医疗垃圾焚烧技术的探讨

　　摘要:分析了医疗废物的组成及理化特性,评述了医疗垃圾的现状、危害、特性,对国内外医疗垃圾焚烧技术发展进行论述,目前我国已有不少高校和科研单位专门对医疗废物焚烧炉进行可发,建立了医疗废物焚烧示范项目。还对比了3种医疗垃圾焚烧炉的性能,得出了近年来以热解气化技术为基础的焚烧炉在处理医疗废物方面具有独特的优势,并着重介其新的焚烧工艺———高温热解。

　　关键词:医疗垃圾;危险废物;焚烧技术;高温热解

　　0前言

　　危险废物是指列入危险废物名录或者根据规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物[1]。医疗垃圾是典型的危险废物,它是指医疗机构在治疗及病人活动过程中产生的废气物,通常带有大量的细菌和病毒,是首要的危险废物[2]。国际上已将其列入控制危险废物转移的《巴塞尔公约》,我国也于1998年将其列入首批《危险废物名录》,其编号为HW01。如果对医疗垃圾处理不当,必将引起二次传染和环境污染,严重影响人们的身体健康。医疗垃圾的产生量很大,我国城市医院门诊部垃圾产生量为每20～30人次1kg,住院部为0.5～1.0kg/床·天,按城市人口数量计算,每100万人年产生医疗垃圾1000t以上[3]。

　　1医疗垃圾的理化特性

　　1.1医疗垃圾的分类[2]

　　我国的医疗垃圾一般分为非感染性垃圾和感染性垃圾两类:非感染性垃圾:废病历形成的废纸、用过的托板等形成的木屑;绷带、纱布、脱脂棉等形成的碎纤维;由X光胶片影液、福尔马林、检查血液等所产生的废酸、废碱;由安瓿、玻璃器具等形成的碎陶瓷、碎玻璃;由注射器等合成树脂材料的器具、X光底片、已杀菌的注射针管等形成的废塑料;由天然橡胶器具处置后的手套等形成的废橡胶;过时的维生素片剂、扑热息痛、软膏、抗生素、疫苗、免疫类产品所产生的废药物。感染性垃圾:一般感染性废弃物有含有粘附、或有可能粘附的废弃物;手术后病理废弃物有脏器、组织;在与病原微生物有关的试验检查中产生的废弃物有实验、检查中使用的培养基、实验动物的肢体等;沾有血液的废弃物有沾血的碎纸、纤维等;粘附血液的锋利废弃物有注射器、手术刀、器具、碎玻璃等;临床废物有手术包、包扎纱布、导尿包、产包等。

　　1.2医疗垃圾的理化组成

　　医疗垃圾的理化组成成分因地区、医院性质、医院规模不同而差异较大,根据对相关资料的调研、整理,将其理化组成分别列与表1、表2[4-5]。

　　2医疗垃圾焚烧技术的发展水平

　　目前,对医疗垃圾的处理,国内外大多采用焚烧法。由于焚烧处理具有方法简单、易于操作、处理周期短、处理效率高等特点,而被公认为是一种比较理想的处理方法,目前国外在处理危险废物时多采用焚烧方式。我国规定除易燃和放射性的废物以外,其它危险废物均可进行燃烧,医疗垃圾适宜并且应该全部通过焚烧方式进行处置。但是,由于医疗垃圾中硫、氯、氮及其化合物含量较高,存在对焚烧设备的高温腐蚀的问题,同时由于医疗垃圾可燃成分相对较少,水分和灰分含量较高,致使燃烧过程不够稳定,给焚烧处理特别是自燃式焚烧处理带来较大困难。

　　2.1发达焚烧技术发展水平

　　焚烧处理是一个深度氧化的化学过程,它是由专门的焚烧设备来完成的,它要求有高而稳定的炉温、良好的氧气混合、足够的气体停留时间,深度的尾气净化过程等。以美国的医疗垃圾处理为例,焚烧技术发展大致经历了这几个阶段[6-7]。第一代是20世纪60年代采用篦式炉型焚烧处理,焚烧过程呈氧化态,由于空气过剩系数大,烟气量高,飞灰卷吸严重,烟气中颗粒物浓度大,污染严重。第二代采用干式小型焚烧装置,由于取消了炉篦,很好地解决了残余物的燃尽问题,垃圾在炉内呈明火反烧状态,提高了焚烧效率。但是由于运行状态仍是氧化态,投料时炉温波动较大,烟气颗粒物浓度仍较高。第三代产品为干馏床式两段焚烧装置,第一段垃圾呈还原态燃烧,由于有效地控制气体流速,烟气中颗粒物大幅度减小。第二段由于注入过量空气,使此段呈氧化燃烧,在高温作用下,将未燃尽的气体充分燃尽。第四代产品是第三代的基础上增设了智能化仪表和自动检测装置,对整个焚烧过程进行动态自动跟踪控制,尾气经湿式高效除尘器净化,既提高了焚烧效率,又大幅度控制有害气体排放。目前,日本、西班牙、法国、德国的循环流化床炉,加拿大RICHWAY公司的炉排炉、瑞士ECLING公司的旋转炉对处理医疗垃圾都有较高的水平[8-9]。

　　2.2我国医疗垃圾处理水平

　　我国医疗垃圾焚烧法处理应用较早,大致也可以分以下几个阶段[10]。20世纪70年代,医疗垃圾大部分采用分散式原始焚烧设备,由于设备简陋,无任何尾气净化设施,使长期从事这项工作的人员患癌症几率偏高。20世纪80年代,我国的一些企业仿制干馏床两段焚烧,以柴油和天然气为辅助燃料,由于运行费用昂贵而难于被用户所接受。20世纪90年代初,部分城市建设专门的医疗垃圾焚烧场,大多以煤为辅助燃料,炉型参照一般工业窑炉,由于专业化程度不高,焚烧不彻底,尾气净化效率低,而没能广泛推广。21世纪初,由于发达焚烧处理技术的引进,先后有众多的科研机构和工矿企业投入到焚烧装置的研制和生产中来,其焚烧效果、净化效率、自动化程度都提高到一个崭新的水平。如北京机电研究院的旋转式焚烧处理成套设备,北京钠诺公司和清华永新公司的立式热解气化炉,哈铁环保设备厂的自燃式焚烧装置等都达到了较高的垃圾处理水平。

　　3几种垃圾焚烧炉的比较

　　在垃圾焚烧技术发展早期,固定炉排炉在生活垃圾焚烧领域得到了一定的应用,但由于其焚烧效果的局限性,很快便被机械炉排炉取代了。机械炉排炉焚烧技术发展历史很长,技术开发不断进步,已经发展成为一种成熟的垃圾焚烧炉[11]。流化床炉技术在20世纪70年代前便已被开发,之后在20世纪60年代应用来焚烧工业污泥,在70年代初用来焚烧垃圾,80年代在日本得到相当的普及,但在90年代后期,由于烟气排放标准的提高,流化床炉在焚烧炉市场几乎消失。现在日本各厂家转而致力于应用流化床炉来气化熔融垃圾的技术开发。

　　4医疗垃圾处理新工艺———高温热解

　　目前主流的垃圾焚烧炉的炉型主要有机械炉排、回转窑、流化床和新兴的热解气化焚烧炉等。作为第三代垃圾处理技术,热解气化炉凭借其先天具备的诸多优势,在发达已呈现出取代炉排炉与流化床炉等传统炉型的趋势。高温热解技术是近几年研究开发的一种垃圾处理新技术。在20世纪90年代初,国外科学家研究发现垃圾焚烧过程中会产生对人类极其有害的致癌物———二恶英。因此,西方发达在研究治理焚烧产生二次污染的同时,投巨资开发研究新的垃圾处理技术。垃圾热解技术被各国环保专家普遍看好,认为这是垃圾处理无害化、减量化和资源化的一条新路。

　　4.1热解技术原理[12-13]

　　热解法和焚烧法是2个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程,而热解则需要吸收大量的热量。焚烧的主要产物是二氧化碳和水,而热解的产物主要是可燃的低分子化合物:气态的有氢气、甲烷、一氧化碳;液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等;固态的主要是焦碳或碳黑。热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性,在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏,使有机物裂解,经冷凝后得到各种新的气体、液体和固体,从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。

　　4.2热解方法

　　热解过程由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同,热解方式也各不相同。按热解的温度不同,分为高温热解、中温热解和低温热解。(1)高温热解。热解温度一般都在1000℃以上,这样可将热解残留的惰性固体熔化,以液态形式排出反应器,经水冷后粒化。这样可大大减少固态残余物的处理困难,而且这种粒化的玻璃态渣可作建筑材料的骨料。(2)中温热解。热解温度一般在600℃～700℃之间,主要集中在比较单一的物料作能源和资源回收的工艺上。所得的类重油物质既可作能源,亦可作化工初级原料。(3)低温热解。热解温度一般在600℃以下。主要是农业、林业和农业产品加工后的废物用来生产低硫灰的炭,生产出的炭视其原料和加工的深度不同,可作不同等级的活性炭和水煤气原料。按供热方式进行热解,可分为直接加热法和间接加热法。(1)直接加热法。供给被热解物的热量是被热解物(所处理的废物)部分直接燃烧或者向热解反应器提供补充燃料时所产生的热。(2)间接加热法。它是将被热解的物料由直接供热介质在热解反应器(或热解炉)中分离开来的一种方法。

　　5结束语

　　我国医疗垃圾焚烧工艺虽然已经有30多年的历史,但生产技术还不成熟和完善,危险废物和医疗废物集中处置领域尚处于探索和起步阶段,全国还没有一座功能齐全的综合性危险废物处置场投入运行。国内医疗垃圾焚烧系统多参照一般工业炉设计,由生活垃圾焚烧系统直接移植而来。在工艺设计和选型等过程中没有充分考虑医疗垃圾成分的特殊性,没有专门针对医疗垃圾设计的专用焚烧前预处理系统、焚烧系统及烟气净化系统,结果导致处置效果不好,烟气、恶臭、灰渣、废水等二次污染严重。我国虽然约有20多家危险废物和医疗废物焚烧炉生产企业,但是产品性能符合环保标准的不多,在自动配料、焚烧、自动控制、尾气处理等方面,与国外成熟技术有较大的差距,而且这些企业大多规模小、生产能力不强。一旦全国普遍建设危险废物和医疗废物处置设施,国内装备在技术水平和供货能力上都很难满足要求。因此,在我国医疗垃圾焚烧工艺迅猛发展的今天,系统的研究医疗垃圾焚烧工艺已经迫在眉睫。以现有的焚烧系统为基础,通过借鉴国内外成功经验和深化技术改造,研发出一套医疗废弃物专用处理技术和设备,有效控制二次污染的产生,实现医疗垃圾废弃物集中焚烧处理的无害化。

　　参考文献:

　　[1]李彬.医疗垃圾应集中焚烧处理[J].课题探讨,2002(2):29.

　　[2]商惠英,贾华清.医疗垃圾的现状及处理对策[J].环境污染与防治,2002(5):312-313.

　　[3]赵英伦,李东红.医疗垃圾集中焚烧技术[J].城市管理与科技,2002(4):10-12.[4]赵春.医疗垃圾焚烧处理技术探讨[J].北方环境,2001(3):45-48.

　　谢荣,李捷,陆继东

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