医院污水排放监测及其氯化消毒的改进对策——以昆明市西山区为例
医院和医疗机构在医疗、诊断、科研和日常管理中产生的各种医疗废物和污水,若不加以严格管理和适当处置,会对人体健康和生态环境造成极大危害。鉴于医院污水、污物的特殊性,其处理处置方法也有别于一般的生活污水和工业废水废物,医院或医疗机构排出的污水、污物除含有传染病菌、病毒、化学污染物、放射性物质外,诊疗、化验、研究室等各种不同类型的污水还含有重金属、消毒剂以及酸、碱等,其中的部分重金属和微生物降解的有机污染物是致癌、致畸、致基因突变物质,尤其是医院污水污物所具有的感染性更为人们所关注。医院污水采用氯化消毒时会产生氯代烃,污物焚烧时会产生二口恶英,这些物质排入大气和地面水体将对环境产生严重影响。经水传播的疾病主要有肠道传染病、伤寒、痢疾等,而且肠道传染病菌可在某些生物体内蓄积繁殖,通过食物链富集浓缩危害人体健康,由病毒传播的疾病主要有肝炎、小儿麻痹等。另外,接触传染也占有一定比重,因此探求替代医院污水氯化消毒的有效方法,是环境保护工作中的一项重要内容。尚有许多技术问题亟待攻克。
2 污水处理及监测情况
2.1 常规工艺流程
来自病区和其它含菌污水通过排水管道汇集到处理站,粪便污水通过化粪池沉淀消化后进入格栅、调节池、定量池、提升泵和接触池,次氯酸钠与水泵与虹吸定量池同步定量投加到待处理水中,通过1.5小时以上接触时间,达消毒要求后排放。在多年监测实践中,西山区范围内只有云南省肿瘤医院污水进行二级处理,其色度、pH值、SS、CODcr、T-P、NH3-N、余氯、细菌总数、大肠菌群数等污染指标均好于一级处理的医院。
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2.2 分析方法和执行标准
(1)监测方法：均采用国家统一的水和废水监测分析方法,即余氯(mg/L)碘量法;细菌总数(个/mL)；平皿计数法；总大肠菌群数(个/L)多管发酵法。
(2)执行标准：按GB(国标)8978—1996污水综合排放标准,一级标准要求余氯<0.5 mg/L,加氯消毒后须进行脱氯处理后达到标准;二级排放标准要求余氯≥3 mg/L,接触时间≥1 h,总大肠菌群数≤1 000个/L；三级标准要求余氯≥2 mg/L,接触时间≥1 h,总大肠菌群数≤5 000个/L。西山区现无执行一级排放标准的医院,有6家医院执行二级排放标准,污水排往入湖河流,其余4家医院执行三级标准,污水排入第三污水厂处理。
2.3 西山区医院污水排放现状
西山区辖区内20张病床以上的医院共14家,其中10家具备外排水监测条件,4家不具备监测条件。10家医院污水总排放量为251 600 t/a,其中排入城市下水道后进入第三污水处理厂的有134 240 t/a,占总排放量的53.4%；排入草海的有81 425 t/a,占总排放量的32.4%；排入运粮河的有32 285 t/a,占总排放量的12.8%;排入乌龙河的有3 650 t/a,占总排放量的1.4%(见表1)。污水处理的程度,进行一级处理的医院有8家;进行二级处理的医院有一家;另一家医院(昆明市精神病院)无任何污水处理设施,其外排水长期超标排放,有污水处理设施的医院均使用次氯酸钠溶液作为消毒剂,投药方法采用自动虹吸投药法、点滴投药法。
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2.4 医院外排污水监测结果
据1998年至2001年医院污水监测数据,据9家医院100次水样监测分析结果表明,余氯最大值为103.50 mg/L、最小值为1.77 mg/L、均值为14.99 mg/L。其中,余氯≥6.5 mg/L的占64.8%。如按三级排放标准,(在达标情况下)数据常出现图3变化趋势。图3表明：(1)余氯含量在2.13mg/L~7.80mg/L范围大肠菌群数和细菌总数结果无显著变化。(2)余氯含量在13.47mg/L~26.9mg/L范围大肠菌群数出现为0,细菌总数在40个/mL~90个/mL。
3 氯的杀菌机理及其影响因素分析
次氯酸钠是一种广谱消毒剂,我区范围内医院使用的次氯酸钠主要由云南化工厂和昆明电化厂提供,其有效成分随出产单位和生产批次不同而有差异,一般有效氯含量为10%~12%(有效氯含量表示氯化物中含有效消毒成分的一个参数),有效氯含量高,相应的消毒剂用量就少。在实际工作中,往往因为医院污水处理系统的运转效果和投氯量控制不当造成用氯浪费或消毒效果较差。
3.1 氯的杀菌机理
关于氯对微生物的灭活机理虽然已有许多研究,但严格地说,氯如何杀灭微生物仍是个有待深入研究的课题。据目前研究情况:次氯酸是所测余氯中杀菌力最有效的成分,其原因是次氯酸比较容易渗入细胞壁,其渗透速度类似水的渗透速度,“因为HOCl的分子比较小而且不带电荷。次氯酸中的氯是正一价”,只有以正价存在的氯(有效氯)才有消毒作用。次氯酸根离子带有负电荷,而细菌本身也带有负电荷,所以次氯酸根离子难于进入微生物细胞壁而扩散。在一氯胺、二氯胺、三氯胺(三氯化氮)和讨厌余氯等化合性余氯中,氯胺的杀菌速度比游离余氯低得多。
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3.2 影响氯化消毒的主要因素
次氯酸钠的稳定性受温度、光照、pH值和重金属离子的影响。在影响消毒的诸多因素中,除水温、CODcr、BOD5、氨氮等干扰因素外,主要有：(1)氯与污水的混合程度对消毒效果的影响,消毒剂通过与污水充分混合才能作用于微生物个体,从而杀灭微生物,所以快速的充分混合是提高杀菌效率的重要一环；(2)悬浮物是消毒过程中干扰最大的物质,试验表明微生物与一级出水中的悬浮物结合在一起形成机械团粒,消毒剂不能接触团粒内的细菌和病毒,亦不可能达到有效的消毒；(3)污水中次氯酸含量与pH值密切相关,当pH值高于8时,水中HOCl更多的离解为H+和OCl-,随HOCl分子数量的相对减少,杀菌效果相应降低,水中pH值较低时,微生物易被杀死。
4 医院氯化消毒效果及其存在的主要问题
4.1 污水外排未经脱氯处理余氯含量高
医院外排水未经脱氯处理,污水在氯化过程中形成多种有机氯化合物,如:氯仿、氯苯、氯胺等,而氯化后的有机产物大多数不能为水生生物所消化,即使这些“氯化产物在高度稀释条件下,对引入的生物仍有毒害作用”,这妨碍渔类和水生生物在同一水道内生存并将增加污水处理成本。多年监测实践证明,CODcr,BOD5,SS的比率总是出口水样低于进口水样,表明有机物的生物降解能力因氯化产生的某些副产物而减弱。更值得注意的是氯仿等有机氯化合物可导致二次污染。
4.2 污水处理工作管理不规范
医院污水处理工作大多数由兼职人员承担,不能定期清掏污水调节池、定量池的污泥,也不能定期维护污水处理设施,而且多数污水处理人员未经培训,业务素质低,是造成污水处理设施运转效率低的主要原因,直接影响了氯化消毒的效果。
4.3 外排污水中≥1 h余氯含量相差3倍灭菌效果无显著差异的原因分析
在医院污水消毒中,往往因为投氯系统控制不当造成用氯过量或消毒效果不好,所以,(1)污水处理设施运转正常与否是决定消毒效果的关键,如果投氯系统或自动虹吸出现故障,造成运转不正常或停止运转,从而引发人为手工投氯或手动排水,直接影响氯与污水的接触时间,导致杀菌效果出现异常。(2)处理污水的调节池,混合接触池中的污泥,因长期不清掏而沉积过多是降低杀菌效果的原因之一。(3)大多数医院的污水处理兼职人员在使用消毒剂时对影响氯化消毒效果的因素理解不够,不能在污水处理设施运转中充分发挥消毒剂的作用,造成既浪费消毒剂又达不到预期的灭菌效果。
5 氯化消毒技术改进建议
5.1 污水在外排前应进行脱氯处理
医院外排水脱氯处理应列为重点污染源治理措施,污水在外排前应进行脱氯处理,“可采用化学脱氯法,利用还原剂与氯的反应,选择SO2、NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O3或活性炭作为脱氯剂去除污水中的有效氯”,把医院污水排入水体的污染降到最低程度。
5.2 定期清掏污泥减少氯化消毒中的干扰因素
医院污水化粪池、调节池、混合接触池中的污泥,由大量悬浮在水中的有机、无机污染物和致病菌、病毒、寄生虫卵等沉淀分离出来形成,污泥应定期清掏作无害化处理,以减少污水中SS、CODcr、BOD5、氨氮等影响消毒效果的干扰因素,提高消毒效果。
5.3 切实加强医院污水污物的环境管理
为使医院污水长期达标排放,环境管理部门应切实把医院排放的污染物列为重点污染源管理,督促医院污水处理工作建章立制,纳入规范化管理体系。要求医院污水投氯系统进行优化配置,使氯化消毒效果达到最佳状态。
5.4 污水处理工作人员培训
提高医院污水处理工作人员的业务素质是医院污水达标排放的关键,环保部门应牵头,每年举办1期污水处理工作人员培训,从不同类型的投氯方法、氯化消毒机理和操作规程、职业道德等方面讲授相关知识。使污水处理人员充分认识、了解在使用氯化消毒剂时,懂得排除氯化消毒中的诸多干扰因素,避免过多加氯造成二次污染的危害。
5.5 加强二氧化氯替代氯化消毒的可行性研究
随着欧美国家在水厂和其它行业广泛使用二氧化氯和国内对二氧化氯在消毒方面的认识和研究的加深,早在“九五”期间建设部就将二氧化氯列入替代消毒剂的推广应用研究之列。近年来,中国上海、深圳、重庆等许多城市的一些水厂开始运行二氧化氯或液氯组合消毒,其中芜湖市供水公司在这方面取得显著效果。据有关专家研究,二氧化氯对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力,有效破坏细菌内含巯基的酶,可快速控制微生物蛋白合成,对细菌、病毒等有较强的灭活力。二氧化氯不与氨反应,故氨氮含量高的医院污水采用二氧化氯消毒仍可保持其全部杀菌力。二氧化氯作为一种新型消毒剂,其消毒效果显著优于氯化消毒,特别适合受有机污染的水。二氧化氯与有机物的反应较复杂,主要发生氧化反应,其产物主要有酸、醇、环氧化物等,不但氧化能力强、杀菌力强,受pH值的影响较小,而且副产物少,不会生成致癌、致畸、致突变的化合物,给水体增加部分安全性,还可除水中色度、臭味、藻类、铁、锰等。世界卫生组织已将二氧化氯列为A1级广普安全消毒剂,成为国际上公认的氯系列消毒剂最为理想的更新换代产品,应用日益广泛,逐渐渗透到工业、农业、食品加工业、医疗卫生和环境保护行业等各个领域。但是,二氧化氯领域的行业标准化,如何更科学合理的制备二氧化氯及在储运中的安全等问题已日显严重,还有待进行全面、深入的综合研究,合理开发和实现二氧化氯广阔的应用前景。
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