车载医疗垃圾热解处理新技术应用研究

王　政，韩俊淑，吴丽华，刘亚军

车载医疗垃圾热解处理新技术应用研究

王政，韩俊淑，吴丽华，刘亚军

目的：通过对医疗垃圾热解系统组成、垃圾热解工艺、烟气处理工艺理论探索，为车载垃圾热解处理研究提供理论基础。方法：综合运用了结构设计、理化分析、热力学原理、流体力学等原理阐述了热解处理系统、烟气净化系统结构构成和工艺特点。结果：将理论分析应用于车载化研究，提出了炉体结构、烟气净化系统结构车载化解决方案。结论：热解技术车载化切实可行，并可有效地应用于处理各种突发公共卫生事件产生的各种高危传染性废物，方便快捷地实现医疗垃圾的减量化、资源化和无害化的一体化处理，应用前景广阔。

医疗垃圾；热解；车载

0　引言

医疗垃圾是指医疗过程中产生的与医学相关的废弃物及具有传染性的生活垃圾。在我国，根据《医疗废物分类目录》，医疗垃圾可分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学性废物[1]。通常将医疗过程中产生的携带有病原微生物的医疗垃圾归为感染性废物，这类垃圾可能会引起疾病传播，传染性最强，如患者的血液、血清、病原体标本及使用过的一次性医疗用品等都属于此类医疗垃圾；病理性废物包括诸如手术过程中切除的人体组织、器官等，以及开展医学动物实验所需的动物尸体等；损伤性废物主要指可能对人体产生损害的医用锐器如注射器、手术刀等；化学性废物及药物性废物主要涉及废弃的药品及化学品等。如上所述种种，连同传染性患者产生的生活垃圾组成了医疗垃圾。

医疗垃圾是一种危害性极大的特殊垃圾，具有高污染性、高危险性、高传染性等特点，其产量虽不多，但却含有多种病菌、病毒传染性极强，处理不当将会对人民的身体健康和生命安全构成巨大威胁[2]。因此，世界各国纷纷投入大量人力物力开展医疗垃圾处理技术研究。

1　医疗垃圾处理技术现状

医疗垃圾处理方法可分为焚烧法和非焚烧法。非焚烧法包括卫生填埋法、破碎压缩法、化学处理法、高温灭菌法、热解处理法、微波处理法及离子体法等[3]，其处理的主要目的是使医疗垃圾无害化、减量化和资源化。国际上，成熟和流行的处理方法以集中焚烧处理法为主，如美国、英国、德国、法国等。欧洲有超过70%的危险废物采用这种方法处理，但也有采用微波处理法、离子体法或化学处理法的。不过，国外采用焚烧法处理危险废物的国家，都拥有非常严格的炉渣、飞灰和尾气控制标准，能够达到无菌、无毒排放。

我国医疗垃圾处理的情况是，一些大城市已经实现了集中处理，并实现了减量化、无害化、资源化处理，但还有一部分医院的医疗垃圾还只是集中掩埋，尤其是一些乡镇卫生院、偏远医院。目前，我国已经建成了一批大型医用垃圾集中处理场（站），如石家庄、沈阳、广州、杭州、福州、南京、苏州、南宁、西宁等，另外，北京、天津、上海、深圳、长沙等城市也正在筹建。其采用的处理技术主要以高温焚烧炉为主，热解炉或热解式焚烧炉较少，高温等离子式焚烧炉因技术尚未成熟，装备数量亦不多。包头、徐州、天津等地还建成了采用热解技术处理的大型固定医疗垃圾处理站。

2　医疗垃圾热解处理工艺研究

2.1热解处理系统组成

通常医疗垃圾热解处理系统应包括：垃圾进料系统、热解炉、烟气处理系统、除渣系统、燃气回收再利用系统[4-7]。

（1）垃圾进料系统主要用于实现垃圾的自动进料，一般包括倾倒机构、压缩机构、抓手装置及输送装置等。

（2）热解炉是整个系统的核心部分，按照功能不同，热解炉分为3个主要部分：干燥室、热解室、熔融室。

（3）烟气处理系统主要用于对系统产生的废气等进行除酸、除尘处理，以达到排放标准，通常包括冷却塔、酸性吸附装置、布袋除尘器、活性炭吸附装置等。

（4）除渣系统主要用于将热解处理的最终灰渣排出热解炉，通常有直排式除渣装置、绞龙除渣装置、自动输送除渣装置等。

（5）燃气回收再利用系统主要用于将医疗垃圾热解得到的可燃气体引出。

医疗垃圾热解处理系统构成如图1所示。该系统设计的重点在于垃圾热解炉体结构、燃气回用和烟气处理系统，这对垃圾热解及烟气排放起着至关重要的作用。

图1　医疗垃圾热解系统图

2.2热解炉

热解炉工作原理如图2所示。医疗垃圾进入热解炉后，首先在干燥室干燥，干燥室下方通常为燃烧室，主要目的是挥发垃圾内的水分；此后经过干燥的垃圾进入热解室（温度为650～850℃）开始热解反应，并分解为CO及CH4等气态烃类可燃混合气体，混合可燃气被送入燃烧室燃烧，为干燥室、热解室、熔融室的化学反应提供能量支持；热解后的残余物（液态焦油、碳素以及垃圾本身含有的无机灰渣和惰性物质等）进入熔融室（温度为850～1 000℃）继续反应，热解得到的可燃气体由此引出并进入燃气回收再利用系统，最后的残渣经除渣系统排出。

图2　热解炉工作原理图

2.3烟气处理系统

医疗垃圾热解系统产生的烟气中包含有酸性气体、粉尘、不完全燃烧物、重金属、二噁英及其他有机剧毒性污染物等，且由于高温各成分以气体状态存在。为了防止烟气排放对环境的二次污染，应当采取严格的烟气净化措施。其处理流程是首先通过除尘装置对烟气进行吸附飞灰处理，再通过急冷除酸装置进行烟气降温及去除酸性气体，然后进入装有如消石灰粉末等的碱性溶液的设备中进一步净化，最后排放到空气中。

2.3.1烟气除尘系统

烟气除尘系统可选用高效布袋除尘器，亦或在进入布袋除尘器前的烟道上设置活性炭装置[8]。采用布袋除尘器既可以降低颗粒物浓度，也可以在一定程度上净化如重金属、PCDDs等。此外，加入的活性炭吸附装置对于去除重金属也具有很好的效果。

2.3.2二噁英控制系统

二噁英控制采用从源头、过程、产生后3个阶段进行控制的方式实现[9-10]。从源头加以控制的措施包括：（1）3T（time，temperature，turbulence）控制技术使烟气在1 100℃停留时间不小于2 s，并保持充分的湍流工控，使二噁英彻底分解；（2）对高温烟气采取急冷措施，即在小于2 s内使烟气从850℃冷却至200℃以下，减少二噁英重新合成的几率；（3）经过上述处理的烟气采用活性炭（或其他吸附材料）吸附，利用其吸附率高的特性进行吸附净化。

3　热解处理技术车载化应用研究

热解处理技术已在国内的徐州、包头等城市实现工程化应用，但仍以固定集中处理站为主。如希望做成车载化处理系统，则必须解决车辆有限的空间、载质量与整个庞大系统之间的矛盾，而不是系统简单的比例缩小问题。

3.1车辆有限空间与系统庞大体积之间的矛盾

首先要解决的问题是处理量的问题，因为它直接关系到炉体的大小及质量。反过来，炉体的大小又会影响炉内容积的大小，进而影响处理量。因此，这是一对矛盾。

具体的做法是：按照处理能力要求确定处理量，然后根据系统维持自身循环所需的能量大小确定炉内容积，并核准其是否可自持。

确定了炉体大小，随后就可以计算出其产气量、烟气排放量等，据此可以计算出所需的烟气处理过程中所需的碱液量、活性炭等，进而确定急冷水箱、净化水箱等的大小。

3.2车辆载质量与系统质量之间的矛盾

对于固定式热解处理系统来说，所有设备均固定于地面，只需要根据质量确定地桩及螺栓等，不存在超重问题。然而，车辆载质量是有限的，因此需要选用尽量轻、薄的耐火材料填充炉膛，既要保证炉内高温不外泄，又要有效降低炉体质量，并减小炉体体积。

为了更好地满足车辆载质量及空间要求，可以适当减少固定式集中处理站烟气净化系统的步骤或将某些步骤进行组合。如可以将布袋除尘装置取消改为喷淋水箱的形式进行烟气除尘，同时喷淋水箱又兼具去除酸性气体的功能，还可以将活性炭吸附装置设置在烟气气道内。

4　应用前景展望

自2003年起，国家卫生部相继出台了一系列管理措施及相关政策，并投入了大量的资金和技术研究和建设医疗垃圾处理项目。目前，我国已在北京、上海、天津等多地建立了大型医疗垃圾集中处理设施，实现了大中城市医疗垃圾的集中处理。然而，要实现全国范围内医疗垃圾的全方位集中处理是极为困难的，尤其对那些地处偏远地区且又产量不多的医疗机构来说，医疗垃圾的集中收集与及时处理更是不易实现。具有高危传染性的非典、流感、禽流感等突发公共卫生事件产生的医疗垃圾因堆放、收集、转运也可能增加传染机会而更具危险性。若这些有害垃圾得不到及时有效的处理，必将给当地人民留下很大的安全隐患。此时，车载医疗垃圾热解处理设备不失为一个折中的好办法，也更符合我国国情需要。一则车载处理设备建设经费相对较低，运行成本低廉；二则该设备设施运行可靠、操作便捷，又可移动使用，能够实现就地处理，适应性强。因此，采用车载医疗垃圾热解技术，能够最大限度地减少医疗垃圾处置环节，及时有效地处理突发公共卫生事件产生的各种高危传染性废物，方便快捷地实现医疗垃圾的减量化、资源化和无害化的一体化处理，实现保证人民生活安全稳定、生态环境和谐的目的，应用前景广阔。

[1]侯铁英，廖新波，胡正路.医疗废物处理的研究进展[J].中华医院感染学杂志，2006，16（12）:1 438-1 440.

[2]中华人民共和国卫生部.医疗卫生机构医疗废物管理办法[S]. 2003.

[3]陈扬，王开宇，刘富强.医疗废物非焚烧处理技术应用及发展趋势探讨[J].环境保护，2005（7）:57-58.

[4]蔡震霄，黄俊，张清，等.日本二噁英减排控制的历程、经验与启示[J].环境污染与防治，2006，28（11）:837-840.

[5]张永照.城市垃圾焚烧技术和二噁英排放控制[J].工业锅炉，2004，87（5）:1-7.

[6]李新国，周欣，张于峰.医疗垃圾的热解焚烧法处理[J].煤气与热力，2004，24（9）:495-497.

[7]张力，冉静煜，屈超蜀.城市生活垃圾物性与热解特性的实验研究[J].环境科学学报，2000，20（5）:645-647.

[8]周志广，田洪海，李楠，等.小型焚烧设施烟气中二噁英类的排放与控制[J].环境污染与防治，2007，29（3）:226-228.

[9]刘振忠，何淮.二噁英类的环境污染与防治对策[J].黑龙江环境通报，2004（2）:39-41.

[10]厉巍，粒径，杜文旭.二噁英的研究进展[J].北方环境，2011，23（7）:70-71.

（收稿:2015-02-15修回:2015-04-10）

（栏目责任编校:傅雳）

Application research on new technology for on-board medical waste pyrolysis

WANG Zheng,HAN Jun-shu,WU Li-hua,LIU Ya-jun
(Institute of Medical Equipment,Academy of Military and Medical Sciences,Tianjin 300161,China)

Objective To explore the theories of medical waste pyrolysis system composition,waste pyrolysis process,flue gas treatment process and etc.Methods The composition and process of pyrolysis treatment system and flue gas cleaning system were studied with the theories of configuration design,physico-chemical analysis,thermodynamics,fluid mechanics and etc.Results The schemes were put forward for on-board pyrolysis furnace and flue gas cleaning system.Conclusion On-board medical waste pyrolysis system can be used to treat the infectious waste in public medical emergencies,and thus is worth popularizing practically.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：104-106]

medical wastes;pyrolysis;dioxin

[中国图书资料分类号]R318；R197.38A

1003-8868（2015）05-0104-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.104

总后卫生部“十一五”重大项目子项目（06D002）

王政（1952—），男，研究员，博士生导师，主要从事卫生装备设计及人机系统工程设计等方面的研究工作，E-mail:wz800801@live.cn。

300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（王政，韩俊淑，吴丽华，刘亚军）

韩俊淑，E-mail:wlh307@163.com