基于高温蒸汽灭菌工艺的医疗废弃物处理研究

摘 要:本文基于笔者多年从事医疗废弃物处理的相关工作经验,以医疗废物高温蒸汽灭菌处理工艺为研究对象,探讨了处理技术及工艺流程的细节和实施方法,给出了该技术的原理的优缺点,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:医疗 废物 高温 蒸汽 灭菌

中图分类号:TM924文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0123-02

1 国际医疗废物处置工艺的概况

由于医疗废物含有大量的病毒、细菌,属重度污染的危险废物,对人体健康及生态环境具有极大的危害性,我国于1998年将其列入首批《国家危险废物名录》。

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、国家环境保护总局颁布的《国家危险废物名录》、《医疗废物管理条例》,医疗废物严禁混入生活垃圾进行处理,必须进行集中处理处置。医疗废物的处理目的就是杀灭病原微生物、防止其人群的接触及对环境的污染,并使排出的垃圾废物稳定化、安全化、减量化。通常采用的处理方法,有焚烧、高温灭菌、化学消毒、等离子体法、安全填埋等处理手段。

至今,焚烧一直作为处理生物垃圾和医院废弃物的主要方法。医疗废物的焚烧处理技术主要借鉴于生活垃圾的焚烧处理技术发展而来的。早在20世纪80年代初期,世界经济发达国家就已经采用焚烧技术处理医疗废物。但是,由于医疗废弃物中的含氟物质较多,焚烧医疗废弃物会生成强致癌物质二噁英,这是一种极危险的致癌物。据联合国世界卫生组织WHO的调查报告指出垃圾焚烧是产生二噁英等极为有害物质的重要来源,如日本工厂附近居住人群癌症发病率比例比其他地区高。德国医生发现焚烧炉下风向居住人群中妇女母乳POPS含量高于正常水平。美国联邦报告介绍焚烧炉附近生产人群血液中二噁英等有害物质高于规定的25％。比利时官方调查发现在焚烧场附近人群的血液二噁英含量在两年内增加10％～15％。随着环保要求的提高和意识的进一步增强,大部分发达国家认识到,当焚烧炉尾气和底灰的排放达不到标准(以目前的新标准)时,使用焚烧技术处理医疗废物存在很大的隐患,有待改进。所以这些发达国家一方面在原有的焚烧炉的基础上进行技术以及工艺的改进;另一方面积极开发出新的替代技术。比如北美以高温高压粉碎生物处理技术为发展趋势;德国等欧洲国家广泛推广高温蒸汽灭菌技术处理医疗废弃物。欧洲现有的医疗废物中,80％以上采用高温蒸汽灭菌的方式进行处理,20％采用焚烧的方式进行处理。

目前,高温蒸汽灭菌技术,在美国等其他发达国家也得到广泛应用。

2 医疗废物处置工艺

目前常用的医疗废物处置工艺主要包括高温蒸汽灭菌处理技术和气化热解焚烧处理技术。

2.1 高温蒸汽灭菌处理技术

2.1.1 灭菌原理

随着医疗废物处理领域环境保护和法制力度的加强,灭菌已成为焚烧之外的另一种医疗废物的基本处置技术。

灭菌法是指杀死或除去所有微生物的方法,微生物包括细菌、真菌、病毒等,凡有生命的地方都有微生物,微生物繁殖很快。细菌的芽胞具有较强的抗热力,不易杀死,组成细胞的蛋白质分子的功能取决于它的特殊结构,在一定的高温条件下受热时,蛋白质分子内氢键发生断裂影响了分子空间构型的重排,从而导致微生物的死亡。高温蒸汽灭菌处理系统的设计是以最难杀死的疯牛病朊毒体为假想对象完成的。

2.1.2 工艺流程

医疗废物高温蒸汽灭菌处理主要包括两个阶段:灭菌阶段、提升破碎阶段。其中。灭菌处置阶段又分为预真空、灭菌、干燥三个部分,图1为医疗废物高温蒸汽灭菌处理工艺流程。

2.1.3 高温蒸汽灭菌技术特点

(1)清洁、干净。整个灭菌处理过程,不使用任何可能产生有毒垃圾的化学添加剂,运行介质主要为高温饱和蒸汽,是一种“干净的”处理方法。

(2)灭菌效果达到LOG6标准。对于不同的传染性医疗废物,通过调整灭菌器的时间和温度参数,保证灭菌效果达到LOG6,即细菌存活几率低于Log6的灭菌率评定标准;分级真空抽吸与蒸汽喷射交替循环工艺,促进了蒸汽介质对垃圾的渗透,以确保特殊的传染性医疗废物不残留任何治病病菌而转变为一般的固体垃圾。

(3)全过程自动控制。采用先进的PLC控制技术,完成整个处理过程的自动控制。包括,真空预控制;升温、加压、自启停控制;循环处理工程中对时间、温度等参数的调节制以及残液、废冷凝水的消毒控制。系统组态方便,操作简单,安全、有效。

(4)人员少、管理便捷、可靠。全程的自动化控制,不仅操作人员少(1～2人),而且实现了灭菌环节密闭式运行和安全标准化管理。每一处理过程结束自动记录操作员号及处理温度和压力并随时打印,为运行分析、可靠性追溯提供依据。

(5)安全可靠,运行成本低。运营过程中的能耗主要为水、电、蒸汽。而焚烧需要消耗燃料、水、电及烟气净化药品。因此,其综合运行成本远低于焚烧处理。

2.2 气化热解焚烧处理技术

2.2.1 气化热解焚烧处理技术原理

传统的废物焚烧炉均为过量空气式焚烧炉,由于炉型的固有缺陷,当燃烧含有塑料、橡胶等合成高分子物质时,容易产生焦油、烟气等不完全燃烧产物。另外热塑料还会发生熔滴现象。从20世纪80年代开始,世界各国相继开始进行新的焚烧工艺的研究,从目前的技术发展趋势来看,主流炉型是控制空气式和热解式焚烧炉。热解焚烧过程是从燃烧机理入手,人为的把物料的热解与热解产物的燃烧分开来进行,即先使物料在中温缺氧的环境中受热裂解,将燃气引出,使之与足够的空气充分混合之后,再在高温燃烧室进行预混燃烧,这一过程使扩散混合条件大大的改善,燃烧反应快速,抑制了焦油、烟气等不完全燃烧产物的生成,达到完全燃烧的目的,另外由于一次风速低,夹带的飞灰量少,减小了烟气净化处理负荷。

该焚烧工艺实现了传染性医疗废物焚烧的密闭式运行和管理,可以成批或连续进料,采用热解气化+高温燃烧方式—初燃室产生的废气和辅助燃料一起在二燃室内进行高温燃烧,病原体以及其他医疗废物有毒有害成分可实现彻底破坏。

整个焚烧处理系统分五大部分,即火炉前处理系统、焚烧系统、余热回收系统、烟气净化系统和灰渣处理系统。其中:前处理系统主要是对火炉前的废物进行热值的搭配和高热值液体燃料过滤;焚烧系统包括焚烧炉、二燃室、紧急排放烟囱三个部分;余热回收系统含余热锅炉和配套的软水除氧系统;烟气净化系统包括急冷室、半干式吸收塔、活性炭喷射、袋式除尘器及后续的风机和烟囱。灰渣处理系统包括渣处理系统和灰处理系统两部分。

2.2.2 气化热解焚烧处理技术特点

(1)热解气化炉采用不足量空气(缺氧式)将垃圾中的有机物热解成可燃气体,把不完全焚烧过程转变为气体完全燃烧过程,使固体颗粒物排放量极少。

(2)热解气体自燃时,进入自燃过程,助燃装置会自动停止,降低运行成本达到了垃圾热能的资源化利用。

(3)采用控制燃烧过程,抑制二恶英等有毒有害物体产生。

(4)由于低温热解室(热解气化炉)在缺氧状态下焚烧,只是产生可燃气体,因此烟气中颗粒物排放较少。

(5)在高温燃烧室(燃烧炉)完成高温氧化过程,消灭有机气态污染物。

(6)由于焚烧过程完整,残灰为完全无污染物质。

(7)有机物去除率达到99.99％,降低了后续处理成本。

(8)废弃物不需分拣,一次投入,提高了作业效率和工作环境的安全性。

3 两种方案经济技术比较

高温蒸汽灭菌处理技术(方案一)与气化热解焚烧处理技术(方案二)经济技术比较详见表1。

通过经济技术比较,我们可以看出,方案一高温蒸汽灭菌处理具有明显的优势。

4 结语

为了使高温蒸汽灭菌工艺发挥更大的作用,建议在生活垃圾填埋场附近选择医疗废物处置厂的厂址。高温蒸汽灭菌工艺较适合的地区:(1)经济较落后,运营成本不宜过高的地区。(2)医疗废物的收集运输难度加大,选用间断性的运行方式的地区。

参考文献

[1]裴照堂,白雪梅,修菲.高温蒸汽灭菌处理技术处置医疗废物工艺设计[J].科技资讯,2009(1).

[2]伉沛崧,杨智淳,罗保明.医疗废物处理工艺评述[J].中国环保产业,2008(5).

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