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模块化户内中水集成系统的卫生防疫安全性分析

来源:新华报业网  


摘 要:居家隔离是狙击疫情传播的第一道重要防线。2003香港淘大花园“非典”集中传播及当前“新型冠状病毒”疫情通过粪口和气溶胶传播途经的确认,均指向卫生间排水系统缺乏足够的安全防疫能力。提高排水系统的卫生安全防疫能力,是做好安全防疫体系,保障居民健康和生命安全的重要任务。本文通过对排水系统传播途径及有效控制关键因素进行剖析,对模块化户内中水集成系统的防疫安全性研究,认为模块化户内中水集成系统具备切断病毒传播途径的可靠构造和措施,具有突出的卫生安全防疫能力:(1)集中水封安全可靠,切断“病毒”气体传播通道;(2)防堵塞、防渗漏设计可靠,杜绝 “堵塞溢水”和“渗漏污水”传播通道;(3)户内废水梯级利用,无户间交叉传播风险;(4)户内中水末端消毒措施,具备对马桶水封水消毒的能力,保障马桶水封水质安全可靠;(5)高效节水,减少污水排放量,有利于污水治理,减小室外污水传播风险。(6)户内中水水质安全可靠,满足冲厕用水安全要求。并提出了将该系统作为居住建筑必备系统推广普及,提高建筑安全防疫能力,保障人民健康和生命安全的建议。

关键词:新型冠状病毒;排水;住宅;防疫安全;户内中水;集成系统

2020年2月1日,深圳市第三人民医院研究人员在部分新型冠状病毒肺炎确诊感染患者粪便样本中分离出活的新型冠状病毒,提示新型冠状病毒传播可能存在新路径。2月2日,生态环境部紧急印发《关于做好新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗污水和城镇污水监管工作的通知》及《新型冠状病毒污染的医疗污水应急处理技术方案(试行)》,安排部署医疗污水和城镇污水监管工作,规范医疗污水应急处理、杀菌消毒要求,防止新型冠状病毒通过粪便和污水扩散传播。

卫生间排水系统存在病毒潜在传染源和传播风险

感染者在就诊前或其他接触者执行居家隔离时,有通过小区的污水排水系统扩散的风险。早在2003年SARS期间,香港淘大花园爆发严重急性呼吸系统综合症事件,短时间内有321个严重感染者,而其中的41%患病者都发生在该小区的E座。E座与淘大花园内其余各座楼宇一样,楼高33层,每层有8个单元。按照中国香港特区多个官方机构事后的联合调查显示:病毒是通过粪便和污水扩散传播的。一条相对完整的传播链条是:源头病人冲洗马桶后,粪便中的病毒颗粒进入U型集水管,并在管道内形成气溶胶,当同一单元其他住户使用卫生间风扇造成负压时,污染的液滴吸进自己的房间,以及上下楼邻居,然后其可能通过人与人的接触及受污染的环境设施把病毒传播给E座内外的居民,这样造成了病毒借助受污染的传统排水系统而扩散[]。

2020年2月18日,钟南山在广东省政府新闻办举行新闻发布会上也表示“防范新冠肺炎,保持下水道通畅极为重要,新冠病毒并不一定通过消化道传播感染,而是因为下水道中污染物干了,又通过空气、气溶胶传播,人们吸入造成感染”。此次疫情期间,香港青衣长康邨康美楼发生的同一建筑1307和307户的两人感染新冠肺炎,也怀疑与该楼下水道的污染有关。

疫情传播表明,当前卫生间排水系统缺乏足够的安全防疫能力,危及居民健康和生命安全,需从住宅设计开始,重视卫生间排水系统的安全防疫能力,避免住户间的交叉感染,提高居住环境的卫生防疫性能。

保障建筑室内排水系统防疫安全的关键要素

从淘大花园疫情传播途径表明:排水系统管道内的“污水和臭气”经室内地漏等排水口外泄入侵到室内,导致疾病传播。管道内“污水和臭气”与户内空气完全隔离,是保障排水系统安全防疫的关键。当前排水系统的“臭、漏、堵、渗、裂”质量通病,都是病毒可能户间传播的通道。因此,排水系统的密闭性能、排水能力、安装质量是决定安全防疫能力的关键因素。

地漏和存水弯要有足够的气密能力,保证户间完全隔离。

传统排水系统首先需要保证系统自身的密闭性,即地漏等U型存水弯不会因使用习惯或无人居住等人为因素而出现水封干涸的现象,提高水封隔离保障能力,保证水封的可靠, “下水道内带病毒的臭气”通过地漏等排水口进入室内,避免造成户间传播。因此,专家提醒要不断给地漏灌水,用塑料袋或其他能封住地漏口的措施,封闭地漏。

排水通畅,杜绝“堵塞溢水”入户传播途径。

排水系统排水不畅管道堵塞,污水进入室内,病毒和致病菌也“乘水而入”,对室内环境造成严重污染,造成疫情传播。因此,提高通畅性,减少堵塞,切断“污水入户”传播途径,也是提高户间狙击疫情传播的重要内容。

管道水密性完好,杜绝“渗漏水”入户传播途径;

排水系统都是管段、管件现场粘接或焊接现场施工连接而成,接头质量可靠度差。管道接头渗漏引发楼板渗水的案例时有发生。加强楼板防渗漏能力,做好户间防水隔离,提高管道本身的水密封性,杜绝污水泄露,切断户间“病毒乘水”传播的途径。

冲厕用水具备消毒杀菌能力,能从源头防止病毒从“粪口”传播。

新冠病毒可以从“粪口”传播已成事实。建筑卫生间大便器是粪口传播的入口。因此做好大便器的消毒工作,是切断粪口传播途径最重要可行的措施。一是提高冲厕用水余氯含量,彻底在冲厕过程中杀死新冠病毒;二是根据实际调研,马桶自来水冲厕后,坐便器水封水是富含微生物细菌病毒的高污染水,仅仅注意如厕后冲水前盖上马桶盖这一措施仍不能全面防止感染的隐患,尤其是疫情期间应注意合理地对马桶进行消毒。以上两项措施,可以从源头防止“新冠病毒”进入下水道,狙击疫情传播。

2.5杜绝“污水再生水入户”,彻底切断第二条可能引发的水气传播通道。

世界卫生组织香港淘大花园疫情报告显示:第二个可能的因素是淘大花园住宅使用的是海水冲厕系统,2003年3月21日,8号单元冲厕水管破损,冲厕供水中断,排污管内污染物流动性可能减慢,有利于污水管内滴液产生和挥发,此外,用水桶冲厕亦会增加浴室内液滴的产生[]。

“生命重于泰山,疫情就是命令,防控就是责任”。中国工程建设标准化协会、中国建筑学会等单位针对疫情防控期间应急医疗设施设计和办公建筑运行管理问题,编制了《办公建筑应对“新型冠状病毒”应急措施指南》为打赢疫情防控战提供切实可行的技术指导与支持。《指南》3.4中水处理站 明确规定:关闭再生水冲厕系统,改用自来水冲厕。

3 模块化户内中水集成系统的卫生防疫功能分析

3.1技术介绍

3.1.1技术总体概述

模块化户内中水集成系统技术(以下简称“该系统”),是 “十二五”国家水体污染控制与治理科技重大专项中“建筑水系统微循环重构技术研究与示范”课题(以下简称“课题”)的研究成果,由中国建筑建筑设计研究和北京明锐诚升节水科技有限公司共同完成,该技术作为建筑中水设施的最新技术发展,可将“水十条”的规定落地实施,国家行业标准《模块化户内中水集成系统技术规程》JGJ/T 409-2017于2017年发布实施。该系统已在北京市共有产权住房多个项目中推广应用。

2019年12月18日,经由美国、加拿大、英国、日本、新加坡及中国香港等8位建造行业领域专家组成的评委会综合评审,最终荣获了香港建造业议会国际创新奖第一名(“International 1st Prize”)。该奖项围绕工程建造安全、建造生产力和可持续建造三大主题,覆盖建造设计、技术、材料及装备等领域。前两届的国际创新大奖分别被美国密歇根大学(2015年)和华中科技大学丁烈云院士研究团队(2017年)获得。

3.1.2系统功能

该系统是将同层排水与废水收集、储存、过滤、消毒、回用冲厕功能集成为一体的户内排水及水梯级利用装置。该系统在排水的同时将洗衣、洗浴、盥洗等废水自动收集,并经适当处理后循序用于冲厕,提高用水效率。

该系统包括两大功能,一替代现有排水系统,实现同层排水功能;二替代中水入户管网和室外水处理设备复杂系统,实现户内三洗废水自动处理达标冲洗自家便器,节水30%,减少等量排污,综合解决了排水系统漏、臭、堵、污染等问题。

3.1.3 系统构造

模块化户内中水集成系统包括地上和地下及核心模块三部分,如图1所示。

地下部分包括废水同排模块和污水同排模块两部分,废水同排模块连接洗手盆、洗衣机、淋浴地漏和核心模块,通过核心模块排除三洗废水进排水立管;污水排水同排模块连接大便器排水口和排水立管,排除大便器的污水。

地上部分为中水模块,用于储存和处理核心模块收集后的户内三洗废水,内部集成了便器冲水箱,与落地后排水分体坐便器连接,构成了一个具有中水处理功能的户内中水冲厕系统。直接将处理合格的户内中水冲进便器,实现中水洁厕。。

核心模块埋设于楼板之内,是连接废水同排模块和污水同排模块、排水立管及防水层的集成部件。

图 1 侧立式户内中水系统结构图

3.2 模块化同层排水系统防疫能力分析

该系统构造设计具有突出的“防疫能力”。

3.2.1 “一封把关,万疫难入”

如图2所示,核心模块内设有集中水封,能够切断排水立管、本户污水管与三洗排水口的气体流通通道,每户洗手盆、洗衣机、淋浴地漏的排水口与排水立管之间并不直接连通,有核心模块的集中水封“把关”,只允许水流进立管,立管内的气体无法“逆流”入室。集中水封“一封”切根断源,保证室内空气环境与室外污水管网及本楼各层住户室内管道空气彻底隔绝,切断“病毒乘气”传播途径。

水封水质的安全可靠性,是水封起到屏障作用的关键。该系统集中水封深度60毫米,具有如下防疫优势:

(1)水封可靠,无需给地漏灌水。

洗手、洗澡、洗衣任意一处用水,均可给水封充水,保证水封深度;

(2)水封水置换率高,无室内空气污染隐患。

据测试,废水在室内25度的环境中,48小时内不会变质。单点地漏内水封因48小时内没有进水,存在水变质蒸发,细菌微生物污染室内环境隐患。

(3)水封水量大,抗蒸发能力强。

图2 集中水封图

图3 防水构造图

图4 空气隔断示意图

3.2.2室内“废、污分管排放”,杜绝“粪口污水”入室,彻底狙击“粪口”疫情传播。

该系统废水和污水在本层横管分管排放,废水排水管路堵塞,不会有粪便污水入室。

3.2.3系统排水能力大,系统“防疫能力”可靠稳定。

该系统经排水塔测试,最大排水能力为15L/s。这表明,该系统的排水能力是普通双立管的1.7倍。排水能力越大,排水过程中立管内的气压波动越小,对各层的水封抽吸或顶破的破坏力越小。也就是这个系统本身“防疫”能力稳定性好。

3.2.4 模块化制造,杜绝管道渗漏,切断“漏水传播”途径。

该系统为工厂制作完成,现场装配。出厂前每个模块都经严格的气密性和水密性测试,杜绝“漏水、泄气”隐患,有效避免管道接头渗漏,切断“漏水传播病毒”的途径。

3.2.5 核心模块防水设计,杜绝户间“渗漏污水传播”风险。

如图3所示,核心模块安装于楼板内,废水同排模块和污水同排模块安装在结构楼板防水层的上方,结构楼板的防水层向下翻至核心模块的顶部。核心模块顶部低于结构楼板面20毫米且设有泄水孔。如果出现管道渗漏、地面渗水、自来水爆管等意外水,渗入地面面层下的水,无法通过地漏排除的,都能够被结构楼板上方的防水层拦截,排入核心模块顶部,通过泄水孔排入立管之内,彻底避免垫层内渗水积水引发的渗漏和污染,同时避免户间楼板渗漏危害的发生,切断户间“渗漏污水传播”途径。

3.2.6系统排水通畅可靠,立管堵塞隐患小。

该系统集中水封的设计,能够有效避免毛发等大颗粒异物进入排水立管,避免引发立管堵塞导致的立管水返溢进入系统底层室内的情况。减少底层住户的污染风险。

3.3 户内中水梯级利用卫生安全性分析

3.3.1 户内中水梯级利用 杜绝 “病毒乘水入户”引发的风险。

香港淘大花园疫情传播报告表明,海水冲厕系统空置为SARS病毒的传播提供了通道。这警示我们要减少外来入户管道的引入,避免地下管网内未知风险因素沿管道入室,造成疫情传播。

表1表明污水再生水,源水复杂,未知风险多,有可能造成病毒“乘水入户”,此次中国建筑学会发布的《办公建筑应对“新型冠状病毒”应急措施指南》要求,疫情期间关闭再生水管道和中水处理站,禁止使用污水再生水用于冲厕,就是避免新冠病毒从“粪口”传播的重要举措。

表 1水质安全性比较分析

项目市政/小区中水模块化户内中水

处理前源水粪便水、厨房排水、卫生间排水、洗车水等洗衣机、浴盆、洗面盆排水

可能含有的病毒或原生动物包囊伤寒、霍乱、沙门氏菌病、甲型肝炎、疟疾、肠炎、蛔虫病等无

目前处理方式及效果氯消毒是我国水处理中最常用的消毒方法,二级出水消毒用氯剂量5mg/L,接触30min;可以杀死数以万计的细菌,但对于许多病毒和原生动物的胞囊来说可能并无效果氯消毒杀菌

管网末端监控方式及效果当前采用最小余氯(0.5-2.0mg/L)或大肠菌数(200-100个/L),来监控污水消毒效果,不能确保出水中没有病毒或原生动物的胞囊自动消毒,微生物零检出

2016年国家发展改革委 住房城乡建设部联合发布的《城镇节水工作指南》明确规定了健康水循环的要求和安全利用的原则:污水再生水处理达标后,必须排入河、湖、溏经自然净化储存一段时间后,方可用于城市杂用。居民住宅应使用建筑中水,鼓励居民家庭内部实行排水灰黑分离一体化户内中水设施。

北京市住建委依据国家“水十条”文件要求,推行健康水循环,共有产权房禁止使用市政再生水,推广户内中水。这些措施,对提高共有产权住房的健康安全性非常有力。

3.3.2冲厕用水 消毒可靠 源头防范“病毒粪口”传播。

户内中水消毒装置同时具有强制消毒、定时消毒和即时消毒三种消毒方式。户内中水末端消毒方式,能够有效保证水内的余氯含量。大便器的水封水中含有足量的余氯,能够杀死水中的病毒及微生物,起到消毒作用,避免“新型冠状病毒”气溶胶扩散室内,避免传播。

其次,由于户内中水属于单户系统,无管网输送,可以在疫情期间提高余氯含量,增强消毒能力,在冲厕的同时,对“粪便”里的新型冠状病毒进行源头消杀,避免病毒跟随排水沿途传播风险。

与自来水冲厕相比,使用户内中水冲厕能够更有效的防范病毒、细菌从马桶到水环境的潜在传输途径。

3.3.3空气隔断可靠,无倒流污染自来水风险。

在中水模块内的冲水箱内按照《建筑给水排水设计规范》(GB50015)要求,采用上出水进水管设计,满足隔断要求,不会存在水箱内的无压水倒流进入自来水管内的条件。不存在户内中水污染倒流进入自来水的可能性。见图4.

3.3.4 多措并举,避免极端工况出现,保障水质卫生安全。

国家行业标准《模块化户内中水集成系统技术规程》(JGJ/T 409-2017)规定:户内中水系统设有自动上水、自动补水、定时消毒、定时排空、无药报警、和无水保护等多项功能。能够有效规避各种极端工况出现,保障水质安全。

4 户内中水 水质卫生安全

2013年,中国人民解放军疾病预防控制所卫生学评价研究中心通过对实验室模拟和实际用户采样两种试验条件下,监测空气及水样中微生物监测结果证实:1)实验室模拟极限工况情况下,空气微生物检测细菌总数结果为未检出,提示此工况下水样中的微生物难以释放到空气中。2)实验室模拟极限工况与现场极限工况2种情况下的3份水样微生物污染情况均较严重,进行消毒处理后,水样微生物污染情况大大改善,提示户内中水系统的消毒功能具有良好的消毒效果,无论是在实验室模拟极限工况还是现场极限工况均能在短时间内发挥良好的消毒作用。3)实验室模拟极限工况与现场极限工况2种情况下的3份水样均未检出沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌等常见致病菌,提示模块户内中水系统在正常情况下难以滋生常见的致病菌。4)样本水中阴离子表面活性剂含量较高,有机气体测试和无机气体测试结果表明,阴离子表面活性剂的存在,不会以气体形式挥发到室内空气中。

经过试验和监测,出具了评价结论:1)在极限工况下,模块化排水节水分户中水系统水样中未检测到相关健康危害因素。2)系统不会产生有害气体向室内挥发,结合已经使用5~8年的实际效果,未发现水质对室内环境及人体健康产生危害。3)系统设计的自动定时消毒功能及消毒措施,消毒效果能够满足水质安全性要求。4)测试结果表明,模块化排水节水分户中水系统正常运行工况下,水质各项指标均能满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》GB/T 18920-2002冲厕用水水质要求。

5 结论与建议

模块化户内中水集成系统能够源头防范应对“粪口”疫情传播,切断户间与户外的病毒传播途径,将病毒从“粪口”入口源头消杀,避免扩散;设计科学,构造合理,能够实现健康排水,可靠防疫,提高房屋品质;户内三洗废水自动梯级利用,高效节水,安全可靠,是有效的建筑节水措施。

要改革完善疾病预防控制体系,坚决贯彻预防为主的卫生与健康工作方针,坚持常备不懈,将预防关口前移,避免小病酿成大疫。抗击新冠病毒疫情,居家隔离是重要的狙击战场之一,保障排水系统安全可靠,是狙击疫情的重要举措。建议将建筑室内排水系统的健康防疫能力纳入安全强制审查条款审查,推广普及安全可靠的居民建筑中水设施,做到居家健康,安全节水,可靠防疫。

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