醫院放射性廢水衰變池優化設計

摘要：醫院放射性廢水來源多樣，一般被收集在特定容器中，通過自然衰減的方式來減少放射性。結合醫院放射性廢水來源及特點，剖析國內醫院放射性廢水處理方法，論述衰變池設計的發展歷程，最后通過實例進行驗證。研究表明，醫院放射性廢水衰變池的優化設計可以提高維護的便利性，確保出水達到排放標準。

關鍵詞：醫院放射性廢水；衰變池；優化設計

中圖分類號：X799.5 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-0-03

Optimization Design of Hospital Radioactive Wastewater Decay Tank

FENG Shaowei， WEN Zhendong， WANG Chong， TIAN Jun， YAO Yaonan

（Guizhou Provincial Architectural Design amp; Research Institute Co.， Ltd.， Guiyang 550081， China）

Abstract： There are various sources of radioactive wastewater in hospitals， which are generally collected in specific containers and naturally attenuated to reduce radioactivity. Based on the sources and characteristics of radioactive wastewater in hospitals， the treatment methods are analyzed for radioactive wastewater in domestic hospitals， and the development process of decay tank design is discussed， and finally it is verified through examples. Research has shown that optimizing the design of radioactive wastewater decay tanks in hospitals can improve maintenance convenience and ensure that the effluent meets discharge standards.

Keywords： hospital radioactive wastewater; decay tanks; optimization design

隨著核技術應用的不斷成熟，核醫學科在各大醫院逐漸普及，成為重要的診療手段。然而，核醫學治療過程所用核素種類繁多，產生的放射性廢水成分復雜，排放量難以預測，因此廢水處理面臨較大挑戰。放射性廢水處理設施多埋于地下，檢查和維護困難，若設計不當，則可能導致嚴重的環境污染和輻射風險。因此，確保放射性廢水達標排放，特別是設計合理的衰變池系統，成為醫院核醫學科廢水處理的關鍵環節。

1 醫院放射性廢水來源及特點

1.1 放射性廢水來源

醫院放射性廢水來源多樣。在醫學診療活動中，患者攝入或注入放射性同位素后，其體內排出的廢物含有放射性成分，這是放射性廢水的主要成因之一。在清潔患者使用過的醫療器具，尤其是處理高活性放射性同位素的過程中，使用過的移液管等工具上的放射性殘留隨清洗水流走[1]。在合成醫用標記化合物時，若使用放射性同位素，則生產過程中未使用完的藥劑和廢棄物均可能排入環境，催生放射性廢水。

1.2 放射性廢水特點

放射性同位素按照特定的衰減模式進行衰變，因此通常借助其自然衰減過程來降低輻射水平。通常，對于分裝同位素的器皿和實驗室清洗產生的放射性廢水，放射性物質含量較高，半衰期較長，這些廢水被收集在特設容器中，通過自然衰減的方式來減少放射性。至于患者攝入放射性同位素后排出的廢物，放射性物質濃度較低且半衰期較短，這些廢物需要排入專門的衰變池，直至其放射性衰減至相關國家標準要求，才可排放。

2 國內醫院放射性廢水處理方法

2.1 離子交換法

離子交換樹脂能夠有效處理廢水中的放射性元素。依據廢水中放射性元素的電荷特性，可以選擇單一陰離子交換床、單一陽離子交換床、混合陰陽離子交換床或者陰陽離子混合床來進行離子交換。如果處理的原水是自來水，離子交換劑的主要交換能力會浪費在非放射性離子上，經濟效益較低。因此，通常先對放射性廢水進行絮凝沉淀，然后進行離子交換，或者使用去離子水對放射性物質進行沖洗。

2.2 貯存衰變法

對于濃度較高且半衰期較長的放射性廢水，通常將它們封存于專用容器，等待自然衰變過程完成。在醫療機構中，使用過的同位素注射器和剩余的放射性同位素均需要依照規定存放于特定容器。濃度較低、半衰期較短的放射性廢水則被排放至地下儲存池。在這些儲存池內，廢水需要存放一定期限（時間通常是核素半衰期的10倍），以實現放射性同位素的天然衰變，進而減少廢水的放射性活度濃度。待放射性同位素濃度低于排放標準，廢水方可排放[2]。

2.3 稀釋法

將含有放射性同位素的廢水與院區的日常廢水或雨水混合并稀釋，直至其輻射水平低于國家排放標準，方可排放。為了保障安全，建議設置專用的調節池，其容量至少等于放射性廢水的日排放量。用于稀釋的日常廢水流量應依據放射性廢水的流量來確定。此外，兩類廢水需要配備混合池（井），以實現徹底的混合。

3 衰變池設計的發展歷程

3.1 推進流式衰變池

在衰變池設計的初步階段，普遍采用的是推進流式。衰變池一般位于地下室或露天場所。推進流式衰變池的給水和排水均為持續性過程，池內裝有導流墻體，采用推進流排放方式，亦稱作連續流衰變池。此類衰變池的優勢在于較小的池容和占地面積，無須使用機械設備及控制系統，建造成本低，維護方便。然而，它的抗沖擊負荷能力較弱，易引發放射性污染事件。依照現行標準，這種衰變池僅適用于處理半衰期較短的門診放射性廢水，目前幾乎已被淘汰。

3.2 分段式衰變池

分段式衰變池可以有效彌補常規連續流衰減池應對沖擊負荷時的不足，確保水流持續穩定。它的核心設計在于利用多個獨立隔間，通過交替并聯運作，依次進行醫院放射性廢水的收集與存放。各獨立隔間的容量按照最長半衰期的放射性核素排放量來確定，通常按照能夠容納10個半衰期的廢水量來設定。廢水在池中經過一段時間的衰減，一旦放射性水平低于國家規定的安全標準，即可安全排入環境[3]。例如，假定采用131I（半衰期是8.04 d）進行計算，每個衰減儲水池至少需要容納41 d的廢水。儲水池的運作機制是輪換使用各個池子來存放和排放廢水。廢水經過化糞池或者生化池處理后，首先被送入第1個儲水池，當該池滿載時，便關閉此池并啟動第2個儲水池，同時第1個儲水池開始衰減過程。這樣的過程循環進行，直至第3個儲水池也被裝滿，此時排放第1個儲水池的廢水，排放后重新接納新廢水，保持這種輪換使用的模式。現有設計方案已經初步建立，但依舊面臨若干挑戰。衰變池設計相對樸實，以一大塊混凝土為主體，位于戶外地下空間，其中配備不銹鋼材質的衰變池和管道設施。一旦遭遇管道堵塞或設施故障，就要派遣工作人員進入內部進行維修作業。衰變池內部輻射水平較高，增加維修人員的輻射安全風險。后續設計應著重優化池壁的防護措施，提高設施的維修便捷度，最大限度地減少維護人員的輻射接觸風險。

3.3 智能化衰變池

基于間歇式衰變池的優化流程，對防護設施進行升級，采用從凈化區（無放射性）到半污染區（低放射性）、再到污染區（高放射性）的漸進式布局，依次配備監控中心、管道、設備室和反應池。日常僅需要監控人員在監控中心進行巡查和維護，避免與輻射直接接觸。所有易損的設備和管道都安裝在管道及設備室內，維修人員在設備出現故障時只需要進入該室進行操作，區域放射性較低，短時間內操作安全性較高。反應池則被視為污染區，主要用于存放放射性廢水，內部沒有易損部件，幾乎不需要人工維護。

根據《核醫學輻射防護與安全要求》（HJ 1188—2021），醫院衰變池存放不同核素的方式及期限存在一定差異。對于半衰期短于24 h的放射性廢水，臨時存儲至少30 d后才能解除控制并排放；對于半衰期超過24 h的放射性廢水，暫存期需要至少超出其最長半衰期的10倍[4]。對于含有131I的廢水，暫存期需要超過180 d。監測數據得到監管部門批準后，依照《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871—2002）進行排放。以醫院常用放射性核素131I為例，新規定對存儲期限的要求遠高于原先的10個半衰期，大幅提升排放水的安全水平。

設計時，衰變池均配備輻射實時監控裝置。這類監控裝置主要采用兩種布局方式。一是布設于合規廢水排放管道上，對排放的廢水放射性強度進行即時監測，一旦發現放射性強度超出標準，系統將自動觸發警報并中止水泵運作[5]。二是布置于各個衰變池內部，依據規定的排放時限和池中廢水放射性強度，決定是否排放。無論是哪一種布局，都能對排放時的廢水放射性強度進行記錄并儲存相關數據，以供用戶和監管機構查閱。優化后，衰變池的智能化管理水平得到提升，操作人員能夠在控制室或通過手機應用程序隨時監控水流動態和衰變池運行狀況，如各個池子中放射性廢水的存放時長及輻射水平。同時，借助感應器，系統能夠檢測到衰變池入口或者池體是否存在滲漏，從而有效防止放射性廢水外泄[4]。

4 案例分析

某醫院的核醫學科和衰變池均位于地下一層，引入三分區的間歇式衰變池體系。這一體系憑借精心設計的空間安排與設備搭配，高效地處置醫院排放的放射性廢水。除了衰變池主體，該系統還涵蓋控制室、管道裝置區、池體間隔區以及生化處理池等功能性區間，共同構建全面的廢水處理網絡。廢水首先在生化處理池中進行預處理，該過程涉及過濾、破碎及消化等步驟，目的是清除廢水中的固體雜質，避免雜質堵塞管道設施。預處理的廢水借助提升泵和電動閥門的調控，被送入衰變池。3個衰變池按照順序交替使用，廢水在池中經過特定的衰變周期，之后通過自動輻射監測系統進行監測，確保放射性指標達到國家規定的排放標準，最后由排污泵排出。

4.1 日常污水排放量計算

依據項目的實際狀況，對污水日排放量進行周密核算。在核醫學科，日常門診接待量為50人，甲亢病房的住院患者每日約為7人。依照相關規定，門診患者的放射性廢水排放量以每人次12 L估算，日平均廢水量為600 L；住院患者則按照每人次100 L的標準，日平均廢水排放量達到700 L。經匯總，該項目每日廢水排放總量為1 300 L。這一排放量標準相對保守，核醫學科采用真空排水系統，每次排放量為0.8～1.2 L，僅約為普通坐便器的20%。經實際工程檢驗，該設計方案切實可行。

4.2 衰變池設計及功能區劃分

為確保廢水在排放前充分衰減，設計選用三槽式不銹鋼材質的衰變池。單個池體的使用容積達到117 m3，3個池子的總有效容量為351 m3，滿足儲存期180 d的廢水處置需求。衰變池的空間配置科學合理，各個池子之間、控制室以及管道設備區等功能區均實現明確的分區和有效的輻射防護。此外，在衰變池的進口和主體部分，本工程配備多項自動化監控系統，包括池前端管道滲漏監測、池體滲漏監測、廢液輻射強度實時監測以及周邊環境輻射水平監測等。這些監測設備的運用保障廢水處理過程的輻射安全性和廢水排放環境標準的一致性。

5 結論

醫院放射性廢水衰變池的優化設計不僅能有效降低廢水的放射性水平，還能保障環境安全和人員健康。優化設計的核心在于完善衰變池結構，提高系統的運行效率，并充分考慮日常維護的便捷性。隨著核醫學技術的不斷發展，醫院放射性廢水處理面臨更加復雜的挑戰，因此衰變池的設計應持續優化，力求實現高效、安全和低成本的廢水處理。

參考文獻

1 劉 穎，蘇曉書，冀 東，等.串聯式放射性廢水衰變池優化設計[J].同位素，2022（4）：341-347.

2 唐米琦，汪 劍，代 勇.某院放射性醫療廢水衰變池的改良設計[J].環境影響評價，2023（1）：95-99.

3 符晶晶.131I治療病房放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護的評價[J].中國資源綜合利用，2023（3）：191-193.

4 郭進瑞，馮丫娟，鄒天祿，等.某醫院核醫學不同類型放射性衰變池設計比較[J].海峽預防醫學雜志，2022（1）：60-62.

5 張 琪，葛云文.基于排放總量控制的核醫學衰變池容量及最小暫存時間計算[J].核技術，2024（4）：51-57.