真空碳化（热解）工艺处理医疗废物的可行性探讨

刘丽琼

摘 要： 综合介绍了医疗废物现有处理工艺，重点介绍了真空碳化（热解）工艺，并对其实际应用的可行性进行了分析探讨。

关键词： 医疗废物；处置技术；热解；可行性

医疗废物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或间接感染性，毒性及其他危害性的废物。一般分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物、化学性废物[1] 。医疗废物含有大量传染性病原体，若管理不善、处置不当，极易成为传播病菌、病毒的源头，造成病菌、病毒感染。目前，我国医疗垃圾处理所面临的形势非常严峻。

1 医疗废物成分及特征

医疗废物受时间、病人活动、醫疗机构特点、社会生活及经济因素影响，医疗废物性质差异较大。根据《医疗废物处理处置污染防治最佳可行技术指南》（试行）HJ-BAT-8编制说明，医疗废物中以纸类、织物、塑料、厨余等有机物居多，含量约为69.5%，是携带传染性病原菌的主要载体；无机物含量约为28.1%，其它物质含量约2.4%。

另，根据《医疗废物处理处置污染防治最佳可行技术指南》（试行）HJ-BAT-8编制说明及相关研究，医疗废物平均含水率为35%，容重约0.3t/m3。

2 主要处置技术及其特点

（1）焚烧法

焚烧是通过高温燃烧医疗废物，从而转换成高温的燃烧烟气和量少而性质稳定的固体残渣的处理方法。

燃烧技术在处理垃圾方面应用广泛，技术比较成熟，具有许多独特的优点，已被很多国家采用。经过燃烧，病原体被彻底消灭，无害化程度高，一般可减容80%～90%，且焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响。但是焚烧过程中易排放粉尘、酸性气体（SOX、NOX、HCl等）、痕量金属、不完全燃烧产物和剧毒的二噁英等污染物质，另外焚烧灰渣和废水也需再生处理，二次污染较严重。

（2）高压（温）蒸汽灭菌法[2-3]

利用高压（温）蒸汽灭菌是最常使用的常规灭菌方法，适用于处置《医疗废物分类名录》中定义的感染性废物和损伤性废物。高温灭菌法可有效杀灭医疗废物中的各种细菌和病毒，并避免形成二噁英等有害焚烧副产品，但不能使废弃物减容减量。此技术适用于处置小规模的医疗垃圾。

（3）微波法

微波杀菌的原理一是热效应，二是综合效应。含水量高的物品最容易吸收微波，温升快，消毒效果好。可处置的废弃物有：实验室的培养物与垃圾（化学品除外）、锐器、受血液或体液污染的物质、隔离区垃圾，外科室垃圾和敷料（如纱布、绷带，织制品等）。但此技术本身不能使废弃物减容减量，并会产生臭味气体，且不适用于病理性废物的处理。

（4）等离子体熔融技术

这是一种新型的高温处理技术，一般以空气或氮气为载体，载体在被电离的状态下具有导电性，但因其电阻很大，能迅速将电转换成热能，产生1650～11600℃的高温，传热给废弃物，使其在高温下迅速氧化分解成气体、玻璃体和金属三种物质，然后从各自的排放通道有效分离。反应原理与焚烧法相近，但其高温和高热流抑制了二噁英等有害物质的形成，减少了二次污染。但此技术的投资成本高，能源消耗大，目前未大规模应用。

（5）辐射消毒法

γ辐照是对一次性医疗用品进行消毒的首选方法。高能γ射线能穿透产品的各个部分，对密封的空腔、密度不同的薄膜、金属箔以及薄板等包装材料也能进行彻底消毒。但此技术不能使废弃物减容减量化。

（6）热解处理技术

垃圾的热解处理是利用其中有机物成分的热不稳定性，在无氧或缺氧的条件下加热，使之在高温下分解，最终成为可燃气、液态焦油和少量炭状残余物的过程。一般可燃烧的医疗废物均可采用热解方式进行处理。

与目前广泛应用的焚烧技术相比，具有以下明显优势：①在热解过程中废弃物的有机物成分能转化成可利用的能量形式，产生燃气、焦油或半焦，可根据不同需要加以利用，而焚烧只能利用热能；焚烧是放热过程，热解是吸热过程；焚烧的主要产物是二氧化碳和水；而热解的主要产物是可燃的低分子化合物，气态中有氢、甲烷、一氧化碳等，液态中有甲醇、丙酮、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态中主要为焦炭或炭黑。燃烧产生的热能，如果量大可用于发电，量小可供加热水或产生蒸汽，并且可从中回收不同形式的化工产品，便于再生利用。②热解技术可以简化污染控制：热解将垃圾中的有机质转化为以燃料气、燃料油和焦炭为主的储存性能源；由于无氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染，尤其是贫氧环境可以抑制二噁英的生成，最大限度地降低二噁英类物质的生成量，降低焚烧过程中先产生再治理的难度；废物中硫、重金属等有害成分大部分被固定在焦炭中，进一步减少环境污染；由于保持还原条件，Cr3+不会转化为有毒的Cr6+；NOX的产生量少。因此在节省尾部净化设施的建设和运行费用的同时，二次污染的排放指标仍比焚烧处理要低。

医疗废物本身有机成分含量高，热值高，灰分低，适合于采用热解技术进行处理，并且细菌、病毒等病原体在热解高温（593℃）下即可被破坏至失去活性，满足医疗废物无害化处理要求。

国家颁布的《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》也将热解炉工艺纳入了医疗废物的处置工艺。德国、我国浙江大学、天津大学、重庆大学等已致力于医疗废物热解处理工艺和装置的开发[4-5]。

垃圾的热解是一个极其复杂的化学反应过程，它包括大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应过程。这一过程可以用以下通式表示：

有机垃圾→气体（H2、CxHy、CO、NH3、H2S、HCN、H2O、SO2等+有机液体（焦油、芳烃、煤油、有机酸、醇、醛类）+固体（炭黑、炭渣）

热解产物的产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度与速度。按热解温度的不同，分为高温热解（>1000℃）、中温热解（600～700℃）和低温热解（<600℃）。

3 真空碳化（热解）工艺应用及存在的问题

某处理规模为2.0t/d的医疗废物处理项目拟采用某中日合资公司研发生产的已获得国家专利的连续式一体化真空碳化炉处理医疗废物，主要工艺过程包括卸车计量、进料、破碎、干燥、真空碳化、出料处置等。碳化过程采用电加热，温度为500～700℃，产生的废气采用过滤+喷淋+燃烧分解进行处理，固态物送安全填埋场填埋处置。

在工艺论证和前期环境影响评价介入阶段，技术人员发现该工艺还存在以下问题：①作为一种新兴处理工艺，目前该装置仅有小型医院用于处理少量医疗废物的个例，暂无应用于规模化处理医疗废物的实例；②设备供应商无法说明处理后的尾气中的全部成分，且提供的尾气检测报告中仍含有较高浓度的二噁英等有害物质，存在二次污染的可能；③ 对含焦油、溶剂油等有机物的尾水无法提供合理有效的处理方案。

综上，该装置的实际应用尚不成熟，对于规模化处理医疗废物处理来说仍存在不确定因素。因此，技术人员已建议放弃使用该工艺，更换为目前已经成熟应用的高温蒸煮处理工艺。

4 结语

目前，医疗废物已有多种处理工艺，如焚烧法、高压（温）蒸汽灭菌法、化学消毒法、微波法、填埋法等。其中焚烧法最为成熟，应用较广，但存在会产生痕量金属、二噁英等有害物质，造成二次污染等不容忽视的缺点。近年来，热解技术逐渐兴起，可有效避免产生二次污染，且处理后的产物可以资源化利用。但在医疗废物处理的实际运用过程中，热解工艺仍存在不确定因素，有些问题丞待解决，建议应根据实际情况选择技术成熟、处理效果佳的处理工艺，确保污染物达标排放，避免产生二次污染。

参考文献

[1] 医疗废物管理条例，中华人民共和国国务院令380号，2003.

[2] 医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范 （试行）， HJ/T276-2006.

[3] 鄢钢， 袁兴中， 曾光明. 医疗垃圾高压蒸汽消毒器设计[J]. 环境污染治理技术与设备， 2003， 4（1）：69-72.

[4] 魏姗姗. 医疗废物的低温热解研究[D]. 天津大学， 2011.

[5] 万云. 固体废弃物的热解技术研究[D]. 重庆大学， 2004.