COVID-19疫情期間污水處理廠的運維與應急設計

王 毅， 李 師， 王 璐

(1.三川德青科技有限公司，湖北 武漢 430075;2.武漢啟瑞藥業有限公司，湖北 武漢 430223;3.廣州機施建設集團有限公司，廣東 廣州 510725)

2019年12月武漢暴發了新型冠狀病毒(COVID-19)感染的肺炎疫情，并逐漸蔓延至全國各地。COVID-19病毒不僅可通過呼吸道飛沫與密切接觸傳播，還存在氣溶膠傳播和糞口傳播等可能性［1-2］，經過排水管網進入污水廠的污水，極可能發生因病毒暴露而導致操作人員感染和受納水體污染等風險。疫情期間全國有5500多座城鎮污水廠需要維持運行，每天需要處理的城鎮污水量為2.04×104t，多達幾十萬的污水運維人員奮戰在一線［3］。然而目前對COVID-19病毒的傳播途徑和方式的了解仍不全面，對環境中該病毒的存在持久性、遷移轉化途徑不明確，特別是對其是否會通過排水進入市政管網以及在復雜水體的存活時間等尚不確定，給污水處理廠的運行帶來了新的挑戰。

生態環境部于2020年2月1日緊急頒布的《關于做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫療污水和城鎮污水監管工作的通知》和《新型冠狀病毒污染的醫療污水應急處理技術方案(試行)》，對城鎮污水和醫療污水等的監管工作進行了規范，并強調了污水的消毒和污泥的處理與處置，嚴防COVID-19病毒通過污水和糞便傳播。此外，于2020年2月6日起開始實施的《新型冠狀病毒感染的肺炎傳染病應急醫療設施設計標準》進一步具體規定了應急醫療設施的給水排水設計要求。因此，確保COVID-19疫情期間污水處理廠的正常運營維護，并進行相關的應急設計，是疫情期間重要的防控措施。

1 污水處理廠潛在的病毒源

相關研究［4］和深圳第三人民醫院均發現在確診患者的糞便中可檢測出COVID-19核酸(RNA)陽性，參考2003年非典SARS通過排水系統傳播［5］，新型冠狀病毒極可能具有水介傳播的潛在危險。在疫情非常時期，各種復雜物質進入下水道，增大了污水處理廠的處理負荷，加之部分污水廠還會接納醫療廢水，因此污水處理廠可能存在潛在的病毒源。污水處理廠通常都會采取生物處理技術，通過大劑量前端消毒殺死微生物會影響后續生物處理的效果，使水質難以達標排放，因此污水處理廠可能存在潛在病毒源的范圍較大。

依據廣東市政行業協會發布的《城鎮生活污水處理廠和污水收集管網系統疫情防控工作指引(試行)》，污水處理廠需對污水收集管網系統、污水泵站、預處理固體廢棄物暫存區、生化處理污水外露面、臭氣處理系統和污泥處理系統等區域開展病毒的重點防控。對地埋式污水處理廠而言，其主要構筑物與設施位于地下，主要潛在病毒源包括4個方面:一是進水泵房、格柵間、沉砂池和曝氣池等預處理工段的上部空間區域，可能會因污水的攪動或曝氣而產生含病毒的氣溶膠，此外曝氣池中的活性污泥(菌膠團)和生物除臭系統產生的飛沫類似物均可能增大病毒的生存幾率;二是泵房、格柵間、沉砂池和沉淀池等，可能產生含病毒的柵渣、沉砂和剩余污泥等;三是尾水中可能因為深度處理的紫外消毒未達效果，或消毒劑投加量不夠而仍存在病毒;四是運維人員可能已感染病毒。

2 疫情期間污水處理廠的運維措施

2.1 工藝調整

疫情時期公共場所和家庭開展疫情防控消毒多采用含氯消毒劑，處理醫療廢水也采取加氯消毒為主［6］，導致進入污水廠的污水可能含有過量余氯，從而降低或抑制活性污泥的活性，進一步影響污水的生物處理效果。為此，接受醫療污水量較多的小型城鎮污水廠應引起高度重視。為了保證污水處理廠在疫情時期正常運轉，應根據實際狀況及時調整工藝參數:一方面可對污水處理廠各工段增加余氯的監測，并根據余氯調整工藝參數，以提升運行保障等級;另一方面應對污泥的活性進行觀測或監測(例如生物相觀測，有條件的污水處理廠還可對活性污泥的比耗氧速率SOUR實施測定［7］)，并視余氯對污泥活性的影響狀況，依據需求及時調整工藝參數或采取相應對策，例如發現污泥活性下降，則降低剩余活性污泥排放量并避免二沉池污泥流失，適當增大污泥濃度和曝氣量，確保污水最終達標排放。此外，由于氣浮過程極可能產生大量含病毒的氣溶膠，同時氣浮浮渣很難完成人工處理和脫水處理，污水廠的預處理應盡量避免采用氣浮等工藝，盡可能采取應急方案替代該工藝。

2.2 通風除臭

COVID-19病毒主要通過呼吸道與密切接觸傳播，同時還存在糞便和污水傳播的可能，因此應對污水設施全封閉，全流程加蓋密封并施行除臭，并加強對臭氣排氣口的消毒，而運維人員應盡可能與排放口氣流隔絕。具體來說，對預處理、生化處理和污泥工序段盡可能增大除臭風量，提升臭氣發生區域的負壓值(≤-10 Pa)，以最大限度降低臭氣外溢量;對配電房、儀表間及控制間等操作空間應盡量加大通風換氣次數，提升其正壓值(保持在5～10 Pa);對除臭系統末端應盡可能增強消毒措施，避免排放的尾氣攜病毒擴散。

2.3 尾水消毒與排放

紫外線和含氯消毒劑均可有效殺滅病毒［1］，因此在增強尾水消毒措施保障時，參照《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)執行，應增大余氯監測頻次，并適當提高余氯量以保證消毒效果。對于以紫外消毒作為三級處理的污水處理廠，應盡量新增加氯應急消毒系統;此外，應暫時中止污水廠廠區的中水回用。對消毒單元，應確保維持正常運轉，尾水排放應嚴格依照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)衛生學指標要求執行，無特殊情況應避免過量投入消毒劑。此外，因糞口傳播可能性的存在，可參照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)和《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)，提高對排放尾水糞大腸菌群數的執行要求。與此同時，不忽視對尾水 COD、SS、BOD5、pH、色度、氨氮、TN和TP等常規指標的檢測，應適當提高達標要求并加大檢測頻率。

2.4 固體廢棄物的處理

除應對水體進行特別關注外，污水廠固體廢棄物的處理與處置也屬于需重點關注的焦點問題之一。污水廠所涉及的具有病毒風險的固體廢棄物不僅僅是日常所理解的剩余污泥，格柵柵渣、沉砂池的沉降物和化學污泥等固體廢棄物均存在較大的病毒風險。對這些固體廢棄物均應增強防范，其存儲和運輸過程應密閉，并按時對其進行適當的噴灑消毒處理，減少病毒的擴散幾率，對固體廢棄物的暫存區域也要加強防護措施。此外，污泥脫水間應增強通風與消毒，并確保脫水污泥獲得妥善處理，有條件時盡量采取熱干化或石灰堿法穩定化等方式對脫水污泥進行進一步處理，使其日產日清。疫情期間疫區處理醫療廢水產生的固體廢棄物，應考慮作為危險廢物進行焚燒或其他特殊處理。

2.5 檢測監測工作

原水與污水的檢測、監測是污水處理廠的日常必備工作，但疫情期間人工采樣檢測存在直接接觸污水的風險，因而必須加強預防。適當降低原水、污水的人工采樣與檢測頻率，并合理減小預處理工段的現場巡檢頻次，盡量利用自動采樣器、在線檢測和視頻監控巡檢等方式，降低人員暴露的風險。必須進行人工采樣和現場巡檢時，人員必須采取嚴格的防護措施，且盡量防止在相對密閉的空間內停留。

2.6 運維人員防護

疫情期間各省市對復工時間均有具體要求，許多公司都開展在家遠程網絡辦公，但對污水廠而言，遠程辦公無法保證其正常生產運行。目前，COVID-19病毒的傳播規律與歸趨機制尚未完全明晰，但絕大多數病原體一般均可經由下水道傳播，而COVID-19病毒可能還存在著氣溶膠傳播方式。因此，必須增強污水廠現場運維人員的安全防護。

一方面，污水廠應及時排查各運維人員是否接觸存在潛在疫情風險的人員，并要求員工勤量體溫，發現異常立即報告;同時，及時開展COVID-19病毒和污水危害的培訓教育，提高運維人員的思想意識。另一方面，污水廠各運維人員均應按要求正確佩戴N95口罩、手套等防護用品并及時更換，做好眼、鼻、口、手的防護，作業結束后及時全面清洗(洗手要用消毒液)，作業器械、儀器和筆等使用完畢后也必須進行消毒處理。

此外，室內污水處理設施應增強通風，運維人員應特別注意避開除臭集中排放口，在污水提升泵站、格柵間、沉砂池和曝氣池等預處理單元巡視或操作時，提升防護級別，除口罩、手套外還必須新增護目鏡和消毒液等。而在密閉的預處理車間實施長時間作業時，最好佩戴呼吸器并穿防護服。

3 污水處理廠的應急設計

無論是非典時期［8］，還是此次疫情防控中建設的火神山和雷神山等醫院均會設計應急污水處理站。城鎮污水處理廠也應新增一些應急設計，以有效應對疫情。

3.1 通風除臭系統

疫情時期，對除臭設施末端應新增設計應急消毒系統，確保尾氣排放不會攜病原體而擴散;對密閉車間或操作空間，應新增安裝強制排風設備;對格柵、脫水機等極易發生污水飛濺的設備，應設計防護罩。

3.2 消毒設計

許多污水處理廠的工作環境相對較惡劣，運維人員完成工作任務后，需要經過很長一段距離才能進行清洗，這增大了病毒二次傳播的危險性，需要在操作空間較密集的區域新增設計自來水清洗池。另外，為最大限度降低運維人員工作結束后，將病毒等傳染性微生物攜帶、擴散至廠外的風險，應進一步新增設計離廠前浴室。在消毒工藝方面，因糞口傳播的可能性，疫情時期應對污水中糞大腸菌群數指標進行重點關注，建議參照《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)執行其中最嚴要求(傳染病醫院≤100個/L)，且疫情時期火神山、雷神山等醫院新設計污水處理站時應特別考慮余量或設置應急處理設施;對于柵渣、沉砂、剩余污泥等固體廢棄物，有條件的應對其暫存區新增設計自動噴灑消毒系統。

3.3 檢測監測方面

目前污水處理廠對BOD5、糞大腸菌群數等指標的檢測仍依靠人工取樣實現，因而將來設計應考慮設置安全且有效的自動化取樣系統，若條件允許應盡量安裝一體化檢測裝置。此外，還應在遠離檢測實驗室和污水處理工段的區域，為檢測人員設置清潔區，以保證其安全休息與飲食等，進入清潔區前要求進行全面消毒。

4 雷神山污水處理站

火神山醫院和雷神山醫院在此次疫情應對中發揮出極大的作用。醫院從腸道門診、病房、醫用設備、手術室、化驗室、處置室、洗衣房到宿舍，均可能產生含有COVID-19病毒的污水，這些污水還含有醫用化學藥劑、細菌、有機物、放射性等復雜污染物，若直接排放則必將對周圍環境形成重大隱患，必須對其實施有效處理。

4.1 雷神山污水處理工藝流程

根據公開的圖紙可以發現，雷神山醫院的污水處理主要設有7道工序，如圖1所示。醫療污水先通過預消毒接觸池進行消毒預處理，之后進入化糞池進行厭氧發酵，再經調節池進入MBBR(移動床生物膜反應器)池實施生化處理，經高效沉淀池沉淀后在折流消毒池內再次進行消毒，最終尾水按照《醫療機構水污染物排放標準》(GB 18466—2005)的傳染病機構排放標準(即其表1中限值)排至市政管網。

圖1 雷神山醫院污水處理工藝流程

處理工藝采取二級強化消毒和兩級生化處理，在COD、BOD5、NH4-N、TN 和 TP等常規污染物去除的基礎上，將消毒作為工藝核心，經過前端預消毒殺滅進水中的病毒，以最大程度降低氣溶膠污染和糞口污染，但消毒藥劑的投加控制和脫氯是關鍵要點，要求必須保障后續兩級生化處理不受影響;折流消毒池實行二次強化消毒，確保病毒不會進入市政管網。此外，處理工藝中所有設備均進行加蓋密封，并對產生的臭氣進行除臭處理。

除上述醫療廢水外，雷神山醫院對院區其他廢水也采取了相關措施:一是對排水采用雨污分流制，并在院區采用HDPE(高密度聚乙烯)防滲膜，防止雨水下滲至地下水，雨水收集經消毒合格后排入市政污水管網;二是對院區一切空調的冷凝水實行集中收集，并與污水一同集中消毒后排入市政管網;三是醫生辦公室、護士室、診室、治療室、檢驗科等科室內不得設置地漏。

4.2 雷神山醫院污水處理站的特點

4.2.1 污水預處理系統

醫療廢水在化糞池后端通常經三級過濾后進入生化系統，但按照工藝流程圖，該項目未設立格柵和過濾系統，化糞池后依次直連調節池、MBBR池，未經過濾，污水處理系統的運轉會受雜物等影響。此外，預消毒接觸池設計于化糞池前端，盡管工藝中會嚴控消毒藥劑的投加與脫氯，但接觸池的接觸停留時間一般要求＞30 min，長期運行難以保證無過量消毒劑進入后續的生化處理系統，對保障水質達標十分不利。因此，前端消毒更適宜采取紫外線等消毒系統。

4.2.2 污水處理生化系統

該項目采用MBBR工藝，占地與密封要求較高，盡管能夠強化生化處理，但對病原體的去除仍顯得不夠安全。相比而言，MBR(膜生物反應器)工藝系統不但占地小、啟動快，還可以利用其物理截留作用實現對細菌、病毒的高效去除(0.1～1 μm)。MBR能夠實現初期不排泥，其微生物暴露的危險性更低，且后期可通過在線次氯酸鈉浸泡實現膜的清洗，因此安全性更高。雖然MBR也會增加運行成本(增加量＜1元/m3)，但總體而言MBR工藝可能更優于MBBR工藝。

4.2.3 折流消毒系統

折流消毒難以依據水量有效調節停留時間，應考慮添加含氯消毒劑實行接觸消毒，并嚴控接觸時間＞30 min。為避免投入過量氯消毒劑并保證水質，可考慮增加紫外線三級消毒。

4.2.4 污水的進一步分類處理

除雨污分流外，疫情時期的醫療廢水可考慮實施進一步的分類處理，例如血液分析的含氰醫療廢水先通過堿式氯化法實現預處理、含Cr的醫療廢水先通過化學沉淀法實現預處理，而含放射性醫療廢水應設置衰減池。各類廢水在預處理完成后，再進入后續污水處理工藝，對水質的達標更有保障。

5 問題與展望

① COVID-19病毒感染肺炎疫情對污水處理廠的運營與設計提出了新要求，因此后續相關規范的修訂，應考慮對污染處理廠增加傳染病疫情應急防控要求的必要性。

② 城鎮污水處理廠一般均在工藝的中、末端進行消毒，雖然保障了后續生化處理的效果，但是也增大了病毒擴散的風險，應進一步研究在進水端進行應急消毒的可行性，以及其對后續生化處理的影響程度。另一方面，建議有條件的醫院在院區建設事故池，疫情發生時醫療廢水可實現從源頭進行病毒消殺控制，再入污水處理廠。此外，對復雜污水環境中COVID-19病毒的存活時間及其是否會通過污水或污泥傳播尚不明確，這對于指導污水處理廠的消毒工作相對更加關鍵，因此亟需開展此項研究。

③ 此次含新冠病毒的醫療廢水經達標處理后最終排入市政管網，因此，必須加強對市政污水消毒設施的運行監控。為研究COVID-19病毒的復雜水體存活時間、可能傳播途徑并開展相關監測等，應盡快完善與污水中該病毒的監測方法與流程相關的標準與規范建設。

④ 無論是研究COVID-19病毒的復雜水體存活時間、可能傳播途徑，還是開展相關監測，都需要對復雜水體中COVID-19病毒進行檢測，但目前環境和水務行業實驗室僅能檢測環境與水體中的一些常規微生物指標，缺乏COVID-19病毒的專業檢測條件，即使能檢測也存在傳染風險。因此，必須聯合疾控檢測部門解決這個問題，此次疫情也反映出環境及水務行業未來應逐步建立不同行業間的應急響應機制。

⑤ 疫情期間可能造成污水處理藥劑與防護用品難以購置的問題。為保障污水廠的正常穩定運行和操作人員的安全防護，確保污水廠有效發揮應有的防疫功能，應將污水廠列入防疫物資供應體系，確保污水廠物資與用品的及時供應。