華中科技大學(xué)協(xié)和深圳醫(yī)院防輻射工程中放射性廢水處理系統(tǒng)設(shè)計初探

李先華

本文討論的是華中科技大學(xué)協(xié)和深圳醫(yī)院防輻射工程中放射性廢水處理系統(tǒng)設(shè)計要點。醫(yī)院需要建設(shè)一套“室內(nèi)管網(wǎng)+衰變池”獨立運行的水處理系統(tǒng)，以解決醫(yī)療和科研過程中產(chǎn)生的放射性廢水。

一、輻射防護工程概況

華中科技大學(xué)協(xié)和深圳醫(yī)院（以下簡稱醫(yī)院）總用地面積9.2萬平方米，總建筑面積約為59.2萬平方米，總編制床位數(shù)約3000床。醫(yī)院規(guī)劃有放射治療、核醫(yī)學(xué)、介入放射學(xué)和醫(yī)用X射線影像診斷等工作場所，包括5個甲癌病房并配備相應(yīng)的放射診療射線裝置。

二、放射性廢水來源及處理要求

醫(yī)院放射性廢水主要來自核醫(yī)學(xué)科，包括：（1）來自核醫(yī)學(xué)顯像檢查區(qū)域分裝室、衛(wèi)生通過間、休息室衛(wèi)生間、留觀室衛(wèi)生間、污洗間等高活區(qū)的放射性廢水，含有9mTc，131I，18F放射性核素。（2）來自甲癌治療區(qū)域的分裝室、病房區(qū)域病人專用衛(wèi)生間、污洗間等高活區(qū)的放射性廢水，含有131I放射性核素。

根據(jù)《醫(yī)用放射性廢物的衛(wèi)生防護管理》（GBZ133-2009）中規(guī)定的使用放射性核素產(chǎn)生放射性廢液的臨床核醫(yī)學(xué)單位和醫(yī)學(xué)科研機構(gòu)應(yīng)將僅含短半衰期核素的廢液注入專用容器中通常存放10個半衰期后經(jīng)審管部門核實準(zhǔn)許作普通廢液處理的規(guī)定。醫(yī)院對衰變池的設(shè)計目標(biāo)就是使液態(tài)放射性污染物能夠在排入衰變池后至少經(jīng)過10個半衰期且排放時濃度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測滿足排放標(biāo)準(zhǔn)后排放至醫(yī)院污水處理中心，最后外排至市政管網(wǎng)。

三、放射性廢水處理系統(tǒng)的建設(shè)及工作原理

核醫(yī)學(xué)排水管道采用鑄鐵管道，并設(shè)置成兩組，核醫(yī)學(xué)檢查區(qū)域產(chǎn)生的放射性廢水排放設(shè)置一組排水管道，核素病房區(qū)域產(chǎn)生的放射性廢水排放設(shè)置另一組排水管道。衰變池為自動化并聯(lián)式設(shè)計，采用鋼筋混凝土建筑，做專門的防腐防滲處理。衰變池共設(shè)計六格，設(shè)置兩組相互獨立的三級衰變池，分別承接上述兩組排水管道排放的放射性廢水，單格有效容積為68m3，6格總?cè)莘e為408m3。衰變池平面圖1、剖面圖見圖2。

圖1 衰變池平面圖（單位：mm）

圖2 衰變池剖面圖（單位：mm）

系統(tǒng)的工作原理為：放射性廢水先由電動閥門控制流入第一格衰變池進行暫存，當(dāng)?shù)谝桓袼プ兂馗裥顫M廢水時關(guān)閉第一格進水閥門并打開第二格進水閥門，放射性廢水流入第二格水池進行暫存，當(dāng)?shù)诙袼匦顫M放射性廢水后，當(dāng)?shù)诙袼プ兂馗裥顫M廢水時關(guān)閉第二格進水閥門并打開第三格進水閥門，放射性廢水流入第三格水池進行暫存。以此類推，當(dāng)?shù)诹袼プ兂馗裥顫M廢水時，對第一格衰變池的放射性廢水進行檢測，達到排放標(biāo)準(zhǔn)后，作為普通醫(yī)療廢水排放至醫(yī)院污水處理站，以此類推。衰變池設(shè)置有放射性廢水采樣口。

四、放射性廢水處理系統(tǒng)理論支撐

1.廢水產(chǎn)生量估算

甲癌、甲亢治療項目產(chǎn)生的放射性廢水中主要含有放射性核素131I。醫(yī)院共有5個甲癌病房，每位住院病人每天產(chǎn)生廢水100L，則甲癌住院病人每天產(chǎn)生廢水500L，考慮上清洗去污等用水約為100L/天，則保守估計甲癌病房每天產(chǎn)生廢水量約為0.6m3。

核醫(yī)學(xué)影像項目（PET/CT，PET/MR，SPECT），廢水中主要含有放射性核素18F、9mTc根據(jù)醫(yī)院提供的資料，每天接受PET顯像檢查的病人最大為60人、SPECT顯像檢查的病人最大為30人，受檢查病人在注射藥物后需要休息一段時間，設(shè)期間病人上廁所一次，每次產(chǎn)生廢水6L，則核醫(yī)學(xué)影像項目一天產(chǎn)生廢水540L；慮上清洗去污等用水，保守估計廢水量為0.6m3/天。

核醫(yī)學(xué)科骨轉(zhuǎn)移癌治療項目接受放射性藥物治療的病人，在用藥正常后就離開，不會產(chǎn)生排泄物等廢水和固體廢物，因此核醫(yī)學(xué)科產(chǎn)生的放射性廢水約為1.2m3/天。

每天產(chǎn)生廢水1.2m3，則當(dāng)?shù)诹袼プ兂匦顫M廢水時，第一格衰變池放射性廢水至少已暫存283天。排放到衰變池的廢水中的主要放射性核素為18F（半衰期為109.7min）

131I（半衰期為8.04天）、9mTc（半衰期為6.02h），保守采用半衰期相對較長的核素131I估算，10個半衰期時間為80.4天，因此衰變池的設(shè)置可滿足放射性廢水在廢水衰變池停留十個半衰期以上的要求。

2.排放活度分析

甲癌治療項目排入三級衰變池的液態(tài)放射性污染物中放射性核素主要為131I，其半衰期分別為8.04天，查表《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）B1.3.4表B3可知，工作人員吸入e（g）1μm為7.6×10-9Sv/Bq，吸入e（g）5μm為1.1×10-8Sv/Bq，食入e（g）為2.2×10-8Sv/Bq?？梢?，對于131I，工作人員吸入或食入131I的待積有效劑量的最大值為2.2×10-8Sv/Bq。

因此，ALImin=5mSv/（2.2×10-8Sv/Bq）=2.27×105Bq。

灌滿第六格衰變池時，第一格衰變池的放射性廢水至少暫存了283天，甲癌病人住院時間取5天，在注滿第一格衰變池期間（56天），期間甲癌住院病人最多為33人，服用131I總量為33×200mCi=6600mCi?！扒寮住?、“清灶”治療患者服131I后第1天尿液內(nèi)排泄的放射性活度分別占服用131I總活度的64.9%、71%（《中國醫(yī)療前沿》2013年第6期，湯敏敏、劉建中、武志芳等著“日尿排泄131I值估算甲狀腺癌患者體內(nèi)殘留活度”）；以偏保守的角度考慮，接受甲癌治療的病人排泄的放射性活度服占服用131I總活度的90%，則排泄進一格衰變池中的131I總量為9540mCi。經(jīng)過283天暫存后，排出的活度為：

2.1978×1011Bq×（1/2）283/8.04≈5.57Bq＜2.27×105Bq

衰變池廢水排放周期為283天，單次排放的活度低于1ALImin（2.27×105Bq），單月排放活度低于10ALImin（2.27×106Bq）符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）的要求。

131I為衰變核素，排放濃度為：5.57Bq/68×103L=8.19×10-5Bq/L

可以滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18466-2005）中要求的綜合醫(yī)療機構(gòu)和其他醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放限值：總β＜10Bq/L。

五、結(jié)語

大型綜合醫(yī)院防輻射工程要求放射性廢水的處理必須單獨設(shè)計一套水處理系統(tǒng)。放射性廢水收集管道布置要合理，衰變池的設(shè)計需要滿足放射性廢水至少經(jīng)過10個半衰期的容量要求和排放時濃度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測滿足排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放至醫(yī)院污水處理中心，最后外排至市政管網(wǎng)。