新型醫(yī)療機(jī)構(gòu)污水消毒處理新方法新工藝對(duì)疾病防控的探討與實(shí)踐

孫劍彬 鄭必全 張劍波 銀 江 柳凱文

綿陽(yáng)市中心醫(yī)院，四川 綿陽(yáng) 621000

引言

醫(yī)療機(jī)構(gòu)在疾病診斷和治療活動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生大量致病微生物、有毒有害物理化學(xué)污染物和放射性污染等，具有空間污染、急性傳染和潛伏性傳染等特征。本文針對(duì)綿陽(yáng)市中心醫(yī)院污水處理工藝?yán)吓f、消毒方式落后的現(xiàn)狀，提出將現(xiàn)行次氯酸鈉消毒變更為新型安全、環(huán)保的活性氧消毒，并針對(duì)新的消毒技術(shù)對(duì)原有工藝設(shè)施進(jìn)行改造優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了污水處理設(shè)備設(shè)施的自動(dòng)化控制。

1 消毒劑對(duì)比分析

1.1 主要介紹化學(xué)法消毒劑，因考慮到污水濁度較高，物理紫外線消毒法不適于醫(yī)療污水，本文不做介紹

1.1.1 液氯

以液氯作為一種成熟的消毒方式，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)成本低、消毒持續(xù)效果好、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于飲用水和污水消毒，應(yīng)用至今已有逾百年的歷史。其機(jī)理是通過(guò)氯氣溶于水后產(chǎn)生的HClO 起作用，中性的HClO 分子進(jìn)入到帶負(fù)電的細(xì)菌內(nèi)部氧化破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)使其死亡。液氯劇毒且極易揮發(fā)，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用和管理方面存在泄漏和爆炸等隱患?；谝陨线@些原因，目前液氯用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)污水消毒幾乎已經(jīng)不再采用。

1.1.2 次氯酸鈉

次氯酸鈉消毒原理與液氯類似，次氯酸鈉在水中水解生成次氯酸，次氯酸進(jìn)一步水解生成新生態(tài)氧。次氯酸鈉水解生成的次氯酸不僅可以與細(xì)胞壁發(fā)生作用，且因分子小，不帶電荷故易侵入細(xì)胞內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調(diào)而導(dǎo)致細(xì)菌死亡；生成的新生態(tài)氧能將菌體蛋白質(zhì)氧化；次氯酸鈉溶液中含有的氯和菌體蛋白質(zhì)發(fā)生氯化作用。同液氯一樣存在耐藥性問(wèn)題，消毒后余氯超標(biāo)嚴(yán)重，對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生較大危害。

1.1.3 二氧化氯

二氧化氯作為一種高效消毒滅菌劑（其對(duì)微生物的消毒能力是氯的2-5 倍），已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的運(yùn)用。但是使用ClO2消毒也有諸多的缺陷，比如：（1）ClO2很不穩(wěn)定，通常需要采用發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)制備，原料鹽酸是公安部門(mén)和戒毒所雙重監(jiān)管的一類危險(xiǎn)物品，極易揮發(fā)、爆炸，在運(yùn)輸、使用、儲(chǔ)存過(guò)程中，有相當(dāng)高的安全隱患。（2）國(guó)內(nèi)以氯酸鈉為原料制備的二氧化氯純度較低（不到50%），同時(shí)產(chǎn)生50%左右的氯氣，對(duì)操作人員的呼吸系統(tǒng)傷害極大。

1.1.4 臭氧消毒

臭氧作為一種廣譜、快速、高效的消毒劑，可以迅速殺死致病的各種病菌、病毒等微生物。臭氧對(duì)微生物滅活作用主要是由其強(qiáng)氧化性和生物膜擴(kuò)散能力所決定的。

1.2 新型環(huán)保消毒技術(shù)——單過(guò)硫酸氫鉀活性氧消毒

活性氧消毒是一種以KHSO5（過(guò)一硫酸氫鉀）為主要成分復(fù)配而成的新型環(huán)保消毒方式。其性能穩(wěn)定，水溶性好，在固態(tài)時(shí)不發(fā)生反應(yīng)，溶于水后通過(guò)系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生新生態(tài)氧、過(guò)氧化氫、微量次氯酸、有機(jī)酸、自由基等活性成分，并通過(guò)動(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)維持該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的穩(wěn)定性和持久性。

1.3 次氯酸鈉和單過(guò)硫酸氫鉀消毒效果對(duì)比

單過(guò)硫酸氫鉀復(fù)合鹽作為美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）指定在機(jī)場(chǎng)出入境消毒的常用消毒劑，用來(lái)控制外來(lái)病原的入侵，在殺菌廣譜性能上得到了認(rèn)可。除此之外，隨著病原微生物的進(jìn)化，出現(xiàn)了很多人畜共患病，如口蹄疫、瘋牛病等。這些病原微生物具有很強(qiáng)的抗藥性，常用消毒試劑無(wú)法有效殺滅，過(guò)一硫酸氫鉀針對(duì)此類病原微生物具有良好的殺滅效果[1]。另外，其能去除污水中的有機(jī)物，其代謝產(chǎn)物僅使水中的K+、SO42-有少許增加，不會(huì)對(duì)人類和環(huán)境帶來(lái)影響[2]。

針對(duì)目前醫(yī)院采用的次氯酸鈉消毒劑穩(wěn)定性差、消耗量大、腐蝕性強(qiáng)等缺陷，將現(xiàn)行次氯酸鈉消毒改為單過(guò)硫酸氫鉀活性氧消毒。由于單過(guò)硫酸氫鉀溶于水后產(chǎn)生活性氧，利用活性氧殺滅致病微生物，不屬于含氯消毒劑。因此根據(jù)GB18466-2005的說(shuō)明，無(wú)需對(duì)出口水余氯進(jìn)行脫氯處理，只需要使用手持式活性氧檢測(cè)儀快速讀取活性氧數(shù)值即可，根據(jù)廠商提供的數(shù)據(jù)，當(dāng)消毒后余氧值保持在0.5mg/L 以上即可保證達(dá)標(biāo)。

表1 次氯酸鈉和單過(guò)硫酸氫鉀消毒效果對(duì)比

根據(jù)表1 的數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：（1）相同水質(zhì)下，次氯酸鈉的投加濃度遠(yuǎn)高于單過(guò)硫酸氫鉀濃度，且從大腸菌群數(shù)來(lái)看，活性氧消毒的效果更好，證明了活性氧消毒的高效；（2）對(duì)比兩種消毒劑消毒前后pH 值的變化，可以看出次氯酸鈉消毒后pH 值略有升高，而單過(guò)硫酸氫鉀消毒后pH 值幾乎無(wú)變化。改用單過(guò)硫酸氫鉀消毒后，原來(lái)工作間的環(huán)境得到了極大改善，設(shè)備陳列規(guī)整，操作間干凈整潔，消毒劑投加自動(dòng)控制，大大提高了工作效率。

2 污水處理工藝改造優(yōu)化

2.1 原工藝狀況

醫(yī)院污水站原最大處理能力為1000 噸/天，工藝流程如圖1 所示：醫(yī)院各單位污水進(jìn)入化糞池厭氧發(fā)酵，化糞池出水先經(jīng)過(guò)8mm 格柵將大顆粒固體廢物截留，并通過(guò)醫(yī)廢處理通道將收集的固體廢棄物外送，進(jìn)行專業(yè)醫(yī)廢處理；流經(jīng)格柵的污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證后續(xù)工藝均衡運(yùn)行；調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入接觸氧化池，污水中的有機(jī)污染物經(jīng)過(guò)微生物好氧缺氧反應(yīng)，去除大部分COD、BOD 和氨氮；經(jīng)生化反應(yīng)后的污水連同部分污泥進(jìn)入沉淀池，在沉淀池中，混合污水懸浮液經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間實(shí)現(xiàn)泥水分離，沉淀一部分作為剩余污泥返回接觸氧化池，一部分排出處理；沉淀池出水進(jìn)入消毒池，根據(jù)水量和微生物污染情況加入次氯酸鈉消毒劑，作用120min 后消毒結(jié)束，出水排入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)。

圖1 醫(yī)院污水站原工藝流程

污水站原工況為：調(diào)節(jié)池500 立方米，停留時(shí)間15 小時(shí)，曝氣池容積108 立方米（有效容積約90m3），曝氣量約為166 立方米/小時(shí)，水氣比為5:1，沉淀池停留時(shí)間2 小時(shí)，沉淀池出水的懸浮物濃度為50-100mg/L，有效氯濃度為8%，次氯酸鈉溶液的日消耗量為約460L，糞大腸菌群數(shù)為2700MPN/L 以下。原工況條件下污水站各項(xiàng)參數(shù)雖然能達(dá)到預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)，但隨著醫(yī)院診療量不斷增大，導(dǎo)致原工藝的設(shè)備設(shè)施處理負(fù)荷越來(lái)越大，污水處理過(guò)程中曝氣池出現(xiàn)異味，生化處理后污水的COD 一直維持在較高數(shù)值（在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)），沉淀池出水較混濁，懸浮物濃度逼近達(dá)標(biāo)限值，水質(zhì)發(fā)黃，次氯酸鈉溶液投加量不斷提高才能達(dá)標(biāo)。原工藝運(yùn)行壓力的增大，加上次氯酸鈉消毒方式的落后，環(huán)保要求的嚴(yán)苛，對(duì)污水站進(jìn)行改造優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)迫在眉睫，這也是國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)醫(yī)院污水站目前面臨的突出難題。

2.2 工藝優(yōu)化升級(jí)

2.2.1 工藝優(yōu)化

針對(duì)原處理工藝的不足進(jìn)行成因分析，原工況下污水處理后出水懸浮物濃度較高、水質(zhì)發(fā)黃的主要原因可能有如下幾點(diǎn)：（1）進(jìn)入接觸氧化池的污水中懸浮物濃度較高，帶入的有機(jī)污染物的濃度隨之提高，在原來(lái)的曝氣量下，氣水比不足，導(dǎo)致好氧不充分進(jìn)而出現(xiàn)曝氣池異味；（2）前段生化處理不充分，導(dǎo)致進(jìn)入沉淀池的污泥性狀發(fā)生改變，在原來(lái)停留時(shí)間下，泥水分離效率下降導(dǎo)致出水懸浮物濃度升高，水質(zhì)渾濁。

圖2 優(yōu)化后的醫(yī)院污水工藝流程

針對(duì)工藝出現(xiàn)的問(wèn)題，并充分考慮實(shí)際情況后在原有工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的工藝如圖2 所示。在生化氧化處理工藝后增加一級(jí)沉淀，可有效減少固體顆粒和懸浮有機(jī)物進(jìn)入后續(xù)單元，降低消毒反應(yīng)的負(fù)荷，變相提高污水處理系統(tǒng)整體處理能力，將原來(lái)1000 噸/天的污水處理能力提高到1200 噸/天。然后將原來(lái)曝氣池的氣水比從5:1 提高到8:1，對(duì)曝氣方式和填料進(jìn)行合理布置，保證曝氣均勻，控制絲狀菌的生長(zhǎng)，每周取一次曝氣池污泥，查看活性污泥性狀。定期對(duì)二沉池的污泥進(jìn)行清理，保證泥水分離效果，控制沉淀池出水的懸浮物。將原來(lái)次氯酸鈉溶液消毒方式改為單過(guò)硫酸氫鉀活性氧消毒，與前期試用二個(gè)月的情況進(jìn)行對(duì)比。將原來(lái)次氯酸鈉投加裝置更換成與單過(guò)硫酸氫鉀消毒粉配套使用的自動(dòng)投加、計(jì)量設(shè)備。

單過(guò)硫酸氫鉀復(fù)配的消毒粉不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，極大減小了原來(lái)次氯酸鈉采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用的管理風(fēng)險(xiǎn)；實(shí)際使用中保證出口水活性氧余量在0.5mg/L以上即可保證對(duì)糞大腸菌群的殺滅效果達(dá)標(biāo)。

2.2.2 工藝設(shè)備的智能化改造

對(duì)污水處理設(shè)備進(jìn)行智能化改造，將現(xiàn)有的以繼電器為主的老舊控制系統(tǒng)優(yōu)化改造為以PLC（可編程邏輯控制器）為總控的控制系統(tǒng)，對(duì)污水處理工藝的適應(yīng)性增強(qiáng)，方便快速地適應(yīng)污水處理工藝條件的變化，從而對(duì)末端消毒工藝起到嚴(yán)格控制的積極作用。

3 結(jié)論

針對(duì)醫(yī)院污水處理工藝?yán)吓f、消毒方式和設(shè)備設(shè)施控制手段落后、管理難度大、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)較高等問(wèn)題，在不具備對(duì)醫(yī)院污水站進(jìn)行大修大改的情況下，針對(duì)工藝存在的主要問(wèn)題，認(rèn)真分析比對(duì)，因情施策。實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，單過(guò)硫酸氫鉀活性氧消毒方式更加安全環(huán)保，工作環(huán)境相比從前大大改善，PLC 控制更是大大提高了污水站的管理水平。因此該方案對(duì)具有類似問(wèn)題的其他醫(yī)院污水站改造具有積極的意義，為老舊醫(yī)院污水站改造提供了一種切實(shí)可行的方案。