雷神山医院水系统安全策略研究

作者:洪瑛 秦晓梅 胡颖慧 吴江涛 周其源 宛超 余蔓蓉 罗蓉 熊建辉 危忠 游相军 栗心国
单位:中南建筑设计院股份有限公司医疗健康事业部
摘要:2020年初,武汉大规模爆发新型冠状病毒(2019-nCoV)感染的肺炎。中南建筑设计院股份有限公司医疗健康事业部在接到指令后12h完成武汉雷神山医院方案设计,为阻击疫情赢得宝贵时间。如何在不到半个月时间交付一个高标准等级的传染病医院,水系统设计安全是核心也是底线。针对雷神山临时应急传染病医院的特点,从给水系统安全、排水系统安全、环境安全、消防系统安全、设备器材选用安全等角度对水系统安全策略进行梳理和总结。
关键词:临时应急传染病医院新型冠状病毒水系统安全水处理消毒
作者简介:洪瑛,女,1968年出生,教授级高级工程师,主要研究方向为大型交通枢纽建筑(机场航站楼、高铁站房、轨道交通等)、体育建筑、医疗建筑、文化会展建筑、超高层建筑等给排水及消防设计、绿色建筑设计、海绵城市设计。通讯处:430071武汉市武昌区中南二路2号E-mail:287608308@qq.com;

 

1 项目概况

武汉雷神山医院为临时应急传染病医院,项目位于武汉市江夏区强军路军运村食堂附近,建设用地总面积约为22万m2,总建筑面积约为7.9万m2,整体按照传染病医院标准设计,包括医护生活区、隔离医疗区及相关配套用房。医护、病患、物流交通流线清晰,医护生活区在场地西侧,隔离医疗区在场地东侧,中间间隔30m宽的市政道路(军体路)。图1为雷神山医院鸟瞰图。

医护生活区总建筑面积约2.7万m2,包括宿舍区、办公区、餐饮区及清洁用品库。医护生活区为两层活动板房,可供约2 318名医护人员及专家使用。隔离医疗区在现状停车场上新建一层临时建筑,总建筑面积约为5.2万m2,包括1 500床隔离病房区、医技区、ICU病区、污染物品暂存库及配套的污水处理站、垃圾焚烧间、液氧站、负压站、雨水收集消毒池等配套。隔离病房区为一层整体集装箱式板房,医技用房等配套附属用房采用轻钢结构板房。

图1 武汉雷神山医院

图1 武汉雷神山医院

Fig.1 Aerial view of Leishenshan hospital in Wuhan

整个场地市政配套条件较好,医护生活区和隔离医疗区均可从市政不同道路引入2根市政给水管网满足场地生活和消防用水要求。场地四周市政道路均有完善的市政污水和雨水接入条件供本项目的污水和雨水接入。图2为雷神山医院整体布局分区。

图2 雷神山医院整体布局分区

图2 雷神山医院整体布局分区

Fig.2 Layout and division of Leishenshan hospital

武汉雷神山医院为临时应急传染病医院,收治病人为确诊新冠状病毒肺炎患者。传染病医院既是治病救人的地方,也有可能成为传染源扩散的环节,如果设计不当,反而会加剧传染病的蔓延。尤其是要在短时间内应对急剧增加的病患,满足快速收治病人的需求,生物安全、环境安全更是重中之重。

传染病医院设计的核心是“切断传染链、控制传染源”。如何有效控制传染病源的交叉感染和蔓延,雷神山项目从选址就进行了充分论证,其隔离医疗区与周边建筑物布置有大于20m绿化隔离卫生间距,把对其他建筑的污染影响降到最低;总平面布局将医护人员流线、病患流线、物流流线、后勤流线、污物流线以及特种车辆流线做到洁污分区分流,避免洁净与污染的人流、物流在院内的交叉感染;建筑平面布局做到三区(清洁区、污染区、半污染区)、两通道(医务人员通道、病患通道)、两缓冲,充分隔离室内传染源。合理组织建筑物内的空气流动,保证清洁区空气流向半污染区再流向污染区,各区气流形成压力梯度,由清洁区向半污染区、污染区依次递减,严禁空气倒流。除总图、建筑及暖通专业控制交叉感染的主要措施和原则外,水系统安全设计也是传染病医院设计需严格把控的重要内容。

2 给水系统安全

2.1 水质安全

雷神山医院项目所有生活用水全部取自市政给水管网,其水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定。为确保供水水质,应对突发事件,在给水主管入口设置应急加氯措施,以备在供水水质受到污染时,及时投加消毒剂。在生活加压泵房生活水箱进水管处预留DN32投加口,并预留计量泵应急加氯。另外供水全部采用断流水箱供水,泵房内加压给水泵出水管处设紫外线消毒器。

2.2 水量及水压安全

雷神山医院项目医护生活区和隔离医疗区均可从市政不同道路引入2根市政给水管网满足场地生活和消防用水要求。医护生活区和隔离医疗区合用二次加压给水泵站,加压泵站设在医护生活区场地内,利用原有军运村的二次加压给水泵站,并对原有加压泵站内的生活水箱储水容积、水泵参数、供电需求等进行复核计算,保留原有有效容积为300m3的食品级不锈钢生活水箱,更换原有变频泵组,满足本项目给水设计水量及水压需求。图3为室外生活给水管网及附属设施示意。

2.3 给水洁污分区

保证各功能区域正常运行,防止医患之间的交叉感染,雷神山项目隔离医疗区生活给水按病区和非病区分别设置两路独立给水管网,且在病区给水引入总管前端设置倒流防止器,污洗污物间给水管设真空破坏器。室内给水配水干管、支管应设置检修阀门,管道上的检修阀、倒流防止器等阀门附件均应设在工作人员的清洁区内。

图3 室外生活给水管网及附属设施示意

图3 室外生活给水管网及附属设施示意

Fig.3 Outdoor domestic water supply network and auxiliary facilities

隔离医疗区的每个医护单元分散设置饮用水间或供水点,避免交叉感染。设置带内置过滤及消毒设备的步进式微电脑快速电热开水器,供应开水和常温饮用水,饮水机组选用带有保证使用安全装置的产品。

卫生热水系统也必须洁污分离。雷神山医院隔离医疗区的每个病房设置独立的电热水系统,避免交叉感染;各医护单元集中淋浴设置商用燃气热水炉提供集中热水。

3 排水系统安全

3.1 排水洁污分流

传染病医院首先需要根据建筑平面功能、医疗流线布局等对清洁区与污染区进行严格划分。保证各功能区正常运行,防止医患之间的交叉感染。雷神山项目将隔离病区(包括ICU病区)排水定义为污染区排水,与非病区的室内外排水(包括排水通气)管必须独立设置,不得混接。

雷神山医院隔离医疗区室内污废合流,室外雨污分流。室外分隔离病区污水、医技废水及室外雨水3套独立排水管网。隔离病区污废水经独立管网收集后进入污水处理站统一处理达标排放。隔离病区室外污水管网检查井井盖采用密闭井盖,每50m设DN100的通气管,确保室外排水通畅,且将通气管设在通风良好处,通气管可沿建筑物外墙伸顶高于屋面0.3m或高于地面3.0m设置;室内排水系统的通气管不应接人空调通风系统的排风管道,应伸顶高于屋面0.3m。所有排水通气管中废气经紫外线消毒处理后排放。

隔离病区病房空调采用分体空调,其冷凝水集中收集,采用间接排水的方式排入病房卫生间地漏,并统一排至污水处理站统一处理。车辆冲洗和消毒废水应设网框地漏排入隔离病区室外污水管网,且设水封装置。病区内重症病人的呕吐物等应采用专用密闭容器就地收集,按卫生部门提供的消毒方法及时消毒后,再倒入病房卫生间或集中收集处置。图4为隔离医疗区室外排水总图。

图4 隔离医疗区室外排水管网及附属构筑物布置

图4 隔离医疗区室外排水管网及附属构筑物布置

Fig.4 Layout of outdoor drainage pipe network and auxiliary structures in isolated medical area

3.2 地漏设置

地漏应设置在地面经常排水的场所,例如:准备间、污洗间、卫生间、浴室等房间;护士室、治疗室、诊室、检验科、医生办公室等房间不设地漏;手术室、急诊抢救室等房间的地漏采用密闭地漏或采用水封补水措施。

3.3 水封设置

排水系统中的用水器具都应该自带水封或者外置水封。通过水封装置与排水管道隔开,防止排水管道内的污染气体进入室内。水封失效后,室内空气就会与排水道中的污染气体连通,携带的致病微生物的污染气体进入室内,发生交叉感染。存水弯水封深度应大于50mm。如何保证水封有效,可通过排水系统设通气立管、专用通气管或当排水横管较长、排水器具较多时应设环形通气管等方式,确保排水管道内气压平衡,防止水封破坏;对地面排水较少,水封易干涸的地漏也可采用水封补水措施(洗涤盆排水给地漏水封补水)。病房、化验室、实验室等在同一房间内的卫生器具也不得共用存水弯。

4 环境安全

环境安全是人与环境和谐程度的一种量度,环境安全应包括废水、废气、噪声、固体废弃物等的无害化处理和处置。雷神山医院虽然是临时应急传染病医院,但生物安全和环境安全底线丝毫未放松,各专业尽最大程度对整个院区,特别是隔离医疗区的废水、废气、固体废弃物等各类污染物采用了合理处理工艺和设备进行无害化处理,严格落实环保标准要求,将对环境安全影响降到最低。

4.1 污水处理

4.1.1 污水处理

雷神山医院为传染病医院,污水主要来源于隔离医疗区生活污水、医疗废水。水中除含有常规的有机物外,还含有病毒、细菌、化学药剂等,成分较为复杂,直接排放会对周围环境造成潜在隐患,必须进行有效的处理达标后方可排放。雷神山医院污水处理站主要处理隔离医疗区的所有污废水,最大日排水量为1 200 m3/d,考虑一定的安全系数,按2条40m3/h处理单元并联运行设计,总规模为80m3/h。参考同类型传染病医院经验数据,污水处理站进水水质指标如表1所示。出水达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)表1中传染病、结核病医疗机构水污染排放限值后排放至市政污水管网。污水处理站出水水质主要指标(日均值)如表2所示。污水处理工艺采用预消毒接触池-化粪池-提升泵站(含粉碎格栅)-调节池-MBBR生化池-混凝沉淀池-折流消毒池工艺(见图5)。

表1 污水处理站主要进水水质指标
Tab.1 Main inflow water quality indexes of sewage treatment station   

表1 污水处理站主要进水水质指标

为确保污水中病毒不向外扩散,隔离医疗区所有的污废水在暴露空气之前,第一时间进入密闭预消毒储罐,预消毒后进入化粪池,再通过一体化泵站提升至MBBR生化处理单元及混凝沉淀池后进入折流消毒池进行第二次消杀到达排放标准后排放。MBBR具有生化调试周期相对较短、占地面积小,抗冲击负荷能力强、运行成本低、各处理单元可采用成型设备等特点,能够快速安装并投入使用,能够满足工期和处理效果。

表2 污水处理站出水水质主要指标(日均值)
Tab.2 Main indicators of effluent quality of sewage treatment station(daily average)   

表2 污水处理站出水水质主要指标(日均值)
图5 污水处理工艺流程

图5 污水处理工艺流程

Fig.5 Sewage treatment process

污水在化粪池中的停留时间不少于36h,从预消毒到污水处理站出口二级消毒的总水力停留时间不小于2d,确保污水处理站尾水出水的生物安全。化粪池污泥清掏周期为半年,考虑到是临时应急医院,运行期间化粪池无需清掏。

4.1.2 污水消毒

新冠病毒是呼吸道病毒,下水道不是主要传播途径,但呼吸道病毒又会通过粪便、尿液等人体排泄物进入下水道,且可以在水中持续保持一定时间的感染能力。阻断病毒在下水道传播应在源头上严格控制。疫情期间传染病医院医疗污废水去除COD、NH3-N等不是最关键,消毒才是核心。

由于臭氧消毒工艺较复杂,不满足本次工程工期需求,本次消毒措施未考虑臭氧消毒,采用常用的氯化消毒。氯化消毒剂主要包括液氯、次氯酸盐(次氯酸钠或次氯酸钙)和二氧化氯,其中液氯属于强氧化剂,消毒效果最好。综合考虑本项目为应急项目,消毒效果好、消毒剂来源便利,为首要考虑因素,本项目采用液氯消毒,在紧急情况下可采用二氧化氯代替液氯消毒。液氯消毒作业人员应务必遵守液氯消毒的各项安全操作规定,操作人员必须应经专业培训,考试合格,取得合格证后,方可上岗。项目实施过程中,因液氯存放的危险性及本项目建设的紧迫性,最后采用了一体化二氧化氯设备现场制备二氧化氯消毒。

雷神山医院污水消毒分为预消毒和二级消毒。预消毒工艺段位于污水管网末端,化粪池前,对院区污水进行第一次消毒,提前杀灭医院污水中的细菌、病毒等微生物,防止传染性细菌、病毒在后续污水处理过程中继续传播,采用氯化消毒,消毒后的污水进入化粪池;二级消毒是对混凝沉淀池的出水进行再次消毒,根据《新型冠状病毒污染的医疗污水应急处理技术方案(试行)》要求,需确保出水余氯量大于6.5mg/L(游离氯),以保障出水无病毒检出。预消毒池采用推流式接触消毒池,停留时间3h,单位加氯量40mg/L(有效氯);二次消毒采用折流消毒池,停留时间1.5h,单位加氯量25mg/L(有效氯)。

4.1.3 污泥处理及处置

污水处理过程中产生的污泥排入污泥贮存池,经消毒后脱水至80%以下,由有资质的危废处理单位集中清运处理。脱水过程必须考虑密封和气体处理,脱水后的污泥应密闭封装、运输。污泥处理需达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)表4医疗机构污泥控制标准。

4.1.4 尾气除臭消毒

污水处理站所有处理单元均为密闭或加盖密封,产生的尾气经收集后由活性炭+紫外光催化消毒处理后排放。保证污水处理站周边空气中污染物达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)相关要求。图6为污水处理站实景。

4.2 雨水收集消毒

隔离医疗区的室外雨水属轻微带菌雨水,应采用管道系统排水,不宜采用地面径流或明沟方式排放,以免病毒通过地表径流或排水明沟蔓延,接触到易感人群,增加病毒感染的风险。雷神山医院隔离医疗区地面铺设HDPE防渗膜,防止带菌雨水渗入地下污染地下水。室外雨水设计重现期为3年,地表径流雨水经地面雨水口、雨水管网等收集,经沉砂池后,进入PP模块式雨水收集消毒池消毒后排入黄家湖大道DN1 000市政污水管网,最终进入黄家湖污水处理厂处理后达标排放。雨水消毒采用10%次氯酸钠溶液,投加量30~50mg/L(有效氯)。

图6 污水处理站实景

图6 污水处理站实景

Fig.6 Photo of sewage treatment station

4.3 运营安全

雷神山医院属于新型冠状病人密集区,周围空气、水、土壤和废弃物中均可能含有大量病毒和细菌,若现场防护措施不到位,有可能发生运行人员感染病毒致病的风险。因此,在污水处理站、雨水收集消毒等日常运行管理过程应制定细致的暴露风险防范手册,并严格执行,重点应注意以下几点:

(1)严格执行消毒措施,对生产区和生活区根据卫生部门要求定期进行消毒。

(2)加强人员安全防护意识,进入生产区必须佩戴口罩,进入危险区域必须佩戴手套、防护服等防护用品之后才可以进行处理要求。

(3)做好人员定期检查和隔离措施,一旦发现运行操作人员存在咳嗽、发烧等症状,立刻对其进行检测,对相关接触人员进行隔离。

(4)合理配备运行操作人员,多配备一组运行操作人员,并且不同操作人员间进行相互隔离,尽量降低人员交叉感染的风险。

5 消防安全

本项目为临时建筑,设计施工周期极短,无法在如此短时间内按国家相关消防规范和标准设置一套完整的室内消防系统。为确保医院按期交付,方案前期跟政府相关部门汇报,并得到消防主管部门的认可,参考北京小汤山医院和武汉火神山医院相关案例,本项目采用的主要消防设施是室外消火栓系统、建筑灭火器和微型消防站。室外消火栓保证火灾时消防车能第一时间取水实施扑救。且本项目地块东北侧有江夏区区域消防站,消防队员能以最快的速度抵达现场灭火。

本项目原有场地已有现状的室外消防管网及室外消火栓,且均从不同市政道路给水管网引入,在场地成环状供水,满足本项目室外消防设计需求,现场仅对局部消火和管网进行微调。

本工程室内灭火器按照严重危险级加密布置灭火器,针对医护生活区等大空间设置推车式灭火器,保护距离不大于20m,其他医护办公区、隔离区等场所设置手提式灭火器,保护距离不大于10m。贵重设备用房、病案室和信息、中心(网络)机房设置气体灭火装置。

基于临时应急医疗建筑,由于消防设施条件比较有限,为确保消防安全,应强化主动防火意识,建立消防应急管理机制,及时发现火源,及时灭火。注意用电安全,严禁超负荷用电,床头电源只限用于手机充电和床头照明;安全出口和疏散通道应保持畅通并设置明显标志;禁止带入火种和使用明火,禁止吸烟;医用酒精、强氧化剂等易燃易爆危险品应限量存放在病区外的单独场所(房间);加强对医护、安保、保洁、患者等人员的针对性消防安全培训;制定灭火和应急疏散预案,明确紧急疏散避难点;运行保障团队应每2h进行一次消防安全巡查检查;落实消防控制室值班值守;明确微型消防站的专(兼)职队员及职责,配备灭火和通讯器材;院区内建议为每名医护人员配备一具过滤式消防自救呼吸器,自救呼吸器应放置在院内醒目且便于取用的位置;室外停放消防车,时刻待命。

6 设备器材选用

(1)隔离医疗区的卫生洁具、给排水管材、阀门附件、污水处理站等给排水设备及器材应选用耐用产品,降低给水排水和污水处理设施设备的维修接触带来的传染风险。

(2)为防止细菌病毒交叉感染,采用非手动开关是防止交叉感染的重要途径。医护人员使用的洗涤池、洗手盆、化验盆等均应采用非手动开关;小便斗采用感应开关、大便器采用脚踏式冲洗阀蹲便器。

(3)大、小便器均选择构造内有存水弯的卫生器具,大便器宜选用冲洗效果好、污物不易黏附在便槽内且回流少的器具;不应选择构造内无存水弯的大、小便器,以避免存水弯前段病人排泄物的滞留带来传染隐患。

(4)为防止冠状病毒的预防感染措施,需要用流水洗手,洗手盆不应采用盆塞。

(5)给排水管材连接方式应采用焊接、胶接、热熔等方式连接。雷神山医院室内排水管道采用U-PVC管,胶接,室外排水管材选用HDPE实壁管,热熔连接。排水管道通水前必须进行严格的闭水试验,严禁排水管道内的污水外渗和泄漏产生的风险。

(6)另由于新冠病毒肺炎属是呼吸道疾病,建议建筑灭火器采用水基型灭火器,减少干粉灭火器的磷酸铵盐粉末状药剂对呼吸系统带来的不良影响。

7 结语

水系统安全无小事,疫情当前,无论是供水保障还是排水、消防安全,都须严阵以待,并落实做好监管工作,确保一切潜在风险源都能得到合理有效地处理处置。

 

Safety strategy of water system in Leishenshan hospital
Hong Ying Qin Xiaomei Hu Yinghui Wu Jiangtao Zhou Qiyuan Wan Chao Yu Manrong Luo Rong Xiong Jianhui Wei Zhong You Xiangjun Li Xinguo
(Health Projects Department,Central South Architectural Design Institute Co.,Ltd.)
Abstract: In early 2020,COVID-19 broke out in Wuhan.The health projects department of Central South Architectural Design Institute Co.,Ltd.completed the scheme design of Wuhan Leishenshan hospital in 12 hours after receiving the instruction,so as to win precious time for blocking the epidemic.How to deliver a high standard infectious disease hospital in less than half a month,the safety of water system design is the core and bottom line.According to the characteristics of Leishenshan temporary emergency infectious disease hospital,the safety strategies of water supply system,drainage system,environment,fire fighting system and equipment selection are summarized.
Keywords: Emergency infectious disease hospital; 2019-nCoV; Water system safety; Water treatment; Disinfection;
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