醫(yī)療廢物集中焚燒處置技術的研究與應用

張紹坤

（北京機電院高技術股份有限公司，北京 100027）

醫(yī)療廢物集中焚燒處置技術的研究與應用

張紹坤

（北京機電院高技術股份有限公司，北京 100027）

通過分析各種醫(yī)療廢物處理技術的特點，指出醫(yī)療廢物集中焚燒處置技術能夠有效處理醫(yī)療廢物、滿足國家對醫(yī)療廢物處理的要求，適宜在醫(yī)療廢物集中處置項目中廣泛應用。但該技術在實際工程應用中，還存在如處理成本高、設備使用壽命短和二英排放不易控制等問題，尚需進一步研究加以克服。

醫(yī)療廢物;焚燒;熱解;二英

1 緒論

醫(yī)療廢物是指各類醫(yī)療衛(wèi)生機構在醫(yī)療、預防、保健、教學、科研及相關活動中產生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物[1]。醫(yī)療廢物具有極強的傳染性、生物毒性和腐蝕性，未經(jīng)處理或處理不徹底的醫(yī)療廢物若任意堆放，極易造成水體、土壤和空氣的污染，對人體產生直接危害。

在醫(yī)療廢物處置方面，北美、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區(qū)起步較早，對醫(yī)療廢物的焚燒處置技術與污染物排放控制有較高水平。其通過制定嚴格的規(guī)范，對危險、有害廢物的處理過程有嚴格的管理制度，醫(yī)療廢物在運輸、儲存及處置過程中要嚴格隔離，且所有過程都要記錄在案；在醫(yī)療廢物處理采用集中處理方式時，須由專業(yè)公司負責，防止污染物擴散，使醫(yī)療廢物對環(huán)境的危害降低到最低水平[2]。

我國的醫(yī)療廢物處理技術起步較晚，但發(fā)展很快。國家環(huán)?？偩钟?001年12月發(fā)布了《危險廢物貯存污染控制標準》（GB18597-2001）及《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB1848-2001），并于2005年5月發(fā)布了《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設技術規(guī)范》（HJ/T177-2005），對危險廢物的申報、收集、運輸、處理做出了規(guī)定，明確了城市應建設集中處置設施，收集處置城市和城市所在區(qū)域的醫(yī)院臨床廢物，并對醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程的建設提出了技術規(guī)范。一系列有關醫(yī)療廢物處理政策的出臺，以及政策的支持，促進了我國醫(yī)療廢物管理及處理技術的大幅提升。

2 醫(yī)療廢物處置技術現(xiàn)狀

醫(yī)療廢物處理經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，形成了多種處理技術。目前相關的處理技術大體分為3類[3]：

（1）高溫處理法，如焚燒法、熱解法和氣化法；

（2）替代型處理法，如化學消毒法、高溫高壓蒸氣滅菌法、干法熱消毒法、微波處理法和安全填埋法；

（3）創(chuàng)新型技術，如等離子技術、放射技術。

各種醫(yī)療廢物處理技術的優(yōu)缺點詳見下表。由表中可以看出，目前所有醫(yī)療廢物處置技術均存在一定的缺點。綜合比較而言，醫(yī)療廢物集中焚燒處置技術是一種可同時實現(xiàn)危險廢物無害化、減量化和資源化的非常有效的處理技術[4]，適宜在醫(yī)療廢物集中處置項目中廣泛應用?！夺t(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設技術規(guī)范》是建立在醫(yī)療廢物高溫焚燒處置基礎上的技術規(guī)范，對規(guī)范并推廣醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程起著重要作用。

各種醫(yī)療廢物處理技術對比表

3 醫(yī)療廢物焚燒處置技術分析

醫(yī)療廢物焚燒處置系統(tǒng)主要包括醫(yī)療廢物接收、貯存及輸送系統(tǒng)、醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)和煙氣處理系統(tǒng)。醫(yī)療廢物焚燒處置技術工藝流程如下圖所示：

醫(yī)療廢物焚燒處置工藝流程圖

3.1 醫(yī)療廢物接收、貯存及輸送系統(tǒng)

醫(yī)療廢物因其對環(huán)境和人體的危害較大，需采用特殊的運輸及儲存方式。醫(yī)療廢物接收、貯存與輸送系統(tǒng)包括：計量設施、卸料設施、卸料場地、暫時貯存庫和貯存冷庫、醫(yī)療廢物廠內轉運設施和其他設施。計量設施應具有稱重、記錄、傳輸、打印與數(shù)據(jù)處理功能。醫(yī)療廢物卸料場地、暫時貯存庫、貯存冷庫等設施的設計、運行、安全防護等須符合《危險廢物貯存污染控制標準》（GB18597-2001）的有關要求，嚴防醫(yī)療廢物對環(huán)境造成危害。

3.2 醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)

醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)主要包括焚燒爐及附屬設備，是醫(yī)療廢物充分焚燒處理的核心。焚燒爐結構由一燃室和二燃室組成，一燃室起到燃燒或熱解作用，二燃室實現(xiàn)完全燃燒。

一燃室一般設計為一圓柱狀立式爐，爐內襯有耐火材料，頂部設醫(yī)療廢物進料裝置，通常采用提升機配合兩級密封門進料。進料時，首先將裝有醫(yī)療廢物的垃圾桶用推車或叉車推到提升機前，由操作人員輔助將垃圾桶固定在提升機的料斗內，然后啟動提升機，將垃圾輸送到一燃室的兩級密封門上方位置。此時，一級密封門打開，垃圾桶傾斜，桶蓋自動打開，垃圾靠自重自行落入一二級密封門之間，然后提升機開始退回，一級密封門關閉；當一級密封門完全關閉后，二級密封門打開，物料進入爐膛，然后二級密封門關閉，完成一次進料過程。控制進入一燃室的空氣量低于理論的空氣量，使醫(yī)療廢物在爐內進行熱解式燃燒，焚燒溫度控制在800℃左右。爐內溫度由均勻布置的兩個燃油燃燒器控制，根據(jù)實測煙氣溫度，自動調節(jié)供油量，使爐內溫度保持恒定。對于熱值較高的醫(yī)療廢物（≥15,000kJ/kg），可以實現(xiàn)無輔助燃料燃燒。醫(yī)療廢物在爐內自上而下依次分為干燥層、熱解層、燃盡層、灰渣層幾個階段，并保持足夠的停留時間，進行充分的熱解式燃燒。一燃室的灰渣落入除渣機，排出后送至填埋場填埋。一燃室產生的煙氣中含有較多的醫(yī)療廢物熱解氣，進入二燃室進一步燃燒。

二燃室一般設計成一方形或圓柱形立式爐，內襯耐火材料，上設燃燒器和供風口，并設置一緊急排放煙囪以防爐內發(fā)生爆炸。二燃室設置的目的是對熱解爐產生的煙氣中未燃盡的有害物質做進一步的銷毀，同時也可對部分液體廢物進行焚燒。

為保證醫(yī)療廢物中的危險成分充分焚毀，二燃室需達到如下技術要求：

（1）控制二燃室煙氣溫度≥850℃，煙氣停留時間≥2.0s；

（2）設備的燃燒效率應≥99.9%，焚燒殘渣的熱灼減率＜5%；

（3）出口煙氣中的氧含量應控制在6%～10%（干氣）；

（4）正常運行期間，二燃室內應處于微負壓燃燒狀態(tài)；

（5）二燃室可以由一個中心控制臺進行操作、監(jiān)控和管理，包括連續(xù)顯示操作參數(shù)和條件（如溫度、壓力、含氧量、空氣量、燃料量等），并能實現(xiàn)反饋控制。

3.3 煙氣處理系統(tǒng)

煙氣處理一般包括余熱利用、煙氣脫酸及煙氣除塵。

煙氣的余熱利用多采用余熱鍋爐或者煙氣換熱器，利用熱交換，將煙氣的溫度降低，使煙氣中的熱量得以充分利用。余熱利用應盡量避免二英再合成的適宜溫度范圍（300℃～500℃），使煙氣在該溫度范圍內的停留時間盡可能短。

煙氣脫酸目前采用的方法主要有干法、濕法和半干法[5]。其中半干法脫酸是干法脫酸和濕法脫酸相結合的一種煙氣脫酸方法，結合了干法和濕法的優(yōu)點，設備構造簡單，投資少，能源消耗少，在國內應用廣泛，適宜應用于醫(yī)療廢物焚燒處置工程。半干法脫酸系統(tǒng)主要包括急冷塔、半干脫酸塔。

從急冷塔出來的煙氣進入半干脫酸塔進行脫酸。半干脫酸塔是一種主要用于去除煙氣中酸性氣體的凈化裝置。入口煙氣溫度200℃，出口煙氣溫度170℃，采用噴入Ca(OH)2溶液的方式，脫除煙氣中的大部分酸性氣體。酸性氣體的去除分兩個階段，第一階段：煙氣在塔內與石灰漿液霧滴混合，煙氣中的酸性氣體與漿液中的石灰發(fā)生化學反應；第二階段：由于煙氣的熱量使?jié){液霧滴中的水分蒸發(fā)，使得漿液中石灰和反應生成物成為固態(tài)的顆粒物，固態(tài)的顆粒物在塔的下部和后續(xù)的煙氣處理設備內，再與氣態(tài)污染物繼續(xù)發(fā)生化學反應，使總的污染物凈化反應效率提高。

煙氣除塵多采用除塵器進行，常用除塵器主要有旋風除塵器、袋式除塵器、靜電除塵器等。在以上除塵器中，袋式除塵器在醫(yī)療廢物焚燒處置工程中的應用率是最高的，它主要是通過精細的布袋將煙氣進行過濾，從而去除煙氣中的飛灰，除塵效率能夠達到99%以上。袋式除塵器必須采取保溫措施，并應設置除塵器旁路。為防止結露和粉塵板結，袋式除塵器宜設置熱風循環(huán)系統(tǒng)或其他加熱方式。維持除塵器內溫度高于煙氣露點溫度20℃～30℃。袋式除塵器應考慮濾袋材質的使用溫度、力學性能、耐酸堿腐蝕和耐水解能力、阻燃性等性能特點，袋籠材質應考慮使用溫度、防酸堿腐蝕等性能特點。

4 醫(yī)療廢物焚燒處置技術應用難點

醫(yī)療廢物焚燒處置技術是目前處理醫(yī)療廢物的最佳技術，具有減量化明顯，消毒、滅菌效果好等特點，適合于集中處置大量醫(yī)療廢物。但是，綜合國內外醫(yī)療廢物焚燒處置項目來看，其在國內的應用還存在一些難點，如處理成本高、設備使用壽命短和二英的排放不易控制等，還需要進一步研究加以克服。

4.1 處理成本高

醫(yī)療廢物焚燒處置項目的投資較大、運行費用較高，因而醫(yī)療廢物處理費用也高。目前，處理醫(yī)療廢物的運行費用主要包括：電費、輔助燃料費、中和反應劑費、水費、管理費等，結合處理規(guī)模、醫(yī)療廢物熱值及其他因素，每噸醫(yī)療廢物處理成本為400～800元。工程實踐表明，醫(yī)療廢物焚燒廠處理量越大，每噸醫(yī)療廢物的處理成本越低。所以，醫(yī)療廢物焚燒處置技術更加適用于大型的醫(yī)療廢物處置項目。

4.2 設備使用壽命短

目前，國內醫(yī)療廢物焚燒處置設備使用壽命短也是其應用的難點之一?！夺t(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設技術規(guī)范》中規(guī)定：處理規(guī)模8t/d（含8t/d）以上的醫(yī)療廢物焚燒廠設計服務期限不應低于15年，處理規(guī)模8t/d以下的醫(yī)療廢物焚燒廠設計服務期限不應低于10年。但目前國內很多的醫(yī)療廢物焚燒處置設備在運行中達不到該規(guī)定的要求，原因主要有以下幾點：

（1）醫(yī)療廢物焚燒處置技術不成熟。雖然，我國醫(yī)療廢物焚燒處置技術有幾十年的發(fā)展，但很多技術難點有待進一步研究。

（2）醫(yī)療廢物焚燒廠操作水平不高。由于一些醫(yī)療廢物焚燒廠的員工接受的專業(yè)培訓不夠，或者責任心不強，可能會導致一些不當操作，對設備造成損害。

（3）醫(yī)療廢物成分復雜，廢物中含有的酸性氣體對設備腐蝕嚴重。

（4）焚燒系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)中出現(xiàn)正壓運行。正壓運行不僅會導致有害氣體外泄，更會加大對工藝設備的腐蝕，縮短設備的使用壽命。

4.3 二英的排放不易控制

（1）醫(yī)療廢物入爐前進行配伍。配伍的目的是使醫(yī)療廢物均衡入爐，使入爐廢物熱值均勻、利于穩(wěn)定燃燒，同時還可避免含氯有害成分物質的集中焚燒，從源頭控制二英的產生量。

（2）焚燒爐充分燃燒。在焚燒爐中，利用3T（溫度、時間、擾動）綜合控制的原則，確保醫(yī)療廢物的有害成分充分分解，全面控制煙氣排放造成的二次污染。

（3）煙氣降溫過程中，盡量減少在300℃～500℃溫度段的停留時間，避免二英在此溫度段的再合成。

5 結論

目前，醫(yī)療廢物處理技術有很多，相比較而言，集中焚燒處置技術是一種可同時實現(xiàn)危險廢物無害化、減量化和資源化的有效處理技術，已能完全滿足國家對醫(yī)療廢物處理的要求，適宜在醫(yī)療廢物集中處置項目中廣泛應用。雖然，該技術較為成熟，但在實際工程應用中，還存在一些難點，如處理成本高、設備使用壽命短和二英的排放不易控制等，還需要進一步研究加以克服。隨著國家政策的支持，醫(yī)療廢物集中焚燒處置技術將更加完善，在國內的應用也將更加廣泛。

[1]余波，張斌，黃正文.幾種醫(yī)療垃圾處理技術綜述[J].廣州環(huán)境科學，2009，24（2）：1-5.

[2]盛宏至. 醫(yī)療廢物高溫熱處理技術[J]. 中國環(huán)保產業(yè)，2004（Z1）.

[3]Townend WK, Donaldson JD, Grimes S M. Review of clinical waste treatment technologies[R]. London： Uniied Kingdom，2000.

[4]伉沛崧，楊智淳，羅保明.醫(yī)療廢物處理工藝評述[J].中國環(huán)保產業(yè)，2008（5）.

[5]聶永豐.三廢處理工程技術手冊（固體廢物卷）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000：386.

[6]張紹坤. 醫(yī)療廢物焚燒處置中二英的產生及控制[J].亞洲環(huán)保， 2011（3）：22-25.

Study and Application of Centralized Incineration Facility Technology on Medical Waste

ZHANG Shao-kun
(Beijing Machinery ＆ Electricity Institute Co., Ltd, Beijing 100027, China)

Based on analyzing all kinds of the disposal technology characters on medical waste, the article approves that the centralized incineration facility could effectively dispose medical wastes. The centralized incineration facility can satisfy all the requirements on medical waste disposal, and can be used widely in the medical waste disposal projects. In the application of medical waste disposal projects, the article points out that several difficulties should be solved, such as the high disposal costs, the short-life of equipments and hardly control on dioxins’ emission.

medical waste; incineration; pyrolysis; dioxins

X799.5

A

1006-5377（2011）10-0030-04