我国医疗废物处理处置技术发展与创新

曹云霄，于晓东，岳佳妮，张雪，张广鑫，陈刚*

[1. 沈阳环境科学研究院，沈阳 110167；2. 国家环境保护危险废物处置工程技术（沈阳）中心，沈阳 110167；3. 中国科学院生态环境研究中心，北京 100085]

医疗废物来源于医疗卫生机构从事的医疗、预防、保健以及其他相关活动，是一类典型的危险废物，具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性[1]，存在职业、健康和环境等多种潜在风险，受到国内外普遍关注，被列入多项中国法律法规和国际公约[2—4]。在《国家危险废物名录》中，医疗废物为HW01 类危险废物，包括感染性废物、损伤性废物、病理性废物、化学性废物和药物性废物五大类[5]，与《医疗废物分类目录》要求一致[6]。

医疗废物安全有效处置是公共卫生安全的最后一道防线，受到全社会普遍关注。2004 年，我国出台了《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》（以下简称《规划》），初步确立了我国医疗废物的处理处置技术路线和设施建设规划[7]。当前，我国医疗废物处理处置技术整体呈多元化发展趋势，焚烧、消毒和其他高温热处理技术不断更新升级，但是应对突发疫情激增的产量与分散的来源时，传统处理处置技术也逐渐显现出不足。因此，明确当前我国医疗废物处理处置管理要求、技术发展现状、技术创新方向，并提出新兴技术应用推广建议，对我国逐步完善医疗废物处理处置技术体系，真正贯彻落实国家对补齐医疗废物处置短板的要求具有重要的现实意义。

1 医疗废物管理要求

1.1 法律法规要求

1989 年，我国颁布了《环境保护法》与《传染病防治法》[8，9]，医疗废物作为生态环境与卫生健康领域综合管辖的重要内容，有了明确的法律依据。1995 年，《固体废物污染环境防治法》发布[10]，并于2020 年完成了最新修订并实施[11]。作为我国固体废物污染防治的单行法律，再次明确了医疗废物的危险属性，确定医疗废物按照《国家危险废物名录》管理，提出加强医疗废物集中处置能力建设，同时对重大传染病疫情期间医疗废物的管理予以法律保障[12]。2003 年颁布的《医疗废物管理条例》是我国医疗废物管理的根本原则，针对医疗废物收集、运送、贮存、处置以及监督管理各环节提出了相关规定。

近年来，党中央、国务院及各有关部门均对医疗废物处理处置提出了新的政策要求。2019 年，生态环境部出台了《关于提升危险废物环境监管能力、利用处置能力和环境风险防范能力的指导意见》[13]，明确要求推动医疗废物处置设施建设，提升医疗废物处置能力。2020 年年初，国家卫生健康委和生态环境部等部门联合发布《关于印发医疗机构废弃物综合治理工作方案的通知》[14]，进一步明确要求加强医疗废物的处理处置工作。

1.2 国际公约要求

我国积极推进危险废物领域的国际公约履约工作，按照公约不断强化危险废物管理规定并深化技术创新发展。《控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约》（以下简称《巴塞尔公约》）于1989 年在联合国环境规划署召开的世界环境保护会议上通过，《巴塞尔公约》将医疗废物列为危险废物重要的组成部分加以管控[15]。随后，我国陆续出台《危险废物污染防治技术政策》《危险废物出口核准管理办法》等系列文件，构建完善的危险废物环境管理法规制度体系[16，17]。

2001 年，《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（以下简称《斯德哥尔摩公约》）在瑞典斯德哥尔摩通过。《斯德哥尔摩公约》指出医疗废物焚烧过程中容易产生和排放二噁英等POPs 和其他微量重金属污染物，并在附件中给出了医疗废物管理相关的措施，包括采用易实现减量化的技术、停止以露天方式和以其他不加控制的方式进行医废焚烧、优先考虑焚烧替代办法、进一步减少医疗废物处置排放的污染物等[18]。2007 年，国务院批准《中华人民共和国履行＜关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约＞的国家实施计划》，确认了我国的履约目标、措施和具体行动[19]。

2013 年，联合国环境规划署通过的《关于汞的水俣公约》提出，针对废弃温度计、血压计、牙齿填充物等医疗废物进行管控，逐步淘汰含汞类医疗设备以及汞合金牙齿填充物的使用，以减少医疗废物处置过程造成的汞污染[20]。2017 年我国发布《＜关于汞的水俣公约＞生效公告》，提出禁止原生汞矿开采，禁止相关生产工艺使用汞、汞化合物作为催化剂或使用含汞催化剂，禁止生产含汞产品等[21]。

1.3 标准规范要求

针对医疗废物的处理处置，我国建立了相对完善的标准规范体系，内容涵盖医疗废物收集、贮存、运输、焚烧处置、消毒处理、设施建设、配套附件、环境评价、设施运行、性能测试、排放控制等环节的技术及管理要求，不同标准政策针对医疗废物技术选择、工程建设、处理处置及运行管理的不同阶段，从而实现医疗废物从产生到无害化处置的全过程管理。各阶段现行管理标准规范如图1 所示。

图1 医疗废物现行全过程管理标准规范体系

技术选择涉及医疗废物收集、贮存、运输、焚烧炉、转运车、警示标志、污染防治最佳可行技术等内容；工程建设以《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》为建设依据，涉及医疗废物焚烧和非焚烧处置工程建设及环境影响评价等内容；处理处置涉及焚烧处置、非焚烧处理、处理处置过程污染控制等内容；运行管理以设施运行监督管理及性能测试为主要内容。

2 处理处置技术现状

2.1 处理处置发展情况

我国医疗废物处理处置发展，经历从单一技术到多元技术、从医疗机构自建小设施到区域集中大设施的深度转变。2003 年以前，我国医疗废物处理处置设施以医院内部自建的小型焚烧处置设施为主，处置能力和技术水平有限，也未能形成集中处置规模[2]。2003 年，我国建设了应急焚烧集中处置设施43 座。2004 年出台的《规划》规划了以城市为单元的300 个医疗废物集中处置设施，确立了焚烧处置为主、消毒处理为补充的处置路线[7]。2006 年，系列消毒工程技术规范出台，消毒处理技术应用有了明确的管理依据，相关消毒处理设施建设得到进一步发展。截至2021 年年底，全国共有540 个医疗废物集中处置单位，集中处置能力达215 万t/a，比2019 年提高39%。

当前，焚烧处置与常规消毒处理（尤其是高温蒸汽）仍为医疗废物处理处置的主导技术。随着《医疗废物处理处置污染控制标准》（GB 39707—2020）的制定和系列消毒处理工程技术规范完成修订[3，22]，回转窑焚烧、热解焚烧、高温蒸汽消毒、化学消毒、微波消毒与高温干热消毒技术成为当前医疗废物处理处置的代表性技术。目前，我国医疗废物集中处理处置设施采用焚烧处理方式的有200 余个，采用消毒处理方式的有350 余个。2021 年，全国累计处理处置医疗废物约140 万t，其中，集中焚烧处置约78.7 万t、消毒处理废物约61.3 万t，采用高温蒸汽消毒的医疗废物约占消毒总量的70%。整体上，焚烧处置与消毒处理两类技术形成了并行发展趋势，这预示着非焚烧处理技术的快速发展与技术能力的不断提升。

2.2 处置技术现状

当前，焚烧处置技术仍然是针对医疗废物减量化、无害化最直接有效的技术，但焚烧处置在二次污染物排放控制、占地面积、投资运行成本等方面仍存在一些短板，成为焚烧处置技术发展和设施升级的重要因素和关键环节。焚烧处置技术产生的二次污染物包括烟气污染物（如颗粒物、二噁英、SO2、NOx、HCl、重金属等），堆存过程产生的挥发性有机物、恶臭污染物等其他大气污染物，以及焚烧残渣、飞灰等其他次生固体废物等。

医疗废物焚烧处置典型焚烧炉包括炉排炉、回转炉、热解炉和等离子体炉等。不同炉型工作原理及特点如下：

（1）炉排炉是将医疗废物置于炉排上直接氧化焚烧的焚烧炉，炉排炉燃烧效率较高、燃烧缓慢、条件比较复杂、自动控制较难，炉排受玻璃结渣影响易堵塞、使用寿命短，广泛应用于生活垃圾处置，较少在医疗废物处置领域使用。

（2）回转炉为卧式旋转筒体，内衬耐火材料，筒体的倾斜度小、转速低。炉体前1/3 为干燥段，后2/3 为燃烧段。回转炉有较好的焚烧条件，但炉头和炉尾的密封比较困难，易产生冒烟、漏风现象，热损失很大。

（3）连续热解炉根据缺氧燃烧原理设计制造，由干燥层、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段组成。热解炉燃烧段温度在1000℃以上，可使医疗废物得到充分的焚毁，热解过程既能控制气量，又能保证医疗废物的缺氧燃烧，具有极好的热效率，可实现稳定焚烧。

（4）等离子体炉是通过等离子发生装置，将电能转化为等离子电弧，利用高热焓、高温和能量集中的特点，使污染物完全分解，焚烧渣成熔融状态。等离子体炉热效率高、火焰穿透力强，但等离子体火炬枪使用寿命短，一次性投资过大，成本过高。

不同炉型进行医疗废物焚烧处置的性能参数对比情况见表1。

表1 医疗废物不同焚烧炉焚烧处置性能参数对比

2.3 处理技术现状

医疗废物消毒处理以高温蒸汽消毒、化学消毒、微波消毒和高温干热消毒为代表性技术。相对于焚烧处置，消毒处理的突出优势是不产生二噁英等污染物，消毒设备一般结构紧凑、占地面积小、自动化程度高、初期投资小。但其处理的医疗废物类别有一定局限性，仅能处理感染性、损伤性和部分病理性废物，化学性和药物性废物仍要按照危险废物管理，即利用危险废物焚烧设施进行焚烧处置[3]。消毒处理技术产生的二次污染物主要包括处理过程产生的挥发性有机物和颗粒物等废气污染物，堆存过程产生的挥发性有机物、恶臭污染物等其他大气污染物，以及消毒处理产生的残渣等固体废物。《医疗废物处理处置污染控制标准》（GB 39707—2020）的发布，第一次明确了医疗废物消毒处理过程产生的废气污染物控制指标和限值，污染物项目包括非甲烷总烃和颗粒物，非甲烷总体排放限值为20mg/m3，颗粒物执行《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中颗粒物排放限值[3]。

当前医疗废物消毒处理代表性技术的原理及工艺控制参数要求如表2 所示。

表2 医疗废物消毒处理代表性技术原理及工艺控制参数

3 技术创新发展情况

随着技术发展与新设计思路的不断融合，医疗废物处理处置技术创新趋势不断扩大。对于新技术的落地应用，相关标准规范也为其提供了支撑。《医疗废物处理处置污染控制标准》（GB 39707—2020）明确提出工艺参数调整及采用其他新工艺和技术时应通过第三方机构测试评价认定的要求[3]。最新发布的《医疗废物消毒处理设施运行管理技术规范》（HJ 1284—2023）也要求采用其他工艺类型的消毒设施前宜进行技术验证评价[23]。因此，新技术在医疗废物处理处置领域将得到了更大的发展空间。医疗废物处理处置新技术主要有原理创新型技术、应用创新型技术和集成创新型技术三类。

3.1 原理创新型技术

原理创新型技术与现行技术的本质区别主要体现在处理处置原理上。现行的焚烧处置技术是通过高温焚烧方式达到医疗废物减量化和无害化；消毒处理技术包括高温蒸汽潜热消毒、化学消毒剂消毒、微波热效应和电磁辐射效应消毒，以及高温干热空气消毒，其中，高温蒸汽、高温干热的消毒原理以及化学和微波的部分消毒原理都是利用热效应实现病原微生物的杀灭，采用环氧乙烷消毒剂则更多是利用其强穿透力和强氧化性实现消毒效果。因此，新技术在作用原理层面有别于现有成熟技术，属于原理创新型技术，典型的新技术包括高温熔融技术[24]、电子辐照技术[25]、摩擦热处理技术[26，27]等。

以摩擦热处理技术为例，其技术原理为通过控制设备消毒舱内特制的合金刀片叶轮，使舱内的医疗废物在研磨破碎的同时产生摩擦热，从而使医疗废物中的感染性致病微生物发生蛋白质变性和凝固，令致病微生物死亡，从而实现医疗废物无害化处理目的。该技术利用废物破碎摩擦过程产生的内热实现消毒效果，有别于现有外源热传递式热力消毒处理技术，该技术还实现了废物消毒与破碎毁形的有机统一，无需另设破碎处理环节，整体设备结构更为紧凑，而且消毒后的产物实现了较大程度地减容[26，27]。医疗废物摩擦热处理技术工艺流程如图2 所示。

图2 医疗废物摩擦热处理技术工艺流程

3.2 应用创新型技术

应用创新型技术主要为相关技术在医疗废物处理处置领域实现了创新应用，或已有成熟处理处置技术通过改造升级实现了应用突破。前一种创新情况一般是将其他固废处置领域成熟的技术进行改造升级，使其在医疗废物领域实现新应用，典型技术如用于污泥处理的磁化热解技术[28]。后一种创新技术主要是对现有技术进行更新、改造、优化等，使其在处理处置性能、污染控制效果、自动化运行水平等方面实现突破，典型技术如旋转式高温蒸汽消毒技术[29]。

以旋转式高温蒸汽消毒技术为例，其技术原理为利用水蒸气释放的潜热使医疗废物中的致病微生物死亡，处理舱为球体可旋转式高温蒸汽消毒处理舱，医疗废物在处理过程中，可在消毒舱内实现360°翻转，在动态处理条件下，高温蒸汽穿透力更强，医疗废物受热更均匀，大幅降低了消毒处理时间，从传统高温蒸汽消毒的45min 缩短至10min，极大提高了高温蒸汽消毒处理的工作效率[29]。该技术设备实物如图3所示。

图3 医疗废物旋转式高温蒸汽设备

3.3 集成创新型技术

集成创新型技术主要为对现有技术的有效集成，通过发挥不同技术的优势，实现“1+1＞2”的技术效能。现有成熟技术中微波与高温蒸汽组合消毒即为一种典型的集成创新型技术，通过微波与高温蒸汽的有效组合，更进一步发挥电磁波与水分子谐振产生的热效应，令热力穿透作用更强，在实现消毒效果提升的同时，还显著降低了消毒处理时间[22]。其他典型集成创新型技术还包括综合利用化学消毒、热力消毒和物理固化作用的热熔固化成型技术[30]。

以医疗废物热熔固化成型技术为例，该技术综合运用化学消毒和热力消毒两种原理，将石灰消毒剂与高温研磨两种消毒处理方式结合，并将消毒后半熔融状态产物进行物理挤压成型，强化消毒效果延续，也便于后续贮存运输环节。该技术已通过技术验证评价，并在杭州市实现了有效应用，日处理能力达到100t，工艺流程如图4 所示。

图4 医疗废物热熔固化成型技术工艺流程

4 结论与建议

随着技术的不断发展，医疗废物处理处置领域新技术（包括新工艺、新装备、新材料等）不断涌现，不仅推动了行业整体的创新活力，同时也给区域医疗废物处理处置设施的处置效果、环境绩效、运行能力、风险防控能力等带来了新的突破。面对众多创新技术的不断问世，还需要构建配套的管控制度和实施模式，以确保技术创新真正赋能产业发展，具体建议从以下三个方面开展探索。

（1）技术评估评价

随着《医疗废物处理处置污染控制标准》和《医疗废物消毒处理设施运行管理技术规范》等标准规范的发布实施，通过第三方机构的验证评价成为推动新技术实现应用落地的必要路径。技术评估评价需要设计客观、科学的验证测试方案，对新技术的性能效果、环境影响、运维管理等方面提供精准评价，为新技术推广应用提供坚实基础。目前，中国环境保护产业协会组织的环境保护产品认证和中国环境科学学会组织的环境保护技术验证评价，均已形成了完善的技术评估评价体系，能够为医疗废物处理处置新技术的发展提供有效支撑。

（2）建立标准体系

目前，我国医疗废物处理处置标准体系已初步成型，对医疗废物过程控制、污染防治、性能评价、运行管理等重要环节均已形成了指导和约束。但随着新技术的不断涌现，现有的标准体系已不能完全覆盖当前的全部技术内容，部分新技术由于没有相关执行标准，对管理部门的监管也造成一定影响。因此，新技术的标准化体系亟待完善，以便使新技术能够更快普及、规范行业发展秩序，实现新技术的顺利推广和转移转化，同时要充分发挥行业龙头企业的创新引领作用，逐步淘汰落后产能，实现行业整体的健康、规范发展。

（3）形成试点示范

技术发展的最终目的是实现落地应用，完成技术效能的评估评价、建立技术实施的标准规范均是为保障技术在实际应用中安全有效地完成工作任务。目前，推进科技成果转化已成为我国科技创新实现落地应用的重要内容，生态环境部于2018 年发布的《关于促进生态环境科技成果转化的指导意见》[31]，进一步强调了科技成果转化的重要性，并提出建设科技成果转化示范区的要求。最新版《国家危险废物名录》也提出可通过“点对点”定向利用方式实现废物利用模式创新。为此，充分依托国家政策指引，谋划医疗废物新技术试点示范、完成项目应用探索，对新技术应用落地具有重要意义。