适合国情的医院污水处理技术路线

——“SARS”之后反思我国医院污水处理田宁宁   常丽春  王凯军
  北京市环境保护科学研究院
  
  摘要  本文以我国医院污水处理现状和中国国情为基本立足点，针对我国医院污水处理中存在的问题，借鉴世界卫生组织(WHO)和发达国家医院污水处理工艺，提出了适合我国国情的医院污水处理路线。
  关键词  医院污水
  处理工艺
  
         前言在“SARS”疫情得到全面控制，社会生活秩序恢复正常的今天，有必要对在对抗“SARS”的这场没有硝烟的战争中，发生在医院这个主要战场上的方方面面问题进行反思。人们不仅关注医院中的病人和医护人员，医院污水是否得到有效的处理也成为人们关注的焦点之一。
  
  一、“SARS”的启示1、香港淘大花园事件在香港SARS疫情中，香港淘大花园爆发大规模集体感染， 400多人受感染，40多人因SARS去世。调查表明，淘大花园E座大规模爆发疫情并不是经空气、食水或带病毒的雾化尘埃微粒传播。最近世界卫生组织也公布了一些研究成果，证明“非典”并不是通过空气传播的。更多的证据表明患者的粪便、腹泻物等通过污水系统传播是造成大规模传染的主要原因。
  
  2. 各部委针对“SARS”发布的有关规定和通知国家各有关部委在SARS疫情发展的不同阶段，及时颁布了一系列的应急措施：国家环境保护总局在2003年4月27日和4月30日分别发布了关于医疗废水、医疗废物处理的通知和应急处理技术方案；5月4日国家环境保护总局和建设部联合发布“关于加强‘非典’疫区城镇污水消毒灭菌的紧急通知”等。这些措施对防止SARS病毒的传播扩散和控制疫情的发展起到了重要作用。
  
  3. “SARS”期间针对医院污水和市政排水系统采取的紧急措施突如其来的SARS疫情给本市的污水处理带来了很大的压力，尤其是SARS定点医院的污水如何处理，是否会对水环境造成污染成为公众关注的焦点。为切断传染源一切可能的传播途径，北京市加强了对医院污水污染的控制和对市政排水系统的运行管理。
  
  1）在确定“非典”定点医院以及收治人数时，污水处理设施的状况是重要的决定因素。对定点医院的内部排水进行了紧急改造，将“非典”病房的污水单独收集，排入污水处理设施进行处理，其它污水直接排入市政管网，以保证对 “非典”病房污水的消毒效果。
  2）在“非典”期间，北京市还加强对市政排水系统的管理，要求尽量保持整个排水系统的密闭性，暂时停止维修。
  3）对市政污水处理厂的出水投加次氯酸钠溶液进行消毒。紧急时期，加药量控制在3-4mg/L, 后期调整为1-1.5mg/L。对直接入河的大型污水排放口，投加液氯进行消毒，加药量控制在3-4mg/L。
  
         加强对医院污水污物的排放控制等一系列的应急措施，对防止SARS病毒的传播扩散和控制疫情的发展起到了重要作用。但某些措施缺乏足够的科学论证，如存在消毒剂过量投加现象，这也反映出当前我国医院污水处理系统应对突发性公共卫生事件的能力不足。
       “非典”目前已经得到有效控制，但如何应对今后类似SARS的由病毒引起的疾病，如何建立和完善我国医院污水处理和风险控制系统，有效控制医院污水造成的疾病再传播，提高医院污水处理系统应对突发性公共卫生事件的能力是本次“非典”事件给我们的启示。
  
  二、医院污水的特征与危害因医院各部门的功能、设施和人员组成复杂，医院污水比一般生活污水的排放复杂。不同部门科室排出的污水成分和水量也各不相同。医院排放污水的主要部门和设施有：诊疗室、化验室、病房、洗衣房、X光照像洗印、动物房、同位素治疗诊断、手术室等排水；医院行政管理和医务人员排放的生活污水，食堂、单身宿舍、家属宿舍排水。
  医院污水来源及成分复杂，含有病原细菌、病毒、化学药剂、重金属、消毒剂、有机溶剂、酸、碱和放射性同位素等，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，不有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径和严重污染环境。
  
  三、我国的医院污水处理状况根据卫生部2001年统计年报数据，全国15451家县及县以上医院，床位总数为2176154张，按现状医院污水排放量系数估计，其污水排放总量约为160万m3/d。
         根据国家环保总局2003年对全国28个省（区、市）50床以上的医院污水处理的调查，50床以上的医院共计8515家，床位总数为1333109张，有污水处理设施的医院4935家，占总数的58％；被调查8515家医院的污水排放总量为82.34万m3/d，实际处理量为67.95万m3/d，处理率为82％，按现行排放标准达标排放量58.15万m3/d，达标率为70.6%。地区不同拥有率存在较大差异，北京、江苏等地的医院污水处理设施的拥有率较高，在90%以上，而内蒙、陕西和西藏等地的医院污水处理设施的拥有率较低，在10~30%。
  
  
  四、医院污水处理工艺现状分析
  (一) 现有医院污水处理工艺
        现有医院的污水处理设施建设普遍遵循中国工程建设标准化委员会1988年颁布的《医院污水处理设计规范》（CECS07:88），根据排入水体的不同，选用下述两类工艺：
  1. 排入城市下水道
  对排入城市下水道(设有二级城镇污水处理厂)的医院污水的处理仅采用接触消毒。
  2. 排入自然水体
  对排入自然水体的医院污水的处理采用生化处理+消毒工艺。
  
  (二)现有医院污水处理工艺分析
  1. 排入自然水体的医院污水处理
  采用生化处理工艺，能有效控制污染物，符合排放要求。
  
  2. 排入城市下水道的医院污水处理
  由于仅采用消毒处理工艺，存在以下问题：
  1)悬浮物浓度高影响消毒效果
         根据原有标准，综合医院普遍采用接触消毒后直接排放的处理工艺。由于对悬浮物去除率低，残余悬浮固体对病原微生物有保护作用，加之有些接触池淤泥严重，接触时间时间缩短，致使消毒效果无法保证。
  2)处理级别低、水质波动大，消毒剂投加量难以控制
         污水中的有机物、氨氮和悬浮固体均要消耗消毒剂。由于原有工艺处理级别低，污水中残存大量的有机物、氨氮和悬浮固体，其浓度随原水波动较大，因此无法准确控制消毒剂投加量，致使在医院污水消毒处理中存在加药量不足或过量的现象。
         据1999年的调查，北京市130家全部设有污水处理设施的医院（详见附表12）均采用投加含氯消毒剂的方式进行消毒。其中污水生物学指标不合格的有69家，约占总数的53%，排放污水中余氯含量基本都小于1.0mg/L，不满足医院污水排放对余氯的要求（要求出水保持3mg/L以上的余氯）。而部分医院消毒剂投加过量，有16家医院的排放污水中余氯量超过了10.0mg/L，占被调查总数的13%；余氯量超过20.0mg/L的医院有7家，占被调查总数的5%，其中最高的一家余氯量竟高达52.6mg/L，超出标准值的17倍以上。污水中余氯量过高会对受纳水体的水生生物造成危害。有调查表明，在“非典”防范期间，城市污水处理厂出水过量消毒剂的投加曾造成下游水体鱼类死亡。
  3)消毒副产物产生量大，影响生态环境的安全
          目前使用的消毒剂主要是液氯、次氯酸钠等含氯消毒剂，当污水中大量的有机物未被去除时进行消毒，不仅由于有机物消耗消毒剂导致消毒效果不好，而且还会产生大量的有机氯化物。这些有机氯化物是国际公认的致突变物质，属于环境中必须严格控制的污染物。由于医院单床用水量远高于人均生活用水量，医院污水排放所带来的消毒副产物污染不可忽视。
  有研究报道，对医院污水消毒前后进行Ames实验和CHO染色体畸变实验，结果表明消毒后的阳性反应明显增加，畸变率显著增高；对对四家医院污水消毒前后的卤代烃测试结果表明污水中的三氯甲烷平均增加1倍，四氯化碳平均增加1.3倍，总卤代烃平均增加1.1倍，平均值达到7.4mg/L。
  
  3.传染病医院（包括带传染病房的综合医院）的污水处理
       现有医院污水处理设计规范对传染病医院（包括带传染病房的综合医院）污水的处理与一般综合医院同等对待，没有进行特别的区分。提出的控制方法要求不高，特别是对于排入城市下水道的传染病医院（包括带传染病房的综合医院）要求不高，风险控制意识不强。
  
  五、 国外医院污水处理
  1. WHO关于医院污水排放导则
  世界卫生组织（WHO）关于医院污水排放导则中指出，医院污水在下游城市污水处理厂具备以下条件时，可以只经消毒后排入市政下水管道：
  1. 下游有运行良好的城市污水厂，其二级生化处理系统可以有效地去除95%以上的致病微生物；
  2. 城市污水处理厂的污泥经过有效的厌氧生物处理，处理后的污泥中的寄生虫卵少于1个/L；
  3. 医院有严格的卫生安全管理体系，确保有害化学品、药剂、抗生素和放射性物质不被排入市政下水道；
  4. 病人排泄物单独收集，并采用足量的消毒剂进行消毒后妥善处置。
  如果不满足以上条件，则医院需要建立单独的污水处理设施进行处理。
  WHO要求对医院污水产生、处理、排放的全过程进行监管。对医院的化学物品及病人排泄物进行分类收集和处理，是对化学品安全和生物安全两方面的要求。同时WHO对医院污水的监管范围扩大到了下游城市污水处理厂，要求污水处理达到95%以上对致病菌的去除，要求污泥首先要经过厌氧消化，同时污泥中寄生虫卵少于1个/升。
  而对医院污水的单独处理，WHO也提出具体要求。处理流程包括：初级处理、二级生化处理、深度处理和消毒。医院污水处理过程中产生的污泥含有大量的致病菌和寄生虫卵，应进行厌氧消化，也可以干燥后与医院的固体废物一起焚烧。
  
  二、发达国家对医院污水处理的要求
  发达国家对医院污水的管理十分严格，在医院内有着严格的卫生安全管理体系。欧洲、北美和日本等国家在医院污水的管理与处理方面都执行了世界卫生组织的要求，有的规定还严于上述要求。
  发达国家在医院有关科室内对接触到病菌、病毒以及有毒有害物质的污水和污物在发生源处即进行了严格的控制和分离。如对病人的血液、病理切块、检验废弃物以及被化学物质、放射性物质、有毒有害物质所污染的污水和污物均分别收集到独立的容器中，经过严格的消毒后，由专业公司定时收集，统一处理。在任何情况下，不容许将医院的污水和污物随意弃置或排入下水道。
  而且发达国家普遍建设了完备的下水道系统和终端污水处理厂，在对污水进行处理的同时，还进行了消毒处理。欧洲和美洲的一些国家在污水排放标准中都规定了生物学指标。同时，绝大多数发达国家的城市污水处理厂都设有污泥消化和无害化甚至焚烧装置，经过无害化处理之后的污泥可以达到WHO的相关规定。
  
  六、有中国特色的医院污水处理技术路线1．技术路线提出原则(1) 适度超前并兼顾国情依靠科技进步，参考WHO和先进国家对医院污水处理的要求，适度超前。同时兼顾我国城市排水系统普及率和城市污水集中处理率低和幅员辽阔、地区差异大的现实，提出适合我国国情的医院污水处理技术路线。
  (2) 生物污染控制与潜在生态毒性控制相结合将医院污水病原体生物污染与疾病控制、环境污染与风险控制和生态环境保护相结合，减少对生态环境和人体健康的影响，促进健康、安全和良好的生态环境建设。
  (3) 达标排放与突发性公共卫生事件的风险控制相结合将长期、稳定和安全的达标排放与突发性公共卫生事件的风险控制相结合。考虑医院污水达标排放的同时，加强风险控制意识，从工艺技术和工程建设等方面提高应对突发性事件的能力，将突发性公共卫生事件造成的危害降低到最小。
  
  2. 确定推荐工艺的依据(1) 排入自然水体综合医院和所有传染病医院(包括带传染病房的综合医院)
       我国的城市排水系统普及率和城市污水集中处理率低，直接或间接的排入环境的医院污水比例高，存在巨大的疾病和环境风险。根据国家污染物综合排放标准和医院污染物控制指标（见前节），从卫生安全和环境保护的双重目标和WHO的要求出发，本次规划规定直接和间接排入自然水体的医院污水和所有传染病医院(包括带传染病房的综合医院)必须采用二级生化处理工艺并达标排放。
  上述规定与以前的医院污水排放和处理的要求是一致的。但是对COD、BOD5、SS和氨氮等理化指标提出了更为严格的控制要求，以避免过量使用含氯消毒剂，满足生态环境安全的要求。
          另外，现有的医院污水处理设计规范对传染病医院(包括带传染病房的综合医院)污水的处理与一般普通医院同等对待，没有进行特别的区分。提出的控制方法要求不高，特别是对于排入城市下水道的传染病医院（包括带传染病房的综合医院）要求不高，风险控制意识不强。另外，单纯消毒对传染病医院污水的生物学指标的达标保障率较低。因此，提出所有传染病医院(包括带传染病房的综合医院)必须采用二级生化处理的要求，体现了达标控制与风险控制相结合的原则。
  (2) 排入下水道的综合医院如前所述，目前排入城市下水道的医院污水的处理存在以下问题：1) 悬浮物浓度高，影响消毒效果；2) 处理级别低、水质波动大，消毒剂投加量难以控制；3) 消毒副产物产生量大，影响生态环境的安全，是目前医院污水处理中重点需要解决的问题。在考虑以下问题的基础上，对处理工艺提出了改进。
  
  1)我国城市排水系统和污水处理厂还远未普及和完善
  WHO对医院污水处理的原则是将监管范围扩大到了下游城市污水处理厂，要求污水处理达到95%以上对致病菌的去除，同时WHO提出城市污水处理厂污泥需经过厌氧消化，使污泥中寄生虫卵少于1个/升。在满足上述条件时，医院污水才能只经消毒直接排入城市下水道。但是目前，全国城市污水处理厂集中处理率仅为24.3%，而且绝大部分污水处理厂没有对污泥进行厌氧消化。据统计目前有约20%的医院污水直接排放自然水体中，而由于城市污水处理厂建设的滞后，通过城市下水道间接排入自然水体的医院污水量达到75%。
  根据建设部规划，到2005年全国城市污水集中处理率将达45%。因此，即使到2005年也有约一半以上的医院污水直接或间接地排入水体，这无疑存在巨大的安全风险。
  
  2)消毒剂的过量使用产生大量的消毒副产物
  解决此问题的主要途径是提高医院污水的处理程度，减少含氯消毒剂的投加量。目前非含氯消毒剂，如臭氧和紫外线不仅费用比含氯消毒剂高，而且在含有悬浮物的污水中的消毒效果还不如液氯或次氯酸钠。
          可行的途径是降低污水中的悬浮物与有机物的浓度。表2是1986年美国环保局提出的城市污水消毒设计指南中对不同处理程度污水消毒的加氯量。
  表1的数据表明，原污水、化粪池出水和初沉池出水中大肠菌的含量在同一数量级，消毒剂的用量也基本相同。生化处理出水中的大肠菌含量可降低2-3个数量级，相应的消毒剂用量可减少60-75%。由此可估算，如果对我国排入下水道医院污水的加强一级处理效果之后，每年可减少氯消耗量0.3-0.7万吨(以有效氯计)。

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