船舶医疗废水及废弃物处理技术

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(中国船舶研究设计中心，武汉 430064)

对于大型水面船舶，如邮轮、医疗救护船等，由于搭载人员多、人员密集，在远洋航行过程中，需要相对完善的医疗条件保障船员、乘客的身体健康。以某医疗船为例，其内部配置有功能齐全的诊室、病房及隔离病房等，相当于一个中小型医院，每天产生的医疗废水、医疗废弃物在全船生活污水及固体垃圾排放中占一定比例，并携带有各种疾病病毒和具有潜在危险性的治疗药物，与普通生活污水及固体垃圾的特性影响有较大差别。为保障人员健康、控制污染排放，一般需对医疗废水、废弃物进行消毒或单独处理再行排放，部分特殊废水、废弃物还需单独密封存储、靠岸后再行处理。

1 医疗废水处理技术

1.1 医疗废水的性质

医院排放的混杂在粪便、尿液、血液乃至洗漱废液之中的传染性病毒、菌等病原性微生物，具有较强的传染性，随医院生活污水等排放后，容易造成环境污染、危及水生物乃至诱发疾病。虽然与普通生活污水所含有的有机物、悬浮物等类似，但由于携带的病毒、菌甚至医药中的有毒化学物质，特别是门诊、化验、病房、同位素诊疗、手术室、X光洗印等场所或诊疗过程中产生的废水、废液，其污染性、传染性更强，必须经过消毒、灭菌等方式进行处理后再行排放[1-2]。陆上医疗废水水质见表1。

表1 陆上医院废水水质

2.2 处理排放要求

普通商船很少设置专门的医疗区域、医疗设施，船舶污染处理排放一般仅针对普通生活污水，如黑水、油污水等中的COD、BOD5、SS、含油量等参数进行控制，遵循的标准主要有《钢质海船入级规范》《船舶污染物排放标准》及与国际海洋环保公约的相关规定，如有少量医疗设施，仅对医疗舱室的废水设置独立总管收集，然后并入船舶生活污水处理系统进行处理、排放，暂没有对医疗废水处理排放的特殊要求。对于设置有医疗设施的船舶，一般参考陆上医院医疗废水相关要求，如《医疗机构水污染物排放标准》。

该标准要求对医院产生的废水、污泥等污染物进行处理，不仅规定了对含有病原体污水进行消毒杀菌处理的效果，要求兼顾生态环境安全，对污水的排放进行分类要求，即排放至城市下水道的污水、直接排放至自然水体的污水，其处理后的生物指标有差异。由于医院的性质不同，产生的医疗废水的性质差异很大，因此该标准根据医院性质，将污水去向分成两个等级，明确各级控制指标要求，如消毒时间、余氯含量、COD、BOD5、SS、阴离子表面活性剂、氨氮等，见表2。

1.3 船舶医疗废水处理技术现状

医院污水处理所用工艺必须确保处理出水达标，主要采用3种工艺：加强处理效果的一级处理、二级处理和简易生化处理。工艺选择原则如下。

表2 陆上医院水污染物排放限值(日均值)

1)传染病医院必须采用二级处理，并需进行预消毒处理。

2)处理出水排入自然水体的县及县以上医院必须采用二级处理。

3)处理出水排入城市下水道(下游设有二级污水处理厂)的综合医院推荐采用二级处理，对采用一级处理工艺(见图1)的必须加强处理效果。

图1 一级强化处理工艺流程

医院污水经化粪池进入调节池，调节池前部设置自动格栅，调节池内设提升水泵。污水经提升后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀，通过混凝沉淀(过滤)去除携带病毒、菌的颗粒物，提高消毒效果并降低消毒剂的用量，避免消毒剂用量过大对环境产生不良影响。沉淀池出水进入接触消毒池进行消毒，接触池出水达标排放。

该工艺的主要特点：加强处理效果的一级强化处理可以提高处理效果，将携带病毒、病菌的颗粒物去除，可减少后续深化消毒所需消毒剂用量、提高消毒效果，适用于处理出水最终进入城市污水处理厂进行二级处理(见图2)的综合医院。

图2 二级强化处理工艺流程

一、二级处理主要区别在于二级处理增加了关于传染性医院废水的预消毒，其他处理过程包括化粪池、生化池、沉淀池、消毒池等处理工艺基本一致。除了消毒部分工艺外，其他处理功能可由船舶MBR生活污水处理装置进行生化处理、膜过滤与氯消毒处理。

目前国内进行医疗废水处理的医疗船舶主要是借鉴城镇医院废水处理的技术工艺，采取臭氧消毒技术对全船收集的医疗废水进行消毒预处理，再排入膜生化法(MBR)生活污水处理装置中进行处理。该MBR处理装置与其他船舶装备的装置的主要差别在于，排放水的末端消毒也采用的臭氧，而非普通的紫外线消毒。以某医疗船为例，在设计阶段，考虑到各功能区域的污水特性差异，生活污水收集与处理系统也分为三个子系统，全部采取真空收集系统，其系统原理见图3[3]。

图3 某船的MBR型生活污水综合处理装置功能

1)艏部居住区污水主要为船员的起居生活产生的粪便污水与洗涤水，污水直接采取生化法处理后排放(注：该船建造时MEPC.159(55)决议尚未出台，膜生化法处理尚未推广)。

2)艉部生活区考虑厨房灰水中的油脂，除设置生化法处理装置外，在厨房灰水收集管路上设置了撇油器。

3)中部医疗区针对医疗废水的特殊性，污水收集进收集柜后，转驳至氧化塔内利用臭氧的强氧化性进行预消毒，再转驳至生化法生活污水处理装置进行生化处理，并在末端排放前设置加药消毒(次氯酸钠)。

臭氧消毒处理的尾气没有进行处理，设置了单独的透气管进行尾气排放。对于化验检测、放射治疗等产生的含有重金属、放射性等特殊医疗废水，设置容器进行单独收集，封装后转岸上处理。

该医疗船实际设备选配是参照陆用标准《医院污水处理技术指南》(300床属于中型医院，污水排量为300～400 L/床)设计，按照400 L/床的标准选配。医疗废水的消毒处理方式与指标，按照规范论证的技术途径主要包括臭氧消毒、紫外线消毒和加药消毒。考虑该医疗船总体资源比较宽裕，选取臭氧消毒。投入的臭氧量基本是按照陆用的标准选取上限，并且保证与医疗废水混合循环的停留时间够长(设计为24 h)，近似认为已充分消毒完全。对于排放指标检验指标的确定，该船的系统设计并不可能完全照搬陆上的处理工艺，对于臭氧消毒处理后的病菌排放与水质质量没有提相关检测指标要求，系统与设备试验按照普通船舶生活污水处理系统的规范指标验收[4]。

2 医疗废弃物处理技术

2.1 医疗废弃物的性质

医院诊疗过程中，与病人血液、身体等有过接触而携带上感染性、毒性物质的物品或其他危害性物质的废弃物，如一次性医疗器具、棉球、纱布、化验标本、过期药品、处理医疗废水的污泥等，统称为医疗废弃物。这类废弃物有别于普通生活垃圾，它们携带有种类繁多的病毒、细菌，具有急性病毒传染及潜伏性传染的特点，同时有在腐烂过程中易产生的氨气和硫化氢等刺鼻性气体、分解过程中产生的具有致癌性质的二噁英等，一旦混入普通生活垃圾流散、甚至通过废物再利用等形式融入日常生活，将极大影响人们身心健康，特别容易大范围疾病传染，造成极大的危害染。

2.2 处理排放要求

虽然有关环保公约及标准对船舶垃圾排放有一定的控制要求，但主要针对塑料制品、纸制品、食品废弃物、金属垃圾等进行排放限值，普通船舶很少设置专门的医疗设施，极少量的医疗废弃物，通常是单独进行收集、存储，靠岸后再交由陆上处理设施进行处理。

陆上医院由于医疗设施多、医疗器具用量大、病人及疾病类型繁多，产生的医疗废弃物已经达到相当大的数量级，引起了环保部门的重视，并于20世纪 90年代开展着手对医疗废弃物进行管理、控制，专门研究制定了相应的管理条例。

2.3 医疗废弃物处理技术

目前用于医疗废物处理的方法很多，如高温蒸汽处理、化学处理、微波处理等非焚烧方式，也有焚烧、高分分解、干燥灭菌等方法。表3为目前常用处理方式的原理及优缺点[5-7]。

3 船舶医疗废水及废弃物处理概念方案

3.1 医疗废水处理方案

为尽量利用船舶已有生活污水处理系统(黑水、灰水)，某船制定医疗废水处理方案时，将船舶医疗区产生的废水按照普通病房废水、隔离病房废水以及特种医疗废水(即含重金属和放射性的医疗废水)三类进行分类收集处理。

1)医疗区普通病房产生的废水采用独立的收集管路进行收集，常规状态下视作普通污水，与船上其他生活类黑水一同送入生活污水处理装置进行处理。

2)医疗区隔离病房产生的废水采用单独的收集管路进行收集，同时设置医疗废水收集消毒装置进行消毒杀菌(预处理)，经消毒后再送入生活污水处理装置进行处理。

3)医疗区产生的含有重金属和放射性的特种医疗废水(如口腔科含汞废水、检验室废水等)，采用设置特种医疗废水贮存柜进行收集贮存，在系统具备岸接条件时，通过自带的转驳泵排至岸接设施，或通过转驳至其他可移动容器后再送至岸基。

表3 医疗废弃物处理工艺对比

除按照民船规范要求的为医疗舱室废水设置独立总管收集外，为更好控制医疗废水有毒物质的传播，可采用真空收集系统，以实现收集管路的“闭式”独立。此外，医疗废水量参照陆用医院计算(需根据医疗区规模而定)。

1)隔离病房黑水、洗涤灰水及其他生活污水，污水量400L/(人·d)。

2)检验室、手术后洗涤室的洗涤灰水，污水量200 L/d。

3)高峰负荷按1 h 3人洗浴(每人20 min，每次用水100 L)计，为300 L/h。

陆上医疗废水二级处理(消毒)一般采用臭氧、氯、二氧化氯、次氯酸钠、紫外线消毒等措施，其中臭氧、氯等主要依靠其强烈的氧化性来破坏水中细菌等微生物的细胞壁，从而使细菌死亡；紫外线消毒属于物理方法中的一种，主要是通过紫外线的照射，破坏细菌和部分病毒的内部组成结构，起到杀灭细菌和病毒的作用，但一般对于大量的废水处理效果有限，且无持续杀毒功能。考虑到船舶总体空间及人员数量等实际，在消毒剂添加、停留时间等方面具有一定的局限性，可考虑采用陆上中、小型医院常用的臭氧、氯消毒方式对医疗废水进行处理[8-9]。

3.2 医疗废弃物处理方案

根据表3中各类处理方法的优缺点，结合一般船舶辅助系统配置情况，对医疗废弃物的处理可采用以下方式。

1)焚烧法。利用焚烧炉对医疗废弃物进行焚烧处理，在收集、转运医疗废弃物时，应设置专用收集桶或箱，防止病菌等的传播。本方案成立的前提条件是船上设置有焚烧炉，需考虑大气污染排放的有关环保要求，加装相应的尾气处理措施，防止二次污染。

2)高温高压蒸汽灭菌法。利用船舶上设置的蒸汽资源(一般远洋船舶均有配置)，并参照HJ/T 276-2006《医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范(试行)》要求设置相应的设备[10]。

医疗废弃物的处理量选用，参考陆用中、小型医院有关要求，按医疗区床位医疗废物系数0.5 kg/床天计算，门诊医疗废物系数0.05 kg/(人·d)计算。

某船医疗废弃物在制定医疗废弃物处理方案时，考虑到未设置焚烧炉、设置有全船蒸汽系统的实际，选用高温高压蒸汽灭菌法，处理装置的原理见图4，流程如下。

1)医疗废物通过单独的垃圾箱收集后，经装置灭菌腔顶部快开门放入灭菌腔、关闭快开门。

2)使用真空泵抽出灭菌腔内空气(按HJ/T 276-2006要求，真空度达-0.09 MPa)；利用尾气处理模块(过滤+紫外杀菌)对抽出气体进行除味消毒。

3)通入船上蒸汽，并在灭菌腔达到134 ℃后继续充气，对灭菌腔内医疗废物进行134 ℃、220 kPa以上的高温高压处理，时间不少于45 min。

4)消毒完毕后，灭菌腔夹套通入海水冷却：灭菌腔温度降低至55 ℃以下后，打开进气阀和真空泵进行灭菌腔风冷；温度低于40 ℃时，停止所有设备，船员可通过顶部快开门取出灭菌腔内经处理过的医疗废物。

图4 医疗废弃物高温高压蒸汽消毒装置原理

4 结论

通过对陆上医院医疗废水及废弃物有关规范、处理工艺的介绍，结合某医疗船医疗废水处理方案和陆上医疗废弃物处理工艺的对比，结合某船实际提出了医疗废水、医疗废弃物处理方案，充分利用一般船舶现有污水收集处理系统和焚烧炉或蒸汽资源，通过对医疗废水的分类收集与预处理，医疗废弃物焚烧或高温高压消毒处理，特殊医疗废水与医疗废弃物单独收集、存储与靠岸处理的方式，实现对船舶医疗废水、废弃物的处理与排放控制。