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[摘要]本文根据我国医院污水处理的实际情况和我国的现状及国内外较成熟的经验,将我国的医院分为三类。依据这三类医院的不同特点,针对医院污水含有的多种致病性病毒、细菌和寄生虫卵对人类生命健康危害极大的特殊性,在环境效益优先的前提下,充分考虑经济实力、经济效益、水资源利用、场地及其它综合因素的基础上,提出了三种各具特色适合不同类别医院污水的处理方案和工艺流程。
[关键词]医院污水;病毒;水资源
[Abstract] Based on China"s actual situation of hospital sewage treatment and China"s status and experience of more mature at home and abroad, will be divided into three categories of hospitals in China, based on these three different characteristics of the hospital against hospital sewage contains a variety of pathogenic viruses, bacteria and parasite eggs great harm to human life and health of the particularity. In the environmental benefits of priority under the premise of full consideration of economic strength, economic efficiency, water use, site, and other on the basis of a combination of factors put forward three kinds of different features for different categories of hospital wastewater treatment programs and processes.
[Key words]Hospital sewage; Virus; Water resources
引 言
随着我国经济的飞速发展,人民生活水平的日益提高,人们对生活质量的追求会逐渐由温饱满足型过渡到“物质富足+环境优美型”,即人们对生活质量的追求不再仅仅是单一的物质,同时和谐、优雅的环境已成为人类更高层次的追求。因而为满足人们对环境卫生质量要求的不断提高,面对众多且各具特点的医院污水处理方法和设备,针对各类医院的不同特点,如何提出经济效益、环境效益和社会效益兼顾,且适合我国国情的医院污水处理方案,是摆在我国环境工作者面前的新课题。本文针对以上问题进行了研究和探讨,并提出了自己的浅见,以供各类医院在改造、扩建和新建时参考。
1、医院污水的定义、特征及分类
1.1定义
医院污水是指医院(包括综合性医院和各种专科医院及门诊)、疗养院等排放的被病原体或放射污染的水。但本文在此,对被放射污染的污水处理暂不作讨论。
1.2特征
医院污水大多来自病房、门诊、注射室、化验室、制剂室、手术室、洗衣房、卫生间和浴室等场所,因此含有多种病毒、细菌和寄生虫卵等致病性微生物[1]。与市政、生活、餐饮服务业产生的污水相比,它具有水量小,危害大的特点。如不经消毒处理,直接排入城市下水道或环境水体会严重污染水源,传播疾病,甚至引起传染病的流行和爆发,危害人民群众的正常生活和生命健康,给社会造成混乱。
1.2.1污水量
医院排放的污水量取决于许多因素,据统计,它与医院的规模,主要是病床数有着十分密切的关系,医院平均排水量约占用水量的80%,400床及以上医院,污水量800L/床.日;200-400床医院,污水量560L/床.日;200床以下医院,污水量200L/床.日。一年中,夏季产生的污水量最大,其它季节则要减少20-30%。一天中的排水量也不均衡,通常在上午7-9时、下午18-20时出现2次高峰,高峰排水量与小时平均排水量之比为1.7-2.5[2]。
1.2.2污水水质及副产物--污泥
环境统计资料表明:医院总排污水中,大肠菌群96-230×106个/L,细菌总数1.3-1.5×105个/mL,肠道致病菌检出率30-100%,悬浮物(SS)50-150mg/L,生物需氧量(BOD5)30-132mg/L,化学耗氧量(CODcr)110-650mg/L,PH值7.0-8.0,除主要污染因子致病病原体外,还含有粪便、纸屑、棉球、药物残液及洗涤剂等[2]。
此外,医院污水中含有固体悬浮物质,这些固体物质经过滤、沉淀产生污泥,其含水率为95-97%。原污水中80%以上的病菌、90%以上的寄生虫卵被浓集在污泥中[3]。
1.3分类
目前,在我国既有大型的综合医院(科室齐全,且病床数400张以上),也有各种专科医院、门诊,如传染病医院、肿瘤医院、眼科医院、牙科医院或门诊等专业性医院、门诊,同时又有各类大小不等的中小型医院、乡镇医院、厂矿医院密布于居民小区、小城镇和乡村之中。由于这些医院的规模、分工各有侧重,因其接诊病员疾病种类的不同,产生的污水量及污水中病原体的数量和种类,也有着很大的差异。因此,在考虑经济效益、环境效益、水资源利用与保护、场地面积及医院的经济实力的同时,根据我国医院污水处理的实际情况和我国的现状,本文将我国的医院分为三类:一类为大型综合医院;二类为传染病医院及肿瘤医院;三类包括中小型医院、乡镇医院及传染病医院和肿瘤医院以外的专科医院和门诊,以便针对不同类型的医院制定相应的污水处理方案。
2、医院污水处理的目的和方法
2.1目的
医院污水处理的首要目的,就是要消灭医院污水中的大量的致病病原体、切断污染源,保护水资源和人民的生命健康。杜绝医院前门治病,后门放毒的弊端。此外,对于用水量较大的大型医院,为了节省和保护水资源、减轻环境负担、变废为宝,考虑废水回用时,还应消除水中的异味和富营养型物质氮、磷及大量的有机物,以便供卫生、园林绿化等对水质要求不高的用水设施使用。
2.2处理方法及分类
2.2.1悬浮物的处理
经化粪池沉淀后的污水,仍然飘浮着大量的悬浮物,为防止水泵和后续处理构筑物的堵塞,应用格栅拦截较大的杂物。格栅间隙一般为16-25mm,格栅之后还应设置便于清理的格网。
2.2.2有机物的处理
污水中有机物的处理方法,目前比较成熟的主要有以下几种:生物氧化(活性污泥法)处理工艺、CASS工艺、沼气技术处理工艺、化学絮凝沉降处理工艺[4,5]、强氧化剂氧化处理工艺等。以上处理工艺的主要优缺点及适用对象详见表1。
2.2.3致病病原体的处理
(1),水中致病病原体的处理
医院污水中的主要污染因子致病病原体的处理是医院污水处理的主要任务。目前,比较成熟的方法主要有:氯化消毒法(消毒剂包括次氯酸钠、氯片、漂白粉、液氯、氯气等)、过氧乙酸消毒法、ClO2消毒法、臭氧消毒法及放射性处理法、紫外线处理法等物理方法。以上处理工艺的主要优缺点及适用对象详见表2。
(2),污泥中致病病原体的处理
由于原污水中80%以上的病菌、90%以上的寄生虫卵被浓集在污泥中,所以污泥的处理一定要谨慎从事。
污泥的处理方式一般有如下六种:一、熟石灰法(或863消毒王),二、焚烧法,三、污泥熔化法,四、高温堆肥法,五、放射性处理法,六、紫外线照射法。其中熟石灰消毒法,具有投资少(不需要特殊设备)、成本低、环境危害小等优点,且能有效的杀灭绝大多数大肠杆菌、蛔虫卵和染人型结核杆菌等致病病原体,又几乎不受环境温度的影响。故在大型综合医院、中小型、乡镇医院及非传染性专科医院和门诊皆宜采用熟石灰消毒法消毒污泥。其中石灰投加量为:每升污泥约15g,使PH值达11-12,充分搅拌均匀后,静置30-60分钟(也可采用863消毒王进行处理,但单位污泥的处理费用高于熟石灰法)[10]。
其次由于传染病医院及肿瘤医院中,所接诊的大部分病员具有极高的传染性。其排出的污水中含有大量的极具传染性的病毒、病菌和寄生虫卵,这些传染性极大的病毒、病菌和寄生虫卵,即使少量通过城市下水管道或排污渠传入社会,也有可能引起重大的传染病流行或爆发。因而为做到万无一失,确保传染型病毒、病菌和寄生虫卵被100%的杀灭,在传染病医院及肿瘤医院推荐使用焚烧法。
传统的垃圾焚烧炉,主要有马丁炉、回转炉、炉排炉等,但皆存在燃烧不完全、产生二次污染,且设备投资大的问题。而再燃式多用途焚烧炉,因采用二次燃烧及一系列新技术。达到了净化效果好、有机物燃净率高(高于99%)、无二次污染、占地小、耗能低的效果,从而成功的解决和弥补了传统的垃圾焚烧炉原有的缺点[11]。故建议采用再燃式多用途焚烧炉处理传染病医院及肿瘤医院污水所产生的污泥。此外,该焚烧炉在处理被特殊性传染病(如SARS之类的传染性极强的传染性疾病)的病菌或病毒污染的被子、衣物、口罩、手套、毛巾、纱布及废弃的医疗器械等固体医院垃圾方面也有着十分优异的性能。
3、处理方案的优化组合
3.1大型综合医院污水处理工艺流程
考虑到大型综合医院多数处于寸土寸金的都市繁华地带,具有病床多、污水量大、经济实力强、卫生和园林绿化用水量大等特点,适合于占地少、布局紧凑、污泥少、节能、杀菌效果好、出水水质稳定,且达到中水回用要求的CASS工艺+化学法制ClO2消毒工艺(处于城区中,且有经济实力、卫生、冲洗、园林绿化用水较多的中型医院也可采用此工艺),其工艺流程如图1所示。
CASS工艺法(即周期性活性污泥法)是美国川森维柔废水处理公司1975年研究成功的。它是在间歇式活性污泥法的基础上发展起来的。采用间歇式反应器体系的连续进水,周期排水延时爆气好氧活性污泥工艺,它将均衡、初沉、爆气、二沉、生物脱氮、好氧处理等过程都在CASS反应器中进行,因而工艺简洁、布局紧凑,是对传统的好氧活性污泥法的根本变革[12]。
其次,二氧化氯是一种高效、广谱、安全、快速、多功能、持续时间长、使用方便,且制造成本较低的杀菌消毒剂,是被联合国世界卫生组织(WHO)确认的一种安全高效杀菌剂,是国际公认的氯系消毒剂的最理想的更新替代产品,其有效氯是氯的2.63倍,杀菌能力是氯的5倍。其优良的杀菌消毒能力主要表现在以下几个方面:a.可杀灭水体中的一切微生物,包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和病毒等;b.能有效的破坏水中的微量有机污染物,如苯并芘蒽醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氢及有机硫化物等;c.能很好地氧化水中一些还原状态的金属离子如Fe+、Mn2+等;d.能降低水溶液的色度、浊度和异味;e.对藻类有杀灭作用[7,13]。故大型医院宜选用CASS工艺+化学法制ClO2消毒工艺处理医院污水,以下简称“新大型医院污水处理工艺。
某大型医院拥有床位1200张,日均用水量约980m3,原来直接采用Cl2消毒法。该设施运行近十年以来,虽然水质能基本达到《医院污水排放标准》(GBJ48-83)的各项指标的要求,但不能作为中水回用,还需输入城市污水处理厂进行进一步的处理。在该装置运行期间,曾发生一次因氯气泄漏引起的中毒事件,因此原工艺存在着一定的安全隐患。该医院考虑到:a.原设备已经部分老化,且存在一定的安全隐患(氯气泄漏易造成人员中毒);b.近来城市供水价格的不断上涨及医院园林绿化、卫生冲洗用水不断增加;c.保护环境的需要(因Cl2易与水中有机物反应产生致癌、致畸、致突变的卤代烃类有机物)等原因。该医院结合医院综合改造投资135.3万元对原污水处理设施按图1所示工艺流程方案进行了改造。
改造后,由于CASS工序已把污水中的绝大部分有机物分解完毕,所以氧化剂ClO2用量大大减少。虽然新大型医院污水处理工艺与氯气直接消毒工艺相比,存在着用电多、消毒剂单价高、基建投资大的问题。但由于处理单位污水消耗氧化剂数量的减少,吨水处理的综合费用(含药耗、人工、电耗和设备折旧)与原工艺相比仅增加了0.37元,其中增加部分,主要是设备折旧费用(折旧期按十年计算)。但考虑到处理后的污水水质除元素磷的浓度稍微超过GB8978-1996所要求的一级排放标准以外,其它指标都达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)所要求的一级排放标准,能完全满足医院本身卫生及园林绿化的用水要求,所以每年可节约水费(水价按每立方米3.0元计算,排水量按用水量的80%计算):
980m3/d×365d/a×(3.0-0.37)元/m3×80%≈75万元/a,
即基建和设备投资只需2年就可以从中水回用所节省的水费中全部收回。其处理前后的污水水质如表3所示
3.2传染病及肿瘤医院污水处理工艺流程
传染病及肿瘤医院,一般规模小、床位少,其污水量虽然不大,但各种病菌和病毒比较集中,且危害极大,一旦传入社会引起流行病的爆发的可能性极大,如2003年春季发生的波及半个中国的SARS病毒,不允许丝毫流入医院之外的环境。因此,为确保像SARS之类的病毒100%的消灭,其污水和污泥的消毒工艺,必需贯彻环境优先的原则,确保万无一失。因此建议使用比一般医院更强的氧化剂和更安全的方法。目前,比较成熟、且设备维修有保障的氧化能力仅次于氟,且不但能杀灭细菌,更能杀死病毒和芽孢的臭氧作为污水的消毒剂,污泥也应采用焚烧法处理。同时,在环境优先的原则下,兼顾经济实力、经济效益、社会效益和多方面因素,其污水处理工艺流程详见图2(有经济实力、且卫生及园林绿化用水较多的医院,有机物的处理可参照CASS工艺执行,但投资需较长的年限才能收回)。
某传染性医院拥有床位300余张,日用水量260立方米。按图2所示的工艺方案投资20.3万元(主要是臭氧发生器及锅炉的投资)进行了改造。改造后其污水及污泥的各项指标均达到《医院污水排放标准》(GBJ48-83)的各项指标的要求,彻底消除了传染病通过医院污水传播的隐患,取得了巨大的社会效益,也为将来医院接诊SARS之类对社会危害极大的传染性疾病的病员打下了一定物质基础。同时建议各地必须要未雨绸缪,保证一定的区域之内至少有一所,在各方面都具备接诊SARS之类对社会危害极大的传染性疾病的传染病医院,以免届时措手不及。
3.3中小型及乡镇医院污水处理工艺流程
中小型医院、乡镇医院及传染病医院和肿瘤医院以外的专科医院和门诊具有数量多、分布广、经济基础薄弱、设施简陋等特点。目前,众多此类医院因资金和其它问题,绝大多数的污水基本没有经过严格处理,给环境卫生埋下了很大的隐患。鉴于此类医院污水量较少、资金紧张等原因,建议采用图3所示的污水处理工艺流程。目前,因资金、环保意识等问题应用该工艺方案的中小型医院、乡镇医院还无具体实例。
结 语
本研究在认真分析了各类医院的具体情况的基础上,并根据我国医院污水处理的实际情况和我国的现状,将我国的医院分为三类。在环境效益优先的前提下,充分考虑经济实力、经济效益、水资源利用、场地及其它综合因素的基础上,提出了针对不同类别医院污水的处理方案和工艺流程,供各类医院改建、扩建和新建时参考。在参考时对具体问题还应具体分析,才能确保实现社会、经济、环境、生态效益的最大化。
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