某三级医院核医学科放射性污水排水设计探究.pdf

给水排水福建建设科技 某三级医院核医学科放射性污水排水设计探究郑 强(福建省建科院施工图审查有限公司 福建福州)摘 要 通过核医学科排水设计案例的介绍让专业读者了解设计过程、规避设计错误、提高设计质量 本文说明了核医学科的发展、放射性污水的组成、核素药剂的分类及排放浓度限值并介绍了福建某三级医院核医学科设计情况对污水处理、排放过程进行了说明比较了两种衰变池的优缺汇总设计中的常见问题并进行探讨、解析 可为给排水设计人员跨学科了解核医学常识避免设计错、漏助力核医学发展关键词 核医学科 核素药剂 放射性污水 衰变池 直线加速器 感生放射性冷却水 :.:作者简介:郑强(.)男大学本科高级工程师注册公用设备师(给排水)主要从事给排水、消防相关技术研究 引言核医学起源于十九世纪末经过漫长的研究和发展核医学科异军突起、日新月异近些年伴随着我国医学科技快速发展放射性同位素在核医学中的运用得到了极大重视和发展其诊断与治疗中的独特优点使核医学日益成为现代医学的重要分支学科核医学实践过程产生的放射性污(废)水主要有患者和受检者的排泄物(包括呕吐物)、核素药剂的残留液、感生放射性冷却水、核素药剂陈放器皿及核医学科工作人员的洗涤排水等放射性污水若排放、处理不当会造成环境污染危害公众安全和健康 除了感生放射性冷却水放射性污水残留核素主要来自放射性药剂核素是放射性同位素的简称是指可以产生、放射线的金属或非金属元素核素药剂分为诊断(示踪剂)、治疗两大类目前国内主要核素药剂分类如下:常见医用核素的用途、来源、半衰期见表 表 常用核素药剂表用途来源反应堆加速器 显像锝(.)碘(.)氙(.)镓(.)铟(.)氪碘(.)铊 显像氟(.)氟(.)镓(.)铜(.)碳氪氧放射性免疫测定 碘(.)氢(.)用于治疗的药品磷(.)碘(.)钇(.)铒(.)钐锡钬(.)镥(.)铼(.)镭(.)锕(.)钍(.)砹(.)远距离放射疗法 钴近距离放射疗法铱碘(.)铯金(.)钌钯(.)核医学放射防护要求 把核医学科工作场所分为三类见表 表 核医学工作场所分类一览表分类操作最大量放射性核素的加权活度)注:本表依据国标放射保护委员会()第 号出版物)加权活度 (计划的日操作最大活度 核素的毒性权重因子)/操作性质修正因子 福建建设科技 给水排水 原临床核医学放射卫生防护标准 第 条凡 类工作场所和开展放射性药物治疗的单位应设有放射性污水池以存放放射性污水直至符合排放要求时方可排放 废原液和高污染的放射性废液应专门收集存放 该标准被 代替后此条文仅以核素加权活度为依据设置放射性污水池(衰变池)不甚合理已被删除 目前我国有关于核医学科放射性污水排放限值的标准有:电离辐射防护与辐射源安全基本标准 和医疗机构水污染物排放标准 规定了放射性污水排放标准总 最高允许排放浓度为 /总 最高允许排放浓度为/核医学辐射防护与安全要求 第 条提出碘 的排放浓度限值浓度不得大于/案例简介以福建某三级医院作为案例该医院共 栋单体建筑层数:地下 层、地上 层总建筑面积(其中:地上建筑面积 地下建筑面积 )设计总床位数 床 地下二层为汽车库、设备用房和医疗用房地下一层为汽车库、非机动车库、医疗用房及设备用房 地上建筑单体:门诊医技楼为 层医疗建筑其中负一层为机动车停车 层为门诊与医技功能住院楼共 层分南北两栋主楼及其裙房医学中心为 层医疗建筑行政科研楼为 层医疗配套建筑污水处理/医疗垃圾间为 层垃圾集散间为 层汇流排间为 层医疗配套用房医住培训楼为 层医疗配套建筑 核医学科位于一层、地下二层一层核医学科位于门诊医技楼分为东、西两部分中间间隔影像中心大型设备直线加速器室位于地下二层由于图幅较大本文一层核医学科只截取影像中心西侧核医学科(东侧核医学科含锶、碘 治疗室)一层核医学科按三区(控制区、监督区、非限制区)两通道(医护通道、患者或放射性物流通道)的划分原则西侧核医学科主要由储源室、分装/注射室、固废间、候诊室、室等构成具体参见图 图 一层核医学科(位于影像中心西侧)其中有核标识的三处卫生间及一处淋浴间需按放射性污水考虑由管道收集后排至室外衰变池衰变池位于地块北侧紧临核医学科较短的排水距离降低了管道、检查井泄漏风险核医学科大型设备直线加速器室位于地下二层机房设计及建设时充分考虑噪音、辐射泄漏、防爆等问题共有六间直线加速器室(由于图幅较宽本文只截取右侧三间左侧三间同样是“直线加速器室”)配套有控制室、水冷机房、模具室等具体参见图 图 地下二层核医学科(局部)地下二层核医学科放射性废水主要考虑冷却循环水系统中的冷却水加速器运行过程中会产生大量热由冷却循环水把热量带出运行过程中产生感生放射性冷却水加速器靶系统冷却水感生放射性较强高能中子与冷却水中的氧 发生散裂反应可产生氢 、铍 、碳 、碳、氮、氧、氧 等放射性核素其中氢 、铍 半衰期较长分别是 年、天由于冷却水仅检修、保养时排放可不考虑进入衰变池排放时收集至储罐放置一段时间进行监测若不达标可加水稀释最终排至院区污水系统放射性污(废)水处理技术主要包括:自然衰变法、化学沉淀法、离子交换法、吸附法、蒸发浓缩、膜分离技术、生物处理法、磁 分子法、惰性固化法等 核医学放射性污水处理方法主要为自然衰变法、稀释法和离子交换法吸附离子交换法成本较高一般不采用常用方法为自然衰变法、稀释法根据放射性污水半衰期长、短不同将半衰期较长的放射性污水装入容器储存半衰期较短的放射性污水排入衰变池处理放射性污水经过衰变池处理后仍不达标可采用稀释法与院区其它医疗污水混合进一步降低浓度 连续式和间歇式衰变池常用的衰变池主要有两种连续式和间歇式连续式衰变池为推流式排放也可称为推流式衰变池间歇式衰变池设置在地下室可采用金属槽罐代替混凝土池体故也可称为槽式衰变池 衰变池的有效容积按最长半衰期同位素的 个半衰期计算或采用同位素的衰变公式进行计算 连续式(推流式)衰变池连续式衰变池一般分为 格每格之间设有隔墙隔墙顶端为堰流过水孔隔墙后端设置导流墙使水流上、下有给水排水福建建设科技 序通过衰变池避免池体内形成死水区 放射性污水含有固态粪便衰变池前端宜设置化粪池(也可与衰变池一体建设)化粪池可让固态粪便在厌氧微生物作用下发酵并分解若室外场地有限也可采用带潜水搅拌机的调节池代替化粪池靠机械搅拌使固态粪便分解 放射性污水经过化粪池预处理后进入衰变池第 格水满后由分隔堰墙溢流进入第 格如此反复经过一定时间的衰变达标污水最终汇入院区室外污水系统 连续式(推流式)衰变池每月需检测一次放射性污水排放浓度收集处理放射性污水的化粪池、衰变池每半年清掏一次清掏前应检测其放射性浓度达标方可清掏 连续式(推流式)衰变池布置形式参见图 图 连续式(推流式)衰变池 间歇式(槽式)衰变池间歇式衰变池采用多格式间歇排放由 格并联池体构成若设置在地下室也可采用金属罐体代替间歇式(槽式)衰变池设置自动监测系统由监测系统提供启闭信号给电动阀、潜污泵从而控制放射性污水进、出 池体排空后前端开阀进水水满关阀放射性污水经过一定时间的静置衰变污水放射性浓度达标后监测系统提供信号给潜污泵执行排水排空后再开阀进水循环反复多格池体按顺序运行为及时排空池底固态粪便可在池体后端配置自带搅匀功能的潜污泵(一用一备)间歇式(槽式)衰变池清掏周期和要求与连续式(推流式)衰变池相同间歇式(槽式)衰变池布置形式参见图 图 间歇式(槽式)衰变池综上可见:连续式衰变池结构简单无控制设备、机械辅助设备衰减过程不需要人工监控建造、管理成本低由于无法精确控制衰变时间出口无法保证达标排放 间歇式衰变池自动化程度高由传感器控制电动阀、提升泵的启闭操作相对复杂且后期控制系统需人工监控建设和维护成本高但可保证衰变时间、出水水质满足放射性污水达标排放的要求 因此应该优先选择间歇式(槽式)衰变池 常见问题分析()衰减池容积设计偏小应根据建筑给水排水设计标准 用水定额计算最高日排水量(按用水量的)其中医务人员按 /人班病人按 /人次留观床位按 /床天 核素经过 个半衰期的衰变之后认为衰变完成放射性废水停留时间也是参照此数据计算而得以碘 ()为例该核素药物常用于治疗甲亢、甲状腺腺瘤、恶性嗜铬细胞瘤以及肺癌放射性污水静置 天衰变方可完成由于污水排放属于动态间歇式衰变池(格)每格有效容积按 天排水量计算水满阀关需再静置 天从进水到排空时长为 天第 格排空时第 格开阀进水周而复始 例如:核医学科配置 名医护人员每日 个病人 位病人有留观床位日排水量计算 ()/单格衰变池 天进水容积约为 格总有效容积为 以上是以核素 个半衰期为依据计算衰变池容积由于污水排放过程中核素衰变处于动态衰变池容积还可根据核素活度衰减公式 进行计算此处不做详述()室外埋设的放射性污水管未做到专管专用中间汇入院区其它污水以至衰变池设计容积不足影响污水处理结果若衰变池体积增大占地面积、建设成本无疑也随之增加()衰变池位置应尽量靠近核医学科布置在室外或地下室避免衰变池远离核医学科建设较长的排水管道难以避免后期发生放射性污水外溢事故()放射性污水中存在固态粪便衰变池水流较缓为避免沉积堵塞连续式(推流式)衰变池前端应配套化粪池或带搅拌机的调节池间歇式(槽式)衰变池设有自动搅匀提升泵故不存在此类问题()核医学排水系统防护措施未到位排水管需采用机制含铅铸铁管化粪池池壁、衰变池池壁、检查井井筒可采用 重晶石(硫酸钡)防辐射混凝土浇筑厚度室外应避免使用普通检查井堵塞后放射性污水有外溢风险建议采用密封井代替密封井设置双层井盖内盖采用含铅铸铁井盖做法如图“检查井”也可在排水管上设置检查口代替密封井由于管道、检查口都是含铅铸铁制作检查口位置可设置普通检查井如此设计可降低建设成本做法可参图“检查井”图 检查井、通气管做法示意图 福建建设科技 给水排水()衰变池通气管漏设放射性污水静置衰变时间较长产生的沼气应及时排出化粪池、衰变池都需要设置通气管排出口安装吸附过滤器避免放射性物质随沼气逸出多格衰减池可汇合一根立管伸出地面常有人员停留位置通气管管口需高出室外地坪 通气管的做法可参图“埋地汇合通气管”()核医学科放射性污水排放设计存在缺漏缺漏位置:加速器水冷机房感生放射性冷却水直接排放未考虑其为放射性废水需采用储罐收集静置衰变并稀释达标后方可外排动物房、实验室未划定核医学专区专区内产生的污水、动物粪便需收集并排入衰变池处理()放射性污水排放除了排放浓度限值达标排放总量限值也应得到审管部门认可具体可参见电离辐射防护与辐射源安全基本标准 中的要求此项应在设计前期向甲方咨询核医学科的建设规模并进行精确计算()核医学作为新兴学科设备、技术快速发展部分规范、标准、图集更新缓慢目前配套的各类衰变池图集较少给设计工作造成一定的困难为提高设计效率相关部门应及时组织编制、出版 结语核医学科是一门涉及多学科、多领域的综合性学科它是由医学、化学、生物学、核物理学、影像学、计算机技术等学科相结合的产物给排水专业作为工程基础学科服务于医疗卫生工程核医学科污水的排放(处理)关乎人民的健康、安全如何提高设计质量应跨学科了解核医学常识避免设计过程中的错、漏同时随着核医学的快速发展给排水科学与工程技术也应随之发展参考文献顾文超.核医学检查必不可少的放射性药物.思宇:.冀东侯铁钢宋旺旺等.质子治疗中感生放射性辐射防护.核电子学与探测技术():.核工业标准化研究所.电离辐射防护与辐射源安全基本标准:.北京:中国标准出版社.国家环境保护总局.医院污水处理技术指南:环发 号.:.梁耿刘大鹏.医用回旋加速器的联动防护和日常生产保障措施.医疗装备():.(上接第 页)从表 可以看出 技术具有操作简单、经济性高、但存在可能预判结果不准的缺陷而 的经济性与操作性相比于 技术略有不足但是预报结果较为准确具有与实际开挖结果更为贴合的优点 结论本文通过某隧道同一里程段超前地质预报 法与 法预报的工程实例为依据根据实际开挖情况进行对比验证得到以下结论:()技术具有操作简单、经济性高、但存在可能预判结果不准的缺陷()的经济性与操作性相比于 技术略有不足但是预报结果较为准确具有与实际开挖结果更为贴合的优点()在地下水方面预判可能出现误判情况因此在隧道地质条件较为复杂的情况下应综合考虑多方法预报掌子面前方围岩状态若岩体节理后岩质较均匀完整则采用 预报更为便捷经济 研究结果可为公路隧道超前地质预报探测提供参考参考文献许江波晏长根张晓毅等.隧道施工地震超前地质预报方法.土木建筑与环境工程():.尹雪波.岩溶隧道超前地质预报综合预报技术的应用效果分析.四川地质学报():.段铮.隧道断层破碎带综合超前地质预报及塌方防治技术.铁道建筑技术():.赵永贵.隧道围岩含水性预报技术.地球与环境():.蒋辉赵永贵.用 超前预报软件改进 超前预报技术的缺陷/中国地球物理 中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集.:.赵学恭.隧道超前地质预报地震波反射 法与 法的应用及比较.居舍():.侯伟清张星煜叶英.基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报初探.隧道建设():.陈利杰.地震波波速与围岩等级的统计分析.铁道勘察():.