医院放射性污水处理优化设计

1、医院放射性污水处理优化设计前言：随着现代医学的开展,核医学在医院诊断和治疗中的应用越来越普便.为了更好的普及放射性污水处理的知识,从医院放射性污水的来源、水质及排放 标准入手,通过对常用医院放射性污水处理工艺及其优缺点分析, 接合实际工程 案例分析,对医院放射性污水处理的优化设计进行探讨和总结.1、医院放射性污水的来源、水质及排放标准1.1、医院放射性污水的来源一般来说,医院放射性同位素污水的来源主要包括以下三方面:1、在诊断和治疗过程中,病人服用放射性同位素后所产生的排泄物70%的药物都是通过排泄排出体外的；2、清洗病人服用的药杯、注射器和高强度放射性同位素分装时的移液管等器皿所产生的清洗水

2、；3、医用标记化合物制备盘旋加速器、热室及倾倒多余剂量放射性同位 素排放的放射性废水.1.2、医院放射性污水水质1、放射性污水的分类标准根据国际原子能机构IAEA规定,放射性污水根据其放射性活度大小可以 分为四级,见表1:分辕放空性盲水分类放射性活展范围第除弱放污水dlO2BqL箪“覆底法衿水3.7xl028q/L-3.7xl05BVl翁山莪中胜污水3.7xlO5Bq/L-9.7xlO9BVL第W银岛战岩水2、医院放射性污水水质根据2022年国家环保总局发布的?医院污水处理技术指南?相关规定：医 院放射性污水的浓度范围为 3.7X102Bq/L3.7X105Bq/L,属于低放污水.通常情况下,

3、医院进行诊疗所采用的放射性核素,其特点是核素的半衰期一 股比拟短,毒性相对较低,并且放射性污水的排放量也较低, 一般在0.25m3/d. 各医院核医学科常用放射性核素有 89Sr锹、99mTc高得、131I 碘、153Sm 镑、32P 磷、18F 氟、125I 碘等,产生的放射性污水都具有水量 小、放射性核素含量较低以及污水中主要放射性核素半衰期较短等显著特点.注:Bq是放射性活度单位,放射性元素每秒有一个原子发生衰变时,其放射 性活度即为1贝可.1.3、医院放射性污水排放标准根据?医疗机构污染物排放标准? GB18466-2022a定,综合医疗机构和其 他医疗机构,医院放射性污水污染物排放量

4、限制日均值：总 a<1Bq/L,总 B <10Bq/Lo根据?电离辐射防护和辐射源平安根本标准?GB18871-2022的排放要求：每月排放总活度<10ALImin ALImin是相应于职业照射的食入和吸入值中的较小 者,每次排放活度<1ALImin ,并每次排放后用不少于3倍排放量的水进行冲洗.2、常用医院放射性污水处理工艺及其优缺点分析放射性污水的处理,从根本上讲,只能依靠自然衰变来降低以至消除其所含 放射性核素的放射性,故其处理方法根本上来说无非是贮存和扩散两种.目前常用的处理方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、膜别离法、蒸发浓缩法、吸附 法以及贮存衰变法.医院放

5、射性污水主要用贮存衰变法.贮存衰变法是将放射性污水排入衰变池 贮存一定时间一般为污水中最长半衰期核素的10个半衰期,使污水中的放射性核素进行自然衰变,待污水的放射性指标到达国家治理限值时方可进行排放 的一种方法.工程上主要有连续衰变池和间歇式衰变池两种形式.2.1、 连续衰变池连续衰变池的进水和出水都是连续的,池内设置导流墙,推流式排放.衰变池设计总容积为最长半衰期同位素10个半衰期放射性废水总排水量.每一个均 采用导流管,污水从池下部进入,上部排出,以预防短路,保证衰变效果.连续 衰变池示意图问图1:贝1多启由丁游M唐连续流动式衰变池具有池容积小,占地面积小,造价较低,操作简单,不需 或很少

6、维护等优点.具缺点是抗冲击水平差,如果发生放射性物质泄漏等事故, 污水中的放射性物质增加时,污水在衰变池中还未衰变到允许的排放浓度就不得 不排放,会造成放射性污染事故.2.2、 间歇式衰变池间歇式衰变池采用两个或多格式衰变池轮流收集并贮存医院放射性污水并联切换,每格设计容积为最长半衰期核素数倍半衰期时间内产生放射性污水的 排放量,待污水在池中经过衰变到达国家规定限制后, 再排入周围环境中.间歇 式衰变池示意图问图2:间歇式衰变池的优点是抗冲击水平强,出水水质稳定可靠,如果发生放射性 物质泄漏等事故,污水中的放射性物质增加时,可以通过延时排放来延长污水在 衰变池中停留时间,保证污水衰变到允许的排

7、放浓度后排出, 预防造成放射性污 染事故.其缺点是衰变池容积较大,占地面积大,造价高,需要设限制阀门和水 泵,限制相对复杂.3、实际工程案例分析医院工程由于使用人群的特殊性,在放射性污水处理工艺的选择上,应优先 考虑平安性,因此,一般情况优先选择间歇式衰变池的处理工艺. 前文已经提到, 间歇式衰变池的主要缺点是：衰变池容积较大,占地面积大,本章主旨是如何减 少衰变池的容积,并相应减少占地面积.下面,我们结合某医院实例对如何优化 衰变池设计进行探讨.3.1 医院放射性污水系统水量计算要减少衰变池的容积及占地面积,我们首先需要考虑的是如何减少医院放射 性污水系统水量,这是治本之法.医院放射性污水来

8、源主要是核医学科病人所产 生的粪便污水,而并非盥洗、淋浴废水.在确定放射性污水量时,除参照给排水 标准及中水标准外,还要根据环评部门给出的指标进行校核. 下面,我们通过某 医院实例进行计算.Hf*骨",阵奈何 卡区七加M污卡辿 理砧其中mt学修帝鄢也十地卜露 腌也学嗝配,书神卜江广场让砰,乩型 向单人 一果用学时性礼物内13,-卡为天津空港国际生物医学康复治疗中央位于天津市空港经济区规划的医疗卫生设施建设用地范围内,总建筑面积：134196平方米,其中地上建筑面积84140 平方米,地下建筑面积50056平方米.建筑高度40.8米,地上九层,地下一层.核医学诊疗部位于地下一层,核医学

9、病房,围绕下沉广场设置,共有 14间单人病房.131I 碘131主要用于治疗分化型DTC甲状腺癌,由于甲状腺癌细胞 与原健康细胞一样具有吸收碘元素的水平.甲状腺癌患者在进行手术切除之后, 给药高剂量的放射性碘药物会被体内残留或转移的甲状腺癌细胞吸收,通过放射性对甲状腺癌细胞进行杀伤.现已经成为了现场最常用的甲状腺癌术后治疗手 段.核医采用放射性药物为碘131,半衰期为8.3天,根据环评要求,放射性污水需在衰变池内停留超过10.5倍半衰期才能排放.为减少放射性污水污水排放量,本工程核医学科14间单人病房采用污废分流的排水形式,只将粪便污水排入衰变池内.计算过程如下：单人病房生活用水定额取250L

10、/床 d,冲厕用水比例按14%虑,那么冲厕用水定额取35L/床 d,单人病房一共14间,那么粪便污水日排放量 Qd=35< 14=490L/d;碘131半衰期为8.3天,10.5倍半衰期为87.15天；5那么10.5倍半衰期粪便污水排放量 Q=87.15X 490=42703.5L,即42.7m3.现将污废合流与污废分流两种排水方式的计算结果做一个比照,详下表：排水方式后向合百用；IK *目产rs用小定鼬250L;声位日司小羊京氤日带水143.5010.5倍堂衰 期雄小里(m3 )305.03fb父身七行屉iS17耨人次1442.70通过比照,污废分流放射性污水排水量仅为污废合流放射性污

11、水排水量的 14%大大减少了衰变池的储水容积.3.2 衰变池工艺优化常规的间歇式衰变池采用3格衰变池的系统比拟多,由于其相对限制简单一 些.根据3格衰变池进行计算,我们可以得到衰变池的总容积.计算过程如下：衰变池采用轮流收集贮存,轮流排放的形式.即放射性污水经化粪池处理后, 先排入第一格衰变池,待满后关闭,启用第二格,让第一格池内污水自行衰变； 待第二格满后,再启用第三格；待第三格快满时,第一格池内污水停留时间已满 足10.5倍半衰期,可开启第一格半衰池排放污水.那么每格衰变池容量应为10.5倍半衰期粪便污水排放量的50%即每格衰变池的容积 V1=42.7X50%=21.35m3M 3格衰变池

12、白总容积 V2=21.35X3=64.05m3本工程采用5格衰变池,放射性污水经化粪池处理后,先排入第一格衰变池, 待满后关闭,启用第二格,让第一格池内污水自行衰变；待第二格满后,再启用 第三格；以此类推,当第五格衰变池快满时,第一格池内污水停留时间已满足10.5倍半衰期,可开启第一格半衰池排放污水.那么每格衰变池容量应为10.5倍半衰期粪便污水排放量的25%即每格半衰池的容积 V3=42.7X25%=10.68m3M 5格衰变池白总容积 V4=10.68X 5=53.4m3从上述计算可以看出,5格衰变池较3格衰变池的总容积减少了 1/6,从而 使占地面积更小.以此类推,间歇式半衰池的格数越多

13、,总容积那么越小,假设 10.5倍半衰期 粪便污水排放量为V,衰变池格数为n,那么每格的容积应为V/(n-1) , 310格半 衰池的每格容积及总容积详表 2:表之不同格数对应的半套池的每格容租足总曾顿时限去借旌毋喑行桁息1特和3D.5V1.5V4O33-1V1.33 6V50.2 5VL25V&O.2V1.2V70.16 7VL169V8D.14JVLI44V90425V1.125V100.112V1.12V我们可以从表2中看到,随着格数的增加,总容积越来越小,但是明显呈现 一种边界递减效应.通过与结构专业的共同探讨,从可行性及经济性角度进行对 比,本工程最终确定采用5格衰变池的方案

14、.3.3 各类构筑物综合布置,优化空间利用率由于本工程衰变池只能在下沉广场区域设置, 还需同时考虑生活废水及雨水 调峰收集池设置,于是本工程降化粪池、雨水调峰收集池、衰变池进行了综合布 置,分为上下两层.地下一层为化粪池及设备管廊,局部为雨水调峰收集池上部； 地下二层为衰变池及雨水调峰收集池.管道及提升设备与衰变池立体布置便于化 粪池(降解池)的出水通过重力流向各衰变池.管道设于设备管廊内,便于安装 及维修.提升泵采用立式排污泵,设于管廊内,预防采用潜污泵提升放射性污水. 边角的空间通过布置雨水收集池得到了最大的利用.综合考虑污、废、雨系统设置位置,最大限度的合理利用空间.注内考虑汨.厦.由品统区苣4立置r量大限后的合理利用空间.3.