船舶醫療廢水及廢棄物處理技術

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(中國船舶研究設計中心，武漢 430064)

對于大型水面船舶，如郵輪、醫療救護船等，由于搭載人員多、人員密集，在遠洋航行過程中，需要相對完善的醫療條件保障船員、乘客的身體健康。以某醫療船為例，其內部配置有功能齊全的診室、病房及隔離病房等，相當于一個中小型醫院，每天產生的醫療廢水、醫療廢棄物在全船生活污水及固體垃圾排放中占一定比例，并攜帶有各種疾病病毒和具有潛在危險性的治療藥物，與普通生活污水及固體垃圾的特性影響有較大差別。為保障人員健康、控制污染排放，一般需對醫療廢水、廢棄物進行消毒或單獨處理再行排放，部分特殊廢水、廢棄物還需單獨密封存儲、靠岸后再行處理。

1 醫療廢水處理技術

1.1 醫療廢水的性質

醫院排放的混雜在糞便、尿液、血液乃至洗漱廢液之中的傳染性病毒、菌等病原性微生物，具有較強的傳染性，隨醫院生活污水等排放后，容易造成環境污染、危及水生物乃至誘發疾病。雖然與普通生活污水所含有的有機物、懸浮物等類似，但由于攜帶的病毒、菌甚至醫藥中的有毒化學物質，特別是門診、化驗、病房、同位素診療、手術室、X光洗印等場所或診療過程中產生的廢水、廢液，其污染性、傳染性更強，必須經過消毒、滅菌等方式進行處理后再行排放[1-2]。陸上醫療廢水水質見表1。

表1 陸上醫院廢水水質

2.2 處理排放要求

普通商船很少設置專門的醫療區域、醫療設施，船舶污染處理排放一般僅針對普通生活污水，如黑水、油污水等中的COD、BOD5、SS、含油量等參數進行控制，遵循的標準主要有《鋼質海船入級規范》《船舶污染物排放標準》及與國際海洋環保公約的相關規定，如有少量醫療設施，僅對醫療艙室的廢水設置獨立總管收集，然后并入船舶生活污水處理系統進行處理、排放，暫沒有對醫療廢水處理排放的特殊要求。對于設置有醫療設施的船舶，一般參考陸上醫院醫療廢水相關要求，如《醫療機構水污染物排放標準》。

該標準要求對醫院產生的廢水、污泥等污染物進行處理，不僅規定了對含有病原體污水進行消毒殺菌處理的效果，要求兼顧生態環境安全，對污水的排放進行分類要求，即排放至城市下水道的污水、直接排放至自然水體的污水，其處理后的生物指標有差異。由于醫院的性質不同，產生的醫療廢水的性質差異很大，因此該標準根據醫院性質，將污水去向分成兩個等級，明確各級控制指標要求，如消毒時間、余氯含量、COD、BOD5、SS、陰離子表面活性劑、氨氮等，見表2。

1.3 船舶醫療廢水處理技術現狀

醫院污水處理所用工藝必須確保處理出水達標，主要采用3種工藝：加強處理效果的一級處理、二級處理和簡易生化處理。工藝選擇原則如下。

表2 陸上醫院水污染物排放限值(日均值)

1)傳染病醫院必須采用二級處理，并需進行預消毒處理。

2)處理出水排入自然水體的縣及縣以上醫院必須采用二級處理。

3)處理出水排入城市下水道(下游設有二級污水處理廠)的綜合醫院推薦采用二級處理，對采用一級處理工藝(見圖1)的必須加強處理效果。

圖1 一級強化處理工藝流程

醫院污水經化糞池進入調節池，調節池前部設置自動格柵，調節池內設提升水泵。污水經提升后進入混凝沉淀池進行混凝沉淀，通過混凝沉淀(過濾)去除攜帶病毒、菌的顆粒物，提高消毒效果并降低消毒劑的用量，避免消毒劑用量過大對環境產生不良影響。沉淀池出水進入接觸消毒池進行消毒，接觸池出水達標排放。

該工藝的主要特點：加強處理效果的一級強化處理可以提高處理效果，將攜帶病毒、病菌的顆粒物去除，可減少后續深化消毒所需消毒劑用量、提高消毒效果，適用于處理出水最終進入城市污水處理廠進行二級處理(見圖2)的綜合醫院。

圖2 二級強化處理工藝流程

一、二級處理主要區別在于二級處理增加了關于傳染性醫院廢水的預消毒，其他處理過程包括化糞池、生化池、沉淀池、消毒池等處理工藝基本一致。除了消毒部分工藝外，其他處理功能可由船舶MBR生活污水處理裝置進行生化處理、膜過濾與氯消毒處理。

目前國內進行醫療廢水處理的醫療船舶主要是借鑒城鎮醫院廢水處理的技術工藝，采取臭氧消毒技術對全船收集的醫療廢水進行消毒預處理，再排入膜生化法(MBR)生活污水處理裝置中進行處理。該MBR處理裝置與其他船舶裝備的裝置的主要差別在于，排放水的末端消毒也采用的臭氧，而非普通的紫外線消毒。以某醫療船為例，在設計階段，考慮到各功能區域的污水特性差異，生活污水收集與處理系統也分為三個子系統，全部采取真空收集系統，其系統原理見圖3[3]。

圖3 某船的MBR型生活污水綜合處理裝置功能

1)艏部居住區污水主要為船員的起居生活產生的糞便污水與洗滌水，污水直接采取生化法處理后排放(注：該船建造時MEPC.159(55)決議尚未出臺，膜生化法處理尚未推廣)。

2)艉部生活區考慮廚房灰水中的油脂，除設置生化法處理裝置外，在廚房灰水收集管路上設置了撇油器。

3)中部醫療區針對醫療廢水的特殊性，污水收集進收集柜后，轉駁至氧化塔內利用臭氧的強氧化性進行預消毒，再轉駁至生化法生活污水處理裝置進行生化處理，并在末端排放前設置加藥消毒(次氯酸鈉)。

臭氧消毒處理的尾氣沒有進行處理，設置了單獨的透氣管進行尾氣排放。對于化驗檢測、放射治療等產生的含有重金屬、放射性等特殊醫療廢水，設置容器進行單獨收集，封裝后轉岸上處理。

該醫療船實際設備選配是參照陸用標準《醫院污水處理技術指南》(300床屬于中型醫院，污水排量為300～400 L/床)設計，按照400 L/床的標準選配。醫療廢水的消毒處理方式與指標，按照規范論證的技術途徑主要包括臭氧消毒、紫外線消毒和加藥消毒。考慮該醫療船總體資源比較寬裕，選取臭氧消毒。投入的臭氧量基本是按照陸用的標準選取上限，并且保證與醫療廢水混合循環的停留時間夠長(設計為24 h)，近似認為已充分消毒完全。對于排放指標檢驗指標的確定，該船的系統設計并不可能完全照搬陸上的處理工藝，對于臭氧消毒處理后的病菌排放與水質質量沒有提相關檢測指標要求，系統與設備試驗按照普通船舶生活污水處理系統的規范指標驗收[4]。

2 醫療廢棄物處理技術

2.1 醫療廢棄物的性質

醫院診療過程中，與病人血液、身體等有過接觸而攜帶上感染性、毒性物質的物品或其他危害性物質的廢棄物，如一次性醫療器具、棉球、紗布、化驗標本、過期藥品、處理醫療廢水的污泥等，統稱為醫療廢棄物。這類廢棄物有別于普通生活垃圾，它們攜帶有種類繁多的病毒、細菌，具有急性病毒傳染及潛伏性傳染的特點，同時有在腐爛過程中易產生的氨氣和硫化氫等刺鼻性氣體、分解過程中產生的具有致癌性質的二噁英等，一旦混入普通生活垃圾流散、甚至通過廢物再利用等形式融入日常生活，將極大影響人們身心健康，特別容易大范圍疾病傳染，造成極大的危害染。

2.2 處理排放要求

雖然有關環保公約及標準對船舶垃圾排放有一定的控制要求，但主要針對塑料制品、紙制品、食品廢棄物、金屬垃圾等進行排放限值，普通船舶很少設置專門的醫療設施，極少量的醫療廢棄物，通常是單獨進行收集、存儲，靠岸后再交由陸上處理設施進行處理。

陸上醫院由于醫療設施多、醫療器具用量大、病人及疾病類型繁多，產生的醫療廢棄物已經達到相當大的數量級，引起了環保部門的重視，并于20世紀 90年代開展著手對醫療廢棄物進行管理、控制，專門研究制定了相應的管理條例。

2.3 醫療廢棄物處理技術

目前用于醫療廢物處理的方法很多，如高溫蒸汽處理、化學處理、微波處理等非焚燒方式，也有焚燒、高分分解、干燥滅菌等方法。表3為目前常用處理方式的原理及優缺點[5-7]。

3 船舶醫療廢水及廢棄物處理概念方案

3.1 醫療廢水處理方案

為盡量利用船舶已有生活污水處理系統(黑水、灰水)，某船制定醫療廢水處理方案時，將船舶醫療區產生的廢水按照普通病房廢水、隔離病房廢水以及特種醫療廢水(即含重金屬和放射性的醫療廢水)三類進行分類收集處理。

1)醫療區普通病房產生的廢水采用獨立的收集管路進行收集，常規狀態下視作普通污水，與船上其他生活類黑水一同送入生活污水處理裝置進行處理。

2)醫療區隔離病房產生的廢水采用單獨的收集管路進行收集，同時設置醫療廢水收集消毒裝置進行消毒殺菌(預處理)，經消毒后再送入生活污水處理裝置進行處理。

3)醫療區產生的含有重金屬和放射性的特種醫療廢水(如口腔科含汞廢水、檢驗室廢水等)，采用設置特種醫療廢水貯存柜進行收集貯存，在系統具備岸接條件時，通過自帶的轉駁泵排至岸接設施，或通過轉駁至其他可移動容器后再送至岸基。

表3 醫療廢棄物處理工藝對比

除按照民船規范要求的為醫療艙室廢水設置獨立總管收集外，為更好控制醫療廢水有毒物質的傳播，可采用真空收集系統，以實現收集管路的“閉式”獨立。此外，醫療廢水量參照陸用醫院計算(需根據醫療區規模而定)。

1)隔離病房黑水、洗滌灰水及其他生活污水，污水量400L/(人·d)。

2)檢驗室、手術后洗滌室的洗滌灰水，污水量200 L/d。

3)高峰負荷按1 h 3人洗浴(每人20 min，每次用水100 L)計，為300 L/h。

陸上醫療廢水二級處理(消毒)一般采用臭氧、氯、二氧化氯、次氯酸鈉、紫外線消毒等措施，其中臭氧、氯等主要依靠其強烈的氧化性來破壞水中細菌等微生物的細胞壁，從而使細菌死亡；紫外線消毒屬于物理方法中的一種，主要是通過紫外線的照射，破壞細菌和部分病毒的內部組成結構，起到殺滅細菌和病毒的作用，但一般對于大量的廢水處理效果有限，且無持續殺毒功能。考慮到船舶總體空間及人員數量等實際，在消毒劑添加、停留時間等方面具有一定的局限性，可考慮采用陸上中、小型醫院常用的臭氧、氯消毒方式對醫療廢水進行處理[8-9]。

3.2 醫療廢棄物處理方案

根據表3中各類處理方法的優缺點，結合一般船舶輔助系統配置情況，對醫療廢棄物的處理可采用以下方式。

1)焚燒法。利用焚燒爐對醫療廢棄物進行焚燒處理，在收集、轉運醫療廢棄物時，應設置專用收集桶或箱，防止病菌等的傳播。本方案成立的前提條件是船上設置有焚燒爐，需考慮大氣污染排放的有關環保要求，加裝相應的尾氣處理措施，防止二次污染。

2)高溫高壓蒸汽滅菌法。利用船舶上設置的蒸汽資源(一般遠洋船舶均有配置)，并參照HJ/T 276-2006《醫療廢物高溫蒸汽集中處理工程技術規范(試行)》要求設置相應的設備[10]。

醫療廢棄物的處理量選用，參考陸用中、小型醫院有關要求，按醫療區床位醫療廢物系數0.5 kg/床天計算，門診醫療廢物系數0.05 kg/(人·d)計算。

某船醫療廢棄物在制定醫療廢棄物處理方案時，考慮到未設置焚燒爐、設置有全船蒸汽系統的實際，選用高溫高壓蒸汽滅菌法，處理裝置的原理見圖4，流程如下。

1)醫療廢物通過單獨的垃圾箱收集后，經裝置滅菌腔頂部快開門放入滅菌腔、關閉快開門。

2)使用真空泵抽出滅菌腔內空氣(按HJ/T 276-2006要求，真空度達-0.09 MPa)；利用尾氣處理模塊(過濾+紫外殺菌)對抽出氣體進行除味消毒。

3)通入船上蒸汽，并在滅菌腔達到134 ℃后繼續充氣，對滅菌腔內醫療廢物進行134 ℃、220 kPa以上的高溫高壓處理，時間不少于45 min。

4)消毒完畢后，滅菌腔夾套通入海水冷卻：滅菌腔溫度降低至55 ℃以下后，打開進氣閥和真空泵進行滅菌腔風冷；溫度低于40 ℃時，停止所有設備，船員可通過頂部快開門取出滅菌腔內經處理過的醫療廢物。

圖4 醫療廢棄物高溫高壓蒸汽消毒裝置原理

4 結論

通過對陸上醫院醫療廢水及廢棄物有關規范、處理工藝的介紹，結合某醫療船醫療廢水處理方案和陸上醫療廢棄物處理工藝的對比，結合某船實際提出了醫療廢水、醫療廢棄物處理方案，充分利用一般船舶現有污水收集處理系統和焚燒爐或蒸汽資源，通過對醫療廢水的分類收集與預處理，醫療廢棄物焚燒或高溫高壓消毒處理，特殊醫療廢水與醫療廢棄物單獨收集、存儲與靠岸處理的方式，實現對船舶醫療廢水、廢棄物的處理與排放控制。