概要：醫院廢水---尤其是由傳染病部門排出者---的消毒，對於防止微生物在水生環境之擴散特別重要，這些微生物往往會致病且對於抗生素具有抗性。在本研究中，吾等進行小型試驗以檢測米蘭醫院傳染病部門所排出的廢水，利用二氧化氯消毒以檢測其殺菌及殺病毒之活性以及生成含鹵有機化合物之情況。試驗結果顯示二氧化氯使用劑量每公升10毫克即足以使大腸菌總數及排泄物病毒數降至義大利廢水標準以下，並使小兒麻痺症病毒（Poliovirus）達到完全失去活性的狀態。再者，二氧化氯處理僅形成微量的含氯有機化合物。從目前的實驗室試驗與先前的小型及大規模試驗研究，發現二氧化氯乃為醫院廢水之有效消毒劑，它係為氯之有效替代物，且可被推薦用於消毒由傳染病部門所排出的廢水。
- 介紹
許多人類的病原皆透過被廢水排放物污染之水源以及透過遊樂區用水、農業用水、水產養殖用水或飲用水所傳播（世界衛生組織, 1986, 1989,及1993）。因此，遭到微生物污染之廢水排放物，它的排放會對公共衛生帶來不良的衝擊。廢水消毒在設計上其目的為降低水生環境中病原之存在，並控制水生疾病透過身體接觸、水的攝取、食用貝殼類或新鮮蔬果進行蔓延。氯化目前仍屬廢水消毒最常用且最具有成本效益的方法。然而，若干研究顯示後端的氯化並不能使人類腸道病毒喪失活性，且在氯化過程中會產生毒性愈來愈大且生物分解性愈來愈低的物質，特別是諸如氯化胺、有機氯化胺以及含氯有機化合物（Shertzer, 1986）。這些化合物或游離氯本身會對公共衛生及河川生態造成不良影響，例如，會使匯入水道的自行純化過程受到破壞、使水生生物產生慢性或急性毒性、使魚類或貝殼類受到污染、以及影響飲用水之原水水質。此外，這些氯化副產品有許多皆具有致癌及誘變性質（世界衛生組織, 1993）。因此，尋求一種替代氯之適當的消毒系統相當重要。在各種廢水之中特別要注意由醫院排出的廢水，因為與都市廢水相較，這類廢水尤其是從傳染病部門所排放者，其中會含有更可能致癌的微生物，它往往對於抗生素具有抗性，因而對於公共衛生會造成更嚴重的衝擊。再者，這些抗性會被蔓延至其他的週遭微生物。基於上述種種原因，醫院廢水的消毒對於預防這些致癌及使抗生素無法發揮效用的微生物在週遭環境中擴散，顯得相當重要。
在過去幾年，二氧化氯取代氯做為廢水消毒劑愈來愈受到重視。這種化合物在大範圍的pH（酸鹼值）下皆具有強大的殺菌力，使病菌喪失活性的效果較氯為佳，且不會與氨相反應形成氯化胺或與有機物質相反應形成有毒的氯化物。在一項以二氧化氯用於都市廢水消毒之可行性評估的重要研究中，發現無論在實驗室或大型測試，二氧化氯都較氯更有效地使大腸菌、小兒痲痺症病毒1號（Poliovirus 1）以及天然的大腸桿菌噬菌體喪失活性，而且，二氧化氯處理也不會產生可測得數量之THM副產品（Roberts等人, 1981）。
吾人發現在實驗室以都市廢水進行試驗亦得到類似的結果：二氧化氯顯示較氯具有更高的殺菌性能且形成較少量的含氯有機物（Monarca等人, 1992）。從這些經驗，吾人即計畫在小規模實驗中以二氧化氯處理醫院廢水，以研究二氧化氯用於對醫院傳染病部門排出廢水予以消毒所顯示之殺菌及殺病毒活性，並藉由研究含氯副產品之形成以評估它對於水生生態之潛在衝擊。
- 材料及方法
- 取樣
水樣本係由米蘭醫院傳染病部門所排出之未經處理的廢水直接取樣。樣品係於24小時內連續收集，每小時取樣一次，並將集中於4小時樣本，以校對化學藥品與微生物組成隨時間變化的情況，且以數個樣本（N=22）進行測試，以研究化學藥品與微生物組成之每日變化情況。然後，由未經處理的廢水取4個不同的樣本，在小規模實驗測試其殺病毒活性。
2.2化學及微生物分析
在廢水的初步特性檢測中，吾人進行化學分析（pH，氨，化學需氧量COD，總有機碳TOC，二氧化氯需用量，AOX，氯化溶劑）與微生物分析（大腸菌總數，排泄物大腸菌數，排泄物鏈球菌，大腸桿菌噬菌體，新港沙門氏菌Salmonella spp.）（APHA, 1989）。
為進行小型實驗，將這些樣本立即送到實驗室，在逐漸增加二氧化氯劑量（5, 10及15毫克/公升）的前後---攪拌下接觸30分鐘---進行微生物及化學分析。對這些樣本分析若干項微生物指數（大腸菌總數，排泄物大腸菌，排泄物鏈球菌，大腸桿菌噬菌體與新港沙門氏菌Salmonella spp.）以及化學參數（化學需氧量COD，總有機碳TOC）。含鹵有機物形成後分析其中之可吸收有機鹵（AOX）濃度。殺病毒效率係藉由在廢水樣本中加入已知滴定率之小兒痲痺症病毒1號衰減菌種予以評估，而病毒則於實驗後利用磁性氧化鐵予以回收（Rao等人, 1981; Bracchi等人, 1988）。
- 結果與討論
表1與表2分別顯示在每隔4小時以及在22個不同天數所取得之廢水樣本的微生物及化學特性。4小時之樣本顯示同一天的化學及微生物組成皆相似，而22天之樣本則發現這些參數變異頗大。
4個廢水樣本依不同的二氧化氯需用量進行小型實驗的結果，顯示二氧化氯使用劑量10毫克/公升時，通常即足以使大腸菌總數與排泄物大腸菌數降至低於義大利廢水標準（表3），且此一劑量亦足以使大腸桿菌噬菌體與小兒痲痺症病毒完全喪失活性（表4）。值得注意的是，二氧化氯處理在使用的消毒條件下僅形成微量的含氯有機化合物（表3）。
表1---24小時連續取樣之廢水的化學與微生物分析（每小時取樣並集中於4小時樣本內）
|
取樣時間 |
化學分析 |
微生物分析 |
||||
|
二氧化氯需用量（毫克/公升） |
化學需氧量（毫克/公升） |
有機物總量（毫克/公升） |
大腸菌總數（MPN/100 mL） |
排泄物大腸菌數（MPN/100 mL） |
排泄物鏈球菌（MPN/100 mL） |
|
|
8-12 |
11.0 |
133 |
42 |
1.5x106 |
1.5x104 |
2.4x106 |
|
12-16 |
12.7 |
190 |
52 |
1.1x106 |
7.0x103 |
1.1x106 |
|
16-20 |
11.7 |
202 |
42 |
1.1x106 |
4.0x103 |
1.1x106 |
|
20-24 |
11.6 |
175 |
35 |
4.6x105 |
4.0x103 |
4.6x105 |
|
0-4 |
11.0 |
145 |
38 |
1.1x106 |
7.0x103 |
2.1x106 |
|
4-8 |
10.8 |
119 |
31 |
1.1x106 |
7.0x103 |
1.5x106 |
表2---在不同天數取樣之醫院廢水的化學與微生物組成（N=22）
|
參 數 |
測定值範圍 |
|
pH（酸鹼值） |
7.2-7.5 |
|
可沉降物（毫克/公升） |
2-16 |
|
氮,以氨表示（毫克/公升） |
7-16 |
|
化學需氧量（毫克/公升） |
119-480 |
|
有機物總量（毫克/公升） |
31-128 |
|
二氧化氯需用量, 30分鐘（毫克/公升） |
9-60 |
|
AOX（毫克/公升） |
0.2-4.6 |
|
氯化溶劑（微克/公升） |
13-67 |
|
大腸菌總數（MPN/100 mL） |
2.4x104 – 9.3x106 |
|
排泄物大腸菌（MPN/100 mL） |
4x102 – 4x105 |
|
排泄物鏈球菌（MPN/100 mL） |
1.5x103 – 2.4x107 |
|
大腸桿菌噬菌體（N/100 mL） |
＜ 5 |
|
新港沙門氏菌 |
無 |
表3---根據小型實驗使用之二氧化氯劑量，測定微生物去除指標及有機氯化物之形成
|
樣本 |
A |
B |
C |
D |
|
二氧化氯需用量（毫克/公升） |
11.7 |
23.2 |
11.1 |
22 |
|
二氧化氯（毫克/公升） |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
5 |
5 |
5 |
5 |
|
|
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
15 |
15 |
15 |
15 |
|
|
AOX（毫克/公升） |
2.4 |
3.1 |
0.2 |
1.2 |
|
2.6 |
3.4 |
0.3 |
1.2 |
|
|
2.7 |
3.5 |
0.3 |
1.3 |
|
|
2.8 |
3.5 |
0.4 |
1.3 |
|
|
大腸菌總數（MPN/100 mL） |
2.4x106 |
9.3x106 |
2.3x106 |
4.3x106 |
|
1.1x104 |
1.1x106 |
4.6x104 |
4.6x105 |
|
|
1.1x104 |
4.3x103 |
9.3x103 |
2.4x104 |
|
|
1.1x103 |
9 |
240 |
1.1x103 |
|
|
排泄物大腸菌（MPN/100 mL） |
400 |
4.4x104 |
4.0x105 |
4.0x105 |
|
40 |
9.3x103 |
4.6x104 |
9.3x104 |
|
|
＜3 |
4.3x103 |
4.6x103 |
400 |
|
|
＜3 |
＜3 |
93 |
9 |
|
|
排泄物鏈球菌（MPN/100 mL） |
4.3x105 |
1.1x107 |
2.4x107 |
1.5x106 |
|
2.4x103 |
1.5x104 |
2.4x107 |
1.5x105 |
|
|
460 |
1.1x104 |
4.6x104 |
2.4x104 |
|
|
4 |
460 |
1.1x104 |
1.1x103 |
|
|
新港沙門氏菌
|
無 |
無 |
無 |
無 |
|
無 |
無 |
無 |
無 |
|
|
無 |
無 |
無 |
無 |
|
|
無 |
無 |
無 |
無 |
|
|
大腸桿菌噬菌體（N/100 mL） |
＜5 |
100280 |
322000 |
3450 |
|
＜5 |
8717 |
4370 |
46 |
|
|
＜5 |
1334 |
23 |
＜5 |
|
|
＜5 |
69 |
＜5 |
＜5 |
表4---根據小型實驗使用之二氧化氯劑量，測定在醫院廢水中加入小兒痲痺症病毒1號之去除
|
樣本 |
二氧化氯需用量（毫克/公升） |
二氧化氯（毫克/公升） |
小兒痲痺症病毒1號滴定率（TCID50） |
去除率（%） |
|
A |
11.7 |
-- |
200000 |
-- |
|
5 |
1000 |
99.5 |
||
|
10 |
0 |
100.0 |
||
|
15 |
0 |
100.0 |
||
|
B |
23.2 |
-- |
200000 |
-- |
|
5 |
90000 |
55.0 |
||
|
10 |
0 |
100.0 |
||
|
15 |
0 |
100.0 |
||
|
C |
11.1 |
-- |
200000 |
-- |
|
5 |
20000 |
90.0 |
||
|
10 |
0 |
100.0 |
||
|
15 |
0 |
100.0 |
||
|
D |
22.0 |
-- |
200000 |
-- |
|
5 |
14250 |
92.9 |
||
|
10 |
0 |
100.0 |
||
|
15 |
0 |
100.0 |
總之，廢水消毒使它達到設定的微生物水準並降低病毒在週遭環境傳播，似乎是保護公共衛生之有效做法。從本實驗室試驗以及早先的小型與大規模研究試驗（Roberts, 1981），可以獲得一項結論，此即二氧化氯乃為醫院廢水有效的消毒劑，且具有特別高的殺病毒活性。除了這些有利的結果，二氧化氯也只會生成微量的含氯有機物質。
雖然仍有必要對於不同的醫院廢水進行實地研究，但這些結果似乎可以支持此項廢水消毒劑做為氯替代物之有效性，必需藉它處理醫院廢水特別是由感染疾病部門所排出者。
參考文獻
APHA, AWWA, WPCF（1989），水及廢水之標準測定方法，第7版，美國華盛頓。
(以下省略)
本文譯自原著:
The Effective Treatment for Hospitals Waste Water 13. 7, 2002
-- Dr. Lauer現任職於德國普明能流體控制有限公司 海德堡總部研發部門