真空碳化（熱解）工藝處理醫(yī)療廢物的可行性探討

劉麗瓊

摘 要： 綜合介紹了醫(yī)療廢物現(xiàn)有處理工藝，重點介紹了真空碳化（熱解）工藝，并對其實際應(yīng)用的可行性進行了分析探討。

關(guān)鍵詞： 醫(yī)療廢物；處置技術(shù)；熱解；可行性

醫(yī)療廢物是指醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以及其他相關(guān)活動中產(chǎn)生的具有直接或間接感染性，毒性及其他危害性的廢物。一般分為感染性廢物、病理性廢物、損傷性廢物、藥物性廢物、化學(xué)性廢物[1] 。醫(yī)療廢物含有大量傳染性病原體，若管理不善、處置不當(dāng)，極易成為傳播病菌、病毒的源頭，造成病菌、病毒感染。目前，我國醫(yī)療垃圾處理所面臨的形勢非常嚴(yán)峻。

1 醫(yī)療廢物成分及特征

醫(yī)療廢物受時間、病人活動、醫(yī)療機構(gòu)特點、社會生活及經(jīng)濟因素影響，醫(yī)療廢物性質(zhì)差異較大。根據(jù)《醫(yī)療廢物處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》（試行）HJ-BAT-8編制說明，醫(yī)療廢物中以紙類、織物、塑料、廚余等有機物居多，含量約為69.5%，是攜帶傳染性病原菌的主要載體；無機物含量約為28.1%，其它物質(zhì)含量約2.4%。

另，根據(jù)《醫(yī)療廢物處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》（試行）HJ-BAT-8編制說明及相關(guān)研究，醫(yī)療廢物平均含水率為35%，容重約0.3t/m3。

2 主要處置技術(shù)及其特點

（1）焚燒法

焚燒是通過高溫燃燒醫(yī)療廢物，從而轉(zhuǎn)換成高溫的燃燒煙氣和量少而性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣的處理方法。

燃燒技術(shù)在處理垃圾方面應(yīng)用廣泛，技術(shù)比較成熟，具有許多獨特的優(yōu)點，已被很多國家采用。經(jīng)過燃燒，病原體被徹底消滅，無害化程度高，一般可減容80%～90%，且焚燒處理可全天候操作，不易受天氣影響。但是焚燒過程中易排放粉塵、酸性氣體（SOX、NOX、HCl等）、痕量金屬、不完全燃燒產(chǎn)物和劇毒的二噁英等污染物質(zhì)，另外焚燒灰渣和廢水也需再生處理，二次污染較嚴(yán)重。

（2）高壓（溫）蒸汽滅菌法[2-3]

利用高壓（溫）蒸汽滅菌是最常使用的常規(guī)滅菌方法，適用于處置《醫(yī)療廢物分類名錄》中定義的感染性廢物和損傷性廢物。高溫滅菌法可有效殺滅醫(yī)療廢物中的各種細(xì)菌和病毒，并避免形成二噁英等有害焚燒副產(chǎn)品，但不能使廢棄物減容減量。此技術(shù)適用于處置小規(guī)模的醫(yī)療垃圾。

（3）微波法

微波殺菌的原理一是熱效應(yīng)，二是綜合效應(yīng)。含水量高的物品最容易吸收微波，溫升快，消毒效果好。可處置的廢棄物有：實驗室的培養(yǎng)物與垃圾（化學(xué)品除外）、銳器、受血液或體液污染的物質(zhì)、隔離區(qū)垃圾，外科室垃圾和敷料（如紗布、繃帶，織制品等）。但此技術(shù)本身不能使廢棄物減容減量，并會產(chǎn)生臭味氣體，且不適用于病理性廢物的處理。

（4）等離子體熔融技術(shù)

這是一種新型的高溫處理技術(shù)，一般以空氣或氮氣為載體，載體在被電離的狀態(tài)下具有導(dǎo)電性，但因其電阻很大，能迅速將電轉(zhuǎn)換成熱能，產(chǎn)生1650～11600℃的高溫，傳熱給廢棄物，使其在高溫下迅速氧化分解成氣體、玻璃體和金屬三種物質(zhì)，然后從各自的排放通道有效分離。反應(yīng)原理與焚燒法相近，但其高溫和高熱流抑制了二噁英等有害物質(zhì)的形成，減少了二次污染。但此技術(shù)的投資成本高，能源消耗大，目前未大規(guī)模應(yīng)用。

（5）輻射消毒法

γ輻照是對一次性醫(yī)療用品進行消毒的首選方法。高能γ射線能穿透產(chǎn)品的各個部分，對密封的空腔、密度不同的薄膜、金屬箔以及薄板等包裝材料也能進行徹底消毒。但此技術(shù)不能使廢棄物減容減量化。

（6）熱解處理技術(shù)

垃圾的熱解處理是利用其中有機物成分的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧的條件下加熱，使之在高溫下分解，最終成為可燃?xì)狻⒁簯B(tài)焦油和少量炭狀殘余物的過程。一般可燃燒的醫(yī)療廢物均可采用熱解方式進行處理。

與目前廣泛應(yīng)用的焚燒技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)勢：①在熱解過程中廢棄物的有機物成分能轉(zhuǎn)化成可利用的能量形式，產(chǎn)生燃?xì)狻⒔褂突虬虢梗筛鶕?jù)不同需要加以利用，而焚燒只能利用熱能；焚燒是放熱過程，熱解是吸熱過程；焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水；而熱解的主要產(chǎn)物是可燃的低分子化合物，氣態(tài)中有氫、甲烷、一氧化碳等，液態(tài)中有甲醇、丙酮、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等，固態(tài)中主要為焦炭或炭黑。燃燒產(chǎn)生的熱能，如果量大可用于發(fā)電，量小可供加熱水或產(chǎn)生蒸汽，并且可從中回收不同形式的化工產(chǎn)品，便于再生利用。②熱解技術(shù)可以簡化污染控制：熱解將垃圾中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和焦炭為主的儲存性能源；由于無氧分解，排氣量少，有利于減輕對大氣環(huán)境的二次污染，尤其是貧氧環(huán)境可以抑制二噁英的生成，最大限度地降低二噁英類物質(zhì)的生成量，降低焚燒過程中先產(chǎn)生再治理的難度；廢物中硫、重金屬等有害成分大部分被固定在焦炭中，進一步減少環(huán)境污染；由于保持還原條件，Cr3+不會轉(zhuǎn)化為有毒的Cr6+；NOX的產(chǎn)生量少。因此在節(jié)省尾部凈化設(shè)施的建設(shè)和運行費用的同時，二次污染的排放指標(biāo)仍比焚燒處理要低。

醫(yī)療廢物本身有機成分含量高，熱值高，灰分低，適合于采用熱解技術(shù)進行處理，并且細(xì)菌、病毒等病原體在熱解高溫（593℃）下即可被破壞至失去活性，滿足醫(yī)療廢物無害化處理要求。

國家頒布的《全國危險廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》也將熱解爐工藝納入了醫(yī)療廢物的處置工藝。德國、我國浙江大學(xué)、天津大學(xué)、重慶大學(xué)等已致力于醫(yī)療廢物熱解處理工藝和裝置的開發(fā)[4-5]。

垃圾的熱解是一個極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，它包括大分子的鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng)過程。這一過程可以用以下通式表示：

有機垃圾→氣體（H2、CxHy、CO、NH3、H2S、HCN、H2O、SO2等+有機液體（焦油、芳烴、煤油、有機酸、醇、醛類）+固體（炭黑、炭渣）

熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率取決于原料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理形態(tài)和熱解的溫度與速度。按熱解溫度的不同，分為高溫?zé)峤猓?gt;1000℃）、中溫?zé)峤猓?00～700℃）和低溫?zé)峤猓?lt;600℃）。

3 真空碳化（熱解）工藝應(yīng)用及存在的問題

某處理規(guī)模為2.0t/d的醫(yī)療廢物處理項目擬采用某中日合資公司研發(fā)生產(chǎn)的已獲得國家專利的連續(xù)式一體化真空碳化爐處理醫(yī)療廢物，主要工藝過程包括卸車計量、進料、破碎、干燥、真空碳化、出料處置等。碳化過程采用電加熱，溫度為500～700℃，產(chǎn)生的廢氣采用過濾+噴淋+燃燒分解進行處理，固態(tài)物送安全填埋場填埋處置。

在工藝論證和前期環(huán)境影響評價介入階段，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)該工藝還存在以下問題：①作為一種新興處理工藝，目前該裝置僅有小型醫(yī)院用于處理少量醫(yī)療廢物的個例，暫無應(yīng)用于規(guī)模化處理醫(yī)療廢物的實例；②設(shè)備供應(yīng)商無法說明處理后的尾氣中的全部成分，且提供的尾氣檢測報告中仍含有較高濃度的二噁英等有害物質(zhì)，存在二次污染的可能；③ 對含焦油、溶劑油等有機物的尾水無法提供合理有效的處理方案。

綜上，該裝置的實際應(yīng)用尚不成熟，對于規(guī)模化處理醫(yī)療廢物處理來說仍存在不確定因素。因此，技術(shù)人員已建議放棄使用該工藝，更換為目前已經(jīng)成熟應(yīng)用的高溫蒸煮處理工藝。

4 結(jié)語

目前，醫(yī)療廢物已有多種處理工藝，如焚燒法、高壓（溫）蒸汽滅菌法、化學(xué)消毒法、微波法、填埋法等。其中焚燒法最為成熟，應(yīng)用較廣，但存在會產(chǎn)生痕量金屬、二噁英等有害物質(zhì)，造成二次污染等不容忽視的缺點。近年來，熱解技術(shù)逐漸興起，可有效避免產(chǎn)生二次污染，且處理后的產(chǎn)物可以資源化利用。但在醫(yī)療廢物處理的實際運用過程中，熱解工藝仍存在不確定因素，有些問題丞待解決，建議應(yīng)根據(jù)實際情況選擇技術(shù)成熟、處理效果佳的處理工藝，確保污染物達標(biāo)排放，避免產(chǎn)生二次污染。

參考文獻

[1] 醫(yī)療廢物管理條例，中華人民共和國國務(wù)院令380號，2003.

[2] 醫(yī)療廢物高溫蒸汽集中處理工程技術(shù)規(guī)范 （試行）， HJ/T276-2006.

[3] 鄢鋼， 袁興中， 曾光明. 醫(yī)療垃圾高壓蒸汽消毒器設(shè)計[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備， 2003， 4（1）：69-72.

[4] 魏姍姍. 醫(yī)療廢物的低溫?zé)峤庋芯縖D]. 天津大學(xué)， 2011.

[5] 萬云. 固體廢棄物的熱解技術(shù)研究[D]. 重慶大學(xué)， 2004.