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王洪臣:疫情防控期间医疗污水和城镇污水处理建议

时间:2020-02-13 09:20

来源:给水排水

作者:王洪臣

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中国人民大学环境学院 王洪臣副院长

导读

新型冠状病毒(2019-nCoV)是呼吸道病毒,下水道不是其主要传播途径,但呼吸道病毒又存在随痰、粪便以及尿液等人体排泄物进入下水道的可能,且可以在污水中继续保持一定时间的感染能力,因此,污水处理行业应采取应对措施,阻断病毒在下水道的传播。笔者认为,阻断病毒传播的总体思路应是“源头严控、末端严防、中间不扰动”。源头严控是指强化定点医疗机构、新建成投用的医院、临时集中隔离场所以及研究机构医疗污水的消毒处理,把病原体杀灭在源头;末端严防是指下游城镇污水处理设施应确保稳定运行,将上游“漏网”病毒杀灭在处理设施;中间不扰动是指不扰动污水收集系统。

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1 强化医疗污水消毒处理,把病源控制在源头

按照《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005),传染病医疗机构污水排放标准的卫生学指标是粪大肠菌群数小于100MPN/L,肠道致病菌、肠道病毒均不得检出。呼吸道病毒是包病毒,肠道病毒是非包膜病毒,最近研究表明,包膜病毒比非包膜更易在污水中衰亡,因此,当前对呼吸道病毒的防控应可以继续执行现有标准。关于医疗污水处理站的具体设计、建设及管理,《医院污水处理技术指南》(环发〔2003〕197号)、《医院污水处理工程技术规范》(HJ 2029-2013)和《新型冠状病毒污染的医疗污水应急处理技术方案(试行)》已有详细规定。基于“把病源控制在源头”的思路,以下就消毒方式、药剂种类以及消毒药剂的实际投加量提出补充性建议。

1.1 应优化选择确定消毒方式和药剂种类

目前常用的消毒方式有氯化、臭氧化和紫外三类。紫外适合较大规模的处理设施,在医疗污水处理中较少采用。臭氧只能设备化,建设及运行较为复杂,但臭氧氧化能力强,消毒效果好,受温度、pH值以及其它水质指标的影响小,要求的接触时间短,在条件允许的情况下可作为首选。氯化包括液氯、次氯酸盐(次氯酸钠或次氯酸钙)和二氧化氯,三种方式各有利弊。液氯也属于强氧化剂,消毒效果好,但受水中凯氏氮(氨和有机氮)的影响非常大。当水中氨氮浓度较高时,需超量投加,越过折点积累游离氯,才能保证消毒效果。次氯酸盐消毒效果液氯相近,也受凯氏氮影响,综合成本较高,但由于储存及投加方便,实际采用最广泛。二氧化氯氧化能力低于于液氯,成本高于次氯酸盐,但不与氨氮反应,没有消毒副产物。综上分析,在疫情防控期间,在设备采购、现场条件、运行操作以及费用预算等客观条件允许的前提下,以消毒效果最佳为首要目标,建议按以下顺序确定消毒方式:

臭氧消毒 > 二氧化氯消毒 > 液氯消毒 > 次氯酸盐消毒

如以时间进度和操作方便为首要目标,则只能按以下顺序确定消毒方式:

次氯酸盐消毒 > 液氯消毒 > 二氧化氯消毒 > 臭氧消毒

实际中,除部分大型医疗机构采用臭氧和二氧化氯消毒,绝大部分定点医疗机构、新建成投用的医院、临时集中隔离场所都采用次氯酸盐。

1.2 应以效果为目标确定不同情境下消毒药剂的实际投加量

对病原微生物灭活效果取决于消毒CT值(mg·min/L),按下式计算:

CT=接触池末端的消毒剂浓度×接触时间

不同病原微生物要求不同的CT值。在给水处理中,水中杂质少、浊度低,病毒比鞭毛虫、孢子虫和病菌更容易被灭活,杀灭病毒不是瓶颈。污水中杂质多,病毒常附着在颗粒上或包埋其中,比病菌更难灭活。污水消毒的CT值一般按杀灭病菌(以粪大肠菌群为指标)设计,如果杀灭病毒则需要更高的消毒标准。美国加州为确保后续污水再生及利用安全,对污水处理厂二级出水按杀灭病毒目标确定CT值。当采用液氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉)或二氧化氯为消毒剂时,加州按CT值450 mg·min/L设计,肠道病毒灭活率可达到99.99%(4log),是目前世界上最高的污水消毒设计运行标准;当采用臭氧为消毒剂时,按CT值1 mg·min/L设计运行。

《新型冠状病毒污染的医疗污水应急处理技术方案(试行)》(以下简称《应急方案》)要求:当采用液氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉)或二氧化氯为消毒剂时,如消毒接触池的接触时间≥1.5小时,余氯量大应于6.5 mg/L(以游离氯计);如消毒接触池的接触时间为1小时,余氯量大于10 mg/L(以游离氯计)。如果余氯以接触池末端浓度计算,《应急方案》要求的CT值分别为585 mg·min/L和600mg·min/L,均大于加州的450 mg·min/L,是最严格的设计运行CT值,能确保肠道病毒灭火率大于99.99%(4log)。《应急方案》提出几种消毒剂投加量参考值是50 mg/L,二氧化氯和臭氧消毒效果受水质影响很小,二氧化氯的CT值大于加州的450 mg·min/L,臭氧的CT值远大于加州的1 mg·min/L,因而可保证病毒杀灭效果。当采用液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)为消毒剂时,由于这些药剂受水质影响很大,建议具体投加量视不同情境结合水质具体计算确定。

液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)作为消毒剂加入污水后,由于污水中存在大量凯氏氮,随着投药量的增加,反应顺序如图(1)所示。在第Ⅰ阶段,消毒剂首先氧化污水中硫化氢等还原性较强的物质;随着投药量的加大,进入第Ⅱ阶段,消毒剂与氨氮形成氯胺,与有机氮形成有机氯胺,与少量有机物形成有机氯化物;投药量继续加大,进入第Ⅲ阶段,消毒剂与第二阶段生成的氯胺反应,降低氯氨量;直到进入第Ⅳ阶段,游离余氯才开始积累,才开始杀灭病原体。

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图(1):折点加氯反应示意图

投药量不足时,在第Ⅱ和Ⅲ阶段形成或剩余的是氯胺。氯胺虽然也有消毒作用,但属于缓慢消毒,通常要求几小时以上的接触时间,在接触时间仅为1.5个小时的接触池内难以发挥出明显的消毒效果。氯胺常用于供水管网的持续性抑菌。因此,要实现污水游离氯消毒,需要按凯氏氮浓度计算越过折点的投药量。当采用液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)做消毒剂时,投药量应按下式计算:

编辑:王媛媛

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