醫(yī)院放射性污水處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

全康環(huán)保:前言：隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，核醫(yī)學(xué)在醫(yī)院診斷和治療中的應(yīng)用越來(lái)越普便。為了更好的普及放射性污水處理的知識(shí)，從醫(yī)院放射性污水的來(lái)源、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)入手，通過(guò)對(duì)常用醫(yī)院放射性污水處理工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)分析，接合實(shí)際工程案例分析，對(duì)醫(yī)院放射性污水處理的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討和總結(jié)。

1、醫(yī)院放射性污水的來(lái)源、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1、醫(yī)院放射性污水的來(lái)源

一般來(lái)說(shuō)，醫(yī)院放射性同位素污水的來(lái)源主要包括以下三方面：

1、在診斷和治療過(guò)程中，病人服用放射性同位素后所產(chǎn)生的排泄物（70%的藥物都是通過(guò)排泄排出體外的）；

2、清洗病人服用的藥杯、注射器和高強(qiáng)度放射性同位素分裝時(shí)的移液管等器皿所產(chǎn)生的清洗水；

3、醫(yī)用標(biāo)記化合物制備（回旋加速器、熱室）及傾倒多余劑量放射性同位素排放的放射性廢水。

1.2、醫(yī)院放射性污水水質(zhì)

1、放射性污水的分類標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）規(guī)定，放射性污水按照其放射性活度大小可以分為四級(jí)，見(jiàn)表1：

2、醫(yī)院放射性污水水質(zhì)

根據(jù)2003年國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的《醫(yī)院污水處理技術(shù)指南》相關(guān)規(guī)定：醫(yī)院放射性污水的濃度范圍為3.7×102Bq/L~3.7×105Bq/L，屬于低放污水。

通常情況下，醫(yī)院進(jìn)行診療所采用的放射性核素，其特點(diǎn)是核素的半衰期一般比較短，毒性相對(duì)較低，并且放射性污水的排放量也較低，一般在0.2~5m3/d。各醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科常用放射性核素有89Sr(鍶)、99mTc（高锝）、131I（碘）、153Sm（釤）、32P（磷）、18F（氟）、125I（碘）等，產(chǎn)生的放射性污水都具有水量小、放射性核素含量較低以及污水中主要放射性核素半衰期較短等顯著特點(diǎn)。

注:Bq是放射性活度單位，放射性元素每秒有一個(gè)原子發(fā)生衰變時(shí)，其放射性活度即為1貝可。

1.3、醫(yī)院放射性污水排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《醫(yī)療機(jī)構(gòu)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18466-2005規(guī)定，綜合醫(yī)療機(jī)構(gòu)和其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)，醫(yī)院放射性污水污染物排放量限制（日均值）：總α<1Bq/L，總β<10Bq/L。

根據(jù)《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》GB18871-2002的排放要求：每月排放總活度<10ALImin（ALImin是相應(yīng)于職業(yè)照射的食入和吸入值中的較小者），每次排放活度<1ALImin，并每次排放后用不少于3倍排放量的水進(jìn)行沖洗。

2、常用醫(yī)院放射性污水處理工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)分析

放射性污水的處理，從根本上講，只能依靠自然衰變來(lái)降低以至消除其所含放射性核素的放射性，故其處理方法根本上來(lái)說(shuō)無(wú)非是貯存和擴(kuò)散兩種。目前常用的處理方法主要有：化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法以及貯存衰變法。

醫(yī)院放射性污水主要用貯存衰變法。貯存衰變法是將放射性污水排入衰變池貯存一定時(shí)間（一般為污水中最長(zhǎng)半衰期核素的10個(gè)半衰期），使污水中的放射性核素進(jìn)行自然衰變，待污水的放射性指標(biāo)達(dá)到國(guó)家管理限值時(shí)方可進(jìn)行排放的一種方法。工程上主要有連續(xù)衰變池和間歇式衰變池兩種形式。

2.1、連續(xù)衰變池

連續(xù)衰變池的進(jìn)水和出水都是連續(xù)的，池內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻，推流式排放。衰變池設(shè)計(jì)總?cè)莘e為最長(zhǎng)半衰期同位素10個(gè)半衰期放射性廢水總排水量。每一個(gè)均采用導(dǎo)流管，污水從池下部進(jìn)入，上部排出，以防止短路，保證衰變效果。連續(xù)衰變池示意圖間圖1：

連續(xù)流動(dòng)式衰變池具有池容積小，占地面積小，造價(jià)較低，操作簡(jiǎn)單，不需或很少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是抗沖擊能力差，如果發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏等事故，污水中的放射性物質(zhì)增加時(shí)，污水在衰變池中還未衰變到允許的排放濃度就不得不排放，會(huì)造成放射性污染事故。

2.2、間歇式衰變池

間歇式衰變池采用兩個(gè)或多格式衰變池輪流收集并貯存醫(yī)院放射性污水（并聯(lián)切換），每格設(shè)計(jì)容積為最長(zhǎng)半衰期核素?cái)?shù)倍半衰期時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生放射性污水的排放量，待污水在池中經(jīng)過(guò)衰變達(dá)到國(guó)家規(guī)定限制后，再排入周圍環(huán)境中。間歇式衰變池示意圖間圖2：

間歇式衰變池的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，如果發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏等事故，污水中的放射性物質(zhì)增加時(shí)，可以通過(guò)延時(shí)排放來(lái)延長(zhǎng)污水在衰變池中停留時(shí)間，確保污水衰變到允許的排放濃度后排出，避免造成放射性污染事故。其缺點(diǎn)是衰變池容積較大，占地面積大，造價(jià)高，需要設(shè)控制閥門(mén)和水泵，控制相對(duì)復(fù)雜。

3、實(shí)際工程案例分析

醫(yī)院項(xiàng)目由于使用人群的特殊性，在放射性污水處理工藝的選擇上，應(yīng)優(yōu)先考慮安全性，因此，一般情況優(yōu)先選擇間歇式衰變池的處理工藝。前文已經(jīng)提到，間歇式衰變池的主要缺點(diǎn)是：衰變池容積較大，占地面積大，本章主旨是如何減少衰變池的容積，并相應(yīng)減少占地面積。下面，我們結(jié)合某醫(yī)院實(shí)例對(duì)如何優(yōu)化衰變池設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

3.1 醫(yī)院放射性污水系統(tǒng)水量計(jì)算

要減少衰變池的容積及占地面積，我們首先需要考慮的是如何減少醫(yī)院放射性污水系統(tǒng)水量，這是治本之法。醫(yī)院放射性污水來(lái)源主要是核醫(yī)學(xué)科病人所產(chǎn)生的糞便污水，而并非盥洗、淋浴廢水。在確定放射性污水量時(shí)，除參照給排水規(guī)范及中水規(guī)范外，還要根據(jù)環(huán)評(píng)部門(mén)給出的指標(biāo)進(jìn)行校核。下面，我們通過(guò)某醫(yī)院實(shí)例進(jìn)行計(jì)算。

天津空港國(guó)際生物醫(yī)學(xué)康復(fù)治療中心位于天津市空港經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃的醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施建設(shè)用地范圍內(nèi)，總建筑面積：134196平方米，其中地上建筑面積84140平方米，地下建筑面積50056平方米。建筑高度40.8米，地上九層，地下一層。

核醫(yī)學(xué)診療部位于地下一層，核醫(yī)學(xué)病房，圍繞下沉廣場(chǎng)設(shè)置，共有14間單人病房。

131I（碘131）主要用于治療分化型（DTC）甲狀腺癌，因?yàn)榧谞钕侔┘?xì)胞與原健康細(xì)胞一樣具有吸收碘元素的能力。甲狀腺癌患者在進(jìn)行手術(shù)切除之后，給藥高劑量的放射性碘藥物會(huì)被體內(nèi)殘留或轉(zhuǎn)移的甲狀腺癌細(xì)胞吸收，通過(guò)放射性對(duì)甲狀腺癌細(xì)胞進(jìn)行殺傷?，F(xiàn)已經(jīng)成為了現(xiàn)場(chǎng)最常用的甲狀腺癌術(shù)后治療手段。

核醫(yī)采用放射性藥物為碘131，半衰期為8.3天，根據(jù)環(huán)評(píng)要求，放射性污水需在衰變池內(nèi)停留超過(guò)10.5倍半衰期才能排放。

為減少放射性污水污水排放量，本工程核醫(yī)學(xué)科14間單人病房采用污廢分流的排水形式，只將糞便污水排入衰變池內(nèi)。

計(jì)算過(guò)程如下：

單人病房生活用水定額取250L/床?d，沖廁用水比例按14%考慮，則沖廁用水定額取35L/床?d，單人病房一共14間，則

糞便污水日排放量Qd=35×14=490L/d；

碘131半衰期為8.3天，10.5倍半衰期為87.15天；

則10.5倍半衰期糞便污水排放量Q=87.15×490=42703.5L，即42.7m3。

現(xiàn)將污廢合流與污廢分流兩種排水方式的計(jì)算結(jié)果做一個(gè)對(duì)比，詳下表：

通過(guò)對(duì)比，污廢分流放射性污水排水量?jī)H為污廢合流放射性污水排水量的14%，大大減少了衰變池的儲(chǔ)水容積。

3.2 衰變池工藝優(yōu)化

常規(guī)的間歇式衰變池采用3格衰變池的系統(tǒng)比較多，因?yàn)槠湎鄬?duì)控制簡(jiǎn)單一些。按照3格衰變池進(jìn)行計(jì)算，我們可以得到衰變池的總?cè)莘e。計(jì)算過(guò)程如下：

衰變池采用輪流收集貯存，輪流排放的形式。即放射性污水經(jīng)化糞池處理后，先排入第一格衰變池，待滿后關(guān)閉，啟用第二格，讓第一格池內(nèi)污水自行衰變；待第二格滿后，再啟用第三格；待第三格快滿時(shí)，第一格池內(nèi)污水停留時(shí)間已滿足10.5倍半衰期，可開(kāi)啟第一格半衰池排放污水。則每格衰變池容量應(yīng)為10.5倍半衰期糞便污水排放量的50%。

即每格衰變池的容積V1=42.7×50%=21.35m3；

則3格衰變池的總?cè)莘eV2=21.35×3=64.05m3。

本工程采用5格衰變池，放射性污水經(jīng)化糞池處理后，先排入第一格衰變池，待滿后關(guān)閉，啟用第二格，讓第一格池內(nèi)污水自行衰變；待第二格滿后，再啟用第三格；以此類推，當(dāng)?shù)谖甯袼プ兂乜鞚M時(shí)，第一格池內(nèi)污水停留時(shí)間已滿足10.5倍半衰期，可開(kāi)啟第一格半衰池排放污水。則每格衰變池容量應(yīng)為10.5倍半衰期糞便污水排放量的25%。

即每格半衰池的容積V3=42.7×25%=10.68m3；

則5格衰變池的總?cè)莘eV4=10.68×5=53.4m3。

從上述計(jì)算可以看出，5格衰變池較3格衰變池的總?cè)莘e減少了1/6，從而使占地面積更小。

以此類推，間歇式半衰池的格數(shù)越多，總?cè)莘e則越小，假設(shè)10.5倍半衰期糞便污水排放量為V，衰變池格數(shù)為n，則每格的容積應(yīng)為V/(n-1)，3~10格半衰池的每格容積及總?cè)莘e詳表2：

我們可以從表2中看到，隨著格數(shù)的增加，總?cè)莘e越來(lái)越小，但是明顯呈現(xiàn)一種邊界遞減效應(yīng)。通過(guò)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的共同探討，從可行性及經(jīng)濟(jì)性角度進(jìn)行對(duì)比，本工程最終確定采用5格衰變池的方案。

3.3 各類構(gòu)筑物綜合布置，優(yōu)化空間利用率

由于本工程衰變池只能在下沉廣場(chǎng)區(qū)域設(shè)置，還需同時(shí)考慮生活廢水及雨水調(diào)峰收集池設(shè)置，于是本工程降化糞池、雨水調(diào)峰收集池、衰變池進(jìn)行了綜合布置，分為上下兩層。地下一層為化糞池及設(shè)備管廊，局部為雨水調(diào)峰收集池上部；地下二層為衰變池及雨水調(diào)峰收集池。管道及提升設(shè)備與衰變池立體布置便于化糞池（降解池）的出水通過(guò)重力流向各衰變池。管道設(shè)于設(shè)備管廊內(nèi)，便于安裝及維修。提升泵采用立式排污泵，設(shè)于管廊內(nèi)，避免采用潛污泵提升放射性污水。邊角的空間通過(guò)布置雨水收集池得到了最大的利用。

綜合考慮污、廢、雨系統(tǒng)設(shè)置位置，最大限度的合理利用空間。

3.4 總結(jié)

綜上所述，在本工程中，我們通過(guò)以下3條措施，減少了衰變池的容積及占地面積，同時(shí)增加了空間利用率：

1）通過(guò)增加衰變池的數(shù)量，將衰變池總?cè)莘e縮小1/6,以更合理的利用空間，同時(shí)減少局部基礎(chǔ)埋深，及基礎(chǔ)維護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)。

2）通過(guò)創(chuàng)新的立體布置，使空間的利用更高效，安裝與維修更便捷，使用更安全。

3）從醫(yī)院的整體考慮，利用一體化設(shè)計(jì)的思路，將廢水收集池、衰變池等構(gòu)筑物與化糞池、雨水收集池等構(gòu)筑物綜合布置，進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，最大化的利用了空間。