醫(yī)療廢水中余氯影響因素
在新冠疫情嚴(yán)峻形勢下，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的廢水排放已經(jīng)成為國內(nèi)外研究關(guān)注的熱點(diǎn)。為了防止交叉感染及病菌傳播，國家針對(duì)醫(yī)療廢水的排放指標(biāo)出臺(tái)諸多政策，明確要求醫(yī)療廢水必須經(jīng)過消毒滅菌處理后達(dá)標(biāo)排放。近年來，醫(yī)療廢水消毒措施主要有含氯消毒劑、紫外線消毒和臭氧消毒，三者消毒效果依次為臭氧>紫外線>含氯消毒劑，它們的特點(diǎn)各有不同。目前含氯消毒劑是市面上應(yīng)用最為廣泛的消毒方式，消毒效果顯著、便于操作、價(jià)格便宜，但消毒過程易受其他因素干擾，需定比投入才能保證消毒效果。
氯消毒原理是將氯溶于水后生成次氯酸，它是一種強(qiáng)氧化劑，且因體積小，無電荷，易進(jìn)入細(xì)菌或病毒體內(nèi)，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致多種酶系統(tǒng)功能喪失、糖代謝受阻等變化使得菌體死亡。余氯指將具有強(qiáng)氧化性的含氯消毒劑投入水中，經(jīng)過一定的接觸時(shí)間，與水中還原性物質(zhì)反應(yīng)后，原水中所剩余的總氯含量。為了防止水體的二次污染，余氯的存在保證了一種持續(xù)性的滅菌狀態(tài)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，醫(yī)療廢水中的余氯不可避免的受到各種因素的影響，如何將余氯控制在合格范圍之內(nèi)，已成為國內(nèi)外重點(diǎn)研究課題之一。余氯濃度過大，易生成具有致癌等潛在生態(tài)毒性的含氯消毒副產(chǎn)物如三氯甲烷、四氯化碳等，對(duì)人體健康、水生生物及生態(tài)環(huán)境造成不良影響；余氯濃度過小，難以滿足醫(yī)療廢水的消毒效果。目前廢水中余氯的檢測方法多樣，包括滴定法、現(xiàn)場測定法、DPD比色法等，通過胡玉芬、周乙新等人的研究發(fā)現(xiàn)，DPD比色法應(yīng)用廣泛、操作便捷、準(zhǔn)確性高。本文通過對(duì)不同類型、不同城市及不同規(guī)模的醫(yī)療機(jī)構(gòu)廢水中余氯控制的現(xiàn)狀，并分析其存在問題。探究醫(yī)療廢水消毒工藝、外界環(huán)境及水體本身等對(duì)余氯的影響因素，提出有效可行的控制策略，為進(jìn)一步合理控制余氯量提供理論依據(jù)。
1、我國醫(yī)療廢水余氯的現(xiàn)狀
1.1 不同類型醫(yī)療機(jī)構(gòu)廢水中余氯的現(xiàn)狀
通過黃云研究發(fā)現(xiàn)，不同類型醫(yī)療機(jī)構(gòu)廢水中余氯達(dá)標(biāo)情況不同，由圖1結(jié)果可知，?？漆t(yī)院余氯合格率高于綜合醫(yī)院的余氯合格率的2倍，綜合醫(yī)院廢水處理效果明顯低于專科醫(yī)院。綜合醫(yī)院病種多樣、病源復(fù)雜，造成水體本身存在多種化學(xué)類物質(zhì)、生物類藥劑或病原體微生物等，各種物質(zhì)在水中經(jīng)過一系列連續(xù)多變的反應(yīng)，形成復(fù)雜的綜合水體。而專科醫(yī)院病源簡單、產(chǎn)污環(huán)節(jié)固定、水體單一。所以整體來看，?？漆t(yī)院廢水余氯的合格率高于綜合醫(yī)院，相對(duì)綜合醫(yī)院的廢水處理較為容易。
1.2 不同規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)廢水中余氯的現(xiàn)狀
通過閆偉虹研究發(fā)現(xiàn)，不同處理規(guī)模醫(yī)療廢水余氯達(dá)標(biāo)情況不同，由圖2結(jié)果可知，每日廢水量處于50噸以下的小規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)余氯合格率最低，50~100噸中等規(guī)模的醫(yī)療機(jī)構(gòu)余氯合格率最高，100噸以上的大規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)余氯合格率次之。小規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的廢水量很小，廢水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)間歇頻率高、時(shí)間長，既無法保證消毒效果，也易造成出水余氯偏低。前期消毒效果不顯著，醫(yī)療機(jī)構(gòu)為了提高消毒效果，不斷地增大投藥量，反而造成出水余氯偏高，引發(fā)了環(huán)境的二次污染。小規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)出水余氯忽高忽低，難以把控。其問題主要在于廢水排放量小且不穩(wěn)定，設(shè)備長期無法正常運(yùn)營易引發(fā)故障。污水處理人員專業(yè)基礎(chǔ)薄弱、崗位不穩(wěn)定，憑經(jīng)驗(yàn)操作設(shè)備，不能有效控制加氯量，更無法保證出水余氯的合格率。
2、現(xiàn)場工藝對(duì)余氯的影響因素
目前我國的消毒工藝條件和技術(shù)水平已取得了顯著的成果。但消毒劑本身、投加過程、現(xiàn)場設(shè)施等受到多種因素的限制和干擾，為進(jìn)一步有效控制出水余氯的達(dá)標(biāo)排放，從消毒劑的源頭到現(xiàn)場處理過程等要點(diǎn)分析其影響因素，并提出有效的控制策略。
2.1 消毒劑的合格率
含氯消毒劑的有效含量作為計(jì)算進(jìn)水投藥量和出水余氯量的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，更是保證消毒效果的重要因素之一。目前市面上含氯消毒劑的有效含量參差不齊，據(jù)陳晨等研究發(fā)現(xiàn)，西安市2016~2018年期間含氯消毒劑的合格率均低于80%。有效氯含量的影響因素涉及諸多方面，包括含氯消毒劑本身的出廠品質(zhì)、藥劑配制過程的精準(zhǔn)度及藥劑的運(yùn)輸儲(chǔ)存條件等。所以消毒劑合格率的規(guī)范驗(yàn)收是必不可少的步驟。
2.2 消毒劑的投加量
消毒劑的投加量是保證出水余氯量的決定性因素。根據(jù)《關(guān)于做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫(yī)療污水和城鎮(zhèn)污水監(jiān)管工作的通知》(環(huán)辦水體函[2020]52號(hào))指導(dǎo)要求，參考有效氯投加量為50mg/L。不同醫(yī)院可根據(jù)產(chǎn)污量不同估算合適的加藥量。多數(shù)污水運(yùn)營人員基本停留在設(shè)備操作階段，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，每日排污量估算不準(zhǔn)確，致使投藥量計(jì)算困難，憑借主關(guān)經(jīng)驗(yàn)操作，消毒劑的投加量無法保證。在一定條件下，有效氯投加量與接觸時(shí)間存在著密切的關(guān)系。保證消毒效果的前提下，消毒池接觸時(shí)間越長，氯的投加量越小，所以通過延長接觸時(shí)間也是控制加藥量的一種有效手段。
2.3 現(xiàn)場投藥時(shí)間
投藥時(shí)間是計(jì)算有效含氯的消耗和衰減的重要支撐數(shù)據(jù)之一。投藥時(shí)間控制不當(dāng)，易出現(xiàn)投藥周期長、消毒劑揮發(fā)、消耗等問題。一般人工投藥易出現(xiàn)時(shí)間偏差，而自動(dòng)投藥設(shè)備一旦停止運(yùn)行或延遲投藥，有效氯投加量需重新估算和調(diào)試，便無法保證排放口出水余氯的達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)投加新藥時(shí)，現(xiàn)場儲(chǔ)藥罐內(nèi)舊藥有效氯含量不足，新藥與舊藥混合后濃度被稀釋。若藥劑達(dá)到設(shè)置低液位后灌注新藥，既可控制藥效衰減又避免藥劑浪費(fèi)。建議人工投藥或自動(dòng)設(shè)備投藥，需要專人專管，保證準(zhǔn)確的投藥時(shí)間。
2.4 現(xiàn)場設(shè)施條件
醫(yī)療廢水處理工藝中的消毒劑投入到儲(chǔ)藥罐配制規(guī)定濃度后進(jìn)行投藥。由于含氯消毒劑易揮發(fā)、不穩(wěn)定，一旦經(jīng)日光照射，藥劑分解速度加快。而目前現(xiàn)場藥劑儲(chǔ)存條件較差，儲(chǔ)藥罐體上蓋密封不嚴(yán)或是露天暴曬，易造成儲(chǔ)藥罐內(nèi)的有效氯含量損失。王慕提出現(xiàn)場儲(chǔ)藥罐采用黑色或深色罐體、上蓋密封嚴(yán)實(shí)且預(yù)留出氣口、罐體材料耐腐蝕，可保證藥劑存儲(chǔ)達(dá)到避光、密封、防腐等條件，減少藥劑的損失。醫(yī)療廢水排口瞬時(shí)流量間斷排放，兼具不穩(wěn)定、波動(dòng)大等特點(diǎn)，廢水排放的不確定性易造成加藥量估算的困難，難以保證出水余氯的濃度值，如果消毒池前端設(shè)置緩沖池，到達(dá)指定的液位時(shí)可流入消毒池，便保證了廢水流量的均勻穩(wěn)定。
3、水體內(nèi)部對(duì)余氯的影響因素
醫(yī)療污水處理過程中影響出水余氯的因素往往是復(fù)雜和交互的，消毒過程可能同時(shí)作用或連續(xù)作用。多數(shù)研究者認(rèn)為，溫度、濁度、氨氮等參數(shù)均對(duì)余氯造成一定的影響或干擾：
①在一定條件下，水體溫度的升高，各類物質(zhì)反應(yīng)速率加快，水中還原性物質(zhì)及有機(jī)物等耗氯類物質(zhì)大量增加，消毒劑在水中擴(kuò)散速度加快，到達(dá)微生物體表的時(shí)間縮短，微生物死亡的速率加快，引起含氯消毒劑消耗速率加快。
②濁度一般是懸浮物和溶質(zhì)所造成的影響，它們本身具有吸附有機(jī)類物質(zhì)的能力，進(jìn)一步說明他們具有耗氯類物質(zhì)。據(jù)黃銳研究發(fā)現(xiàn)，余氯與濁度之間呈負(fù)相關(guān)性，濁度越高，則余氯越小。這一發(fā)現(xiàn)與胡玉芬的研究一致，水體的濁度與余氯存在密切關(guān)系。
③氨氮與余氯相互影響，相互制約。黃蓉研究發(fā)現(xiàn)，余氯與氨氮呈明顯的負(fù)相關(guān)性，氨氮越高，余氯含量越低，而與硝氮成正相關(guān)性。在反應(yīng)過程中存在干擾因子，導(dǎo)致氨氮與余氯生成氯胺，造成結(jié)果偏差。
④有機(jī)物類含量高，比如TOC值越高，則氯量消耗的越多，余氯越小。
⑤含氯消毒劑作為強(qiáng)氧化劑投入水中后易引起水質(zhì)的氧化還原電位發(fā)生變化。氧化還原電位與糞大腸桿菌呈顯著的相關(guān)性，余氯與糞大腸桿菌存在負(fù)相關(guān)性，因此氧化還原電位與出水余氯存在一定的間接關(guān)聯(lián)。
4、結(jié)論與展望
隨著新冠疫情的持續(xù)性發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)出水的達(dá)標(biāo)排放已成為人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。綜上研究發(fā)現(xiàn)，我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)出水余氯整體控制效果并不理想，主要體現(xiàn)在設(shè)備投入和技術(shù)水平方面。比如處理設(shè)備投入不夠，檢驗(yàn)設(shè)備缺乏，污水運(yùn)營人員的技術(shù)水平有限，水體復(fù)雜且消毒工藝水平不高等問題。
我國要求出水進(jìn)行處理后才能排放，余氯是判斷水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，出水余氯控制受到內(nèi)外多種因素的影響，如水體本身、消毒工藝、外界環(huán)境等因素。消毒過程中有效氯的投加量對(duì)余氯存在直接影響關(guān)系，而藥劑的投加量與消毒池的接觸時(shí)間、現(xiàn)場設(shè)施有關(guān)。適當(dāng)延長接觸時(shí)間，可減少藥劑的投加量。消毒池前端設(shè)置緩沖池，穩(wěn)定的流量保證投藥量的準(zhǔn)確性。現(xiàn)場儲(chǔ)藥罐采用深色耐腐蝕材料、上蓋密封嚴(yán)或投藥時(shí)間把控在低液位時(shí)灌注新藥，能有效的避免藥劑的消耗。通過研究水體與余氯之間的相互關(guān)系發(fā)現(xiàn)：溫度越高，余氯消耗速率越快；濁度越大，余氯越?。挥嗦扰c氨氮呈明顯的負(fù)相關(guān)性，氨氮越高，余氯含量越低，而與硝氮成正相關(guān)性；水體有機(jī)物類含量高，余氯越低；氧化還原電位與出水余氯存在一定的間接關(guān)聯(lián)。醫(yī)療廢水處理是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，這一過程中對(duì)余氯的影響因素頗多，且多種連續(xù)反應(yīng)機(jī)理并不明確，余氯控制機(jī)理有待進(jìn)一步探究。研究醫(yī)療廢水中余氯的影響因素，并采取有效可行的控制策略，為合理控制余氯量提供理論依據(jù)，更為提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。（來源：陜西國源檢測技術(shù)有限公司）