华中科技大学协和深圳医院防辐射工程中放射性废水处理系统设计初探

李先华

本文讨论的是华中科技大学协和深圳医院防辐射工程中放射性废水处理系统设计要点。医院需要建设一套“室内管网+衰变池”独立运行的水处理系统，以解决医疗和科研过程中产生的放射性废水。

一、辐射防护工程概况

华中科技大学协和深圳医院（以下简称医院）总用地面积9.2万平方米，总建筑面积约为59.2万平方米，总编制床位数约3000床。医院规划有放射治疗、核医学、介入放射学和医用X射线影像诊断等工作场所，包括5个甲癌病房并配备相应的放射诊疗射线装置。

二、放射性废水来源及处理要求

医院放射性废水主要来自核医学科，包括：（1）来自核医学显像检查区域分装室、卫生通过间、休息室卫生间、留观室卫生间、污洗间等高活区的放射性废水，含有9mTc，131I，18F放射性核素。（2）来自甲癌治疗区域的分装室、病房区域病人专用卫生间、污洗间等高活区的放射性废水，含有131I放射性核素。

根据《医用放射性废物的卫生防护管理》（GBZ133-2009）中规定的使用放射性核素产生放射性废液的临床核医学单位和医学科研机构应将仅含短半衰期核素的废液注入专用容器中通常存放10个半衰期后经审管部门核实准许作普通废液处理的规定。医院对衰变池的设计目标就是使液态放射性污染物能够在排入衰变池后至少经过10个半衰期且排放时浓度满足标准要求，检测满足排放标准后排放至医院污水处理中心，最后外排至市政管网。

三、放射性废水处理系统的建设及工作原理

核医学排水管道采用铸铁管道，并设置成两组，核医学检查区域产生的放射性废水排放设置一组排水管道，核素病房区域产生的放射性废水排放设置另一组排水管道。衰变池为自动化并联式设计，采用钢筋混凝土建筑，做专门的防腐防渗处理。衰变池共设计六格，设置两组相互独立的三级衰变池，分别承接上述两组排水管道排放的放射性废水，单格有效容积为68m3，6格总容积为408m3。衰变池平面图1、剖面图见图2。

图1 衰变池平面图（单位：mm）

图2 衰变池剖面图（单位：mm）

系统的工作原理为：放射性废水先由电动阀门控制流入第一格衰变池进行暂存，当第一格衰变池格蓄满废水时关闭第一格进水阀门并打开第二格进水阀门，放射性废水流入第二格水池进行暂存，当第二格水池蓄满放射性废水后，当第二格衰变池格蓄满废水时关闭第二格进水阀门并打开第三格进水阀门，放射性废水流入第三格水池进行暂存。以此类推，当第六格衰变池格蓄满废水时，对第一格衰变池的放射性废水进行检测，达到排放标准后，作为普通医疗废水排放至医院污水处理站，以此类推。衰变池设置有放射性废水采样口。

四、放射性废水处理系统理论支撑

1.废水产生量估算

甲癌、甲亢治疗项目产生的放射性废水中主要含有放射性核素131I。医院共有5个甲癌病房，每位住院病人每天产生废水100L，则甲癌住院病人每天产生废水500L，考虑上清洗去污等用水约为100L/天，则保守估计甲癌病房每天产生废水量约为0.6m3。

核医学影像项目（PET/CT，PET/MR，SPECT），废水中主要含有放射性核素18F、9mTc根据医院提供的资料，每天接受PET显像检查的病人最大为60人、SPECT显像检查的病人最大为30人，受检查病人在注射药物后需要休息一段时间，设期间病人上厕所一次，每次产生废水6L，则核医学影像项目一天产生废水540L；虑上清洗去污等用水，保守估计废水量为0.6m3/天。

核医学科骨转移癌治疗项目接受放射性药物治疗的病人，在用药正常后就离开，不会产生排泄物等废水和固体废物，因此核医学科产生的放射性废水约为1.2m3/天。

每天产生废水1.2m3，则当第六格衰变池蓄满废水时，第一格衰变池放射性废水至少已暂存283天。排放到衰变池的废水中的主要放射性核素为18F（半衰期为109.7min）

131I（半衰期为8.04天）、9mTc（半衰期为6.02h），保守采用半衰期相对较长的核素131I估算，10个半衰期时间为80.4天，因此衰变池的设置可满足放射性废水在废水衰变池停留十个半衰期以上的要求。

2.排放活度分析

甲癌治疗项目排入三级衰变池的液态放射性污染物中放射性核素主要为131I，其半衰期分别为8.04天，查表《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）B1.3.4表B3可知，工作人员吸入e（g）1μm为7.6×10-9Sv/Bq，吸入e（g）5μm为1.1×10-8Sv/Bq，食入e（g）为2.2×10-8Sv/Bq。可见，对于131I，工作人员吸入或食入131I的待积有效剂量的最大值为2.2×10-8Sv/Bq。

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

灌满第六格衰变池时，第一格衰变池的放射性废水至少暂存了283天，甲癌病人住院时间取5天，在注满第一格衰变池期间（56天），期间甲癌住院病人最多为33人，服用131I总量为33×200mCi=6600mCi。“清甲”、“清灶”治疗患者服131I后第1天尿液内排泄的放射性活度分别占服用131I总活度的64.9%、71%（《中国医疗前沿》2013年第6期，汤敏敏、刘建中、武志芳等著“日尿排泄131I值估算甲状腺癌患者体内残留活度”）；以偏保守的角度考虑，接受甲癌治疗的病人排泄的放射性活度服占服用131I总活度的90%，则排泄进一格衰变池中的131I总量为9540mCi。经过283天暂存后，排出的活度为：

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

衰变池废水排放周期为283天，单次排放的活度低于1ALImin（2.27×105Bq），单月排放活度低于10ALImin（2.27×106Bq）符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）的要求。

131I为衰变核素，排放浓度为：5.57Bq/68×103L=8.19×10-5Bq/L

可以满足《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）中要求的综合医疗机构和其他医疗机构水污染物排放限值：总β＜10Bq/L。

五、结语

大型综合医院防辐射工程要求放射性废水的处理必须单独设计一套水处理系统。放射性废水收集管道布置要合理，衰变池的设计需要满足放射性废水至少经过10个半衰期的容量要求和排放时浓度满足标准要求，检测满足排放标准后才能排放至医院污水处理中心，最后外排至市政管网。