新冠肺炎疫情期間的城市排水管網(wǎng)防控措施分析

孫 勇，李建華

(1.上海市市政規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海 200031；2.復(fù)旦大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，上海 200092)

0 引言

2019年末新型肺炎疫情(COVID-19)爆發(fā)以來，國內(nèi)各行各業(yè)全力以赴、集中力量開展聯(lián)防聯(lián)控工作。作為重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施，城市排水管網(wǎng)正常保障平時(shí)基本功能同時(shí)，疫情期間更需強(qiáng)化新冠病毒經(jīng)水(介水)風(fēng)險(xiǎn)防控。

新冠肺炎患者糞便排泄物流入下水道，是否會(huì)攜帶新冠病毒，糞便內(nèi)病毒是否具有感染治病性，是否會(huì)通過城市污水管道發(fā)生傳播，類似問題引起廣泛社會(huì)關(guān)注。同濟(jì)大學(xué)徐祖信院士團(tuán)隊(duì)針對(duì)上海市定點(diǎn)收治醫(yī)院和隔離酒店所排生活污水，從該污水產(chǎn)生部位到集中處理污水廠，沿污水管道輸送路由選取多個(gè)代表性節(jié)點(diǎn)并布置污水采樣點(diǎn)?，F(xiàn)場取污水管道內(nèi)水樣，集中送至上海市公共衛(wèi)生中心實(shí)驗(yàn)室檢測。按照《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版) 》所推薦的測試方法，對(duì)污水水樣進(jìn)行濃縮、清洗、提純等規(guī)范預(yù)處理，采用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR法對(duì)試樣病毒核酸進(jìn)行病原學(xué)檢測[1]。檢測結(jié)果表明收治醫(yī)院病房污水出戶井位置病毒核酸檢測呈陽性；醫(yī)院污水處理站消毒池出水至污水廠出水監(jiān)測井全線路由，多點(diǎn)采集到的試樣病毒核酸檢測均為陰性；疑似人群定點(diǎn)隔離酒店污水出戶井位置污水試樣，其病毒核酸檢測弱陽性[2]。國內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和科研團(tuán)隊(duì)也相繼發(fā)現(xiàn)新冠肺炎患者糞便排泄物病毒核酸檢測陽性[3-4]。國外研究機(jī)構(gòu)也陸續(xù)報(bào)道了城市污水管道懸浮物中新冠病毒核酸檢測陽性[5-6]。2020年3月19日，世界著名醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》子刊《肝腸病學(xué)和肝臟病學(xué)》刊登在線通訊，我國中山大學(xué)附屬第五醫(yī)院黃曦教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新冠病毒在患者糞便中長期存在[7]。上述研究發(fā)現(xiàn)表明：新冠肺炎患者糞便排泄物中存在新冠病毒，帶有病毒糞便的生活污水來自于定點(diǎn)收治醫(yī)院或者患者其他居住場所。

黃曦教授團(tuán)隊(duì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)超過一半的新冠肺炎患者其糞便核酸陽性平均持續(xù)時(shí)間為11.2±9.6天。這表明新冠病毒可能在人體胃腸中復(fù)制、繁殖，在糞便排泄物中有一定的存在時(shí)間并可能具有感染致病性。目前，關(guān)于新冠病毒在人體糞便排泄物中的生存力、感染力、載毒致病量仍不明確。新冠病毒除了感染人體上呼吸道，會(huì)不會(huì)感染人體腸胃并在其中繁殖，類似于這樣的問題也不明確，但不能排除糞―口傳播的可能性[7]。《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》也指出，應(yīng)注意糞便及尿?qū)Νh(huán)境污染造成氣溶膠或接觸傳播[1]。鑒于此，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)需嚴(yán)格制定全面、系統(tǒng)的強(qiáng)化管控措施，防微杜漸，消除任何存在的暴露風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1 城市排水管網(wǎng)中病毒存在方式

同濟(jì)大學(xué)徐祖信院士團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)證明，消毒設(shè)施齊全嚴(yán)格的醫(yī)院，生活污水經(jīng)污水處理站次氯酸鈉等有效消毒劑消殺，病毒可完全滅活。定點(diǎn)隔離酒店雖然沒有污水集中處理設(shè)施，但是室內(nèi)抽水馬桶投加次氯酸鈉片衛(wèi)生消毒情況下，也可及時(shí)消殺病毒[2]。但是如果沒有經(jīng)過有效消殺的患者糞便污水進(jìn)入城市污水管道，可能會(huì)存在暴露風(fēng)險(xiǎn)。同其他無包膜病毒一樣，新冠病毒顆粒在清水中通常以疏水性高分子有機(jī)膠體形式存在[9]。在污水中，病毒膠體顆粒的雙電層會(huì)變薄失穩(wěn)，與下水道顆粒附著物之間容易粘附，從而形成帶病毒顆粒懸浮物[10]。與清水中不同，污水雜質(zhì)條件給病毒提供了多種粘附保護(hù)，故病毒在污水中具有較高的穩(wěn)定性。污水中病毒通常以夾帶病毒沉淀底泥、夾帶病毒浮渣(夾氣)、夾帶病毒顆?；蛩槠奈⑸餁馊苣z、高分散/高稀釋病毒體膠體顆粒等幾種形式存在。

據(jù)上述分析，污水中雜質(zhì)多，病毒顆粒以獨(dú)立的高分散膠體顆粒形式存在較少，應(yīng)以懸浮物、浮渣和氣溶膠形式為主。在污水管道輸送過程中的暴露空間內(nèi)，人體如果直接接觸到上述物質(zhì)，而且沒有及時(shí)衛(wèi)生洗手，并用手觸摸鼻、眼，就不排除病毒通過粘膜進(jìn)入人體發(fā)生感染。另外，污水輸水流動(dòng)過程中產(chǎn)生的氣液兩相流飛濺從而形成微生物氣溶膠，連同其他揮發(fā)性氣體(硫化氫、氨氣等臭味氣體)會(huì)形成呼入風(fēng)險(xiǎn)。在污水暴露空間內(nèi)，無論是接觸傳播風(fēng)險(xiǎn)還是呼入氣溶膠傳播風(fēng)險(xiǎn)，目前均沒有感染報(bào)導(dǎo)案例。上述暴露空間發(fā)生傳播的可能性，污水中病毒存在形態(tài)的載毒致病量或濃度，污水中存在病毒具備活性感染力與否，這些關(guān)鍵問題目前均不明確。城市排水管道如果進(jìn)入夾帶病毒顆粒的糞便污水，例如管道通溝底泥、泵站柵渣等重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)位置，底泥清通、柵渣運(yùn)輸?shù)戎攸c(diǎn)暴露空間場所，可能會(huì)存在病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)隱患。因此從防微杜漸、消除任何一個(gè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患的安全保障角度，需要對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患部位進(jìn)行全程梳理、排查和防控。

2 防控關(guān)鍵環(huán)節(jié)、位置

結(jié)合近年來開展的黑臭水體治理配套岸上截污納管、市政雨污混接改造、城市內(nèi)澇和積水點(diǎn)改造、小區(qū)雨污混接改造、城市排水管網(wǎng)排查/監(jiān)測/修復(fù)、污水提質(zhì)增效等具體實(shí)施工程，對(duì)城市排水管網(wǎng)(含泵站)進(jìn)行全線梳理，按城市排水分類制和合流制兩大類型進(jìn)行歸納，可能產(chǎn)生暴露風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、位置以及重點(diǎn)防控內(nèi)容見下表。

表1 城市排水管網(wǎng)防控關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵(含泵站)

3 具體防控措施

3.1 管道直線段、檢查井、河道排口

對(duì)于分流制排水系統(tǒng)污水管網(wǎng)，它的防控重點(diǎn)是“保流動(dòng)、防堵塞、減滲漏、全收集”[11]。應(yīng)結(jié)合市政雨污混接改造和污水提質(zhì)增效建設(shè)，對(duì)防控重點(diǎn)進(jìn)行徹底排查和改造。雨污混接部位通過全面排查和改造，防止污水通過混接雨水管進(jìn)入城市內(nèi)河，并同時(shí)對(duì)服務(wù)范圍內(nèi)所有污水街坊支管全部納入，保障污水全收集不留有排向不明去處死角。軟土地基鋼砼管道易出現(xiàn)基座不均勻沉降，回填覆土不密實(shí)塑料管道常出現(xiàn)彎曲變形，均會(huì)導(dǎo)致管道接口破裂滲漏。滲出污水污染地下水和地下土壤，帶來病毒微生物面源污染隱患。針對(duì)上述情況要及時(shí)排查、檢修和修復(fù)。漏損管段修復(fù)可采用非開挖原位修復(fù)和翻排2類方式，推薦采用影響范圍小的非開挖修復(fù)。該修復(fù)方法可分為CIPP熱固型樹脂內(nèi)襯法(包括熱水翻轉(zhuǎn)固化、紫外光固化、低壓蒸汽固化等3種)、短管(HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管或玻璃鋼管)拖入內(nèi)襯注漿修復(fù)法、機(jī)械螺旋纏繞內(nèi)襯法等。污水管道通過下游泵站聯(lián)動(dòng)控制在低水位運(yùn)行，以保持管內(nèi)不淤流速，不帶來大量底泥積存從而引發(fā)集中清通暴露風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避免微生物氣溶膠散發(fā)。市政污水管道在醫(yī)院等高余氯污水接入地點(diǎn)，應(yīng)對(duì)下游磚/砼砌檢查井內(nèi)壁噴涂聚硅酸鹽防腐涂料，以防止酸性含氯污水腐蝕井壁。污水管道清通時(shí)，宜采用管內(nèi)水力沖洗+封閉罐車真空小范圍封閉方式，防止管道內(nèi)底泥、氣溶膠大量暴露。微生物氣溶膠、臭氣污水檢查井易發(fā)部位采用圖1所示除臭兼氣溶膠消殺一體化蓋板。長距離污水輸水干管高位透氣井百葉窗部位，為防止氣溶膠散發(fā)傳播，宜加裝除臭兼氣溶膠消殺一體化濾板，以吸附臭氣、氣溶膠并化學(xué)氧化去除。目前該種污水透氣通風(fēng)井加裝濾板的方式已在上海應(yīng)用。

對(duì)于分流制排水系統(tǒng)雨水管道，在做好雨污混接改造同時(shí)，應(yīng)最大程度避免管底沉泥(來自塵埃顆粒等氣溶膠沉降、揚(yáng)塵沉降、道路沖洗和不明污水混接等)降雨時(shí)“零存整取”集中排到城市排澇內(nèi)河，從而對(duì)景觀水體形成微生物安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，有條件區(qū)域宜在雨水排口前設(shè)置沉砂攔渣槽，并結(jié)合槽井設(shè)置液壓下開式堰門或無動(dòng)力浮箱堰門，同時(shí)在雨水管道直線段設(shè)置攔截沖洗盾。旱季時(shí)，堰門上升阻河道高位水，保障雨水管道內(nèi)無水，防止河水倒灌入雨水管道形成高液位、低流速，加速底部積泥。降雨時(shí)，堰門下降排水，雨水管道底泥通過直線段間隔布置的水力沖洗盾，產(chǎn)生集中流量沖洗清除輸運(yùn)，至排口前沉砂槽沉淀，定期對(duì)其進(jìn)行撈除安全處置，這樣既可防止夾帶病毒的浮渣和底泥流入城市內(nèi)河，不對(duì)河道取水利用造成暴露傳播，也防止水中病毒流動(dòng)傳播污染其他水域。在無法進(jìn)行上述衛(wèi)生安全改造區(qū)域，應(yīng)結(jié)合城市河道治理，在河道雨水排口位置加裝浮渣、底泥攔截浮動(dòng)網(wǎng)帶，裝置具體組成見圖2。

以圖2中(a)型生態(tài)攔截網(wǎng)帶為例，浮動(dòng)圍帶攔截排口浮渣，水下懸掛填料繩截留雨水排口底泥，裝置主體材質(zhì)為聚丙烯或醛化維綸。上部圍帶加裝浮水栽植生態(tài)浮床促進(jìn)自然凈化，下部親水性長絲塑料掛繩加裝布置微孔曝氣管，對(duì)攔截污物進(jìn)行穩(wěn)定生化降解。定期將裝置材料撈出上岸并在堿水中浸泡去除有機(jī)物和無機(jī)雜質(zhì)，清洗完成后繼續(xù)使用。(b)型為快速型攔截浮渣裝置。結(jié)合黑臭水體改造，上述類型衛(wèi)生防護(hù)裝置在上海等平原河網(wǎng)地區(qū)已廣泛應(yīng)用。

合流制排水管道最大的暴露傳播風(fēng)險(xiǎn)來自于管道河道排口，暨雨季合流污水河道溢流污染(重力自流排口或泵站調(diào)蓄池排口)[11]。我國大多數(shù)合流制地區(qū)采用截流式合流制體系。近年來，結(jié)合城市黑臭河道治理、雨洪災(zāi)害防治、積水內(nèi)澇改造、雨污混接改造等項(xiàng)目，各地實(shí)施配套了很多河道兩岸截污納管、合流污水截流干管、合流污水溢流或初期雨水處理廠、合流污水岸邊調(diào)蓄池等工程。此次疫情期間，對(duì)現(xiàn)有溢流設(shè)施應(yīng)強(qiáng)化衛(wèi)生消毒運(yùn)行?？稍诤狭魑鬯缌髡{(diào)蓄池內(nèi)投加次氯酸鈉消毒液，利用池內(nèi)容積和攪拌設(shè)備(例如水射器噴射)對(duì)溢流污水進(jìn)行混合，在一定消毒劑量和經(jīng)停時(shí)間后流入河道。溢流排口附近加裝浮渣和底泥攔截裝置(參見圖2)。另外，合流制排水系統(tǒng)管道沿線，特別是流速慢易發(fā)淤積段，加裝攔截沖洗盾。通過上述措施，防止排口浮渣“黑水”、沿線管道底泥“零存整取”對(duì)河道產(chǎn)生微生物致病傳播風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 排水泵站

分流制排水系統(tǒng)雨水泵站往往設(shè)置旱季污水截流泵，對(duì)混接入分流制雨水管道的污水截流并納入市政污水管道。疫情期間，應(yīng)對(duì)污水截流格柵井、集水井等氣溶膠易散發(fā)部位封閉加蓋，負(fù)壓抽吸并送入帶有堿液洗滌、化學(xué)氧化(化學(xué)濾料或空氣離子氧化)功能的除臭裝置，化學(xué)降解后的氣溶膠尾氣高空排放。機(jī)械格柵落料口、螺旋輸送機(jī)至垃圾推車倒口等暴露位置加裝PVC軟簾封閉隔斷。柵渣堆放處加強(qiáng)噴灑次氯酸鈉液覆蓋消毒，防止蒼蠅、蠕蟲等病原體攜帶蟲類滋生。泵站排口漂浮垃圾攔截采用類似圖2所示裝置。

截流式合流制排水泵站的功能較多，應(yīng)結(jié)合旱季截污、雨季合流污水截流、暴雨時(shí)合流污水重力溢流或泵排等基本功能，對(duì)照以上描述具體防控措施一一加強(qiáng)。重點(diǎn)是合流污水溢流的污染控制，這部分可參照3.1章節(jié)措施。

排水泵站另1個(gè)防控重點(diǎn)是污水氣溶膠。

污水氣溶膠按其含有的微生物種類劃分，真菌氣溶膠典型粒徑在1～30 μm，細(xì)菌氣溶膠典型粒徑在0.25～8 μm，病毒典型粒徑則小于0.3 μm[12]。

3.2.1 污水氣溶膠獨(dú)特傳播方式

微生物氣溶膠的種類通常有3種：塵埃(固體顆粒)氣溶膠、液滴氣溶膠和液滴核氣溶膠。世衛(wèi)組織將人與人之間近距離接觸傳播的呼吸道飛沫，按粒徑大小分為2類：飛沫核(粒徑≤5 μm)和飛沫(直徑>5 μm)。與人呼吸道氣溶膠類似，污水氣溶膠大于5 μm的濕顆粒在污水管、泵井和調(diào)蓄池表面高濕環(huán)境會(huì)沉降到水面，小于5 μm的干顆粒氣溶膠隨空氣流動(dòng)散發(fā)到外部環(huán)境。散發(fā)出的濕液滴氣溶膠由于水分蒸發(fā)而形成干氣溶膠核，這部分小顆粒會(huì)長時(shí)間漂浮于空氣中，也可重新從合適濕度環(huán)境吸入水分成為大顆粒液滴，重力沉降在物體表面。對(duì)于新冠病毒而言，它本身的生化特性是“喜干不喜濕、喜冷不喜熱”。在冬季高干環(huán)境中，污水產(chǎn)生的病毒氣溶膠無論是近距離的濕膠，還是遠(yuǎn)距離漂浮于空氣中的干膠，都有較遠(yuǎn)的傳播距離和覆蓋面，均有可能粘附在人體表面或者吸入人體呼吸道中，對(duì)人體健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。污水氣溶膠中不僅僅包含病毒飛沫核，還會(huì)包裹致病細(xì)菌、真菌核，這些微生物在空氣流動(dòng)中也都構(gòu)成人體健康隱患[13]。

3.2.2 污水氣溶膠病毒存在特點(diǎn)

微生物氣溶膠在空氣中存在的同時(shí)也發(fā)生衰減，衰亡包括物理衰減和生化衰減。物理衰減是氣溶膠從空氣連續(xù)相中脫離，往往是吸水后由小顆粒干膠變成大顆粒濕膠發(fā)生沉降造成。對(duì)于具有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)、可自我繁殖的細(xì)菌或真菌氣溶膠，在空氣中由于缺乏營養(yǎng)底物可發(fā)生死亡暨真正意義上的生物衰減。對(duì)于病毒這種不具有生命體結(jié)構(gòu)的微生物而言，它在空氣中的化學(xué)衰減主要是由于溫度、濕度、光照輻射熱量、紫外線強(qiáng)度、空氣中的活性氧(ROS)等外部化學(xué)環(huán)境，造成病毒體組分發(fā)生化學(xué)變性而導(dǎo)致[14]。病毒新冠病毒不具有獨(dú)立的生命細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在空氣氣溶膠中無法完成代謝活動(dòng)，無法用異養(yǎng)或自養(yǎng)細(xì)菌的底物培養(yǎng)條件對(duì)其進(jìn)行取樣、選擇性培養(yǎng)和平板菌落個(gè)數(shù)檢測，只能用“存在感染活性能力簡稱存活力(viability)”來表示其對(duì)人氣感染風(fēng)險(xiǎn)程度。影響新冠病毒氣溶膠存活能力的環(huán)境條件見表2。

表2 影響新冠病毒氣溶膠存活力的外部環(huán)境條件[13]

與其他微生物氣溶膠相比較，新冠病毒顆粒氣溶膠有其獨(dú)特之處，它傳播速度快、傳播面廣。由于它的微生物生理特征(氣溶膠載毒量)尚不明確，使得目前尚不能準(zhǔn)確得出氣溶膠核酸檢測結(jié)果和有效病毒感染力之間的相關(guān)關(guān)系。但有一點(diǎn)是明確的，感染性病毒顆粒包裹在氣溶膠中，其在空中氣溶膠形式傳播較水中膠體顆粒傳播更為穩(wěn)定，這可能與病毒疏水性包膜與空氣結(jié)合更為牢固有關(guān)。國外研究表明，污水廠曝氣池附近空氣中的微生物氣溶膠濃度較正常大氣高100倍以上。泵站、調(diào)蓄池水面上有各種小分子揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、污泥脫水環(huán)節(jié)和柵渣堆放場所有不同程度的干粒揚(yáng)塵，這些脂肪酸類、糖類、脂肪類小分子和塵埃顆粒均可增加病毒氣溶膠的空氣傳播穩(wěn)定性[14]，所以新冠病毒經(jīng)水形成的各類氣溶膠防控必需引起高度的重視[15]。

3.2.3 污水氣溶膠防控措施

3.3 管道通溝污泥

排水管道通溝底泥點(diǎn)多、面廣、分散、量小，成分復(fù)雜且含水率較高(平均約85%)，夾帶病毒等致病微生物的風(fēng)險(xiǎn)非常高。疫情當(dāng)下，2020年主汛之前各城市都要對(duì)排水管道進(jìn)行維護(hù)性清通養(yǎng)護(hù)，產(chǎn)生的大量通溝污泥如不妥善衛(wèi)生防控，會(huì)出現(xiàn)較大范圍潛在暴露風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)此情況，應(yīng)結(jié)合城市通溝污泥處理站現(xiàn)狀設(shè)施，強(qiáng)化多道投藥消毒(液體次氯酸鈉或石灰乳)的安全屏障。同時(shí)，通溝處理站要全線封閉加蓋集氣，尾氣集中收集、消毒并高空排放。以上海市楊浦區(qū)通溝污泥處理站為例(圖4)，說明衛(wèi)生消毒強(qiáng)化措施。

4 結(jié)語

我國城市排水管網(wǎng)建設(shè)日漸完善，在城市內(nèi)澇防治、雨洪管理、污水提質(zhì)增效、海綿城市建設(shè)、黑臭河道治理、“廠―網(wǎng)―河―湖―岸”一體化推進(jìn)等方面作用尤為凸現(xiàn)，對(duì)我國公共基礎(chǔ)設(shè)施保障、生態(tài)文明建設(shè)等方面貢獻(xiàn)也越來越大。結(jié)合我國城市排水管網(wǎng)目前建設(shè)現(xiàn)狀，詳細(xì)梳理疫情期間風(fēng)險(xiǎn)隱患關(guān)鍵環(huán)節(jié)和位置，就措施強(qiáng)化和操作事項(xiàng)提出針對(duì)性防控建議。疫情期間，城市排水管網(wǎng)一線運(yùn)維員工，強(qiáng)化個(gè)人衛(wèi)生安全防護(hù)同時(shí)，應(yīng)全面判別管網(wǎng)路由潛在病毒風(fēng)險(xiǎn)隱患，采用日常運(yùn)維措施強(qiáng)化和臨時(shí)應(yīng)急保障相結(jié)合方式，防微杜漸，消除任何存在的病毒暴露風(fēng)險(xiǎn)隱患，保障城市排水管網(wǎng)安全、高效運(yùn)行。