我國醫療廢物焚燒處置污染控制案例研究

孫 寧 吳舜澤 蔣國華 程 亮

（1．環境保護部環境規劃院，北京 100012；2．哈爾濱工業大學市政環境工程學院，哈爾濱，150090）

我國醫療廢物焚燒處置污染控制案例研究

孫 寧12吳舜澤1蔣國華1程 亮1

（1．環境保護部環境規劃院，北京 100012；2．哈爾濱工業大學市政環境工程學院，哈爾濱，150090）

醫療廢物處置行業是我國確定的優先控制的無意產生POPs重點行業之一。該行業以二噁英減排為目的開展最佳可行技術的研究及示范推廣是《履行<關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約>國家實施計劃》確定的任務之一。本文詳細對江西南昌和湖南益陽醫療廢物集中處置設施二噁英控制最佳可行技術示范改造的主要技術內容進行了分析，提出未來一段時間醫療廢物集中處置設施污染控制管理趨勢，以及技術升級改造的主要方向和技術重點。

醫療廢物；最佳可行技術；斯德哥爾摩公約；技術示范；技術改造

2007年4月，我國《履行《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》的國家實施計劃》獲得國務院批準。根據該計劃，對于無意產生POPS（二噁英、呋喃等物質）的重點行業來說，履行公約最主要的技術手段就是建立起最佳可行技術（以下簡稱BAT）、最佳環境實踐（以下簡稱BEP）的管理體系和技術體系，以最佳可行技術、最佳環境實踐為指導和技術依據，在行業內全面推廣應用。

根據國家實施計劃中的測算，2004年我國各類源產生二噁英的排放總量為10.2千克毒性當量（TEQ），其中向大中排放量為5千克毒性當量（TEQ），廢棄物焚燒行業（生活垃圾焚燒、危險廢物焚燒、醫療廢物焚燒等）占大氣排放總量的12.1%，其中醫療廢物焚燒占到廢棄物焚燒的70%以上。“十一五”期間，我國實施《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》，新建成醫療廢物處置設施250余座以上。醫療廢物焚燒是《國家實施計劃》中確定的優先控制的無意產生POPs 重點行業之一，是履行公約、開展BAT/BEP示范推廣、降低二噁英排放的重要行業。因此，醫療廢物焚燒處置BAT技術體系的研究對在行業內開展示范、全面推廣、提高行業技術水平和整體穩定達標排放水平都具有重要意義。

1 國內熱解焚燒處置技術應用情況

醫療廢物是一種具有感染性的危險廢物，列入《國家危險廢物名錄》的首位。焚燒技術是醫療廢物處置的主要技術。“十一五”期間，《國家危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》確定建設的277座醫療廢物集中處置設施中，除新疆石河子和克孜州尚未啟動設施建設以外，其他275個集中處置設施中，7座采用回轉窯焚燒處置技術、133座設施采用熱解焚燒處置技術，其余120座采用非焚燒處置技術（包括高溫蒸汽處理技術、干化學消毒技術、微波消毒處理技術）。熱解焚燒處置技術已經成為醫療廢物集中處置的主要技術方法之一。

熱解焚燒正是利用醫療廢物高熱值的特點以及利用熱解氣化技術本身燃料需求量低、飛灰產生量較少、原始污染物濃度相對較低、含塵量低、運行成本較低的特點。國內醫療廢物處置運行實踐表明，熱解氣化技術是適合我國國情的焚燒最佳可行技術。實際工程中，根據廢物的進料以及排渣的是否連續性，熱解氣化技術分為連續式和間歇式兩種技術流派，這兩種技術在國內都有較廣泛的應用。熱解焚燒技術在具體的設備形式上，主要有單一爐床熱解爐、階梯爐床熱解爐和活動爐床（回轉窯）熱解爐等三種類型。工程應用實踐中證明，爐底布置爐床的熱解爐是最佳可行的設備形式。

2 污染防治最佳可行技術示范項目案例分析

《國家環境技術管理體系建設規劃》中對污染防治最佳可行技術（BAT）給出的定義是指依據國家環境法規和污染物排放標準，按行業或重點污染源對污染防治全過程所應采用的清潔生產工藝、達標排放的污染控制技術等所作的技術規定。《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南（試行》中強調最佳可行技術是從整體上實現高水平的環境保護所采用的與某一時期技術、經濟發展水平和環境管理要求相適應、在公共基礎設施和工業部門得到應用的，適用于不同應用條件的一項或者多項先進、可行的污染防治工藝和技術。

根據上述表述可以總結出BAT的主要特點，即（1）BAT是全過程的技術管理，包括該項技術的設計（設計參數）、體現技術的設備制造（設備尺寸、結構、關鍵材質）、技術的運行操作（運行參數及其自動控制）、技術的操作維護（操作規程、維護規程等）等各個方面；（2）BAT是清潔生產和污染防止技術的結合體，使污染物產生量更加少的清潔生產技術是最佳可行技術優先考慮的技術類型；（3）BAT強調污染排放標準的可達性，采用污染防治最佳可行技術的目的是為了污染物達標排放，所以防治技術篩選和評估必須滿足排放標準的要求；（4）BAT體現出技術與經濟、社會環境的協調性，最佳可行技術的選擇是要在考慮到有關設施的技術特點、地理位置以及當地環境條件的前提下選擇合適的工藝技術，充分考慮到該措施的可能費用和收益以及防范和預防等問題。

2010年，環境保護部對外合作中心發布醫療廢物處置行業履約BAT/BEP示范項目招標公告，經投標評審后，最終確定江西南昌醫療廢物處置設施、湖南益陽醫療廢物集中處置設施分別為連續熱解和間歇熱解焚燒處置系統示范項目，開展履約BAT/BEP示范改造活動。其目的是通過示范改造，對國內現有二惡英控制技術有所突破，集中處置設施滿足BAT/BEP 技術要求，醫療廢物處理后各項污染物排放能夠穩定達到國家《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484）的各項要求，其中二惡英排放水平低于0.1ngTEQ/Nm3，在保證該處置設施滿足上述要求的基礎上，二噁英控制技術和設施具有良好的成本有效性，以能起到示范推廣的效果。示范項目根據上述最佳可行技術體系的要求，查找處置系統自身問題、缺陷和差距，針對問題，有目的、有重點地開展示范技術改造活動。

2.1 案例1：連續熱解焚燒系統BAT示范改造技術

2.1.1 示范項目基本情況

南昌市醫療廢物處置中心由南昌市醫療廢物處置中心有限公司（由南昌市環保投資有限公司與深圳瀚洋投資控股（集團）有限公司于2005年共同組建）負責投資、建設和運行。建設規模8噸/日，采用深圳漢氏固體廢物處理設備公司提供的立式連續熱解焚燒系統，采用半干法煙氣凈化、活性炭粉噴射和布袋除塵的主工藝。采用-余熱鍋爐-急冷塔-除酸塔-活性炭噴射-布袋除塵器。高溫熱煙氣進入余熱鍋爐，使煙氣從1200℃降至600℃，并產生0.98 MPa的蒸汽，產生的蒸汽可用于布袋除塵器伴熱，以及采暖、浴室等方面。600℃的煙氣進入急冷塔后，在1秒鐘內由霧化后的冷卻水將煙氣迅速降至200℃，隨后進入除酸塔中，采用半干法，用霧化的氫氧化鈉溶液中和煙氣中的酸性污染物，在布袋除塵器前，噴入活性炭粉作吸附劑，活性炭加入采用螺旋板加料器，在螺旋擋板中加料并通過管道內的負壓把活性碳吸入。布袋除塵器中，二惡英、重金屬等有害物質被吸附而除去，可以脫除煙氣中的煙塵，使煙氣凈化，凈化后的煙氣通過35米高的煙囪排放。

2.1.2 主要改造技術

（1）改造主要設備的自動控制系統。熱解焚燒爐新增儀表，加強控制，以適應醫療廢物熱值變化較大的實際情況。改造急冷塔自動控制儀表，加強控制，以適應焚燒煙氣變化較大的實際情況，防止過噴或者欠噴情況發生。除酸塔新增儀表。新增除酸塔儀表，實現與煙氣流量、煙氣溫度、酸性氣體濃度的動態控制，確保除酸效果。

（2）更換布袋除塵器中的布袋。采用耐酸堿的新型覆膜濾料。并用余熱鍋爐蒸汽對除塵器進行保溫，保持除塵器內溫度高于煙氣露點溫度20℃～30℃。同時增大脈沖噴吹的壓力，采用在線清灰方式，延長濾袋的使用壽命。

（3）新增一座活性炭塔。原采用的活性炭在線添加的工藝，對二惡英的吸附效率、活性炭利用率均較低。而浮動床活性炭工藝則可以在提高吸附率的情況下降低活性炭的消耗。煙氣裹帶活性炭粉在塔內形成浮動床，煙氣中含有二惡英等污染物的顆粒被浮動狀態的活性炭粉攔截，經過碰撞后較細小的活性炭粉末進入布袋除塵器進行吸附過濾，確保吸附效果。

（4）新增一座SCR觸媒反應塔。基于二惡英排放水平必須低于0.1TEQng/Nm3，本項目選用SCR觸媒反應塔，采用催化分解技術對煙氣中的二噁英進行分解為CO2和H2O。焚燒煙氣經布袋除塵器后，煙氣先引入到余熱鍋爐換熱，將煙氣溫度提高到235℃后，然后再進入SCR觸媒反應塔。

2.2 案例2：間歇式熱解焚燒系統BAT示范技術

2.2.1 示范項目基本情況

湖南益陽醫療廢物集中處置設施位于益陽市桃江縣桃花江鎮道關山村，建設規模為5 噸/日，采用上海萬強科技開發有限公司提供的焚燒系統，采用進料-熱解-二次燃燒-煙氣急冷（氣水熱交換器）-急冷脫酸-活性炭噴射-布袋除塵-煙囪排放的處理工藝，二燃室出來的煙氣進入換熱器降溫至 600℃，然后進入半干式噴淋塔，經過配置的堿液溶液通過噴頭噴入半干式噴淋塔內，與煙氣充分混合后，煙氣溫度驟降至200℃左右，進入脫酸塔，通過活性炭和消石灰投加裝置將消石灰粉、活性炭投加到脫酸塔內，大部分消石灰和活性炭與煙氣充分混合并附著在布袋上，吸附煙氣中的有害化學物質（二惡英和重金屬），并進一步去除酸性物質。經過布袋除塵器過濾的煙氣由引風機通過煙囪排入大氣。氣化熱解后，殘渣通過高溫富氧灰化，殘存可燃煙氣在氣化爐和二燃室完成完全燃燒，氣化爐在此階段變成>1100℃的富氧灼燒爐（亞熔融爐），徹底灰化灰渣，保證焚燒殘渣熱灼減率<3%，保證焚燒殘渣中二惡英的去除。2009 年4 月1 日起設備開始投入試運行。

2.2.2 主要改造技術

（1）進一步完善醫療廢物上料系統（可適應固體、半固體及液體等物料），并編制醫療廢物進料操作規程，以提高不同批次進爐混合醫療廢物的化學組份和能量的相對穩定性，從而提高焚燒工段的運行穩定性，降低煙氣凈化單元的污染物負荷的沖擊壓力；

（2）改進和提高熱解氣化爐的儀表和控制水平，通過有效調控醫療廢物干燥、熱解、氣化及灰化等的速率和效率，一方面縮短每爐醫療廢物處理時間，降低勞動強度，提高設備的處理能力；另一方面通過控制交替運行的熱解氣化爐的氣化速率和熱解氣組份，提高二燃室進口熱解氣流量和組份的相對穩定性，降低二燃室輔助燃料的消耗量和出口溫度的波動；

（3）強化對熱解氣化爐豎向溫度梯度分布的監測，通過反饋調控供風量，控制熱解氣化爐廢物熱解、氣化及灰化區的溫度，在確保出爐爐渣的熱灼減率小于等于5%的基礎上，降低補燃灰化時段輔助燃料的消耗量和運行時間；

（4）改進活性碳投加裝置的性能和加強活性碳與煙氣的混合及附著在布袋表面延長吸附反應時間的能力，提高活性碳吸附二惡英和重金屬等的效率和速率；

（5）改進布袋除塵器的除塵效率，實現旁路煙道煙氣的零泄漏，保證布袋除塵器出口的煙塵排放濃度降低至30mg/Nm3以下；

（6）采用SNCR-SCR（中低溫選擇性催化反應） 脫硝、二惡英降解技術，確保煙氣中二惡英排放濃度低于0.1 ngTEQ/Nm3。

3 污染控制管理趨勢及技術改造方向

“十一五”期間，我國各地級市集中建成一批醫療廢物集中處置設施。我國醫療廢物焚燒處置設施總體運營情況并不理想，不能連續運行、系統腐蝕、能源消耗較高、設備儀表損壞較為頻繁、自動控制系統性能較差、在線監測系統不能正常運行等問題都比較突出，二噁英排放達標情況不容樂觀。焚燒系統二噁英控制的緊迫性日益突出，《關于加強二惡英污染防治的指導意見》中明確提出重點行業二噁英減排量達到10%，危險廢物焚燒污染控制標準正在修訂前期階段，二噁英排放濃度計劃從0.5ngTEQ/Nm3調整為0.1ngTEQ/Nm3，并有可能在“十二五”期間做出調整。現建成醫療廢物焚燒處置設施的改造和優化需求已經比較明顯了。從設施面臨的主要問題以及示范項目改造經驗來看，下一步技術改造方向和重點主要表現在以下方面。

3.1 提高醫療廢物收集處置數量，確保盡快達到系統設計處理能力

醫療廢物處置數量不足，勢必造成系統開開停停，頻繁的開機和停機，不僅對于系統的穩定運行、布袋和儀表等主要關鍵設備的壽命都有直接不利影響，提高了系統能耗，尤其是二噁英排放問題是開機和停機過程中幾乎難以達標，且超標嚴重。因此解決問題的根源必須在確保廢物數量連續和穩定上多下功夫。

3.2 嚴格控制熱解和二燃高溫焚燒工藝狀態

熱解工藝在焚燒過程的一個中間狀態，其工藝控制有較大難度。工藝控制時，一燃室內通入70%-80%理論空氣量，二燃室內增加至理論空氣量的140%-200%，不宜過多，避免降低二燃室的燃燒溫度。二燃室空氣應由兩側噴入，以加速二燃室內空氣混合以及湍流程度。實際操作運行過程中，往往通過控制爐體底部風量的大小（空氣進氣閥門的開度）來控制溫度和空氣量。以二燃室溫度控制為核心，始終確保其溫度在850℃-950℃，保證設定溫度的貫徹始終。熱解氣化爐運行狀況的好壞可通過二燃室出口溫度是否恒定來進行判定，熱解氣化應盡量使得進入二燃室的熱解氣流量和組份保持相對穩定，從而使得二燃室始終維持在一個恒定的溫度范圍內，降低二燃室輔助燃料的消耗量。二燃室的“3T”實現。二次燃燒空氣采用渦流導入，形成渦流燃燒層。控制二燃室的過剩空氣系數。

3.3 注重自動控制系統的升級和精細化控制

從上述熱解焚燒處置系統BAT技術要求的分析以及兩個示范項目技術改造主要內容的分析可以看出自控系統在確保處置系統穩定、高效運行中的重要作用。以熱解環節為例，采用模糊控制工藝，在運行過程中，應強化對熱解氣化爐豎向溫度梯度分布的監測，通過反饋調控供風，控制熱解氣化爐廢物熱解、氣化及灰化區的溫度，在確保出爐爐渣的熱灼減率小于等于5%的基礎上，降低補燃灰化時段輔助燃料的消耗量和運行時間。熱解氣化爐采用模糊控制工藝，控制住熱解氣化的產氣速率，該速率的調整可以通過二燃室燃燒溫度的變化和波動情況進行調整，維持穩定的、一定大小的產氣速率對于二燃室的穩定燃燒、保證設定溫度的貫徹始終、降低燃油消耗量都具有重要意義。過模糊動態控制的硬軟件自動控制系統，工況的熱平衡等參數近似理論設計參數，二燃室及兩秒擴展燃燒室的溫度曲線上下波動范圍10℃以內，空氣過剩系數控制在4%-7%范圍內，保證CO 濃度在50-60ppm 以下。

3.4 布袋除塵系統在確保二噁英達標方面具有十分重要的作用

尾氣除塵對所有焚燒爐的運行來說都是非常關鍵的，推薦優先采用脈沖噴吹清灰方式的袋式除塵器。布袋除塵器出口煙氣中粉塵排放濃度從一定程度上可以間接反映出二噁英的排放濃度，目前國家危險廢物焚燒排放標準中煙塵排放濃度為65mg/L，北京危險廢物焚燒排放標準中二噁英排放濃度規定為0.1TEQng/m3，煙囪排放濃度要求小于30 mg/L。提高布袋除塵效率，降低出口煙塵排放濃度對于控制二噁英有著重要作用。

總體來說，應嚴格控制進入布袋除塵器煙氣的溫度和含水率。布袋除塵系統濾袋材質應保證質量過關，優先考慮采用PTFE覆膜過濾材料，要求具有達到粉塵排放濃度低于30mg/Nm3的能力；具有較好的活性炭截留能力；具有較好的抗腐和除塵的功能；具有較好的適應煙氣流量和成分波動的能力；改進布袋除塵器的除塵效率，特別是實現旁路煙道煙氣的零泄漏。

3.5 SCR技術作為實現二噁英更高排放水平的手段需要加以大力研究和實踐

SCR技術在生活垃圾焚燒、火電廠脫銷領域都有一些工程應用，但在醫療廢物處置領域里，國外運營實踐不多，在國內還沒有實例。江西南昌和湖南益陽都在末端處理環節增加了SCR處理設施，目的是在前端各環節正常處理的情況下，為確保二噁英排放穩定實現小于0.1TEQng/m3目標而設置的一道保障措施。醫療廢物處置領域里由于處理規模較小，運行不夠穩定，SCR技術在實踐中出現的各種新問題還需要在示范項目中摸索解決。同時由于催化分解技術對煙氣溫度、含塵量、重金屬濃度等有較高的要求，因此，二噁英減排技術改造的重點還應放在前端熱解、二燃、脫酸和除塵等各個環節，不能簡單依靠末端分解技術。

4 研究結論

我國醫療廢物焚燒處置污染防治最佳可行技術示范項目案例分析表明，下一步技術改造方向和重點包括：第一，提高醫療廢物收集處置數量，確保盡快達到系統設計處理能力；第二，嚴格控制熱解和二燃高溫焚燒工藝狀態；第三，注重自動控制系統的升級和精細化控制；第四，布袋除塵系統在確保二噁英達標方面具有十分重要的作用；第五，SCR技術作為實現二噁英更高排放水平的手段需要加以大力研究和實踐。

［1］ 陳揚，丁瓊，姜晨，孫寧，殷國良，履約背景下醫療廢物處置最佳可行技術和最佳環境實踐思路探討［J］．中國護理管理，2010，10(4)： 75-79.

［2］ 侯貴光，李宏斌，吳舜澤，孫寧，程亮，蔣國華．醫療廢物處理領域《斯德哥爾摩公約》履約途徑研究［J］．中國護理管理，2010，(05)： 73-76.

［3］ 鄭磊，楊玉楠，吳舜澤．我國醫療廢物焚燒處理適用技術篩選及管理研究．環境保護，2008 (22)： 63-66.

［4］ 汪力勁，鄒廬泉，盧青，李娜．醫療廢物焚燒處理核心技術的開發及應用［J］．中國環保產業，2010，(9)： 19-22

［5］ 陳剛，國內醫療廢物處置最佳可行性技術應用淺析［J］．環境保護與循環經濟，2010，(7)： 64-65.

［6］ 陳揚，李培軍，孫陽昭，陳剛，姜晨．我國醫療廢物領域履行POPs公約對策研究［J］．環境科學與技術，2008, (03)：123-126

Case Analysis on Pollution Control for Medical-Waste Pyrolytic Incineration in China

SUN Ning1,2WU Shunze1JIANG Guohua1CHENG Liang1

(1. Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012; 2. School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090)

Medical-waste disposal industry is one of the key industries which inadvertently generate POPs and are under priority control as decided by China. Performing the research on and demonstration and promotion of best available technology (BAT) in this industry is one of the tasks determined in the National Implementation Plan for Performing the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants. This paper analyze the main technical contents in the BAT demonstrated retrofi t of the centralized medical-waste disposal facilities in Nanchang, Jiangxi and Yiyang, Hunan, and present the main direction and technical key points of the technology upgrading retrofi t of centralized medical-waste disposal facilities in the future.

medical waste; best available technology; the Stockholm Convention; technical demonstration; technical retrofi t

X513

A

1673-288X（2011）05-0037-05

項目資助：《中國醫療廢物可持續環境管理項目》, 環境保護部對外合作中心和聯合國工業開發署共同資助.

孫寧, 哈爾濱工業大學在讀博士, 主要從事固體廢物研究、工程咨詢評估、環保產業政策等研究.