医疗废弃物无害化处理技术及设备.docx

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医疗废弃物无害化处理技术及设备

医疗废弃物无害化处理技术及设备（总7页）

医疗废弃物无害化处理技术及设备

我国《医疗废物管理条例》所称医疗废物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。

根据国家卫生部及国家环保总局的规定,将医疗废物分为传染性废物、病理废物、利器废物、制药废物、基因污染物、化学品废物和放射性废物等。

为规范我国的医疗废物排放与管理,国家环保总局等部门相继出台了一些与之相关的法律法规、部门规章、国家目录、国家标准、国家政策和国家规划等,对医疗废物的定义、分类、收集运送、包装标志、处理处置和贮存等管理和处置环节都做出了具体的规定和规范。

医疗废物主要处理处置技术

1.焚烧技术

医疗废物焚烧系统与一般生活垃圾焚烧系统最主要的区别突出体现在进料系统的要求、焚烧炉的焚烧控制要求、烟气净化装置以及残渣处理系统上:

医疗废物的进料系统与一般生活垃圾的进料系统的主要区别在于其上料方式。

由于医疗废物具有极强的传染性,不允许在非密闭环境中打开或破碎废物包装袋及容器。

焚烧炉是整个焚烧技术的核心部分,它决定着废物的无害化程度以及后续尾气处理的任务。

根据国外经验以及WHO的建议,进行医疗废物焚烧的焚烧炉,一般要求具有两个燃烧室,控制一燃室的温度850℃,废物停留时间1h,控制二燃室的温度在1050℃,烟气停留时间2s。

医疗废物在一燃室已基本实现了消毒灭菌,并去除了绝大部分有毒有害的污染物,同时也因不完全燃烧产生了一些有害气体,这些气体与较难去除的污染物一同进入二燃室,在二燃室的高温下,进一步燃烧一燃室产生的有害气体,并销毁难降解的污染物。

焚烧易于产生二垩英等剧毒的气体,对环境和人体造成巨大威胁,鉴于此,一套合格的焚烧系统必须配备有烟气净化系统,该系统包括急冷装置、活性炭喷射吸附装置及袋式除尘器。

医疗废物焚烧产生的残渣包括炉渣与飞灰,均属危险废物,应送至危险废物安全填埋场进行处置。

2.高压蒸汽灭菌技术

高压蒸汽灭菌法（或湿热法）,是将医疗废物置于金属压力容器（高压釜,有足够的耐压强度）以一定的方式利用过热的蒸汽杀灭其中致病微生物的过程。

它的灭菌效果主要取决于温度、蒸汽接触时间和蒸汽的穿透程度,但由于医疗废物的种类繁多且差异性大,因此有可能无法达到最佳的灭菌效果。

蒸汽灭菌法,是除焚烧以外应用最广的技术。

这种方法既可以用于焚烧前的预处理,在某些情况下也可以作为最终填埋处置前的处理手段。

3.微波灭菌技术

一定频率和波长的微波作用,能将大部分微生物杀灭。

通过微波激发预先破碎且润湿的废弃物以产生热量并释放出蒸汽,微波将废物中的水分加热到95℃。

从而完成对医疗废物的灭菌。

微波处理技术最近几年才被加以应用。

既可用于医疗废物的现场处理,也可用于废物转移处理。

它能大幅度降低废物体积。

4.化学消毒技术

化学处理法,在消毒和灭菌方面有着较长的历史和较广泛的应用。

它的实质就是将破碎后的医疗废物与一定浓度的消毒药剂（如次氯酸钠、二氧化氯、过氧乙酸、戊二醛、季铵化合物、臭氧等）反应,并保证废物与消毒剂有足够的接触面积和接触时间,在消毒过程中有机物质被分解、传染性病菌被杀灭或失活。

化学消毒过程适合处理液体医疗废物和病理方面的废物,最近也逐步用于那些无法通过加热或润湿进行消毒灭菌的医疗废物的处理。

5.电弧炉处理技术

炼钢电弧炉是以电极电弧加热的批次式反应炉,其燃烧温度约为1650℃~3300℃,停留时间约8~10min,电弧炉的电极棒透过交变电流产生强大磁性搅拌作用,废弃物与钢液能充分混拌,废物在极高温度情况下被裂解氧化成CO2和H2O,从而传染性病菌能在极短的时间内被完全破坏。

6.热解技术

热解技术的原理是将医疗废物在高温缺氧的条件下,产生可燃性气体;然后热解气在二燃室的很高温度下燃烬,并最终将医疗废物转变成高温烟气和中性灰渣。

上述各种处理技术均有一定的使用条件和范围,存在着一定的优势和不足之处。

其中化学消毒、微波消毒、高温蒸汽灭菌方法的共同点是不产生酸性气体和二恶英污染物，但不适合处理病理性、药物性和化学性废物。

由上述分析在诸多的医疗废物处理方法只有高温焚烧处理法具备对医疗废物适应范围广、消毒杀菌彻底、技术成熟等多方面综合优点,是国内外首推的处理方法;同时,就焚烧法而言,焚烧技术处理范围广,能有效破坏医疗废物中的传染性物质和有毒物质,真正达到无害化、减量化、稳定化和彻底毁形的处理效果。

另外,尾气处理技术的日益成熟也给焚烧炉技术的推广创造了一定条件。

焚烧炉

焚烧炉炉型主要为：

炉排型焚烧炉（包括往复炉排、链条炉排、摇摆式炉排等）、回转式焚烧炉（回转窑）、流化床焚烧炉、热解—焚烧炉。

国内目前采用的医疗废物焚烧炉炉型主要有三类，第一类是热解炉（在上海、苏州、常州、昆山、南京、杭州、新疆、武汉等地采用），第二类是回转窑（在北京、石家庄、福州、台州等地采用），第三类是炉排炉（原来在个别城市利用，按国家新近颁发的规范，不能再采用）。

（1）炉排型焚烧炉

炉排型焚烧炉具有对废物含水及热值范围适应性较强、物料分布及透气较均匀、燃烧较充分、热效率适中等优点。

但炉排结构较复杂，维修量大，需定期停炉检修和更换炉排；燃烧含有低熔点盐类废物或塑料废物时易使炉排粘结磨损，堵塞炉排通风缝隙，加大阻力，增大烟尘浓度；细微颗粒或泥浆状的废物容易通过炉排间的空隙落入炉排下而不能完全燃烧。

炉排炉的另一缺点是只有一个燃烧室，要求炉温大于850℃（焚烧工业危险废物时，要求炉温大于1100℃），且气体在炉内的停留时间应在2s以上，炉温波动较大，因此对传动炉排和耐火材料的损伤较大。

在发达国家很少采用炉排型焚烧炉处理医疗废物和工业危险废物。

（2）回转式焚烧炉

回转窑焚烧处理医疗废物和工业危险废物在欧洲和北美国家得到了广泛应用。

其优点是可焚烧多种液体和固体，可单独投料，亦可混合投料，固体废物可连续投入，也可分批投入；窑内操作温度可高达1600℃；可连续运转，亦可间断进行；随着回转窑的转动，废物被带起翻动，废物与燃烧空气接触良好，焚烧充分。

其缺点是不适宜处理易挥发（气化）的药品，且对机械方面的技术要求较高、投资大、保养费用较高；热效率较低；烟气含尘浓度高；整个系统对气密性要求较高，操作运转难度大；固体废物对耐火材料有很强的磨蚀作用，使材料维护费用增加。

（3）流化床焚烧炉

流化床焚烧炉的优点是设计简单、投资费用较少、保养费用较低；适用于液体、固体或气体废物的处理；燃烧效率较高；容易承受进料速度和成分的变化。

其缺点是运转费用较高；气体温度较低，需要一个后燃烧室；有些废物易与流化床材料反应；处理不规则的、体积较大的废物时，需加设破碎装置。

受其缺点的制约，国内外较少将流化床用于医疗废物和工业危险废物的处理。

（4）热解—焚烧炉

热解—焚烧炉具有技术先进、工艺可靠、操作简便安全、投资省（没有传动部件）、烟气含尘量较低（焚烧搅动程度小）、运行及维护费用较低、使用寿命长、入炉废物不需进行分拣等优点。

其缺点是热解过程延长了燃烧时间，热效率较低；热解炉冷热变化频率高（一天一次），对耐火材料影响较大，不便于热回收，自动控制水平要求较高。

影响医疗废物焚烧处理炉型选择的因素很多，除要满足“无害化”和“减量化”的基本原则外，还应考虑：

技术的先进性及可靠性；重视环保与节能，无害化程度和资源化价值相对较高，环境污染的风险性小；自动化程度较高，尽量减少人与医疗废物的接触；地区经济水平对投资和处理费用的承受能力；操作、控制的易实施性；其他特殊的制约因素。

根据上述原则和对各炉型特点的分析结果表明，目前在我国采用热解—焚烧炉和回转窑处理医疗废物和工业危险废物较为合适和可靠，高压蒸汽消毒也能单独处理医疗废物，但高压蒸汽消毒法不适合处理细胞毒类药物、药品和化学品以及手术残余的肢体和组织器官，单一地使用这种方法无法使医疗废物减容减量化，并且国家目前还没有颁布针对该处理方法可能产生的污染物的控制标准。

为此对目前在我国应用较多的热解—燃烧炉（以有两个-燃室的热解焚烧为例）及回转窑作进一步的技术经济比较，详见下表。

热解—焚烧炉及回转窑的技术经济比较

比较项目

热解—焚烧炉（有两个一燃室）

回转窑

投料方式

两个热解炉交替运行，一个运行，另一个装料，废物暂存空间要求小。

一次性自动投料，劳动力成本较低。

1连续投料，需人工连续控制，劳动力成本较高。

2连续运行，需要较大的废物暂存空间。

焚烧控制

1缺氧焚烧，运转完全自动控制，可保持一定的燃烧温度。

2焚烧时可自动调节一次、二次燃烧空气量。

3燃烧温度稳定，可稳定地回收热水、蒸汽。

4焚烧温度和滞留时间能满足《医疗废物焚烧炉技术要求（试行）》。

5自动控制水平要求较高。

6热解炉不需喷油，焚烧炉只需在热解炉起炉和灰化冷却的3小时内喷油助燃，其它时间可通过温度控制器停止喷油。

7要求废物的热值大于3500kJ/kg，处理块状和泥状废物效果稍差。

1过氧焚烧，强制送风运转，燃烧温度不稳定、波动较大。

2可自动调节一次、二次燃烧空气量。

3燃烧温度不稳定，热水、蒸汽回收不稳定。

4焚烧温度和滞留时间能满足《医疗废物焚烧炉技术要求（试行）》。

5自动控制水平要求一般。

6为保持一定的燃烧温度，必须不断地喷油助燃。

7对废物的热值没有特殊要求，可处理各种状态的废物。

烟气控制

1解炉是缺氧焚烧，不会因大量过剩空气的燃烧而引起扰流发生扬灰，烟气中烟尘含量较低。

2燃烧温度易控制，因此可控制烟气中NOx、CO、SO2的产生量。

3钢铁、有色金属等固体无机物不会熔化，有利于从残渣中对其进行回收；烟气净化系统除去的灰渣金属含量极低，有时可作一般固体废物处理；烟气中几乎不存在可能造成二恶英再合成的催化剂（金属氧化物），环境污染风险小。

4烟气净化装置投资和运行费用较低，排放的烟气中污染物浓度低，易达到国家标准要求。

1转窑是过氧焚烧，会由于大量过剩空气的燃烧而引起扰流产生扬灰，烟气中烟尘含量较高。

2燃烧温度波动大，不易控制，只能靠提高上限温度来避免焚烧温度过低， 因此易增加烟气中NOx、CO、SO2的产生量和热污染。

3钢铁、有色金属等固体无机物会熔化，因此烟气净化系统除去的灰渣中会含有金属颗粒，灰渣一般应作危险废物处理；烟气中存在可能造成二恶英再合成的催化剂（金属氧化物），环境污染风险较大。

4烟气净化设施投资和运行费用较高，排放的烟气中污染物浓度较高，但能满足国家标准。

设备投资及运行成本

1燃柴油消耗量低，约为回转窑的30％。

2所需鼓风量、处理的烟气量均较小，装机容量和耗电量小，耗电量约为回转窑的70％。

3需冷却处理的烟气量小、耗水量少。

4转动机械设备少，故障率低，维修费用低。

5尽管投资较高，但总体运行成本低、自动化控制水平高，工作 环境好。

1燃柴油消耗量大。

2所需鼓风量、处理的烟气量大，装机容量和耗电量大。

3需冷却处理的烟气量大，耗水量大。

4转动机械设备多，故障率稍高，维修费用高。

5投资较低，但总体运行成本高，自动化控制水平一般，工作环境一般。

热解—焚烧炉的工作原理

热解—焚烧炉一般由两座热解炉和一座燃烧炉组成。

首先，将医疗废物投入A热解炉（简称A炉）点火热解气化，同时喷燃炉将燃烧炉加热至400℃，A炉中被热解气化的气体进入燃烧炉后与空气混合燃烧。

如依据国标燃烧炉的温度设定为860℃，点火约30min后温度达到750℃，燃烧器主阀关闭，达到850℃时副阀关闭，系统进入自燃状态，开始进行约8h的自燃过程。

在A炉运行时，热解炉B（简称B炉）开始投料。

当Ａ炉中的医疗废物热解气化约至第8个小时时，医疗废物中的有机物含量为1%～3％，呈灰白色状态，此时B炉也已投料完毕，开始点火。

初期A炉残余可燃气体加上B炉的初始热解气化量正好可满足燃烧炉温度维持在860℃左右系统自燃时所需的可燃气体量。

系统采用计算机集中控制原理，整个系统为一个常压系统，鼓风量和引风量要通过压力传感器变频控制风机转速来自动控制热解炉和燃烧炉的空气量（模糊理论），因此自动化水平要求较高。

当温度为860℃自燃时，热解气体量不够，燃烧温度从860℃下降至855℃时，热解炉气阀开度开大，同时，燃烧炉空气阀自动关小，燃烧温度又上升到860℃；当燃烧温度高于设定温度860℃时，热解炉气阀开度关小，同时，燃烧炉空气阀自动开大，燃烧温度又下降到860℃。

当B炉进入灰化过程时，A炉又开始点火，如此循环往复，达到全自动连续不断地燃烧。

根据医疗废物在热解炉内的热解气化特点，从上至下可将其划分成气化层、传热层、流动化层、燃烧层和灰化层5层（如图2所示）。

热解炉内的废物在缺氧（供以小风量）条件下利用自身的热能使废物中有机物的化合键断裂，转化为小分子量的燃料气体，然后将燃料气导入焚烧炉内进行高温完全燃烧。

废物先在干燥预热区（100℃）干燥后，下降到热分解区（200℃～700℃）进行分解，生成的燃料气体上升至炉顶出气口导入焚烧炉，残留碳化物继续下降，在燃烧气化区（800℃～1000℃）进一步气化，生成的燃料气体上升至炉顶出气口导入燃烧炉，最后剩余残渣从炉底排出。

热解炉回转窑炉