城市医疗废物处置技术的应用研究

赵凤

（北京京城环保股份有限公司，北京 100027）

引言

医疗废物是一种危害极大的危险废物，其携带大量病毒、病菌，具有很强的传染性、生物毒性和腐蚀性，若处置不当，将对环境造成极大的污染[1]。研究表明，医疗废物对土壤、水和大气造成污染的同时，其中的有害物质还会发生物理、化学和生物转化，对人类生存环境产生更大的威胁[2]。我国偏远地区的中小医院、卫生院等医疗机构分布广、规模小，其医疗废物的安全处理处置是一直以来的难点问题。

不断扩大的医废处置市场和社会日益提高的环保安全意识，对医疗废物处理技术的推广应用起到了促进作用[3、4]。目前，医疗废物的处理处置技术主要有高温蒸汽灭菌法、微波消毒法、化学消毒法、焚烧处置法、等离子体法和安全填埋，其中焚烧法是目前医疗废物处理的主要技术，能够适用于较大规模的集中处置。

1 医疗废物物料分析

根据《医疗废物分类名录》，医疗废物主要分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学毒性废物。医疗废物需要经过分类收集包装后，才可送往相关处置中心进行处理并应尽可能当天处理。接收的医疗废物在≥5℃环境贮存时间不得超过24小时，冷藏条件下贮存时间不得超过72小时[5]。

与生活垃圾相比，医疗废物具有燃点低、热值高且待处理量及组成波动大、烟气腐蚀性强等特点。有研究以长沙市五所医院产生的医疗垃圾为分析对象[6]，分析了医疗废物的组成情况，如表1。可以发现，医疗垃圾中热值较高的塑料、有机质和纸张含量高达80%以上。

表1 长沙市五所医院的医疗废物组成情况

对于不同的处置方法，物料特性分析的侧重点也不同，项目建设前往往需要熟悉目标医疗废物的情况并在设计时考虑波动性和冗余度，选取合适的处理工艺。通常需要分析的指标为医疗废物的种类、含水率、热值、尺寸、元素组成等，并需要了解各种处置方法的适应性和可能产生的污染物质。医疗废物中由于存在生理盐水和包装塑料，导致氯元素含量偏高，处理不当将生成酸性气体和二英。医疗废物的元素分析主要有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、氯（Cl）、汞（Hg）、铅（Pb）等。

2 医疗废物处理技术

2.1 高温蒸汽灭菌法

高温蒸汽灭菌法是利用高温水蒸汽释放的潜热“蒸煮”医疗废物，促使致病微生物发生蛋白质变性和凝固，从而达到灭菌的效果。高温蒸汽灭菌法处理医疗废物的减容率达85%，不产生危险排放物，投资费用较低。但处置前需要对包装物进行简单的处理，使蒸汽能够进入废物内部，处置过程中易产生臭气，处置后需要破碎毁形。

2.1.1 适用范围及主要设计参数

高温蒸汽灭菌法适用于感染性废物和损伤性废物的处理，处理规模宜在10t/d以下。

主要设计参数：容器填充量≤70%；温度＞134℃；压力≥220kPa表压；蒸汽压力0.3～0.6MPa；时间≥45min；蒸汽穿透度；破碎后的物料尺寸≤5cm；真空度≥0.08MPa。

2.1.2 工艺流程

高温蒸汽灭菌法处理医疗废物的工艺流程如图1，其中高温蒸汽处理单元由自动程序控制，每次处理执行“准备—脉动—升温—灭菌—排汽—干燥—结束”的过程。系统应尽可能采取措施实现蒸汽处理、破碎、压缩过程的集成，避免操作过程中人工接触的可能性。处理过程中产生的废气废水需处理达标后排放。

图1 高温蒸煮法处理医疗废物工艺流程图

2.1.3 处理后效果检测[7]

指示菌种：嗜热性脂肪杆菌芽孢（Bacillus stearothermophilus spores ATCC 7953或SSI K31）。

杀菌效果：微生物杀灭对数值＞4，或微生物灭活效率＞99.99%。

2.2 微波消毒法

微波消毒是利用频率为915±25MHz或2450±50MHz的电磁波对医疗废物进行处理，医疗废物吸收电磁波能量产生热效应实现高温消毒。通常情况下，微波对高含水率的物质作用明显，升温较快，能取得较好的消毒效果。此外，微波技术对废物毁形效果好，减容率>80%，系统完全封闭，环境污染很小，易于操作[8]。但微波处理后废物的重量不变，不可用于血液和危险化学物质的处置，会产生臭气，投资和经营成本较高。

2.2.1 使用范围及主要设计参数

微波消毒法适于感染性废物、损伤性废物和病理性废物的处理，处理规模适宜在10t/d以下。

主要设计参数为：废物含水率；微波强度：温度95℃≤温度＜170℃；作用时间≥45min；物料破碎后尺寸≤5cm；废物混合（设有搅拌器）。

2.2.2 工艺流程

微波消毒技术处理医疗废物工艺流程如图2，微波消毒处理单元由反应室、喷雾装置、搅拌器和卸料装置组成，物料混合均一和含水率的增加能够强化微波处理效果。破碎系统前置时，系统应集成破碎和消毒设备，否则破碎过程中将对环境产生污染。根据实际出料情况决定是否设置压缩单元，处理过程中产生的废气废水需处理达标后排放。

图2 微波消毒法处理医疗废物工艺流程

2.2.3 处理后的效果检测（见表2）

表2 微波消毒法处理医疗废物的效果检测[9]

2.3 化学消毒法

化学消毒法处理医疗废物是在密封环境下，医疗废物经过机械破碎、碾磨后，与化学剂充分混合、软化、彻底消毒的方法。化学消毒法处理工艺简单便捷，避免高温处理产生副产物，除臭效果好，工艺相对简单，整个消毒过程可迅速完成。但其对传染性废物的消毒力度不够，消毒效果受物料破碎程度影响很大，高效消毒剂往往属于危险物质且价格昂贵。

2.3.1 使用范围及主要设计参数

化学消毒法适用于感染性废物、损伤性废物和病理性废物的处理，处理规模适宜在10t/d以下。

主要设计参数：药剂浓度（可选用石灰粉、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等（见表3）；温度；pH值；物料尺寸：破碎后≤5cm；废物和药剂混合度；接触反应时间。

表3 化学消毒法处理医疗废物的设计参数[10]

2.3.2 工艺流程

化学消毒法处理医疗废物工艺流程见图3，包括进料装置、破碎装置、药剂供给装置、化学消毒处理装置、出料装置、废气和废液处理系统及自动控制系统。工艺流程分为先破碎后消毒或者破碎与消毒同时进行两种，前者适用于湿法处理，后者适用于干法处理。

图3 化学消毒法处理医疗废物工艺流程图

2.3.3 效果检测[10]

化学消毒法处理医疗废物的处理效果检测同微波消毒法，参见表2。

2.4 焚烧处置法

焚烧处置法处理医疗废物是利用固定床焚烧炉、机械炉排焚烧炉、热解气化焚烧炉和回转窑焚烧炉[11]等焚烧设备对医疗废物进行焚化处理，高热值的医疗废物在焚烧炉内经历干燥、固定碳焚烧、挥发分焚烧过程并释放大量热量。此法处理效率高，对医疗废物的形式和规模适应性强，无害化、减量化效果明显，剩余残渣少，处理成本低廉。但焚烧系统需连续运行，处置中的参数稳定和控制需专业人员调控；焚烧过程中产生的复杂烟气需要配置成套烟气净化系统进行处理；产生的炉渣、飞灰、酸性气体和二英等物质会造成二次污染。

2.4.1 使用范围及主要设计参数

焚烧处置法适用于处置经分类收集的各类医疗废物（手术或尸检后能辨认的人体组织、器官及死胎除外）。处理规模适宜处理量大于10t/d，对废物情况适应性较强。在处理量较大时，可以通过合理规划生产线数量和单套系统处理能力实现经济性。

主要设计参数：物料参数，进行元素分析和热工计算；焚烧温度：二燃室出口烟气温度≥850℃；停留时间：二燃室t≥2s；过量空气系数1.3～2.0；烟气氧含量：干气6%～10%。

2.4.2 工艺流程

焚烧处置法处理医疗废物工艺流程见图4，医疗废物经过简单的分类配伍后，通过斗式提升机上料进入处理系统。从技术角度出发，危险废物焚烧处置系统可用来协同处置医疗废物，但医疗废物焚烧系统不可用于危险废物的处理处置（危险废物焚烧处理要求二燃室出口温度达到1100℃以上）。余热利用系统不可利用烟气低于500℃以下的热量，以避免系统内部合成二英前驱物。尾气处理通常采用“急冷+干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘+湿法脱酸+活性炭吸附塔”的工艺组合。

图4 焚烧处置法处理医疗废物工艺流程图

2.4.3 处理后效果检测

残渣热灼减率＜5%；烟气经综合处理后达到《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）的有关规定。

2.5 等离子体法

等离子体法处理医疗废物是在还原或微氧化环境中，利用等离子体装置中等离子电弧的巨大能量杀灭医疗废物中的全部微生物，并将装置中的所有物质转化为稳定无害的玻璃体。处置效率高，可处理任何形式医疗废物，系统全封闭，尾气热值高、易于回收，几乎无有害物质释放。但等离子体法技术复杂，成熟度不高，投资和运行费用高。适用范围和处理量可参考焚烧处置法。目前，等离子体法在国内的工程应用很少。

2.6 安全填埋法

安全填埋法工艺简单，填埋前需对医疗废物进行消毒，可实现大规模处理处置。但废物减容少，易产生挥发性有机物，存在渗滤液污染土壤和地下水的风险，而且建设投资较大，占用土地资源。安全填埋法处理医疗废物的技术参数主要包括医疗废物特性、填埋场地质条件、环境气候、建设规模等。安全填埋是医疗废物的最终处置方法，经过前述处理工艺的医疗废物或其残余物均可送至填埋场。

3 结语

本文对医疗废物的六种处理处置技术进行了分析，其中等离子体法的工程化应用较少，焚烧处置法和高温蒸汽灭菌法应用较为广泛，技术相对成熟，焚烧处置法和安全填埋法可作为医疗废物的最终处置方式。

工程应用上，医疗废物处置技术的路线选择与处置规模的关系很大，日处理量10t以上的医疗废物集中处置中心通常采用焚烧法进行，部分危险废物焚烧处置场可以协同处理医疗废物。北京市有高温蒸汽灭菌法通过多台设备联用的方式增加处理量的工程实例，对医废的处理有一定的灵活性。但目前工程实践少及产废机构偏远分散等因素给国内医废处置方法的选择和相关项目建设带来了一定困难。

[1] 张琦.大连市医疗废物管理现状及相关人员认知的调查研究[D].大连：大连医科大学，2017.

[2] 于长江.医疗废物处理处置过程中若干环境风险问题的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.

[3] 李晓敏，崔洪海，丁飒.医疗废物处置技术及其运行实例[J].环境科学与技术，2010，33（12F）：658-663.

[4] 蔡东倩，刘松华.苏州市医疗废物处置管理现状及对策研究[J].环境与可持续发展，2015（2）：135-137.

[5] HJ/T 177-2005.医疗废物集中焚烧处置工程建设技术规范[S].北京：国家环境保护总局，2005.

[6] 谢荣.整体式医疗垃圾热解焚烧炉实验研究[D].武汉：华中科技大学，2011.

[7] HJ/T 276-2006.医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范(试行)[S].北京：环境保护部，2006.

[8] 余波，张斌，黄正.几种医疗垃圾处理技术综述[J].广州环境科学，2009，24（2）：1-5.

[9] HJ/T 229-2006.医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范(试行)[S].北京: 环境保护部，2006.

[10] HJ/T 228-2005.医疗废物化学消毒集中处理工程技术规范(试行)[S].北京：环境保护部，2006.

[11] 谢荣，李捷，陆继东.医疗垃圾焚烧技术的探讨[J].锅炉技术，2009，40

（5）：73-78.