醫院污水排放監測及其氯化消毒的改進對策——以昆明市西山區為例
醫院和醫療機構在醫療、診斷、科研和日常管理中產生的各種醫療廢物和污水,若不加以嚴格管理和適當處置,會對人體健康和生態環境造成極大危害。鑒于醫院污水、污物的特殊性,其處理處置方法也有別于一般的生活污水和工業廢水廢物,醫院或醫療機構排出的污水、污物除含有傳染病菌、病毒、化學污染物、放射性物質外,診療、化驗、研究室等各種不同類型的污水還含有重金屬、消毒劑以及酸、堿等,其中的部分重金屬和微生物降解的有機污染物是致癌、致畸、致基因突變物質,尤其是醫院污水污物所具有的感染性更為人們所關注。醫院污水采用氯化消毒時會產生氯代烴,污物焚燒時會產生二口惡英,這些物質排入大氣和地面水體將對環境產生嚴重影響。經水傳播的疾病主要有腸道傳染病、傷寒、痢疾等,而且腸道傳染病菌可在某些生物體內蓄積繁殖,通過食物鏈富集濃縮危害人體健康,由病毒傳播的疾病主要有肝炎、小兒麻痹等。另外,接觸傳染也占有一定比重,因此探求替代醫院污水氯化消毒的有效方法,是環境保護工作中的一項重要內容。尚有許多技術問題亟待攻克。
2 污水處理及監測情況
2.1 常規工藝流程
來自病區和其它含菌污水通過排水管道匯集到處理站,糞便污水通過化糞池沉淀消化后進入格柵、調節池、定量池、提升泵和接觸池,次氯酸鈉與水泵與虹吸定量池同步定量投加到待處理水中,通過1.5小時以上接觸時間,達消毒要求后排放。在多年監測實踐中,西山區范圍內只有云南省腫瘤醫院污水進行二級處理,其色度、pH值、SS、CODcr、T-P、NH3-N、余氯、細菌總數、大腸菌群數等污染指標均好于一級處理的醫院。
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2.2 分析方法和執行標準
(1)監測方法：均采用國家統一的水和廢水監測分析方法,即余氯(mg/L)碘量法;細菌總數(個/mL)；平皿計數法；總大腸菌群數(個/L)多管發酵法。
(2)執行標準：按GB(國標)8978—1996污水綜合排放標準,一級標準要求余氯<0.5 mg/L,加氯消毒后須進行脫氯處理后達到標準;二級排放標準要求余氯≥3 mg/L,接觸時間≥1 h,總大腸菌群數≤1 000個/L；三級標準要求余氯≥2 mg/L,接觸時間≥1 h,總大腸菌群數≤5 000個/L。西山區現無執行一級排放標準的醫院,有6家醫院執行二級排放標準,污水排往入湖河流,其余4家醫院執行三級標準,污水排入第三污水廠處理。
2.3 西山區醫院污水排放現狀
西山區轄區內20張病床以上的醫院共14家,其中10家具備外排水監測條件,4家不具備監測條件。10家醫院污水總排放量為251 600 t/a,其中排入城市下水道后進入第三污水處理廠的有134 240 t/a,占總排放量的53.4%；排入草海的有81 425 t/a,占總排放量的32.4%；排入運糧河的有32 285 t/a,占總排放量的12.8%;排入烏龍河的有3 650 t/a,占總排放量的1.4%(見表1)。污水處理的程度,進行一級處理的醫院有8家;進行二級處理的醫院有一家;另一家醫院(昆明市精神病院)無任何污水處理設施,其外排水長期超標排放,有污水處理設施的醫院均使用次氯酸鈉溶液作為消毒劑,投藥方法采用自動虹吸投藥法、點滴投藥法。
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2.4 醫院外排污水監測結果
據1998年至2001年醫院污水監測數據,據9家醫院100次水樣監測分析結果表明,余氯最大值為103.50 mg/L、最小值為1.77 mg/L、均值為14.99 mg/L。其中,余氯≥6.5 mg/L的占64.8%。如按三級排放標準,(在達標情況下)數據常出現圖3變化趨勢。圖3表明：(1)余氯含量在2.13mg/L~7.80mg/L范圍大腸菌群數和細菌總數結果無顯著變化。(2)余氯含量在13.47mg/L~26.9mg/L范圍大腸菌群數出現為0,細菌總數在40個/mL~90個/mL。
3 氯的殺菌機理及其影響因素分析
次氯酸鈉是一種廣譜消毒劑,我區范圍內醫院使用的次氯酸鈉主要由云南化工廠和昆明電化廠提供,其有效成分隨出產單位和生產批次不同而有差異,一般有效氯含量為10%~12%(有效氯含量表示氯化物中含有效消毒成分的一個參數),有效氯含量高,相應的消毒劑用量就少。在實際工作中,往往因為醫院污水處理系統的運轉效果和投氯量控制不當造成用氯浪費或消毒效果較差。
3.1 氯的殺菌機理
關于氯對微生物的滅活機理雖然已有許多研究,但嚴格地說,氯如何殺滅微生物仍是個有待深入研究的課題。據目前研究情況:次氯酸是所測余氯中殺菌力最有效的成分,其原因是次氯酸比較容易滲入細胞壁,其滲透速度類似水的滲透速度,“因為HOCl的分子比較小而且不帶電荷。次氯酸中的氯是正一價”,只有以正價存在的氯(有效氯)才有消毒作用。次氯酸根離子帶有負電荷,而細菌本身也帶有負電荷,所以次氯酸根離子難于進入微生物細胞壁而擴散。在一氯胺、二氯胺、三氯胺(三氯化氮)和討厭余氯等化合性余氯中,氯胺的殺菌速度比游離余氯低得多。
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3.2 影響氯化消毒的主要因素
次氯酸鈉的穩定性受溫度、光照、pH值和重金屬離子的影響。在影響消毒的諸多因素中,除水溫、CODcr、BOD5、氨氮等干擾因素外,主要有：(1)氯與污水的混合程度對消毒效果的影響,消毒劑通過與污水充分混合才能作用于微生物個體,從而殺滅微生物,所以快速的充分混合是提高殺菌效率的重要一環；(2)懸浮物是消毒過程中干擾最大的物質,試驗表明微生物與一級出水中的懸浮物結合在一起形成機械團粒,消毒劑不能接觸團粒內的細菌和病毒,亦不可能達到有效的消毒；(3)污水中次氯酸含量與pH值密切相關,當pH值高于8時,水中HOCl更多的離解為H+和OCl-,隨HOCl分子數量的相對減少,殺菌效果相應降低,水中pH值較低時,微生物易被殺死。
4 醫院氯化消毒效果及其存在的主要問題
4.1 污水外排未經脫氯處理余氯含量高
醫院外排水未經脫氯處理,污水在氯化過程中形成多種有機氯化合物,如:氯仿、氯苯、氯胺等,而氯化后的有機產物大多數不能為水生生物所消化,即使這些“氯化產物在高度稀釋條件下,對引入的生物仍有毒害作用”,這妨礙漁類和水生生物在同一水道內生存并將增加污水處理成本。多年監測實踐證明,CODcr,BOD5,SS的比率總是出口水樣低于進口水樣,表明有機物的生物降解能力因氯化產生的某些副產物而減弱。更值得注意的是氯仿等有機氯化合物可導致二次污染。
4.2 污水處理工作管理不規范
醫院污水處理工作大多數由兼職人員承擔,不能定期清掏污水調節池、定量池的污泥,也不能定期維護污水處理設施,而且多數污水處理人員未經培訓,業務素質低,是造成污水處理設施運轉效率低的主要原因,直接影響了氯化消毒的效果。
4.3 外排污水中≥1 h余氯含量相差3倍滅菌效果無顯著差異的原因分析
在醫院污水消毒中,往往因為投氯系統控制不當造成用氯過量或消毒效果不好,所以,(1)污水處理設施運轉正常與否是決定消毒效果的關鍵,如果投氯系統或自動虹吸出現故障,造成運轉不正常或停止運轉,從而引發人為手工投氯或手動排水,直接影響氯與污水的接觸時間,導致殺菌效果出現異常。(2)處理污水的調節池,混合接觸池中的污泥,因長期不清掏而沉積過多是降低殺菌效果的原因之一。(3)大多數醫院的污水處理兼職人員在使用消毒劑時對影響氯化消毒效果的因素理解不夠,不能在污水處理設施運轉中充分發揮消毒劑的作用,造成既浪費消毒劑又達不到預期的滅菌效果。
5 氯化消毒技術改進建議
5.1 污水在外排前應進行脫氯處理
醫院外排水脫氯處理應列為重點污染源治理措施,污水在外排前應進行脫氯處理,“可采用化學脫氯法,利用還原劑與氯的反應,選擇SO2、NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O3或活性炭作為脫氯劑去除污水中的有效氯”,把醫院污水排入水體的污染降到最低程度。
5.2 定期清掏污泥減少氯化消毒中的干擾因素
醫院污水化糞池、調節池、混合接觸池中的污泥,由大量懸浮在水中的有機、無機污染物和致病菌、病毒、寄生蟲卵等沉淀分離出來形成,污泥應定期清掏作無害化處理,以減少污水中SS、CODcr、BOD5、氨氮等影響消毒效果的干擾因素,提高消毒效果。
5.3 切實加強醫院污水污物的環境管理
為使醫院污水長期達標排放,環境管理部門應切實把醫院排放的污染物列為重點污染源管理,督促醫院污水處理工作建章立制,納入規范化管理體系。要求醫院污水投氯系統進行優化配置,使氯化消毒效果達到最佳狀態。
5.4 污水處理工作人員培訓
提高醫院污水處理工作人員的業務素質是醫院污水達標排放的關鍵,環保部門應牽頭,每年舉辦1期污水處理工作人員培訓,從不同類型的投氯方法、氯化消毒機理和操作規程、職業道德等方面講授相關知識。使污水處理人員充分認識、了解在使用氯化消毒劑時,懂得排除氯化消毒中的諸多干擾因素,避免過多加氯造成二次污染的危害。
5.5 加強二氧化氯替代氯化消毒的可行性研究
隨著歐美國家在水廠和其它行業廣泛使用二氧化氯和國內對二氧化氯在消毒方面的認識和研究的加深,早在“九五”期間建設部就將二氧化氯列入替代消毒劑的推廣應用研究之列。近年來,中國上海、深圳、重慶等許多城市的一些水廠開始運行二氧化氯或液氯組合消毒,其中蕪湖市供水公司在這方面取得顯著效果。據有關專家研究,二氧化氯對細菌的細胞壁有較強的吸附和穿透能力,有效破壞細菌內含巰基的酶,可快速控制微生物蛋白合成,對細菌、病毒等有較強的滅活力。二氧化氯不與氨反應,故氨氮含量高的醫院污水采用二氧化氯消毒仍可保持其全部殺菌力。二氧化氯作為一種新型消毒劑,其消毒效果顯著優于氯化消毒,特別適合受有機污染的水。二氧化氯與有機物的反應較復雜,主要發生氧化反應,其產物主要有酸、醇、環氧化物等,不但氧化能力強、殺菌力強,受pH值的影響較小,而且副產物少,不會生成致癌、致畸、致突變的化合物,給水體增加部分安全性,還可除水中色度、臭味、藻類、鐵、錳等。世界衛生組織已將二氧化氯列為A1級廣普安全消毒劑,成為國際上公認的氯系列消毒劑最為理想的更新換代產品,應用日益廣泛,逐漸滲透到工業、農業、食品加工業、醫療衛生和環境保護行業等各個領域。但是,二氧化氯領域的行業標準化,如何更科學合理的制備二氧化氯及在儲運中的安全等問題已日顯嚴重,還有待進行全面、深入的綜合研究,合理開發和實現二氧化氯廣闊的應用前景。
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