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放射性污水处理系统设计说明根据目前社会不断的进步，各医院使用核素种类的增多，放射性污水的大量排放会污染环境，危害人类健康，现将我公司设计的几种处理的形式和原理作些介绍。
一、污水处理系统的三种结构形式：1、不锈钢分体式组装；该结构为全部不锈钢制作，一般安装于核医学科下方的、空闲面积较大的房间内，根据核素污水的排放量的不同，设计不同容积的不锈钢罐体，用不锈钢管道和手动或电动阀门连接在一起构成。
一般情况是由三个衰减池和一个降解池组成，每个衰减池的水容量可从3立方到40 立方不等（此容量是由核医学科根据现状，计算出污水量）。
降解池的容积一般3—5 立方就可以了，内部加由过滤系统，组装在一起后连接电脑和控制柜后按照所设定的程序运行，按顺序进水排水，各个衰减池的液位和衰减时间自动显示在电脑的显示屏和控制柜的文本显示器上，并可随时查阅或打印当前和历史的相关记录。
2、钢板整体结构式；将降解池和衰减池焊接制作成一个整体，内部再进行隔断分割，分为三个衰减池和一个降解池，并将阀门和液位传感器安装在每个池内，外面只有进水口，出水口，控制线口和检修口。
整个系统是个密闭的整体，是应用半衰期较短的PET—CT诊断设备专用处理系统。
它安装于室外的地平面以下，在安装前，需根据本系统的要求，做一个敞开式的设备基坑，以便于设备的安装和隐蔽，设备安装完毕后可将上部敞口封闭，留有检修入口。
该系统每个衰减池在 3 立方以下，降解池在 1.5 立方以下，因为是一个整体，结构紧凑，安装运输比较方便，设备就位后只需将电源和控制系统接入即可工作，在入坑之前设备外部需做防腐处理。
因设备系统容积较小，所以本系统只能处理PE■— CT诊断用18F和ECT诊断99Tm两种核素的废液，对半衰期较长的核素废液本系统不能处理。
3、钢筋混凝土连体结构；当废液中的核素成分较多，且半衰期较长，活度较高时，需要的衰减池容积较大。
建筑物内又没有足够空间安装不锈钢结构的罐体时，可采用室外地下钢筋混凝土结构的处理系统。
附录8医用放射性衰变池设计方案一.液体衰变池设计方案 1 原则及要求衰变池的结构和容积必须保证核医学科所排放的放射性废液，满足国家医院放射性废水的排放标准。
为此，衰变池的设计应满足以下要求：⑴衰变池采用三级分隔连续式衰变池，池内设导流墙，推流式排放。
衰变池的容积按医院放射性废水可排放标准浓度计算。
⑵根据国家环保总局2003年发布的《医院污水处理技术指南》，医院放射性废水可排放浓度范围为3.7×102Bq/L ~3.7×105Bq/L 。
⑶在衰变池前设置化粪池，用以沉淀消化固形物，其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池。
2 设计方法及过程2.1 计算参考数据： 2.1.1 核医学科门诊病例⑴医院核医学科开展显像诊断，所使用的放射性源[99m Tc]，假设每位病人平均使用活度为5.55×108Bq(15mCi)；平均每位病人排尿两次，排出量约为600ml [1]，每次抽水马桶用水量约为6L [2]，总用水量约为12.6L ；假设病人出院时排出量为给药量的33%[3]，为1.85×108Bq 。
⑵医院核医学科开展甲亢治疗，假设每位病人使用的131I 活度为3.7×108Bq （10mCi ）；平均每位病人排尿一次，排出量约为300ml ，抽水马桶用水量约为6L ，总用水量约为6.3L ；假设病人出院时排出量为给药量的20%[3]，为7.4×107Bq 。
2.1.2 核医学科住院病例⑴医院核医学科开展甲癌治疗，则使用的131I 治疗最大用量：7.4×109Bq(200mCi)；病人出院时体内残留131I 携带量限值为400MBq(0.4×109Bq)；病人一般住院7天，住院病人废水量约为100L/床.日（按照《医院污水处理技术指南》中参考数值100～200L/床.d 中最小值计算，如参照《医院污水处理技术指南》最大值计算，则核医学科室每天一个住院病人所需衰变池容积为6.28m 3~22.9m 3，建设运行维护不方便），病人住院期间，131I 从尿中排出量约为给药量的66%[4]，则131I 的排放量为4.884⨯109Bq 。
![医院放射性废水衰变池的设计[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/5c2768fa5ef7ba0d4a733bcc.png)
医院放射性废水衰变池的设计1.设计简介1.1随着现代医学的发展，核医学在医院诊断和治疗中的应用日益普遍。
但是诊断、治疗过程中患者服用和注射放射性同位素后所产生的排泄物，分装同位素的容器、杯皿和实验室的清洗水，标记化合物等排放的放射性废水的危害性也不可忽视。
必须进行适当的处理，使废水的放射性降低到国家规定的安全值以下方可排入水体或城市下水道。
依据《医院污水处理技术指南》规定，衰变池按使用的同位素种类和强度设计，衰变池的容积按最长半衰期同位素的10个半衰期计算，或按同位素的衰变公式计算。
衰变池可采用间歇式或连续式。
根据间歇式和连续式衰变池在实际设计和运行中与本工程的实用性能和经济性能！2、放射性废水的水质和排放标准2.1根据国家环保总局2003年发布的《医院污水处理技术指南》，医院放射性废水中放射浓度范围为3.7*10²Bq/L—3.7*105Bq/L.2.2医院放射性废水排放执行性指定的《医疗机构污染物排放标准》和国家《辐射防护规定》GB 8703规定的浓度限制，即在放射性污水处理设施排放口监测其总a<1 Bq/L,总ß< 10Bq/L.3.连续式和间歇式衰变池原理：3.1连续式衰变池具有池容积小，占地面积小、造价低、操作简单、不需或很少维护等优点、连续式衰变池的进水和出水都是连续的，池内设导流墙，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，废水从池下部进入，上部排出，以防止短路，保证衰变效果。
3.2间歇式衰变池间歇式衰变池采用间歇排放。
一般为4至5格并列布置。
每格设计容量为最长半衰期同位素10个半衰期放射性废水总排量的百分之五十、间歇式衰变池进水管上设有电磁阀、出水采用承压式排水、运行时先关闭第二、三、四和五的电磁阀、使废水进入第一池、待第一池达到设计液位后、打开第二池电磁阀、同时关闭第一池电磁阀、按照相同方式、废水依次进入第三四五池、待最后一池进水时。
![医疗放射性废水衰变池[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/27896db58662caaedd3383c4bb4cf7ec4afeb664.png)
(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011485698.2(22)申请日 2020.12.16(71)申请人 中核第四研究设计工程有限公司地址 050021 河北省石家庄市裕华区体育南大街261号(科技信息部)(72)发明人 刘颖 苏晓书 冀东 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007专利代理师 刘昕宇(51)Int.Cl.G21F 9/22(2006.01)G21F 9/06(2006.01)(54)发明名称医疗放射性废水衰变池(57)摘要本发明属于水池，具体涉及一种医疗放射性废水衰变池。
一种医疗放射性废水衰变池，其中，包括一个长池，在长池内设置四个串接的，互相连通的盒体。
本发明的效果是：单个池体的入口与出口呈对角分布，目的是延长流体路径，改善衰变效果。
每个池体内部靠近入口处有折流板，用以减少短流现象的发生；每个池体中折流板与池壁(入口池壁)的距离不等，目的是增强流体流动以改善衰变池衰变效果。
衰变池底部两侧加设不同角度的倒角，目的是改善池体内流体的流动、减小死水区，增大衰变池有效衰变体积，进而改善衰变池对废水的衰变效果。
折流板上加设分流孔，目的是进一步减小衰变池池体内的死水区，增大池体有效衰变体积，改善衰变效果。
权利要求书1页 说明书2页 附图4页CN 114639498 A 2022.06.17C N 114639498A1.一种医疗放射性废水衰变池，其特征在于：包括一个长池，在长池内设置四个串接的，互相连通的盒体。
2.如权利要求1所述的一种医疗放射性废水衰变池，其特征在于：每个盒体均设有折流板(10)、底面的倒角(11)、出入水口(12)和分流孔(13)。
3.如权利要求2所述的一种医疗放射性废水衰变池，其特征在于：所述的出入水口(12)设在侧壁上，在盒体中间设置折流板(10)，分流孔(13)设置在折流板(10)上。
关于广州市第一人民医院衰变池改造设计的思考本文就某医院衰变池的改造设计对衰变池的设计要点进行总结。
标签：放射性废水;衰变池;设计原则随着科学技术的发展，同位素和射线等在医学诊断和治疗中被广泛运用，核医学科的发展也越来越快，由于核医学诊治使用的是非密封型放射性药物，且用药后的受检者将成为移动的辐射源，因此加大了对患者和放射工作人员的防护难度及环境的污染问题。
根据《医院污水处理工程技术规范》（HJ2029-2013），放射性废水处理设施出口监测值应满足α<1Bq/L，总β<10Bq/L，因此放射性污废水需收集并经处理设施处理达标后再排入市政管网。
目前处理同位互素废水的方法很多：化学混凝沉淀、蒸发浓缩固化、活性炭吸附、离子树脂交换、生物吸附、贮留衰变及稀释排放，目前医院里常用贮留衰池的方法来处理放射性废水，其中衰变池为现代医院最常用。
1、衰变池的种类衰变池根据运行方式可分为间歇式衰变池和连续式衰变池，衰变池的容积按放射性废水流量和水力停留时间确定，其中水力停留时间为最长半衰期同位素的10个半衰期计算。
1.1间歇式衰变池间歇式衰变池就是用两个或两个以上的贮储罐轮流接纳及贮存放射性废水，使放射性废水在贮储罐中经过衰变达到《医院污水处理工程技术规范》（HJ2029-2013）的排放标准后，再排入市政管网。
一个典型间歇式衰变池原理图如图1所示。
间歇式衰变池有效容积应根据最长半衰期同位素的10个半衰期计算，其中各个衰变池的有效积根据医院排放的废水量及停留时间来平均到各个衰变池。
待衰变池1水位达到最高水位时，阀门1关闭，且同时阀门2开启，待衰变池2的水位达到最高水位时，衰变池1中的潜污泵开启，将衰变池1中的废水排至市外市政管网。
间歇式衰变池就这样轮流运行，在放射性废水停留了10个半衰期后再对其进行排放。
1.2连续式衰变池连续式衰变池就是采用连续进水式，在对衰变池进行分格，利用水力学中的推流原理，将放射废水的贮留和衰变过程结合在一个池子中连续进行，目前常见做法将衰变池分为3格。
放射性污水处理
6. 0．1 当医院总排出口污水中的放射性物质含量高于现行国家标准《辐射防护规定》GB 8703规定的浓度限值时，应进行处理。
6．0．2 当医院的放射性污水排入江河时，应符合下列要求：
1 经处理后的污水不得排入生活饮用水集中取水点上游1000m和下游100m范围的水体内，且取水区的放射性物质含量必须低于露天水源中的浓度限值。
2 排放口应避开经济鱼类产卵区和水生生物养殖场。
3 在设计和控制排放量时，应取10倍的安全系数。
6．0．3 放射性污水宜设衰变池处理，并应符合下列要求：
1 衰变池容积宜按该种核素10个半衰期的水量计算；
2 衰变池应坚固防渗，并耐酸、耐碱。
6．0．4 当污水中含有几种不同的放射性物质时，污水在衰变池中的停留时间应取其中最大值。
医用放射性同位素的半衰期及其年摄入量限值可按表6．0. 4确定。
6．0．5 对注射或服用含131I 、32P 放射性药物的住院病人，其排泄物、呕吐物应放置在具有防护辐射性能的容器内，贮留10个半衰期后排放。
6．0．6 对注射或服用长半衰期放射性药物的住院病人，其排泄物、呕吐物可在固化后按固体放射性废物处理。
6．0．7 对同时具有病原体和放射性核素的病人，其排泄物应单独收集，经杀菌消毒再经衰变后排放。
附录8医用放射性衰变池设计方案一、液体衰变池设计方案1 原则及要求衰变池的结构与容积必须保证核医学科所排放的放射性废液,满足国家医院放射性废水的排放标准。
为此,衰变池的设计应满足以下要求:⑴衰变池采用三级分隔连续式衰变池,池内设导流墙,推流式排放。
衰变池的容积按医院放射性废水可排放标准浓度计算。
⑵根据国家环保总局2003年发布的《医院污水处理技术指南》,医院放射性废水可排放浓度范围为3、7×102Bq/L ~3、7×105Bq/L 。
⑶在衰变池前设置化粪池,用以沉淀消化固形物,其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池。
2 设计方法及过程2、1 计算参考数据:2、1、1 核医学科门诊病例⑴医院核医学科开展显像诊断,所使用的放射性源[99m Tc],假设每位病人平均使用活度为5、55×108Bq(15mCi);平均每位病人排尿两次,排出量约为600ml [1],每次抽水马桶用水量约为6L [2],总用水量约为12、6L;假设病人出院时排出量为给药量的33%[3],为1、85×108Bq 。
⑵医院核医学科开展甲亢治疗,假设每位病人使用的131I 活度为3、7×108Bq(10mCi);平均每位病人排尿一次,排出量约为300ml,抽水马桶用水量约为6L,总用水量约为6、3L;假设病人出院时排出量为给药量的20%[3],为7、4×107Bq 。
2、1、2 核医学科住院病例⑴医院核医学科开展甲癌治疗,则使用的131I 治疗最大用量:7、4×109Bq(200mCi);病人出院时体内残留131I 携带量限值为400MBq(0、4×109Bq);病人一般住院7天,住院病人废水量约为100L/床、日(按照《医院污水处理技术指南》中参考数值100～200L/床、d 中最小值计算,如参照《医院污水处理技术指南》最大值计算,则核医学科室每天一个住院病人所需衰变池容积为6、28m 3~22、9m 3,建设运行维护不方便),病人住院期间,131I 从尿中排出量约为给药量的66%[4],则131I 的排放量为4、884⨯109Bq 。
2、2 计算方法及过程:2、2、1废水达标的计算方法根据放射性物质的活度衰减公式:N=N 0e -λt (式中N 0为病人出院时排放的每升废水的放射性活度,N 为医院放射性废水可排放的活度范围(3、7×102Bq ~3、7×105Bq),λ为衰变常数:λ=㏑2/T 1/2,T 1/2为放射性元素的半衰期;t 为达到医院可排放的放射性污水活度标准所用的时间)由N=N 0e -λt ,得出t=㏑N 0/N ／λ代入计算参考数据,则达到可排放放射性废水活度所用的时间t 99Tc =32h~92h(1、4d~3、9d),t I 甲亢=41、7d~124、9d,t I 甲癌 =35、3d~118、6d 。
2、2、2衰变池的容积计算方法根据放射性物质活度衰减公式得出:∑=n n N ...3,2,1=∑=n n No ...3,21，e -λt (n 为日排放放射性废水人数,N 0为病人出院时排放的放射性废水的活度,N 为医院放射性废水可排放的活度范围,λ为衰变常数,t 为达到医院可排放放射性废水所需的时间)设医院可排放浓度为C:C=∑=n n N ...3,2,1/V n=1,2,3…(3、7×102Bq/L ≤C ≤3、7×105Bq/L,V n=1,2,3…为日排放人数用水量)。
由达到可排放放射性物质浓度的标准所用的时间t,则所需日数为T ≈t/24h由V n=1,2,3…=∑=n n N ...3,2,1/C,得达到可排放放射性污水的衰变池总容积V= V n=1,2,3…×T2、3衰变池的容积设计2、3、1设计方法及参考数据⑴医院核医学科开展[99m Tc]显像诊疗根据计算参考数据,得出[99m Tc]的容积参考表:99m根据计算参考数据,得出[I-131]的容积参考表:131⑶在衰变池前设置专用化粪池,沉渣如难于排出,可进行酸化,促进排入衰变池,容积为1m 。
2、3、2参考数据⑴若医院只开展99m Tc 显像诊疗,日均10人,衰变池的可控容积范围为0、3~0、6m 3(具体建设容积大小可根据医院的实际情况选定)。
⑵若医院开展99m Tc 显像(日均10人),131I 甲亢治疗(日均5人):衰变池可控容积范围为2~5m 3(具体建设容积大小可根据医院的实际情况选定)。
2、4 衰变池结构设计2、4、1 设计方案⑴由于放射性废液排入到衰变池就是与时间变化的动态过程,为了使衰变池的物理结构更加符合污水排入、流动、核素衰变的动态过程,将衰变池设计为三级连续式放射性衰变池。
⑵收集放射性废水的管道应采用耐腐蚀的特种管道,一般为不锈钢管道或塑料管;放射性污水池每池容积为总容积的1/3(废水液面距离盖板的空间不算入其中),考虑有生活粪便污水一并排出,在衰变池前设置专用化粪池,用以沉淀消化固形物,专用化粪池内沉渣如难于排出,可进行酸化,促进排入衰变池。
其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池,衰变池必须恰当选址,池底与池壁应坚固、耐酸碱腐蚀与无渗透性,应有防止泄漏措施,化粪池进水口略高于出水口5cm,池盖与废水液面应有20cm的距离,衰变池盖板的砼厚度不小于30cm。
如根据医院要求需加厚砼的屏蔽厚度,则根据屏蔽计算公式:N=N0e-ud式中N0,N分别为屏蔽层前后,探测器所测到的γ射线剂量率(或注量,注量率等),u代表能量为Eγ的光子在密度为ρ的物质中的线衰减系数,d为屏蔽厚度。
2、4、2 参考方案以医院开展99m Tc显像(日均10人),131I甲亢治疗(日均5人)为例:化粪池容积为1 m3,衰变池设计总容积为5、4m3,每池容积为1、8 m3,化粪池容积约为1 m3其具体结构设计图如下:说明:①进水口1为粪便池进水口,②进水口2为放射性废液进水口;③格栅:格栅的目的就是拦截污水中较大粒径的悬浮物与漂浮物,保证后续处理过程的正常运行。
图1 放射性衰变池平面结构图示意图图2 放射性衰变池侧面结构示意图2、4、3 材料要求:1外围池壁及中间隔层墙体均采用Mu10[5]砖,M10水泥砂浆砌筑{有无地下水均同}。
2预制混泥土采用C45F200型号(混凝土立方体抗压强度就是45MPa,防冻等级为F200)。
3底板:无地下水时采用#100混泥土,有地下水时用#150混泥土,下面均素土夯实。
4抹面:内壁一律用1:2水泥砂浆抹面15mm厚,无地下水时一律原浆勾缝。
5根据医院可提供建设衰变池的位置,衰变池的长,宽及深度可略为调整,但总容积则仍需要求设计。
6收集放射性废水及粪便的管道应采用耐腐蚀的特种管道,一般为不锈钢管道或塑料管;建议采用pvc下水管,粪便器以后的管道尺寸为DN150-ф168mm(DN的含义:代表管材的公称直径字符Ф:代表管材的外径表示)。
7如粪便立管不能利用作粪便透气管或无粪便立管的厕所应加设透气管。
3 监测与管理3、1 连续式衰变池每月进行一次监测。
3、2 收集处理放射性污水的化粪池或衰变池每半年清掏一次,清掏前应监测其放射性达标方可处置。
二固体衰变池设计方案1、1 污物桶收集⑴设置1个供收集废物的污物桶(建议设置2个污物桶,方便备用),且必须具有外防护层与电离辐射标志。
⑵污物桶放置点应避开工作人员作业与经常走动的地方。
⑶污物桶内应放置专用塑料袋直接收纳废物。
装满后的废物袋及时转送贮存室。
⑷废物袋或废物包、废物桶及其她存放废物的容器必须在显著位置标有废物类型、核素种类、比活度范围与存放日期的说明,内装注射器及碎破璃等物品的废物袋应附加外套。
⑸废物经过存放衰变,比活度降低到7、4×104Bq/kg[6]以下后,即可作医用非放射性废物处理。
1、2 衰变池收集(参考方案)若医院节约放射性固体收集装置的开支,建议建造一个放射性固体废物收集与存放的衰变池,衰变池必须恰当选址(应避开工作人员作业与经常走动的地方),设计图如下:图3 衰变池结构示意图1、2、1材料要求:1外围池壁均采用Mu10砖,M10水泥砂浆砌筑{有无地下水均同}。
2衰变池池盖采用预制混凝土C45F200型号(混凝土立方体抗压强度就是45MPa,防冻等级为F200),池盖上必须具有铅板外防护层与电离辐射标志。
3根据医院可提供建设衰变池的位置,衰变池的长,宽及深度可略为调整,但总容积则仍需要求设计。
参考资料及文献:[1] 正常人的膀胱容量为300ml~500ml,一次排出量为200ml~500ml,该设计方案中每位病人每次排尿量折中取值为300ml。
[2] 该衰变池设计方案中,抽水马桶采用节水型抽水马桶,冲水一次仅耗水6L。
[3] 99Tc m显像排泄量更改为33%,131I甲亢治疗排泄量更改为20%(建议参考量为0%),此数据根据现运行的核医学科室的情况,设定的参考数据,暂无法查找到准确的科学计算数据;对于甲亢治疗病人,一般治疗完后,可以直接出院,没有产生放射性废液,节省放射性衰变池的建设开支。
[4] 131I甲癌住院病人排泄量为66%【此数据出自李德平,潘自强主编,辐射防护手册(第三分册)。
辐射安全[M]、北京:原子能出版社,1990、3】[5] Mu10红砖:Mu-砖强度等级代号,砌体单位masonry units(MU),10就是砖抗压强度(牛顿/平方毫米,N/mm2),即10Mpa[6] 固体放射性废物作医用非放射线废物处理,要求其比活度降低到7、4×104Bq/kg以下;此数据出自《GBZ133-2002医用放射性废物管理制度》中的固体废弃物的管理部分。
