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城市水系统公共卫生安全应急保障体系构建与思考

北极星水处理网  来源:给水排水  作者:张怀宇、马军等  2020/3/10 8:45:13  我要投稿  

北极星水处理网讯:城市水系统基础设施的建设与发展过程,是人类伴随重大公共卫生安全事件而逐渐吸取教训与不断完善的过程,及时地总结城市水系统存在的问题,并逐步地完善和提高城市水系统的安全可靠度,对于应对现在的疫情和未来的公共卫生安全面临的挑战均具有十分重要的意义。

2020年1月31日凌晨世界卫生组织WHO依据《国际卫生条例(2005)》召开紧急会议,认定新型冠状病毒事件(COVID-19)为“国际关注的突发公共卫生事件”。此前,1月21日,国家卫健委发布1号公告,将SARS-CoV-2感染的新冠状病毒肺炎纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,并采取甲类传染病的预防与控制措施;将新型冠状病毒感染的肺炎纳入《中华人民共和国国境卫生检疫法》规定的检疫传染病管理;1月29日,全国31省区市均已依据国务院《突发公共卫生事件应急条例(2011年修订本)》及《国家突发公共卫生事件应急预案》启动突发公共卫生事件特别重大(Ⅰ级)响应。

在前期关于SARS病毒的研究中,人们在非典肺炎患者的排泄物中检出了与SARS-CoV-2相似度较高的SARS-CoV病毒 ,发现病毒会随着病人排泄物进入排水系统,也可能随着雨水径流冲刷进入水环境,对饮用水源构成潜在威胁,或进入土壤等环境中、在不当的条件下对水源构成潜在安全影响,由此给城市水系统带来一系列挑战,据此启动了相关应急研究工作。最近,在患者的排泄物中相继检出SARS-CoV-2的核酸和病毒,重症病房污染空气中也初步确认检出病毒。

现代城市供水系统和排水系统是在应对霍乱、鼠疫等致病微生物导致的传染性疾病的基础上建立起来的,为人类提供干净和充足的饮用水、保护了水环境,大大地减少了疾病的传播,显著地提高了人类生活质量和平均寿命。尽管不同类型的致病微生物对处理工艺的耐受性有所差异,通过工艺的合理选择和运行的优化、调整,城市水系统完全可以继续发挥人类健康安全的屏障与保障作用。

1 病毒特性和灭杀

目前,尚无SARS-CoV-2病毒在水中或污泥中存活和灭活的试验数据。本文以人冠状病毒SARS-CoV的相关成果为主,辅以人冠状病毒HCoV-229E、鼠冠状病毒MHV-A59。SARS-CoV因病毒株和试验差异、不同研究中差异显著,以严格者作为SARS-CoV-2在水中存活和灭活的参考。

1.1 病毒的存活特性

人冠状病毒SARS-CoV和HCoV-229E的生存试验数据如表1所示。

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由表1可见,冠状病毒在水中的存活时间均受水温与水质的影响,在较低水温下病毒生存时间更长;SARS-CoV在室温(20~25℃)下,在清水和排泄物中病毒生存时间略长于在污水中的生存时间,此外在培养液中存活时间略长于干燥条件。在4℃条件下病毒的存活时间可长达100d以上,在室温(20~25℃)条件下,存活时间达2d~17d以上。武汉6月份之前污水温度一般不超过25℃,可以推断冠状病毒的存活时间可能远长于污水在城市污水系统中的水力停留时间。

1.2 病毒的灭杀

列举了清水和污水中不同氧化消毒剂对人冠状病毒SARS-CoV的灭活效果,结果如表2所示;加热处理对病毒灭活效果如表3所示,调节pH(酸碱)对病毒的灭活效果如表4所示。未见有其他工艺段灭活冠状病毒的实测数据,因此参考其他病毒的效果,在1.3节中论述。

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值得注意的是,在王新为(a)的消毒小试中,游离性余氯0.4mg/L时,SARS-CoV表现为在1min之内被完全灭活,20min时重新检出,去除率仅43.77%;Darnella等的加热处理试验中,56℃和65℃条件下SARS-CoV表现为快速基本灭活,几乎达到检出限,然而60min时病毒检出量增加。可能的原因是初始出现病毒之间的聚结,而随后分离又会恢复传染性。因此,所采用的氧化剂消毒时间或加热处理时间不宜过短。

由表2可见,游离性余氯、二氧化氯、臭氧都对清水或固液分离后的污水中人冠状病毒有良好的灭活效果;氯和二氧化氯灭杀冠状病毒的剂量分别为CT值15mg/L‧min和66mg/L‧min,较肠道病毒4log灭活率的11.6mg/L‧min和50.1mg/L‧min分别高29%和32%,远高于大肠埃希氏菌4 log灭活率的需求。在臭氧的消毒试验中未报导剩余臭氧浓度,无法计算CT值,但表现出非常优异的病毒灭活效果,在实验条件下完全灭活病毒。单独的紫外线效果不佳。

由表3可见,加热处理可以有效地灭活冠状病毒;SARS-CoV对热的抵抗能力远远强于HCoV-229E,参考灭活温度和时间为58℃/120min、67℃/60min或75℃/45min以上。

由表4可见,酸性或碱性条件下可以有效地灭活冠状病毒;SARS-CoV对酸碱抵抗能力远远强于MHV-A59,在pH 5~11均可存活,碱性环境pH 12以上,酸性环境pH 1(4℃)或pH 3(25~37℃)以下可以灭活病毒。

1.3 应用分析与参考建议标准

1.3.1 水处理中的消毒剂及参数

(1)集中收治医院及隔离点污水

集中收治医院及隔离点是排水系统中的高风险点,应该高度重视医院废水的处理,医院所采用的各个处理工艺应能够取得逐级去除病毒的效果,并最终在消毒阶段稳定可靠地灭活病毒。应采取病毒去除幅度不低于4 log的严格措施。

现行医疗废水的国家标准与行业标准及SARS期间的污水应急处理规定了氯消毒要求为:投加有效氯20-50mg/L、出水总氯6.5mg/L、消毒接触时间1.5小时;或采用紫外消毒时为60mJ/cm²、消毒时间不短于10s。标准中列举了臭氧消毒方法,但均未规定CT值。

上述标准中,若总氯全部为氯铵,则难以保障灭活病毒,应补充游离性余氯的要求。由于氯胺对于病毒的灭活能力非常弱,如果投加的氯通过氯胺消毒则难以彻底灭活病毒。因此,采用氯消毒时要注意水中氨氮浓度,通过加强前端的污水生物处理过程的工作性能降低出水氨氮浓度,使氯和氨氮的重量比大于7.6以上(超过折点进行氯化消毒),保障污水处于游离氯消毒的状态。考虑到污水处理运行中氨氮浓度不易动态在线稳定地控制,或者氨氮浓度过高、投氯量过大、难以达到自由性氯消毒要求时,建议采用臭氧和氯组合消毒,确保有效稳定可靠地灭活病毒。

针对本次应急事件,环保部、省、市均做出了补充要求,规定消毒接触时间≥90min,出水游离性余氯量6.5mg/L,如果能满足此工作条件,则可达到病毒4 log以上的灭活能力。但在运行过程中,要注意区分总余氯和自由性氯,只有自由性氯才有较好的病毒灭活作用,而总余氯中的氯胺对病毒的灭活能力很弱。

在不能实施污水二级处理设施的场所,按规定应采取预消毒工艺才可进入化粪池。预消毒工艺可采取投加消毒剂、加热处理、碱处理等方法。

(2)城市污水

应在医院废水处理阶段严格控制病毒的灭活, 严防病毒进入城市排水系统。但考虑到有可能存在分散的携病毒粪便排入排水系统,城市排水管道和城市污水处理厂可能会有潜在的病毒安全风险,也需要关注城市排水管道系统的渗漏控制与加强城市污水处理的运行与管理。

城市污水处理厂具备一定的病毒去除能力。一般而言,初级沉淀池病毒去除率为0~1 log,传统活性污泥法和生物滤池阶段病毒去除率为0~1 log,氧化沟工艺中病毒去除率为1~2 log,氯或臭氧消毒阶段病毒去除率(含消毒接触池)可达到1~4 log。

我国较普遍采用了氧化沟和长泥龄活性污泥法,新建污水处理厂较多地采取了混凝、沉淀或过滤工艺。总体上易于达到病毒4 log以上的灭活能力。

(3)再生水

《水污染防治行动计划》(水十条)规定“以缺水及水污染严重地区城市为重点,完善再生水利用设施,工业生产、城市绿化、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工以及生态景观等用水,要优先使用再生水”。其中城市杂用水和水景类用水的消毒较排放标准更为严格,分别为总大肠菌群3个/L和粪大肠菌群3个/L。再生水标准的报批稿中,参照日本等国内外应用实践,将培养用时48h以上的总大肠菌群调整为用时24h的大肠埃希氏菌、提升检测速度,并规定大肠埃希氏菌不得检出。

再生水中的背景成分进一步降低,若控制所要求的消毒剂量和停留时间的条件,可以达到病毒灭活的要求。

(4)生活饮用水

在一个典型的常规饮用水处理工艺中,沉淀+过滤可以取得1.5~2.4 log的病毒去除幅度,消毒可以提供1.1~6.9 log的去除幅度。生活饮用水水源中氨氮、有机物(以CODMn计)限值较低,分别为1.5mg/L、4mg/L,易实现游离氯消毒。在取得稳定的出厂水浊度0.5-1.0NTU以下,并满足规定的消毒剂投量和接触时间条件下,总的病毒杀灭幅度一般高于4 log,因而风险是较低的,关键是保持稳定可靠的运行管理。

如在消毒处理段要求过高的病毒削减率,意味着很高的消毒剂投加量,随之而来的消毒副产物也会大幅度提升,而疫情持续时间相对较长,消毒副产物对水质有副作用,因此水厂运行过程中尽可能地控制常规处理工艺或深度处理工艺的出水浊度和工艺运行的稳定性,一般以控制出厂水余氯不超过0.8mg/L为宜,如果管网过长也可以采用多点中途加氯,应保障管网末梢0.05mg/L的余氯要求。

值得注意的是,城市供水系统的安全性最关键的还在于饮用水源的保护,应严格控制饮用水源水质污染。此外,需要保障输配水管网系统的安全,尽可能减少管网事故和二次污染,并保障末端供水余氯和安全稳定运行。

1.3.2 污泥消毒

污泥的处理是一个无害化、稳定化、减量化、资源化的过程。采用加热处理、调节pH处理、消毒剂均能实现污泥中病毒的杀灭;而不具备上述处理功能的浓缩、脱水、深度脱水、低温干化等工艺不能确保病毒的杀灭。污泥的消毒,应考虑污泥中大量颗粒和胶体的存在对消毒剂和颗粒深处病毒接触的延缓作用,考虑消毒剂在消毒过程中传质作用产生的不利影响,适度增加投加药剂的剂量或延长反应时间。

现行污泥处理稳定标准中包含了部分污泥处理方法,但该标准主要针对粪大肠菌、有机物等指标,未包含病毒指标。一般认为,对于肠道病毒,常规厌氧发酵去除0.5~2 log,好氧发酵/堆肥去除 2~4 log,热干化或石灰稳定去除 3~4 log。以上结论是否适用于冠状病毒,需要进一步甄别。

(1)加热处理对冠状病毒的消杀

污泥加热处理包括厌氧发酵、好氧发酵、厌氧消化、好氧消化、热干化、热碱分解、亚临界热水解、焚烧等。

从反应温度、反应时间,能满足灭活冠状病毒的工艺包括:

1)污泥厌氧发酵及组合工艺中的高温厌氧消化、亚临界热水解。高温厌氧消化反应温度55℃±2℃、反应时间10~15d以上;亚临界热水解反应温度一般采用150~200℃、反应条件1.0MPa。

2)污泥好氧发酵中的高温好氧发酵和超高温好氧发酵。高温好氧发酵过程中高温期持续55℃/5~7 d以上,或56~65℃/3d以上,日本还要求65℃/48h以上以杀灭致病微生物和寄生虫卵;超高温好氧发酵的高温期达70~85℃/3d以上。污泥好氧发酵应注意气溶胶的收集和消毒处理。

3)污泥热干化中的传统热干化和采用较高温度的低温热干化。传统污泥热干化过程中半干污泥温度达110℃;低温热干化中采用67℃/60min以上条件。较低温度的低温热干化不能确保病毒的杀灭。

4)热碱分解反应温度110~140℃、压力0.15~0.40MPa、pH 10~12、反应时间1h以上;

5)污泥焚烧(含协同焚烧、水泥窑协同焚烧)。

符合现行污泥稳定化标准,但不能确保病毒灭活的方法:

1)中温厌氧消化(常规厌氧消化)。消化控制条件35℃±2℃/固体停留时间20d以上。

2)高温热水解。反应条件35~55℃/15d以上。

3)其他好氧发酵。

4)其他低温热干化。

(2)调节pH值处理(碱处理)对冠状病毒的消杀

调节pH至12以上或1~3以下均能灭活冠状病毒。在工程上石灰成本较低、堆放过程中,pH自然回落,不会造成对环境的不利影响,故一般采用碱法(石灰法)。

石灰稳定法标准不一,投加污泥干重15~30%的生石灰,反应2h后,pH升高到12以上,并维持pH 11.5以上24h;或:pH 12以上2h、pH 11.5以上24小时;或:投加石灰充分混合后,按德国排水协会污泥手册的要求,第一阶段pH上升到12.5以上,同时温度上升到55~70℃,1d以后一般仍能达到pH12。建议按充分混合后,控制初始pH 12.5以上。

板框深度脱水,污泥添加石灰等调理后的pH一般不超过11,达不到灭杀病毒的要求。

(3)临时处理处置

污泥如果有效隔绝,能够避免淋溶和渗入地下水的情况下,随着病毒的凋亡,经过一定的历时,是可以灭活病毒的。然而,多数情况下污泥中易腐有机物含量比较高,堆放过程中具有危害。建议经过一定的稳定化措施后处置。

1.3.3 病毒灭活小结

对于排水系统,如果在末端实现病毒的高去除率,则消毒药剂投加量极大、成本高,消毒剂副产物和过量剩余消毒剂进入环境水体还会损伤水生生物、影响水环境功能。因此,应首先立足于对病毒源头的隔离,减少风险范围、风险点,也就相应减少投加点;其次,尽可能地将病毒杀灭在源头,在医院等源头阶段水量较小,即使单位水量中消毒剂投加量增加,绝对量也较小,消毒段设计去除率不应低于4 log;末端的污水处理厂采用相对较低的消毒标准,消毒段设计去除率不应低于2 log;净水厂为避免过高的消毒副产物,消毒段设计去除率不应低于2log。疫区水及污水消毒可参考表5所示的条件。

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疫源地排泄物、分泌物的消毒已有规定,可满足病毒消杀的需要。

污泥中杂质较多,消毒剂难以充分和病毒接触,并且和其他物质反应,可能生成大量有害副产物,因此宜优先采用加热处理或碱处理。疫区非疫源地较高风险的污泥处理要求可参照表6所示条件。

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2 城市水系统应急策略与方案

本文尝试从普适性的角度考虑城市水系统的应急策略和应急方案。然而由于时间有限,主要工作也基于武汉疫区,所述方法不一定完全适用于其他地区。

2.1 体系与策略

尽管尚无证据表明水、污水或污泥在该病毒传播中的作用,本着安全第一的原则,采取充分的隔离和消毒措施。为提高应急的安全水平、运行管理效率、削减副作用,必须从综合体系的角度梳理和应对。

2.1.1 系统性处理隔离和消毒

在水的循环过程中,水作为流动的介质,也携带了物质流的循环。尽管病毒在水中不会增殖,而呈现凋亡的过程,但仍然会因传递、扩散、局部富集而导致感染事件。必须把供水、排水、城市水体作为动态循环的整体综合考虑,采取不同的隔离(连通)和消毒(连通)方式。

将系统划分为城市水系统内部、外部空间,并进一步将城市水系统内部分为5个子系统:疫源地(市政排水系统起端和末端供水)、重点防控地区(市政排水系统和末端供水)、排水收集处理系统、给水处理与输配系统、水体(水源地、外河和城市生态水体)等。

隔离技术措施包括物理隔离和软隔离等形式。物理隔离采用封闭、疏通、减压等措施,避免水、飞沫、气溶胶扩散到受控空间以外;软隔离,通过预警或警示等方式,避免与潜在携带病毒的介质的接触。

消毒技术措施针对可能携带病毒的介质,包括水、污泥、气体等,采取安全、可靠和易于稳定运行的灭活措施。

其中采取的隔离措施包括:疫源地不同系统之间隔离(清洁区和污染区隔离)、重点防控地区不同系统之间隔离(供水单元之间隔离、污水单元之间隔离)、疫源地和给水输配系统之间单向连通、排水收集处理系统和外部空间隔离(管道清淤、低水位运行、密封井、加盖和负压抽吸等)、城市生态水体和外部空间软隔离(避免人群在疫情期间接触)、城市水源地和上游软隔离(加强与水源地相连接水体的污染管控,进行水源点的水质监控和上游疫情监控)。

采取消毒措施的包括:疫源地至排水收集处理系统的强化消毒、排水收集处理系统至水源地(外河)的消毒(严控病毒进入水源地)、排水收集处理系统至城市生态水体的适度消毒(充分利用污水处理系统的广义消毒能力、控制过高的余氯进入)、污泥至外部环境的消毒。

综合运用隔离和技术措施,实现安全功能、生态环境功能的协调统一,处理好关键节点,打有准备的防疫战。

2.1.2 时效性措施应对疫情发展

(1) 动态应对疫情的发展变化

疫情有散发、流行、爆发、大流行的发展过程,也有识别、隔离、治愈的控制过程。因而既有时间上的季节性,也存在空间分布的地方性等特点。应根据不同地方的具体特点和时间阶段特点应对疫情。具体包括:

1)疫情初始和相持阶段。该阶段未识别的疫源地较多、风险较高,除疫源地关键点的随时消毒和终末消毒外,还应加强市政排水系统的消毒,杜绝包括合流污水在内的未经处理污水进入水体。城市供水系统和城市湖泊启动应急。

2) 疫情的阶段性有效控制阶段。收水区域内,集中收治医院、集中观察点以外区域,传染得到有效控制的区域,经有关部门批准,末端消毒(污水厂尾水、溢流点、污泥)恢复至疫情前状态。

3)疫情的结束。排水设施解除应急。水源地上游疫情结束后,城市供水系统解除应急。疫情结束一定时间后(依水温确定),城市湖泊解除应急,允许游客接触。

(2)持久战疫准备

应对疫情是一个相对持久的过程,时长预期以月为单位,做好资源配置和季节性影响的应对。

资源配置包括:较长时期内的设施维护和人员组织、物料准备的措施,应保障运行物资和原料的稳定供应。

应对季节性气候影响,包括:雨季合流污水的溢流、城市内河内湖的排洪、供水设施和污水处理设施的季节性冲击等。

2.1.3 安全稳定运行管理保障人民健康

十九大报告指出:”中国特色社会主义进入新时代,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”。美好生活不能脱离人民群众这一载体。因此包含两个方面:

(1)采取一切必要措施,综合衡量各类安全风险,保障人民群众的健康安全。水务部门不仅要做好自身工作,还应尽量做好主动对接和提醒义务,包括与医院和隔离点的沟通对接工作、与存在感染的社区的沟通对接等。对于存在超标情况的上述来水,也要应收尽收;上游未妥善消毒的,采取必要的补充消毒措施。

(2)美好生活的载体还包括全体运行、维修维护、施工作业、管理人员,保障他们的安全也是保障城市水系统的正常运作的必要环节。

2.1.4 抓主要矛盾保防疫重心

疫情期间,控源与防疫是主要矛盾和重心。

(1)可行目标:允许对水环境有限度且事后可恢复的损伤前题下,确保控源与防疫需要的安全性。限于当前的设施条件和认知,在难以做到保障水环境生态排放标准和对水环境无损的完全兼顾下,短期应急时期以病毒源头控制和安全防疫为首要目标。

(2)疫情期间的集中收治医院和隔离点污水,特别是临时性设施,其生化系统需要一个运行调试和污泥驯化过程,因此除非是已经运行调试好的装置供应到疫区,否则出水短期内难以达标。非微生物毒理相关指标的达标问题不应成为集中收治医院和隔离点运行的障碍。若生物处理系统难以在短期内实现稳定运行,应采用强化措施(例如,混凝、沉淀、过滤或膜过滤等),可进行干湿分类收集,并将粪便等进行高温或焚烧处理,污水则在处理工艺阶段逐级稳定地去除病毒,并在终端实现安全、稳定、可靠的消毒灭活,严格防止病毒进入城市排水系统。

(3)应对疫情中城市污水处理厂可能会超标。为了确保对病毒的灭活效果,可能会出现一些城市污水处理厂运行问题,例如,城市污水处理可能会受到前序各环节氯消毒剂的冲击,部分城市污水处理厂还会缺少原水的水质监测或无法检修,或为了确保游离性余氯灭活病毒而强化硝化作用、导致反硝化弱化,也有可能由于水中氨氮较高而考虑采用臭氧与氯的组合消毒,在保障消毒效果的前提下降低消毒剂综合投量,同时有相当的城市污水处理厂缺乏消毒接触和脱氯的设置而导致出水的余氯增高。这些问题应在确保病毒稳定可靠去除和灭活的前提下,考虑合理的解决方案。

(4)鉴于当前的标准体系未充分考虑紧急事态下的适用性问题,应当允许为实现防疫目标下的非病毒类生物相关指标的短期超标;然而相关运行管理不应因免责而降低要求,仍应努力在实现防疫目标下的达标。

2.1.5 继承和发展

今天能够相对从容和更体系化地应对疫情,有赖于SARS期间的系列经验和针对性的研究成果。检视本次的应急,仍然会有诸多经验和教训。

新冠状病毒的发生有其偶然性。然而,人类和致病微生物将是一个长期共存的状态,仍然会有致病微生物对人类的健康造成威胁。城市水系统应充分并如实地记录本次事情中的情况和应对成效,总结经验教训;也应开展相关研究,推动行业进步、提升应对能力。

2.2 应急方法

疫期城市水系统的应急包含5项子系统和3项综合措施应急的组合。5项子系统:疫源地(市政排水系统起端和末端供水)、重点防控地区(市政排水系统和末端供水)、排水收集处理系统、给水处理和城市供水输配系统、水体(水源地、外河和城市生态水体)等;3项综合措施:环境监测、人员安全防护和物资储备。

2.2.1 疫源地

(1)集中收治医院、临时集中收治医院(含方舱医院)、集中隔离点

应按防疫管理的要求,对污水进行安全可靠的处理和稳定有效的消毒后排放;处理设施全程封闭,避免飞沫、气溶胶的逸散。这部分水量很小,但影响极大,应在确保病毒逐级去除的前提下在消毒阶段取得最大化病毒杀灭效果,采用稳定可靠的消毒方法,必要时采用臭氧与氯的组合消毒技术,避免病毒大量进入水体或排水收集系统。

传统的生物处理和混凝、沉淀、过滤和膜过滤等工艺对病毒均有不同程度的去除功能,应充分发挥这些多级屏障的处理工艺的除病毒功能,保障其安全稳定运行。污水经生化处理后,可参考按表5要求进行消毒,必要时在后端补充消毒剂。

应严格地做好医院污水的前处理工作,通过多级屏障的处理工艺和技术手段确保病毒取得稳定有效的逐级去除,并在医院污水处理终端实施安全稳定可靠的消毒灭活效果。新建污水系统的生化段需要培菌期或引进活性污泥的驯化期,已经稳定运行的处理系统在污水水量或水质大幅度变化时也会形成冲击负荷,期间处理系统难以稳定达标;因为背景成分特别是固体物质会影响消毒效果,水中氨氮浓度也影响氯消毒效果,可以采用安全可靠的消毒处理(如臭氧与氯的组合消毒等)保障病毒的有效灭活。

排水管理部门应与集中收治医院、隔离点、防疫部门等相关管理部门妥善对接。

(2)终末消毒

感染人员已经转移、环境中尚存感染病毒的场所,应及时终末消毒。

存量的水、泥(淤泥或污泥、土壤),按规程消毒后,水由排水系统排除,泥转运后妥善处置。

2.2.2 高风险地区(潜在疫源地)

高风险地区,如未爆发疾病的生鲜市场,如条件具备,可疏散后,参考疫源地终末消毒;如系民生需要,且不能疏散的,可定期消毒,必要时对排水补充消毒。携带病毒的固体物品宜采用高温或焚烧处理。

2.2.3 排水收集和处理系统

(1)保持下管道通畅和必要的封闭

雨季前及时疏浚下水道,疏浚过程尽量采用机械设备完成,最好采用负压密闭系统装备完成所需疏通工作、并做好安全防护措施;调整中间泵站和污水厂运行模式,使排水管渠保持低水位运行;保持化粪池井盖、窨井盖、检修井盖的封闭。避免污水管道漫溢。

(2)合流水溢流

单独的市政雨水水量大、冲击负荷高、风险较小,难以进行强化消毒,也不必进行强化消毒处理。收水范围内风险较高时,应削减合流污水溢流;溢流的合流污水应消毒处理后排放。

溢流水经过提升后排除的,可利用提升泵站前池作为消毒接触池;溢流水直排的,可在溢流口的上游管道的检查井处投加消毒剂,利用管道作为消毒接触池。

(3)城市生活污水厂站-尾水排放

中途泵站和城市生活污水处理厂中的原水已经得到稀释,风险降低,防止水漫溢、喷溅接触人体,并通过提升泵房、曝气沉砂池、厌氧池、曝气池、污泥处理间等工艺段的封闭和负压抽吸减少人员暴露于气溶胶即可。

按表5规定消毒。采用氯消毒的污水处理厂在生物处理阶段可适度增加氧气曝气量、强化碳化和硝化作用,以利于游离性余氯对病毒的杀灭,氨氮浓度相对较高或不稳定时也可考虑采用臭氧和氯组合消毒。采用紫外消毒的水厂,可根据水厂现有消毒设施情况和配备的辐照剂量设计负荷酌情考虑是否采用其他高级氧化消毒技术(如紫外与氯组合、紫外过硫酸盐组合等)强化消毒。

由于污水厂多未考虑消毒的应急强化,不具备充分的消毒接触和脱氯(消毒剂),应根据排水去向采取不同策略,例如,根据现有设施情况采用不同的高级氧化组合消毒或强化消毒措施。

通沟污泥和污水厂污泥按表6要求消毒后妥善处置。

2.2.4 给水处理和输配系统

对于城市供水系统,若保障稳定的处理系统运行和可靠的消毒剂量和接触时间能取得理想的病毒去除与灭活效果。薄弱点可能在于水源和输配水管网。

水源地监测如后所述,不能满足水质要求时及时采取对策。

净水厂按净水厂内参考满足表5要求、末端余氯达标控制。保障水厂处理工艺稳定运行,并保障足够低的出厂水浊度。如能满足常规的投氯量,则不需要额外增加消毒剂投加量。

确保配水管网正压运行。尽可能减少水压和水量的突变,防止突然停水,降低供水系统的故障率,严格防止排水系统对供水管网系统的污染,保持供水系统连续稳定运行。

保持厂内清水池和厂外储水设施(高位水池、二供水箱等)尽可能高水位运行。

加强设施的巡视和提前检修,保障疫情期间稳定运行。

2.2.5 水体

对于承担城市生态功能的封闭水体(城市湖泊),严格控制污水处理厂尾水和各类排水的余氯;警示行人不得接触;禁止水上渔获和娱乐活动。

对于排入外河的尾水和合流溢流水,因武汉外河还承担了下游水源地功能,必须严格消毒,并密切监控水体中的余氯。

2.2.6 环境监测

疫期增强环境监测频率,并在饮用水源地、地表水、污水厂尾水等增加人工抽样监测。

持续开展饮用水源地、地表水水质监测,补充余氯、综合生物毒性等指标;持续开展排水系统外排尾水和溢流水的监测,针对防控要求增加余氯、粪大肠菌等;对集中收治医院(含应急和方舱医院)及隔离点开展外排污水重点监测,包括余氯、氨氮等,确保足够的消毒剂投加量和预计取得的消毒效果,严防消毒不彻底的污水排放。

持续开展空气自动监测,重点关注重症医疗机构等区域附近的空气自动监测站指标情况,确保空气均要进行安全可靠的消毒处理,以及重点街道PM2.5、PM10浓度变化情况。

2.2.7 人员安全防护

应避免人员直接暴露于污水、飞沫、逸散气体以及固体废物(栅渣、沉砂、污泥),污水厂升级改造中尽可能地采用封闭式格栅和密闭式池体。

对于一线运行人员、施工作业人员采取安全防护的职业培训,并配备口罩、护目镜、手套、面罩、防护服、呼吸器、防毒面具、消毒剂等必要的防护措施,隔离污染区和清洁区,并建立相应的安全管理制度。

做好职业暴露后处置工作。

安全防护设施设备确保正常运行,如防止污水飞溅,厂站内封闭空间的负压抽吸和必要的尾气消毒处理,污泥转输的封闭等。

疫期污水厂原水原则不进行人工采样、以仪表采样检测(除非科学研究需要),并加强过程控制和出水监测,重点监测处理系统的安全稳定运行情况和出厂水的安全稳定消毒效果。

2.2.8 物资储备

应急处理药剂、生产维修备件、安全防护器材等按职责分工逐级落实、统筹安排。

应急物资中的消毒药剂、安全防护器材等还应与其他部门协调,必要时可由上级部门统筹和调度。

3 结论与展望

(1)建议参考水及污水处理的消毒最低限值如表5所示、污泥的消毒要求参考表6所示条件。

(2)提出基于城市水系统的总体应急策略和5+3应急方案;城市水系统具备疫情的应急能力,可以有效服务于疫情控制和防止次生灾害。

(3)致病微生物在城市水系统中的存活与迁移规律的研究仍然匮乏;不同致病微生物的有效灭活手段还匮乏,特别是在疫情爆发的应急条件下,需要采用消毒效率高、副作用小、运行稳定可靠的消毒技术体系。有必要强化致病微生物在城市水系统中的科学研究和应用研究,为下一步工作提供理论支持。

(4)今后还需要解决以提升城市水系统应急能力建设的问题,包括并不限于:标准的适用性和体系,基础设施和管理的集中式和分散式应急能力的同步建设,人员安全防护的长期制度化和贯彻,全社会应急支持能力和应急物资的生产储备,等等。

以上分析与建议系基于SARS期间开展的病毒防控经验和所取得的消毒试验数据而开展的,仅供有关部门和单位在制订城市水系统公共卫生安全应急防疫预案时参考。


原标题:城市水系统公共卫生安全应急保障体系构建与思考

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