醫(yī)療垃圾焚燒技術的探討

　　摘要:分析了醫(yī)療廢物的組成及理化特性,評述了醫(yī)療垃圾的現(xiàn)狀、危害、特性,對國內(nèi)外醫(yī)療垃圾焚燒技術發(fā)展進行論述,目前我國已有不少高校和科研單位專門對醫(yī)療廢物焚燒爐進行可發(fā),建立了醫(yī)療廢物焚燒示范項目。還對比了3種醫(yī)療垃圾焚燒爐的性能,得出了近年來以熱解氣化技術為基礎的焚燒爐在處理醫(yī)療廢物方面具有獨特的優(yōu)勢,并著重介其新的焚燒工藝———高溫熱解。

　　關鍵詞:醫(yī)療垃圾;危險廢物;焚燒技術;高溫熱解

　　0前言

　　危險廢物是指列入危險廢物名錄或者根據(jù)規(guī)定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有危險特性的廢物[1]。醫(yī)療垃圾是典型的危險廢物,它是指醫(yī)療機構(gòu)在治療及病人活動過程中產(chǎn)生的廢氣物,通常帶有大量的細菌和病毒,是首要的危險廢物[2]。國際上已將其列入控制危險廢物轉(zhuǎn)移的《巴塞爾公約》,我國也于1998年將其列入首批《危險廢物名錄》,其編號為HW01。如果對醫(yī)療垃圾處理不當,必將引起二次傳染和環(huán)境污染,嚴重影響人們的身體健康。醫(yī)療垃圾的產(chǎn)生量很大,我國城市醫(yī)院門診部垃圾產(chǎn)生量為每20～30人次1kg,住院部為0.5～1.0kg/床·天,按城市人口數(shù)量計算,每100萬人年產(chǎn)生醫(yī)療垃圾1000t以上[3]。

　　1醫(yī)療垃圾的理化特性

　　1.1醫(yī)療垃圾的分類[2]

　　我國的醫(yī)療垃圾一般分為非感染性垃圾和感染性垃圾兩類:非感染性垃圾:廢病歷形成的廢紙、用過的托板等形成的木屑;繃帶、紗布、脫脂棉等形成的碎纖維;由X光膠片影液、福爾馬林、檢查血液等所產(chǎn)生的廢酸、廢堿;由安瓿、玻璃器具等形成的碎陶瓷、碎玻璃;由注射器等合成樹脂材料的器具、X光底片、已殺菌的注射針管等形成的廢塑料;由天然橡膠器具處置后的手套等形成的廢橡膠;過時的維生素片劑、撲熱息痛、軟膏、抗生素、疫苗、免疫類產(chǎn)品所產(chǎn)生的廢藥物。感染性垃圾:一般感染性廢棄物有含有粘附、或有可能粘附的廢棄物;手術后病理廢棄物有臟器、組織;在與病原微生物有關的試驗檢查中產(chǎn)生的廢棄物有實驗、檢查中使用的培養(yǎng)基、實驗動物的肢體等;沾有血液的廢棄物有沾血的碎紙、纖維等;粘附血液的鋒利廢棄物有注射器、手術刀、器具、碎玻璃等;臨床廢物有手術包、包扎紗布、導尿包、產(chǎn)包等。

　　1.2醫(yī)療垃圾的理化組成

　　醫(yī)療垃圾的理化組成成分因地區(qū)、醫(yī)院性質(zhì)、醫(yī)院規(guī)模不同而差異較大,根據(jù)對相關資料的調(diào)研、整理,將其理化組成分別列與表1、表2[4-5]。

　　2醫(yī)療垃圾焚燒技術的發(fā)展水平

　　目前,對醫(yī)療垃圾的處理,國內(nèi)外大多采用焚燒法。由于焚燒處理具有方法簡單、易于操作、處理周期短、處理效率高等特點,而被公認為是一種比較理想的處理方法,目前國外在處理危險廢物時多采用焚燒方式。我國規(guī)定除易燃和放射性的廢物以外,其它危險廢物均可進行燃燒,醫(yī)療垃圾適宜并且應該全部通過焚燒方式進行處置。但是,由于醫(yī)療垃圾中硫、氯、氮及其化合物含量較高,存在對焚燒設備的高溫腐蝕的問題,同時由于醫(yī)療垃圾可燃成分相對較少,水分和灰分含量較高,致使燃燒過程不夠穩(wěn)定,給焚燒處理特別是自燃式焚燒處理帶來較大困難。

　　2.1發(fā)達焚燒技術發(fā)展水平

　　焚燒處理是一個深度氧化的化學過程,它是由專門的焚燒設備來完成的,它要求有高而穩(wěn)定的爐溫、良好的氧氣混合、足夠的氣體停留時間,深度的尾氣凈化過程等。以美國的醫(yī)療垃圾處理為例,焚燒技術發(fā)展大致經(jīng)歷了這幾個階段[6-7]。第一代是20世紀60年代采用篦式爐型焚燒處理,焚燒過程呈氧化態(tài),由于空氣過剩系數(shù)大,煙氣量高,飛灰卷吸嚴重,煙氣中顆粒物濃度大,污染嚴重。第二代采用干式小型焚燒裝置,由于取消了爐篦,很好地解決了殘余物的燃盡問題,垃圾在爐內(nèi)呈明火反燒狀態(tài),提高了焚燒效率。但是由于運行狀態(tài)仍是氧化態(tài),投料時爐溫波動較大,煙氣顆粒物濃度仍較高。第三代產(chǎn)品為干餾床式兩段焚燒裝置,第一段垃圾呈還原態(tài)燃燒,由于有效地控制氣體流速,煙氣中顆粒物大幅度減小。第二段由于注入過量空氣,使此段呈氧化燃燒,在高溫作用下,將未燃盡的氣體充分燃盡。第四代產(chǎn)品是第三代的基礎上增設了智能化儀表和自動檢測裝置,對整個焚燒過程進行動態(tài)自動跟蹤控制,尾氣經(jīng)濕式高效除塵器凈化,既提高了焚燒效率,又大幅度控制有害氣體排放。目前,日本、西班牙、法國、德國的循環(huán)流化床爐,加拿大RICHWAY公司的爐排爐、瑞士ECLING公司的旋轉(zhuǎn)爐對處理醫(yī)療垃圾都有較高的水平[8-9]。

　　2.2我國醫(yī)療垃圾處理水平

　　我國醫(yī)療垃圾焚燒法處理應用較早,大致也可以分以下幾個階段[10]。20世紀70年代,醫(yī)療垃圾大部分采用分散式原始焚燒設備,由于設備簡陋,無任何尾氣凈化設施,使長期從事這項工作的人員患癌癥幾率偏高。20世紀80年代,我國的一些企業(yè)仿制干餾床兩段焚燒,以柴油和天然氣為輔助燃料,由于運行費用昂貴而難于被用戶所接受。20世紀90年代初,部分城市建設專門的醫(yī)療垃圾焚燒場,大多以煤為輔助燃料,爐型參照一般工業(yè)窯爐,由于專業(yè)化程度不高,焚燒不徹底,尾氣凈化效率低,而沒能廣泛推廣。21世紀初,由于發(fā)達焚燒處理技術的引進,先后有眾多的科研機構(gòu)和工礦企業(yè)投入到焚燒裝置的研制和生產(chǎn)中來,其焚燒效果、凈化效率、自動化程度都提高到一個嶄新的水平。如北京機電研究院的旋轉(zhuǎn)式焚燒處理成套設備,北京鈉諾公司和清華永新公司的立式熱解氣化爐,哈鐵環(huán)保設備廠的自燃式焚燒裝置等都達到了較高的垃圾處理水平。

　　3幾種垃圾焚燒爐的比較

　　在垃圾焚燒技術發(fā)展早期,固定爐排爐在生活垃圾焚燒領域得到了一定的應用,但由于其焚燒效果的局限性,很快便被機械爐排爐取代了。機械爐排爐焚燒技術發(fā)展歷史很長,技術開發(fā)不斷進步,已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的垃圾焚燒爐[11]。流化床爐技術在20世紀70年代前便已被開發(fā),之后在20世紀60年代應用來焚燒工業(yè)污泥,在70年代初用來焚燒垃圾,80年代在日本得到相當?shù)钠占?但在90年代后期,由于煙氣排放標準的提高,流化床爐在焚燒爐市場幾乎消失。現(xiàn)在日本各廠家轉(zhuǎn)而致力于應用流化床爐來氣化熔融垃圾的技術開發(fā)。

　　4醫(yī)療垃圾處理新工藝———高溫熱解

　　目前主流的垃圾焚燒爐的爐型主要有機械爐排、回轉(zhuǎn)窯、流化床和新興的熱解氣化焚燒爐等。作為第三代垃圾處理技術,熱解氣化爐憑借其先天具備的諸多優(yōu)勢,在發(fā)達已呈現(xiàn)出取代爐排爐與流化床爐等傳統(tǒng)爐型的趨勢。高溫熱解技術是近幾年研究開發(fā)的一種垃圾處理新技術。在20世紀90年代初,國外科學家研究發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生對人類極其有害的致癌物———二惡英。因此,西方發(fā)達在研究治理焚燒產(chǎn)生二次污染的同時,投巨資開發(fā)研究新的垃圾處理技術。垃圾熱解技術被各國環(huán)保專家普遍看好,認為這是垃圾處理無害化、減量化和資源化的一條新路。

　　4.1熱解技術原理[12-13]

　　熱解法和焚燒法是2個完全不同的過程。焚燒是一個放熱過程,而熱解則需要吸收大量的熱量。焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水,而熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物:氣態(tài)的有氫氣、甲烷、一氧化碳;液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等;固態(tài)的主要是焦碳或碳黑。熱解法是利用垃圾中有機物的熱不穩(wěn)定性,在無氧或缺氧條件下對其進行加熱蒸餾,使有機物裂解,經(jīng)冷凝后得到各種新的氣體、液體和固體,從中提取燃料油、油脂和燃料氣的過程。

　　4.2熱解方法

　　熱解過程由于供熱方式、產(chǎn)品狀態(tài)、熱解爐結(jié)構(gòu)等方面的不同,熱解方式也各不相同。按熱解的溫度不同,分為高溫熱解、中溫熱解和低溫熱解。(1)高溫熱解。熱解溫度一般都在1000℃以上,這樣可將熱解殘留的惰性固體熔化,以液態(tài)形式排出反應器,經(jīng)水冷后?；＿@樣可大大減少固態(tài)殘余物的處理困難,而且這種?；牟ＡB(tài)渣可作建筑材料的骨料。(2)中溫熱解。熱解溫度一般在600℃～700℃之間,主要集中在比較單一的物料作能源和資源回收的工藝上。所得的類重油物質(zhì)既可作能源,亦可作化工初級原料。(3)低溫熱解。熱解溫度一般在600℃以下。主要是農(nóng)業(yè)、林業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來生產(chǎn)低硫灰的炭,生產(chǎn)出的炭視其原料和加工的深度不同,可作不同等級的活性炭和水煤氣原料。按供熱方式進行熱解,可分為直接加熱法和間接加熱法。(1)直接加熱法。供給被熱解物的熱量是被熱解物(所處理的廢物)部分直接燃燒或者向熱解反應器提供補充燃料時所產(chǎn)生的熱。(2)間接加熱法。它是將被熱解的物料由直接供熱介質(zhì)在熱解反應器(或熱解爐)中分離開來的一種方法。

　　5結(jié)束語

　　我國醫(yī)療垃圾焚燒工藝雖然已經(jīng)有30多年的歷史,但生產(chǎn)技術還不成熟和完善,危險廢物和醫(yī)療廢物集中處置領域尚處于探索和起步階段,全國還沒有一座功能齊全的綜合性危險廢物處置場投入運行。國內(nèi)醫(yī)療垃圾焚燒系統(tǒng)多參照一般工業(yè)爐設計,由生活垃圾焚燒系統(tǒng)直接移植而來。在工藝設計和選型等過程中沒有充分考慮醫(yī)療垃圾成分的特殊性,沒有專門針對醫(yī)療垃圾設計的專用焚燒前預處理系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)及煙氣凈化系統(tǒng),結(jié)果導致處置效果不好,煙氣、惡臭、灰渣、廢水等二次污染嚴重。我國雖然約有20多家危險廢物和醫(yī)療廢物焚燒爐生產(chǎn)企業(yè),但是產(chǎn)品性能符合環(huán)保標準的不多,在自動配料、焚燒、自動控制、尾氣處理等方面,與國外成熟技術有較大的差距,而且這些企業(yè)大多規(guī)模小、生產(chǎn)能力不強。一旦全國普遍建設危險廢物和醫(yī)療廢物處置設施,國內(nèi)裝備在技術水平和供貨能力上都很難滿足要求。因此,在我國醫(yī)療垃圾焚燒工藝迅猛發(fā)展的今天,系統(tǒng)的研究醫(yī)療垃圾焚燒工藝已經(jīng)迫在眉睫。以現(xiàn)有的焚燒系統(tǒng)為基礎,通過借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗和深化技術改造,研發(fā)出一套醫(yī)療廢棄物專用處理技術和設備,有效控制二次污染的產(chǎn)生,實現(xiàn)醫(yī)療垃圾廢棄物集中焚燒處理的無害化。

　　參考文獻:

　　[1]李彬.醫(yī)療垃圾應集中焚燒處理[J].課題探討,2002(2):29.

　　[2]商惠英,賈華清.醫(yī)療垃圾的現(xiàn)狀及處理對策[J].環(huán)境污染與防治,2002(5):312-313.

　　[3]趙英倫,李東紅.醫(yī)療垃圾集中焚燒技術[J].城市管理與科技,2002(4):10-12.[4]趙春.醫(yī)療垃圾焚燒處理技術探討[J].北方環(huán)境,2001(3):45-48.

　　謝榮,李捷,陸繼東

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