负离子垃圾热解实验研究

孔维芳/苏州北控环保科技有限公司

负离子垃圾热解实验研究

孔维芳/苏州北控环保科技有限公司

负离子垃圾热解装置是以一般产业废弃物中有机物作为对象，热分解的方法生成可回收利用无机物和木醋酸（碳化氢油）的装置。本研究通过对负离子垃圾热解装置处理医疗废弃物进行监测，结果得到热解产物中液体含量65％，固体含量18％，气体含量17％，经检测污染物的排放浓度均符合排放标准，提高了医疗废弃物处理减量化、无害化和资源化水平，具有良好的经济效益。

负离子垃圾热解装置；医疗废弃物；污染物

前言

随着国民经济的发展和城市化进程的加快，医疗水平不断提高，随着产生的医疗垃圾也日渐增多，医疗垃圾若管理不严或处置不当，会对环境构成严重威胁，为疾病的滋生和蔓延埋下了重大隐患，如何有效地处理医疗垃圾受到了广泛的关注。目前高温国内处理医疗垃圾的技术主要有高温焚烧法、高温蒸汽消毒法、化学消毒法、微波灭菌法、等离子法、负离子热解法等。高温焚烧法产生二噁英等剧毒产物、PAN（多环芳香族化合物）、PCB（多氯联苯）及有害气体（如HCl,HF,SO2等），二次污染严重[1]；消毒法处理规模小，过程产生的废液处理复杂，处理后仍存在安全隐患[2]；新型的微波灭菌、等离子体法处理等在国内尚很少采用，在国外也属于不成熟技术，难以施行[3]。而负离子热解法相对来说适用范围广、技术比较成熟、热解回收率高、产生二噁英等污染少，具有较好的经济效益。本研究将负离子炉应用于医疗废弃物处理，并检测热解产物含量和气体成分，为医疗废弃物的处理提供依据。

一、材料与方法

（一）实验材料

人工配置的医疗垃圾(原料分别为为野菜、猪肉、鱼以及医疗垃圾)，木炭，木屑。

（二）实验装置

1. 负离子炉结构.

负离子热解装置规格尺寸：500mm*500mm*1200mm；材质要求：要求材料耐高温，装置的温度可能会达到500℃以上；顶部盖子要求能打开，用于投放垃圾；装置一个侧面设置一个玻璃面，便于观察装置内部垃圾的热解情况，如下图所示；进气管道距离装置底150mm，进气管直径DN40，分为两支，做变径，保护管内径20mm，伸入箱内20mm，箱体外190mm；底部留有出渣口，L*H=300mm*200mm；顶部距离装置顶部100mm留有烟气导出管，管子向上500mm，相当于一个烟筒，管径DN50；温度测量位置2个，一个是在底部，距离底板200mm，一个在上部，距离底板900mm，温度深入内部需接一节短管对温度计的探头进行保护，保护管要求：内径20mm，管长5 0mm。

图1 负离子炉图

图2 分解室断面构造

2. 原理.

将负离子送入装置内形成还原雾团气，由于负离子的作用防止热运动，装置内部达不到高温，底部加热区域正常运行；由于陶瓷内发生的辐射热，负离子有助于加热运行，维持加热领域的局部高温；碳化有机物是原子、分子的共同结合，被辐射热激发后有机物分解。热解后的残渣物作为陶瓷无机物剩下，还有干馏气被送到下面的冷却槽内，作为无害化木醋酸（碳化氢油）提取。

（三）实验方法

将木炭铺于陶瓷层上方加热至500℃左右，待其在炉内稳定后投入医疗废弃物，密封进、出料口。一个小时取样一次，测试产气量、产生的陶瓷粉末量和冷凝液量，并测试热解气体成分。

实验分析方法：

本实验分别采用气相色谱仪、色谱-质谱联用GC-MS和元素分析仪分析热解气成分、液体产物和固体产物。

二、实验结果

（一） 热解产物含量及分析

医疗垃圾在负离子垃圾热解装置中得到的产物中，液体产物含量66％，固体产物含量18％，气体产物含量17％。液体产物上层的焦油类液体可作为燃料，下层是木醋液，可用于防虫或消毒；固体产物为陶瓷粉末，可回收利用无机物，用于工业领域。

（二） 气体成分

热解反应后各气体成分如表2所示，排放气体成分均远低于国家的有关规定。其中气体排出平均温度为27℃，平均流速为3.7m/s

表1 各气体组分

三、结束语

通过使用负离子垃圾热解装置对野菜、猪肉、鱼以及医疗垃圾进行热解处理，通过分析实验结果，发现垃圾热解效果好，适合热解利用；负离子垃圾热解装置可以使裂解反应完全，适合连续生产并大规模推广应用，实现了能源的高效利用；产物附加值高；有害气体的绝对排放量大大低于其他焚烧设备；负离子垃圾热解工艺不仅解决了环境污染问题，也提供了一条变废为宝的良性发展路线，具有一定的工业可行性。

[1] 张颖.我国北方医疗垃圾处理现状及对策研究[J].临床医药文献杂志, 2015.

[2] 刘锋, 马海斌. 医疗废物处理技术研究[J]. 中国环保产业, 2004, 2(5): 57-59．

[3] 王宏坤. 医疗垃圾高温蒸汽气化实验及热力学研究[D]. 内蒙古: 内蒙古科技大学, 2015.