船舶醫(yī)療廢水及廢棄物處理技術

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(中國船舶研究設計中心，武漢 430064)

對于大型水面船舶，如郵輪、醫(yī)療救護船等，由于搭載人員多、人員密集，在遠洋航行過程中，需要相對完善的醫(yī)療條件保障船員、乘客的身體健康。以某醫(yī)療船為例，其內(nèi)部配置有功能齊全的診室、病房及隔離病房等，相當于一個中小型醫(yī)院，每天產(chǎn)生的醫(yī)療廢水、醫(yī)療廢棄物在全船生活污水及固體垃圾排放中占一定比例，并攜帶有各種疾病病毒和具有潛在危險性的治療藥物，與普通生活污水及固體垃圾的特性影響有較大差別。為保障人員健康、控制污染排放，一般需對醫(yī)療廢水、廢棄物進行消毒或單獨處理再行排放，部分特殊廢水、廢棄物還需單獨密封存儲、靠岸后再行處理。

1 醫(yī)療廢水處理技術

1.1 醫(yī)療廢水的性質(zhì)

醫(yī)院排放的混雜在糞便、尿液、血液乃至洗漱廢液之中的傳染性病毒、菌等病原性微生物，具有較強的傳染性，隨醫(yī)院生活污水等排放后，容易造成環(huán)境污染、危及水生物乃至誘發(fā)疾病。雖然與普通生活污水所含有的有機物、懸浮物等類似，但由于攜帶的病毒、菌甚至醫(yī)藥中的有毒化學物質(zhì)，特別是門診、化驗、病房、同位素診療、手術室、X光洗印等場所或診療過程中產(chǎn)生的廢水、廢液，其污染性、傳染性更強，必須經(jīng)過消毒、滅菌等方式進行處理后再行排放[1-2]。陸上醫(yī)療廢水水質(zhì)見表1。

表1 陸上醫(yī)院廢水水質(zhì)

2.2 處理排放要求

普通商船很少設置專門的醫(yī)療區(qū)域、醫(yī)療設施，船舶污染處理排放一般僅針對普通生活污水，如黑水、油污水等中的COD、BOD5、SS、含油量等參數(shù)進行控制，遵循的標準主要有《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》《船舶污染物排放標準》及與國際海洋環(huán)保公約的相關規(guī)定，如有少量醫(yī)療設施，僅對醫(yī)療艙室的廢水設置獨立總管收集，然后并入船舶生活污水處理系統(tǒng)進行處理、排放，暫沒有對醫(yī)療廢水處理排放的特殊要求。對于設置有醫(yī)療設施的船舶，一般參考陸上醫(yī)院醫(yī)療廢水相關要求，如《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》。

該標準要求對醫(yī)院產(chǎn)生的廢水、污泥等污染物進行處理，不僅規(guī)定了對含有病原體污水進行消毒殺菌處理的效果，要求兼顧生態(tài)環(huán)境安全，對污水的排放進行分類要求，即排放至城市下水道的污水、直接排放至自然水體的污水，其處理后的生物指標有差異。由于醫(yī)院的性質(zhì)不同，產(chǎn)生的醫(yī)療廢水的性質(zhì)差異很大，因此該標準根據(jù)醫(yī)院性質(zhì)，將污水去向分成兩個等級，明確各級控制指標要求，如消毒時間、余氯含量、COD、BOD5、SS、陰離子表面活性劑、氨氮等，見表2。

1.3 船舶醫(yī)療廢水處理技術現(xiàn)狀

醫(yī)院污水處理所用工藝必須確保處理出水達標，主要采用3種工藝：加強處理效果的一級處理、二級處理和簡易生化處理。工藝選擇原則如下。

表2 陸上醫(yī)院水污染物排放限值(日均值)

1)傳染病醫(yī)院必須采用二級處理，并需進行預消毒處理。

2)處理出水排入自然水體的縣及縣以上醫(yī)院必須采用二級處理。

3)處理出水排入城市下水道(下游設有二級污水處理廠)的綜合醫(yī)院推薦采用二級處理，對采用一級處理工藝(見圖1)的必須加強處理效果。

圖1 一級強化處理工藝流程

醫(yī)院污水經(jīng)化糞池進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池前部設置自動格柵，調(diào)節(jié)池內(nèi)設提升水泵。污水經(jīng)提升后進入混凝沉淀池進行混凝沉淀，通過混凝沉淀(過濾)去除攜帶病毒、菌的顆粒物，提高消毒效果并降低消毒劑的用量，避免消毒劑用量過大對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。沉淀池出水進入接觸消毒池進行消毒，接觸池出水達標排放。

該工藝的主要特點：加強處理效果的一級強化處理可以提高處理效果，將攜帶病毒、病菌的顆粒物去除，可減少后續(xù)深化消毒所需消毒劑用量、提高消毒效果，適用于處理出水最終進入城市污水處理廠進行二級處理(見圖2)的綜合醫(yī)院。

圖2 二級強化處理工藝流程

一、二級處理主要區(qū)別在于二級處理增加了關于傳染性醫(yī)院廢水的預消毒，其他處理過程包括化糞池、生化池、沉淀池、消毒池等處理工藝基本一致。除了消毒部分工藝外，其他處理功能可由船舶MBR生活污水處理裝置進行生化處理、膜過濾與氯消毒處理。

目前國內(nèi)進行醫(yī)療廢水處理的醫(yī)療船舶主要是借鑒城鎮(zhèn)醫(yī)院廢水處理的技術工藝，采取臭氧消毒技術對全船收集的醫(yī)療廢水進行消毒預處理，再排入膜生化法(MBR)生活污水處理裝置中進行處理。該MBR處理裝置與其他船舶裝備的裝置的主要差別在于，排放水的末端消毒也采用的臭氧，而非普通的紫外線消毒。以某醫(yī)療船為例，在設計階段，考慮到各功能區(qū)域的污水特性差異，生活污水收集與處理系統(tǒng)也分為三個子系統(tǒng)，全部采取真空收集系統(tǒng)，其系統(tǒng)原理見圖3[3]。

圖3 某船的MBR型生活污水綜合處理裝置功能

1)艏部居住區(qū)污水主要為船員的起居生活產(chǎn)生的糞便污水與洗滌水，污水直接采取生化法處理后排放(注：該船建造時MEPC.159(55)決議尚未出臺，膜生化法處理尚未推廣)。

2)艉部生活區(qū)考慮廚房灰水中的油脂，除設置生化法處理裝置外，在廚房灰水收集管路上設置了撇油器。

3)中部醫(yī)療區(qū)針對醫(yī)療廢水的特殊性，污水收集進收集柜后，轉(zhuǎn)駁至氧化塔內(nèi)利用臭氧的強氧化性進行預消毒，再轉(zhuǎn)駁至生化法生活污水處理裝置進行生化處理，并在末端排放前設置加藥消毒(次氯酸鈉)。

臭氧消毒處理的尾氣沒有進行處理，設置了單獨的透氣管進行尾氣排放。對于化驗檢測、放射治療等產(chǎn)生的含有重金屬、放射性等特殊醫(yī)療廢水，設置容器進行單獨收集，封裝后轉(zhuǎn)岸上處理。

該醫(yī)療船實際設備選配是參照陸用標準《醫(yī)院污水處理技術指南》(300床屬于中型醫(yī)院，污水排量為300～400 L/床)設計，按照400 L/床的標準選配。醫(yī)療廢水的消毒處理方式與指標，按照規(guī)范論證的技術途徑主要包括臭氧消毒、紫外線消毒和加藥消毒。考慮該醫(yī)療船總體資源比較寬裕，選取臭氧消毒。投入的臭氧量基本是按照陸用的標準選取上限，并且保證與醫(yī)療廢水混合循環(huán)的停留時間夠長(設計為24 h)，近似認為已充分消毒完全。對于排放指標檢驗指標的確定，該船的系統(tǒng)設計并不可能完全照搬陸上的處理工藝，對于臭氧消毒處理后的病菌排放與水質(zhì)質(zhì)量沒有提相關檢測指標要求，系統(tǒng)與設備試驗按照普通船舶生活污水處理系統(tǒng)的規(guī)范指標驗收[4]。

2 醫(yī)療廢棄物處理技術

2.1 醫(yī)療廢棄物的性質(zhì)

醫(yī)院診療過程中，與病人血液、身體等有過接觸而攜帶上感染性、毒性物質(zhì)的物品或其他危害性物質(zhì)的廢棄物，如一次性醫(yī)療器具、棉球、紗布、化驗標本、過期藥品、處理醫(yī)療廢水的污泥等，統(tǒng)稱為醫(yī)療廢棄物。這類廢棄物有別于普通生活垃圾，它們攜帶有種類繁多的病毒、細菌，具有急性病毒傳染及潛伏性傳染的特點，同時有在腐爛過程中易產(chǎn)生的氨氣和硫化氫等刺鼻性氣體、分解過程中產(chǎn)生的具有致癌性質(zhì)的二噁英等，一旦混入普通生活垃圾流散、甚至通過廢物再利用等形式融入日常生活，將極大影響人們身心健康，特別容易大范圍疾病傳染，造成極大的危害染。

2.2 處理排放要求

雖然有關環(huán)保公約及標準對船舶垃圾排放有一定的控制要求，但主要針對塑料制品、紙制品、食品廢棄物、金屬垃圾等進行排放限值，普通船舶很少設置專門的醫(yī)療設施，極少量的醫(yī)療廢棄物，通常是單獨進行收集、存儲，靠岸后再交由陸上處理設施進行處理。

陸上醫(yī)院由于醫(yī)療設施多、醫(yī)療器具用量大、病人及疾病類型繁多，產(chǎn)生的醫(yī)療廢棄物已經(jīng)達到相當大的數(shù)量級，引起了環(huán)保部門的重視，并于20世紀 90年代開展著手對醫(yī)療廢棄物進行管理、控制，專門研究制定了相應的管理條例。

2.3 醫(yī)療廢棄物處理技術

目前用于醫(yī)療廢物處理的方法很多，如高溫蒸汽處理、化學處理、微波處理等非焚燒方式，也有焚燒、高分分解、干燥滅菌等方法。表3為目前常用處理方式的原理及優(yōu)缺點[5-7]。

3 船舶醫(yī)療廢水及廢棄物處理概念方案

3.1 醫(yī)療廢水處理方案

為盡量利用船舶已有生活污水處理系統(tǒng)(黑水、灰水)，某船制定醫(yī)療廢水處理方案時，將船舶醫(yī)療區(qū)產(chǎn)生的廢水按照普通病房廢水、隔離病房廢水以及特種醫(yī)療廢水(即含重金屬和放射性的醫(yī)療廢水)三類進行分類收集處理。

1)醫(yī)療區(qū)普通病房產(chǎn)生的廢水采用獨立的收集管路進行收集，常規(guī)狀態(tài)下視作普通污水，與船上其他生活類黑水一同送入生活污水處理裝置進行處理。

2)醫(yī)療區(qū)隔離病房產(chǎn)生的廢水采用單獨的收集管路進行收集，同時設置醫(yī)療廢水收集消毒裝置進行消毒殺菌(預處理)，經(jīng)消毒后再送入生活污水處理裝置進行處理。

3)醫(yī)療區(qū)產(chǎn)生的含有重金屬和放射性的特種醫(yī)療廢水(如口腔科含汞廢水、檢驗室廢水等)，采用設置特種醫(yī)療廢水貯存柜進行收集貯存，在系統(tǒng)具備岸接條件時，通過自帶的轉(zhuǎn)駁泵排至岸接設施，或通過轉(zhuǎn)駁至其他可移動容器后再送至岸基。

表3 醫(yī)療廢棄物處理工藝對比

除按照民船規(guī)范要求的為醫(yī)療艙室廢水設置獨立總管收集外，為更好控制醫(yī)療廢水有毒物質(zhì)的傳播，可采用真空收集系統(tǒng)，以實現(xiàn)收集管路的“閉式”獨立。此外，醫(yī)療廢水量參照陸用醫(yī)院計算(需根據(jù)醫(yī)療區(qū)規(guī)模而定)。

1)隔離病房黑水、洗滌灰水及其他生活污水，污水量400L/(人·d)。

2)檢驗室、手術后洗滌室的洗滌灰水，污水量200 L/d。

3)高峰負荷按1 h 3人洗浴(每人20 min，每次用水100 L)計，為300 L/h。

陸上醫(yī)療廢水二級處理(消毒)一般采用臭氧、氯、二氧化氯、次氯酸鈉、紫外線消毒等措施，其中臭氧、氯等主要依靠其強烈的氧化性來破壞水中細菌等微生物的細胞壁，從而使細菌死亡；紫外線消毒屬于物理方法中的一種，主要是通過紫外線的照射，破壞細菌和部分病毒的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，起到殺滅細菌和病毒的作用，但一般對于大量的廢水處理效果有限，且無持續(xù)殺毒功能?？紤]到船舶總體空間及人員數(shù)量等實際，在消毒劑添加、停留時間等方面具有一定的局限性，可考慮采用陸上中、小型醫(yī)院常用的臭氧、氯消毒方式對醫(yī)療廢水進行處理[8-9]。

3.2 醫(yī)療廢棄物處理方案

根據(jù)表3中各類處理方法的優(yōu)缺點，結(jié)合一般船舶輔助系統(tǒng)配置情況，對醫(yī)療廢棄物的處理可采用以下方式。

1)焚燒法。利用焚燒爐對醫(yī)療廢棄物進行焚燒處理，在收集、轉(zhuǎn)運醫(yī)療廢棄物時，應設置專用收集桶或箱，防止病菌等的傳播。本方案成立的前提條件是船上設置有焚燒爐，需考慮大氣污染排放的有關環(huán)保要求，加裝相應的尾氣處理措施，防止二次污染。

2)高溫高壓蒸汽滅菌法。利用船舶上設置的蒸汽資源(一般遠洋船舶均有配置)，并參照HJ/T 276-2006《醫(yī)療廢物高溫蒸汽集中處理工程技術規(guī)范(試行)》要求設置相應的設備[10]。

醫(yī)療廢棄物的處理量選用，參考陸用中、小型醫(yī)院有關要求，按醫(yī)療區(qū)床位醫(yī)療廢物系數(shù)0.5 kg/床天計算，門診醫(yī)療廢物系數(shù)0.05 kg/(人·d)計算。

某船醫(yī)療廢棄物在制定醫(yī)療廢棄物處理方案時，考慮到未設置焚燒爐、設置有全船蒸汽系統(tǒng)的實際，選用高溫高壓蒸汽滅菌法，處理裝置的原理見圖4，流程如下。

1)醫(yī)療廢物通過單獨的垃圾箱收集后，經(jīng)裝置滅菌腔頂部快開門放入滅菌腔、關閉快開門。

2)使用真空泵抽出滅菌腔內(nèi)空氣(按HJ/T 276-2006要求，真空度達-0.09 MPa)；利用尾氣處理模塊(過濾+紫外殺菌)對抽出氣體進行除味消毒。

3)通入船上蒸汽，并在滅菌腔達到134 ℃后繼續(xù)充氣，對滅菌腔內(nèi)醫(yī)療廢物進行134 ℃、220 kPa以上的高溫高壓處理，時間不少于45 min。

4)消毒完畢后，滅菌腔夾套通入海水冷卻：滅菌腔溫度降低至55 ℃以下后，打開進氣閥和真空泵進行滅菌腔風冷；溫度低于40 ℃時，停止所有設備，船員可通過頂部快開門取出滅菌腔內(nèi)經(jīng)處理過的醫(yī)療廢物。

圖4 醫(yī)療廢棄物高溫高壓蒸汽消毒裝置原理

4 結(jié)論

通過對陸上醫(yī)院醫(yī)療廢水及廢棄物有關規(guī)范、處理工藝的介紹，結(jié)合某醫(yī)療船醫(yī)療廢水處理方案和陸上醫(yī)療廢棄物處理工藝的對比，結(jié)合某船實際提出了醫(yī)療廢水、醫(yī)療廢棄物處理方案，充分利用一般船舶現(xiàn)有污水收集處理系統(tǒng)和焚燒爐或蒸汽資源，通過對醫(yī)療廢水的分類收集與預處理，醫(yī)療廢棄物焚燒或高溫高壓消毒處理，特殊醫(yī)療廢水與醫(yī)療廢棄物單獨收集、存儲與靠岸處理的方式，實現(xiàn)對船舶醫(yī)療廢水、廢棄物的處理與排放控制。