于HERFORD医院，至2002年已陆续有45家以上医院及若干其它公用建筑采用该系统。我们认为这确是一个既能较好满足环保要求，又能达到保护医护人员目的的好办法。据初步了解真空排水系统投资约比常规排水系统投资高40%（不含关税），但这在整个工程投资中所占比重毕竟是很小的。
　　正象任何机械设备一样，真空排水系统也是需要维修的，只不过使用寿命较长、更换较方便。根据欧洲关于建筑物用真空排水系统标准（EN12109）要求，水位传感器、控制器、真空切断阀最少应能正常工作25万次无故障。这几乎相当于,至5-10年以上方需维修或更换一次，我们认为应该是可以接受的.
　　2、2高层建筑排水系统的组成
　　2.2.1建筑内部排水体制分为分流制和合流制两种，分别称为建筑分流制排水和建筑合流排水。在确定建筑内部排水体制和设置建筑内部排水系统时主要考虑下列因素：
　　2.2.1.1污废水的性质
　　根据污废水中所含污染物的种类，确定是合流还是分流。
　　2.2.1.2污废水的污染程度
　　同类型污染物，但浓度不同的两种污水宜分流排水，既有利于轻污染废水的回收利用，又有利于重污染废水的处理。
　　2.2.1.3室外排水体制
　　建筑内部排水最终要排入室外排水系统。室外排水体制是指污水和雨水的分流与合流；室内排水体制是指污水和废水的分流与合流。当室外只有雨水管道时，室内宜分流；当室外有污水管道和污水厂时，室内宜合流。
　　2.2.1.4污废水综合利用的可能性和处理要求。
　　工业废水中含有大量污染物质，其中含有能回收利用的贵重工业原料。为减少环境污染，变废为宝，室内排水系统宜清浊分流，分质分流，否则会影响回收价值和处理效果。
　　2.2.2建筑内部排水系统的组成应满足以下三个基本要求：首先系统能迅速畅通的将污废水排到室外；其次，排水管道系统气压稳定，有毒有害气体不进入室内，保持室内环境卫生；第三，管线布置合理，简短顺直，工程造价低。大体上，管道布置合理和管道最省，并能迅速排出污(废)水，水力条件好；尽量使管内气压稳定，防止管道系统水封被破坏和水塞形成；管道及设备的安装必须牢固，防止震后位移，漏水；为污水综合利用及处理提供有利条件，尽可能做到“清、污”分流。建筑内部排水系统的基本组成部分为：卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通设备和通气管道。在有些排水系统中，根据需要还设有污废水的提升设备和局部处理构筑物。
　　2.2.2.1、卫生洁具和生产设备的受水器
　　卫生洁具是建筑内部排水系统的起点，用来满足日常生活和生产生活各种卫生要求，收集和排除污废水的设备；接纳各种污废水后排入管网系统，污废水从卫生器具排出口经过存水弯和排水管流入横支管。
　　2.2.2.2 、横支管
　　横支管的作用是把各卫生器具排水管流出来的污废水排至立管，横支管应具有一定的坡度。
　　2.2.2.3、立管
　　立管接受各横支管流来的污废水，然后再排至排出管。
　　2.2.2.4、排出管(出户管)
　　它是室内排水立管与室外排水检查井之间的连接管；它接受立管流出来的污水并排至室外排水管网，其管径应由水力计算确定。
　　2.2.2,5、通气管
　　通气管的作用是：使污水在室内外排水管道中产生的臭气及有害的气体能排到大气中去；使管系在污水排放时的压力变化尽量稳定并接近大气压力，因而可保护卫生器具存水弯的存水(水封)不致因压力波动而被抽吸(负压时)或喷溅(正压时)，专用通气管的管径比最低层污水立管管径小一级，联合通气管管径不得小于所连接的较小一根立管的管径。

　　2.2.2.6、清通设备
　　检查口:它设在排水立管上及较长的水平管段上，是带有螺栓盖板的短管。其装设规定为，其间距不大于10M，但建筑最高层和低层必须设置。平顶建筑物可用通气管顶口代替最高层的饿检查口。检查口中心至地面距离为1米，并应高于该层溢流水位最低的卫生器具上边缘0.15m。
　　清扫口:当污水横管上连接二个及二个以上的大便器或三个及三个以上的其他卫生洁具时，应在横管的起端设置清扫口，也可采用带螺栓盖板的弯头或带堵头的三通配件作清扫口。
　　检查井:对于不散发有害气体或大量蒸汽的废水地下排水管道，在管道转弯、变径、坡度改变及连接支管处，应设置检 高层建筑的地下室的污水不能自流排至室外时，必须设置污水抽升设备。
　　2.2.2.7污水局部处理构筑物
　　当室内污水未经处理不允许直接排入城市下水道或污染水头时，必须进行局部处理。本次设计设置化粪池，生活污废水排出建筑物后要经检查井汇合统一排入化粪池，先经化粪池初步处理，再排入市政排水管网。
　　2.3生活排水系统设计方案
　　建筑物内下列情况下宜采用生活污水与生活废水分流的排水系统：
　　2.3.1建筑物使用性质对卫生标准要求较高时；
　　2.3.2生活污水需经化粪池处理后才能排入市政排水管道时；
　　2.3.3生活废水需回收利用时。
　　排水系统采用分流制或合流制，要根据污水性质、污染程度、结合室外排水制度和有利于综合利用及处理要求等确定。综合考虑本医院生活排水系统拟采用合流制排水系统以及采用特殊单立管伸顶通气排水系统。基于环境保护的考虑，生活污废水排出建筑物后要经检查井汇合统一排入化粪池，先经化粪池初步处理，再排入市政排水管网。
　　2.4针对性改进
　　2.4.1因为冲洗水量只须%)0.7-1.2/L次，而大便器本来就要消毒，如果直接用消毒液作为冲洗水，则可同时起到冲洗和消毒作用，这样不仅节省用水而且减少焚烧水量，降低能耗。
　　2.4.2将真空系统污水和真空泵的排气直接送到旋转窑与医用固体废物一起焚烧，按照环保总局要求焚烧温度为850。C，烟气在炉内停留时间>1s。
　　2.4.3在我们的方案中只是全部隔离区（包括病人和医护人员）便器及地漏采用真空排水（见图1），而淋浴与洗脸盆洗涤废水则仍重力排放到污水处理站用臭氧预消毒后进行生化处理。这样做主要是在满足环保要求的前提下尽可能节省投资。
　　
　　
　　图1 隔离区真空排水系统流程
　　2.4.4因为此类病房多为2-3层建筑，为了杜绝污水返溢和去掉可能给环境带来污染的透气管，我们准备除将底层排水系统设计成单独排出外，二楼和三楼排水也每层各用一根立管直接排入室外窨井。这样由于可省去透气管、专用透气管，所以管材并不一定增加，但却可彻底解决污废水返溢的问题，并可基本消除透气管的污染，只须在系统起端和末端适当位置设一到两根透气管即可（见图2）
　　
　　
　　
　　图2 隔离区洗涤排水系统流程
　　3 雨水设计
　　为了比较彻底消除污染，对初期雨水也进行处理。最初15min雨水送污水处理站与其它污废水一并进行生化消毒处理，随后15min雨水只进行消毒，30min以后的雨水则直接排放。据上海市环境科学研究所资料15min,雨水约相当于2mm降雨量。
　　
　　
　　图3 污水处理工艺流程
　　4 污水处理
　　污水处理工艺流程见图3，考虑作如下改进：
　　4.1隔离区废水首先进行预消毒后再与其他污水一起进行生化处理。为了防止余氯对后续生化处理的影响，同时考虑到废水中有机物及妨碍深入杀菌的固体颗粒均较少，所以预消毒采用臭氧作为消毒剂，投加量≥50mg/L，停留时间≥0.5/h。
　　4.2限制区污废水经过初沉后与经预消毒的隔离区废水合并进入调节池。提升泵叶轮采用大通道型，不设隔栅以避免操作人员因经常清除、运送隔栅上截留垃圾而受感染。
　　4.3生化处理采用SBR而不用接触氧化，主要是为了避免填料维护更换工作可能造成的对操作人员的感染。
　　4.4二次消毒采用ClO2，主要是因为余氯可快速测定，便于快速检测消毒效果，投加量80mg/L（以C1计）。
　　4.5污泥经臭氧化浓缩后送焚烧炉焚烧。
　　4.6消毒采用间歇式，平行的设三格消毒池，每格按停留时间2h设计。当一格进水满后进行消毒，生化出水进入第二格，第一格经检测如余氯量合格予以排放；如果不合格则用泵将水抽到第三格继续加氯消毒，以确保消毒效果，并可不影响正常处理过程。
　　4.7污水处理构筑物采用钢筋混凝土衬钢板结构并设于地上以防止和便于发现渗漏。
　　4.8处理站建在室内以防暴雨时池水满溢，室内换气次数按20次/h设计，排气经高效过滤器过滤后排放。
　　4.9值班室内设显示屏可随时了解设备运行情况，并在操作人员值班室与站房之间设可视密闭观察窗，使操作人员尽量少进入处理站房内。
　　
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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