王洪臣：疫情防控期间医疗污水和城镇污水处理建议

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中国人民大学环境学院副院长王洪臣

引导阅读

新型冠状病毒(2019-ncov)是一种呼吸道病毒，下水道不是其主要传播途径。然而，呼吸道病毒可能会随着人的排泄物如痰、粪便和尿液进入下水道，并能在一定时间内继续保持其在污水中的感染能力。因此，污水处理行业应采取对策，阻断病毒在下水道的传播。笔者认为，阻断病毒传播的总体思路应是“源头严格控制，末端严格预防，中间不干扰”。严格源头控制是指加强定点医疗机构、新建医院、临时集中隔离场所和科研机构医疗污水的消毒处理，从源头上杀灭病原体；末端预防是指下游城市污水处理设施应保证稳定运行，杀死处理设施中的上游“逃逸”病毒；中间未扰动是指未扰动的污水收集系统。

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1 .加强医疗污水消毒，从源头上控制疾病的源头

根据《医疗机构水污染物排放标准》(gb 18466-2005)，传染病医疗机构污水排放标准的卫生指标为粪大肠菌群数小于100 pn/l，不能检出肠道致病菌和肠道病毒。呼吸道病毒是包膜病毒，而肠道病毒是非包膜病毒。最近的研究表明，包膜病毒比非包膜病毒更有可能死于污水中。因此，当前的呼吸道病毒防控应继续执行现行标准。在医疗污水处理站的具体设计、建设和管理方面，《医院污水处理技术导则》(环发[2003]197号)、《医院污水处理工程技术规范》(hj 2029-2013)和《新型冠状病毒污染医疗污水应急处理技术方案(试行)》均有详细规定。根据“源头控制”的思想，对消毒方法、消毒剂种类和消毒剂实际用量提出以下补充建议。

1.1应优化消毒方法和药物种类的选择和确定

目前常用的消毒方法有氯化、臭氧化和紫外线。紫外线适用于大型处理设施，很少用于医疗污水处理。臭氧只能配备，其结构和操作复杂。但臭氧氧化能力强，消毒效果好，受温度、ph值等水质指标影响小，接触时间短，条件允许时可作为首选。氯化包括液氯、次氯酸盐(次氯酸钠或次氯酸钙)和二氧化氯，它们各有优缺点。液氯也是一种强氧化剂，消毒效果好，但受水中凯氏氮(氨氮和有机氮)的影响很大。当水中氨氮浓度较高时，需要过量投加，使游离氯积累到断点以上，以保证消毒效果。次氯酸盐的消毒效果类似于液氯，液氯也受凯氏氮的影响。综合成本较高，但由于其储存和给药方便，在实践中得到广泛应用。二氧化氯的氧化能力比液氯低，成本比次氯酸盐高，但它不与氨氮反应，也没有消毒副产物。综上所述，在疫情防控期间，在设备采购、场地条件、运行和成本预算等客观条件允许的前提下，以最佳消毒效果为首要目标，建议按以下顺序确定消毒方法:

臭氧消毒二氧化氯消毒液氯消毒次氯酸盐消毒

如果时间表和易于操作是主要目标，消毒方法只能按以下顺序确定:

次氯酸盐消毒液氯消毒二氧化氯消毒臭氧消毒

实际上，除了一些使用臭氧和二氧化氯消毒的大型医疗机构外，大多数定点医疗机构、新建医院和临时集中隔离场所都使用次氯酸盐。

1.2不同情况下消毒剂的实际用量应以效果为目标确定

对病原微生物的灭活效果取决于消毒ct值(mg min/l)，其根据以下公式计算:

Ct=接触池末端消毒剂浓度×接触时间

不同的病原微生物需要不同的ct值。在水处理中，水中杂质少，浊度低，病毒比鞭毛虫、子孢子和细菌更容易灭活，因此杀灭病毒不是瓶颈。污水中有许多杂质，病毒经常附着在颗粒上或嵌入其中，这比细菌更难灭活。污水消毒的Ct值一般是根据杀灭细菌(以粪大肠菌群为指标)来设计的，若杀灭病毒则需要更高的消毒标准。在美国加州，为了保证后续污水再生和利用的安全性，污水处理厂二级出水的ct值是根据杀灭病毒的目标确定的。当使用液氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉)或二氧化氯作为消毒剂时，加州是按ct值450mg/L设计的，肠道病毒灭活率可达99.99%(4log)，是目前世界上污水消毒的最高设计和操作标准。当臭氧用作消毒剂时，它是根据1毫克/分钟/升的ct值设计和操作的。

新型冠状病毒污染医疗污水应急处理技术方案(试行)(以下简称“应急方案”)要求当使用液氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉)或二氧化氯作为消毒剂时，如果消毒接触池接触时间≥1.5小时，余氯量应大于6.5 mg/l(以游离氯计)；消毒接触池接触时间为1小时，余氯量大于10毫克/升(以游离氯计算)。如果根据接触池末端的浓度计算余氯，应急计划要求的ct值分别为585毫克/分钟和600毫克/分钟，高于加利福尼亚州的450毫克/分钟，这是最严格的设计和操作ct值，可确保肠道病毒的灭活率大于99.99%(4log)。根据应急预案，几种消毒剂的剂量参考值为50毫克/升，二氧化氯和臭氧的消毒效果受水质影响较小。二氧化氯的ct值高于加州的450毫克/分钟/升，臭氧的ct值远远高于加州的1毫克/分钟/升，从而保证了病毒的杀灭效果。当使用液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)作为消毒剂时，建议根据不同情况和水质确定具体用量。

向污水中加入液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)作为消毒剂后，由于污水中含有大量的凯氏氮，随着投加量的增加，反应顺序如图(1)所示。在第一阶段，消毒剂首先氧化污水中的硫化氢和其他高度可还原的物质；随着投加量的增加，消毒剂进入第二阶段，与氨氮形成氯胺，与有机氮形成有机氯胺，与少量有机物形成有机氯化物；剂量持续增加并进入第三阶段。消毒剂与第二阶段产生的氯胺反应，以减少氯胺的量。直到第四阶段，游离余氯才开始积累并杀死病原体。

图(1):断裂点氯化反应示意图

投药量不足时，在第Ⅱ和Ⅲ阶段形成或剩余的是氯胺。氯胺虽然也有消毒作用，但属于缓慢消毒，通常要求几小时以上的接触时间，在接触时间仅为1.5个小时的接触池内难以发挥出明显的消毒效果。氯胺常用于供水管网的持续性抑菌。因此，要实现污水游离氯消毒，需要按凯氏氮浓度计算越过折点的投药量。当采用液氯、次氯酸钠或次氯酸钙(漂白粉)做消毒剂时，投药量应按下式计算：