医疗废物焚烧处置工程设计经验总结

梁恒，杜鹏，张瑞青，沈晓芳

（山东省环科院环境工程有限公司，山东济南250013）

医疗废物焚烧处置工程设计经验总结

梁恒，杜鹏，张瑞青，沈晓芳

（山东省环科院环境工程有限公司，山东济南250013）

以山东省枣庄市医疗废物焚烧处置工程为例，统计了项目服务范围内医疗废物的产生量，确定了工程规模，介绍了医疗废物的收运体系。焚烧系统采用立式双层活动炉排，由废物热解炉、预混器和二燃室组成；烟气冷却由水冷器、空冷器、喷水急冷塔组成；烟气净化采用消石灰及活性炭喷入装置、袋式除尘器和烟囱的净化工艺，能够保证烟气达到国家排放指标（GB 18484—2001）。

医疗废物；安全处置；焚烧；工程设计

1998年环保部、发改委将危险废物列入首批《国家危险废物名录》［1-3］。2003年6月16日，国务院以380号令发布了《医疗废物管理条例》，对医疗废物的收集、运送、贮存、处置行为进行了严格的规定。枣庄市大多数县（区）对医疗废物，采取简易小型焚烧炉自行处理。这种状况导致医疗废物的焚烧规模小、分布散、水平低、成本高、二次污染严重［4］，使医疗废物的焚烧处理存在许多风险隐患，因此亟需建设集中无害化处置中心。

对医疗废物，美国、欧洲及日本等国，均采取集中处理的方法进行无害化处理，而大部分采取的处理方法为焚烧法［5-6］。焚烧既可以灭菌消毒，又可以实现减量和无害化［7-8］，而且残渣性能稳定，便于处置［9］。因此本工程采用医疗废物集中焚烧处理处置方案。

1 医疗废物产生量

本工程服务范围共有卫生医疗机构263家，医院病床数10 965张，根据全国及当地医疗统计资料，病床医疗废物产生量平均约为0.5 kg/（床·d），门诊约为0.026 kg/（人次·d）。经统计计算枣庄全市医疗废物产生量4.43 t/d，考虑到医疗废物的增长及建设工程规模化因素，确定本项目建设规模为5 t/d。

2 收集运输系统设计

2.1 收集系统

2.1.1 收集容器

收集容器统一订制，并标有“医疗废物”标志，主要有包装袋、利器盒、周转桶，全部为黄色。专用塑料袋和利器盒由各个医疗单位自行配置。根据处理厂处理能力（5 t/d）、医疗废物的堆积密度（～200 kg/m3）、周转桶的容积（120 L）估算本项目需配备周转桶285个，另外考虑周转桶互换、备用以及停炉检修情况故配置周转桶总计为900个。

2.1.2 临时暂存

医疗单位按照各自规定的时间，由专人将废物周转桶统一存放在医院按照规定兴建的“医疗废物存放室”中暂存，由焚烧处理厂在固定时限内将其收运，进行集中无害化处埋。

2.2 运输系统

运输车辆严格按照GB 19217—2003医疗废物转运车技术要求进行定做，并按照QC/T449—2010的规定对排水性、气密性、防渗性、隔热性能等进行出厂检验。根据处理厂处理能力及当地（区）县的运距，本项目需要配备7辆车。

为保护人员安全，防备、处理运输过程中可能发生的废物泄漏事故，配置防护衣具、应急消毒用具及急救药箱。

3 工艺设计

医疗废物是一种含有大量病原菌及有毒物质的特殊废物，同时医疗废物热值比生活垃圾大，但其含水率较高，高达40%～70%，针对其特点，采用先进的热解焚烧处理技术，工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

3.1 废物暂存处理及提升

周转桶首先卸至废物暂存库中，然后逐箱加入焚烧系统；如因停炉检修等原因不能及时处理，则卸至冷藏库中暂存。冷藏库为54 m2，满足1～2 d的医疗废物存放量。废物周转桶采用电动提升装置输送，提升机通道采用密闭负压设计，可有效避免废气和病菌外泄。此外，提升通道内配备紫外消毒装置。周转桶清洗、消毒后存放于暂存间。车辆清洗、消毒后将消毒后的周转桶装车，在废物交接时周转使用。周转桶出现破损应停止使用，进行焚烧处理。

3.2 废物焚烧

3.2.1 加料

加料系统采取连续批式、密闭、负压加料方式，可以容纳未预处理的废物包。参照利器盒、医疗废物包装袋尺寸并考虑到加料时不发生卡堵，确定加料装置的有效内径800 mm×800 mm。加料装置由气缸驱动的2道密闭闸板组成。2道闸板连锁控制，在加料过程中始终有1道闸板关闭，保证焚烧炉的气密性。中控室可实现远程操作。

3.2.2 焚烧

焚烧设备由热解炉、预混器和二燃室组成。

热解炉采用立式双层活动式炉排结构，主要功能是废物的干燥、热解、烧焦及排灰；可处理废物的平均低位热值为8360～31350kJ/kg。热解炉外径φ=2076mm，内径φ=1500mm，总高H=6300mm，主体为不锈钢，运行时间大于8 000 h/a，整炉寿命大于15 a。当热解炉发生意外燃爆时，通过自动复位式泄爆罐卸压，泄出的少量气体排至烟囱。

预混器将热解炉产生的燃气预先与二次风充分混合，然后再喷入二燃室中高温预混焚烧。

二燃室为立式炉，影响燃气完全燃烧的主要因素有：①足够高的温度；②足够的空气；③强烈的气流扰动；④足够的停留时间（炉膛容积）。针对这4个影响因素采取如下控制措施：①燃烧炉炉温控制在900～1 200℃；②燃烧炉后烟气中氧含量控制在6%～10%；③合理设计助燃空气进气口的位置和进气口结构，以增强燃气和助燃空气的预混；④烟气停留时间为≥2 s。对于二燃室的设计，在保证强烈的气流振动的烟气停留时间≥2 s的前提下，二燃室的尺寸不易做的过大，因为在合理的范围内，可使二燃室的温度保持在大于1 100℃的范围，节约大量能源。二燃室截面大小为0.785 m2，高度为4.4 m，外径为1 666 mm，总高度为5 010 mm，外壳为碳钢材质，内衬耐火材料，最高耐火温度1500～1600℃。

3.2.3 排灰

焚烧灰经热解炉的下炉排间歇动作后落到排灰阀上，定期打开排灰阀卸入灰桶。

3.3 烟气冷却

烟气冷却由水冷器、空冷器、喷水急冷塔组成。水冷器和空冷器主要用于高温段烟气冷却，余热一方面供淋浴使用，另一方面将助燃空气加热（200～300℃）。水冷器进口温度1 100℃，出口温度800℃，材质为耐热不锈钢，外径为600 mm，L=1 700 m；空冷器进口温度790℃，出口温度610℃，材质为耐热不锈钢，外径为1 050 mm，H=4500mm。喷水急冷塔主要用于中温段（≤600℃）烟气冷却，在中温段烟气中由于飞灰发生异相催化反应会二次生成二恶英，因此应尽量缩短中温冷却时间。急冷塔有效容积为0.89 m3，雾化介质为雾化水。设备外型尺寸φ1 000 mm×H4 700 mm，内壳为经表面喷涂防腐材料处理的不锈钢，外壳为Q235-A。

3.4 烟气净化

采用消石灰及活性炭喷入装置+袋式除尘器+烟囱的净化工艺，能够保证烟气达到国家排放指标（GB18484—2001）。

3.4.1 消石灰及活性炭喷入装置

通过喷入装置将消石灰喷入管道内，与烟气中的酸性气体进行化学反应，进一步脱酸。本装置采用在线、无堵塞切风输送原理，无级调整碱粉浓度。

活性炭粉喷射系统为去除二恶英类物质的专门装置，利用系统负压向管道内喷入一定量活性炭粉，使活性炭粉在烟气中均匀混合以吸附废气中的二恶英类物质。

烟气净化处理系统采用消石灰、活性炭喷入装置，设置在急冷塔与布袋除尘器之间，使吸收剂均匀地混合于烟气中，并在袋壁上沉积，形成滤饼，使沉积的吸收剂继续吸收烟气中气态污染物。经脱酸后的烟气再进入布袋除尘器除尘。

3.4.2 袋式除尘器

由于烟气中含有SOx使得露点高达130～145℃，传统的低温袋滤器易结露。本系统可采用在160～200℃下工作的特殊滤材作为过滤介质。另外，为防止焚烧塑料、橡胶时烟气中含有的粘性粉尘粘堵滤袋而影响清灰，本系统采取了向滤袋上预敷助滤剂的方法，取得了很好的效果。在此基础之上，本系统增加预敷活性炭粉，以吸附去除二恶英。预敷剂连续可调。

当袋滤器压差达到1 600 Pa时，脉冲反吹清灰自动启动，随即预敷袋滤器。

袋滤器的有效过滤面积为90 m2，过滤气速0.8 m/min；壳体主要材质为不锈钢；清灰方式为压缩空气脉冲反吹；滤袋尺寸及数量：φ130 mm× 500 mm×90条；脉冲反吹10组数；外型尺寸：长×宽×高=2492mm×2052mm×4750mm。

达标烟气由35 m高的烟囱排空。

3.5 压缩空气供应系统

由空压机、过滤器和储气罐组成，主要用于喷水急冷、袋滤器反吹清灰及系统中气动元件的驱动。空压机流量为1.21 m3/min，压力为0.7 MPa。

3.6 冷却水循环系统

由冷却水泵、热水箱、储水箱、凉水塔组成，主要用于冷却水的供应、冷却及循环。冷却水泵采用IS80-65-125A型，流量为40 m3/h，扬程为20 m。冷却系统回收的热量可满足工艺热水、冬季采暖和生活热水需要，多余的热量通过凉水塔释放。凉水塔循环水的流量为20～27 m3/h。

3.7 焚烧炉助燃系统

主要由油罐、油泵和燃烧器组成，其作用是点火启动和辅助炉膛升温。油泵将燃料油输送到燃烧器，其间由过滤器去除油中杂质；经燃烧器油泵加压后喷入燃室，同风扇鼓入的一次风混合，完成点燃、燃烧、燃尽的全过程。

3.8 焚烧系统的送排风

焚烧系统送风由送风机和净化器完成。系统总阻力较小，选用4-72NO：4.5A型中压离心风机，风机风压为1 400 Pa，流量为3 200 m3/h，电机功率为3 kW，通过送风机吸气维持废物暂存库负压。废物暂存库中的污染空气经送风机后，分为3路，第1路直接进入热解炉；第2路经空气换热器后进入预混器与热解气混合进入焚烧炉，第3路经净化器后直排烟囱。

焚烧系统排风由引风机、消音器和烟囱完成。系统的阻力约为2 500 Pa，离心风机的全压约为4 200 Pa；工艺所需风量约为2 100 m3/h。引风机选用9-26NO：4.5-2型高压离心风机。全压为4900Pa，流量为3 400 m3/h，电机功率为7.5 kW，电机可调速。引风机与系统首端负压联锁构成闭环控制，始终处于常压工作。

烟囱总高度为35 m，内径为520 mm，主体材料为碳钢防腐，耐高温、耐酸蚀。

3.9 应急系统

本系统还设有自动复位式安全泄爆口，在不可预料的特殊工况下，系统压力超过安全界限时自动泄压，保障系统安全。

4 环保措施

4.1 废气

采用专用收集、运输设备，对运输路线及运输时间进行合理的安排，杜绝医疗废物泄漏；减少存放时间，以避免恶臭对环境的影响；卸料进料处负压操作，采用空气幕控制恶臭的扩散。

焚烧炉排出的烟气含有酸性气体、重金属、粉尘及二恶英等多种污染物，是GB 18484—2001重点控制的项目。因此设置了雾化急冷塔、活性炭及消石灰喷入装置、袋滤器等烟气净化设备。

4.2 废液

生产废水和生活污水合并处理。

厂内的生产废水（洗车、洗周转桶的废水）：通过厂内污水管网收集后，排至污水处理工段调节池中，再进行后序沉淀、生化、过滤及消毒处理后循环使用。

厂内的生活污水：通过厂内污水管网收集，经化粪池处理后，排入厂区污水处理站的调蓄池内一并处理。厂内的生活排水量按生活给水用水量的90%估算，约2.97 m3/d。

4.3 焚烧残渣和飞灰

飞灰用专用容器收集贮存，使用密闭运输车移交有资质单位经固化等预处理后送至危险废物填埋场进行安全处置。焚烧残渣按照GB5085.1-3—2007鉴别后不属于危险废物的可按一般废物送生活垃圾填埋场填埋处置；经鉴别属于危险废物的，送环保局指定的填埋场进行安全处置。

4.4 噪声

风机、泵、电动机、空压机等设备尽量选用低噪声型，并通过安装消声器、减振器，密闭房间等措施降低噪声。

4.5 收集和运输过程中的污染防治措施

收集过程由医院确定专人负责收集，收集人员实行专业培训，并配备卫生防护衣物及用具。医疗废物先装入专用塑料袋内，封口后装于周转桶。周转桶采用自锁式关盖密封。由处理中心派人专车收集与发放中转桶。使用符合GB 19217—2003医疗废物转运车技术要求（试行）的专用运输车辆，车辆密闭、防渗。

4.6 处理效果

从表1可以看出，各类污染物的排放浓度均优于GB 18484—2001的要求，本系统的烟气净化工艺流程合理、设备性能可靠，净化后的烟气可以通过35 m高的烟囱排入大气环境中。

表1 系统废气排放指标

5 总结

本项目建设和运营主要有3个方面问题：①全社会对医疗废物处置的认识不够，特别是产生医疗废物的医疗机构，对加强医疗废物集中处置没有引起足够的重视，短期内医疗废物的收集量还难以达到项目的经济处理规模；②对进一步推广和鼓励医疗废物集中处置工作的实施，缺乏强有力的法规、行政手段以及合理的价格体系和优惠政策，影响项目的效益；③公众对医疗废物处置项目缺乏必要了解。因此需要加强以下方面工作：①加强医疗废物集中处置的宣传工作；②建立并保障合理的医疗废物集中处置价格体系；③呼吁建立健全医疗废物集中处置的法规体系和管理体系；④医疗废物集中处置单位，应参照公益性事业单位或者资源综合利用单位给予相关税费减免优惠政策。

［1］Anastasiadou K，Christopoulos K，Mousios E，et al.Solidification/stabilization of fly and bottom ash from medical waste incineration facility［J］.J Hazard Mater，2012，207/208：165-170.

［2］Du Y Z，Jin Y Q，Lu S Y，et al.Study of PCDD/Fs distribution in fly ash，ash deposits，and bottom ash from a medical waste incinerator in China［J］.J Air Waste Manage，2013，63（2）：230-236.

［3］王强，吴少林，张彦芳，等.关于完善我国医疗废物无害化处置和管理的政策思考［J］.中国环境管理，2013，5（2）：49-53.

［4］陈扬，邵春岩，丁琼.医疗废物优化处置技术及应用［M］.上海：上海科学技术出版社，2015.

［5］Zhao L J，Zhang F S，Chen M J，et al.Typical pollutants in bottom ashes from a typical medical waste incinerator［J］.J Hazard Mater，2010，173（1/3）：181-185.

［6］Kougemitroua I，Godelitsasb A，Tsabarisc C，et al.Characterisationand management of ash produced in the hospital waste incinerator of Athens，Greece［J］.J Hazard Mater，2011，187（1/3）：421-432.

［7］Barbieri L，Corradi A，Lancellotti I，et al.Use of municipal incinerator bottom ash as sintering promoter in industrial ceramics［J］.Waste Manage，2002，22（8）：859-863.

［8］刘汉桥，蔡九菊，齐鹏飞，等.两种医疗垃圾焚烧炉的灰渣特性研究［J］.环境科学学报，2006，26（12）：2026-2032.

［9］孟宪林，孙丽欣，吕晓莹，等.医疗废物焚烧灰、渣对人体健康风险评价［J］.哈尔滨工业大学学报，2008，40（6）：884-886.

Design of Medical Waste Incineration Disposal Process

Liang Heng，Du Peng，Zhang Ruiqing，Shen Xiaofang
（Environmental Engineering Co.Ltd.，Shandong Academy of Environmental Science，JinanShandong250013）

Taking the Zaozhuang Medical Waste Incineration Project in Shandong asan example，we counted itsmedical waste production within the scope of project services，to determine the scale of the project.On the premise of its medical waste collection and transportation system，the incineration system adopts a vertical double movable grate，composed of waste pyrolysis furnace，premixer and two combustion chamber.The flue gas cooling consists of water cooler，air cooler and water cooling tower.The flue gas purification process of lime and activated carbon injection device，bag type dust remover and a chimney，can guarantee the flue gasto meet the national emission index（GB 18484—2001）.

medical waste；safe disposal；incineration；engineering design

X327；X799.5

B

1005-8206（2017）04-0100-05

梁恒（1985—），硕士研究生，主要研究方向为污泥和固废处理工程设计。

E-mail：sdhkylh@126.com。

2016-11-24