王　政，韓俊淑，吳麗華，劉亞軍

車載醫(yī)療垃圾熱解處理新技術(shù)應(yīng)用研究

王政，韓俊淑，吳麗華，劉亞軍

目的：通過對(duì)醫(yī)療垃圾熱解系統(tǒng)組成、垃圾熱解工藝、煙氣處理工藝?yán)碚撎剿鳎瑸檐囕d垃圾熱解處理研究提供理論基礎(chǔ)。方法：綜合運(yùn)用了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理化分析、熱力學(xué)原理、流體力學(xué)等原理闡述了熱解處理系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成和工藝特點(diǎn)。結(jié)果：將理論分析應(yīng)用于車載化研究，提出了爐體結(jié)構(gòu)、煙氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)車載化解決方案。結(jié)論：熱解技術(shù)車載化切實(shí)可行，并可有效地應(yīng)用于處理各種突發(fā)公共衛(wèi)生事件產(chǎn)生的各種高危傳染性廢物，方便快捷地實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾的減量化、資源化和無害化的一體化處理，應(yīng)用前景廣闊。

醫(yī)療垃圾；熱解；車載

0　引言

醫(yī)療垃圾是指醫(yī)療過程中產(chǎn)生的與醫(yī)學(xué)相關(guān)的廢棄物及具有傳染性的生活垃圾。在我國(guó)，根據(jù)《醫(yī)療廢物分類目錄》，醫(yī)療垃圾可分為感染性廢物、病理性廢物、損傷性廢物、藥物性廢物和化學(xué)性廢物[1]。通常將醫(yī)療過程中產(chǎn)生的攜帶有病原微生物的醫(yī)療垃圾歸為感染性廢物，這類垃圾可能會(huì)引起疾病傳播，傳染性最強(qiáng)，如患者的血液、血清、病原體標(biāo)本及使用過的一次性醫(yī)療用品等都屬于此類醫(yī)療垃圾；病理性廢物包括諸如手術(shù)過程中切除的人體組織、器官等，以及開展醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所需的動(dòng)物尸體等；損傷性廢物主要指可能對(duì)人體產(chǎn)生損害的醫(yī)用銳器如注射器、手術(shù)刀等；化學(xué)性廢物及藥物性廢物主要涉及廢棄的藥品及化學(xué)品等。如上所述種種，連同傳染性患者產(chǎn)生的生活垃圾組成了醫(yī)療垃圾。

醫(yī)療垃圾是一種危害性極大的特殊垃圾，具有高污染性、高危險(xiǎn)性、高傳染性等特點(diǎn)，其產(chǎn)量雖不多，但卻含有多種病菌、病毒傳染性極強(qiáng)，處理不當(dāng)將會(huì)對(duì)人民的身體健康和生命安全構(gòu)成巨大威脅[2]。因此，世界各國(guó)紛紛投入大量人力物力開展醫(yī)療垃圾處理技術(shù)研究。

1　醫(yī)療垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀

醫(yī)療垃圾處理方法可分為焚燒法和非焚燒法。非焚燒法包括衛(wèi)生填埋法、破碎壓縮法、化學(xué)處理法、高溫滅菌法、熱解處理法、微波處理法及離子體法等[3]，其處理的主要目的是使醫(yī)療垃圾無害化、減量化和資源化。國(guó)際上，成熟和流行的處理方法以集中焚燒處理法為主，如美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等。歐洲有超過70%的危險(xiǎn)廢物采用這種方法處理，但也有采用微波處理法、離子體法或化學(xué)處理法的。不過，國(guó)外采用焚燒法處理危險(xiǎn)廢物的國(guó)家，都擁有非常嚴(yán)格的爐渣、飛灰和尾氣控制標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到無菌、無毒排放。

我國(guó)醫(yī)療垃圾處理的情況是，一些大城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集中處理，并實(shí)現(xiàn)了減量化、無害化、資源化處理，但還有一部分醫(yī)院的醫(yī)療垃圾還只是集中掩埋，尤其是一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、偏遠(yuǎn)醫(yī)院。目前，我國(guó)已經(jīng)建成了一批大型醫(yī)用垃圾集中處理場(chǎng)（站），如石家莊、沈陽、廣州、杭州、福州、南京、蘇州、南寧、西寧等，另外，北京、天津、上海、深圳、長(zhǎng)沙等城市也正在籌建。其采用的處理技術(shù)主要以高溫焚燒爐為主，熱解爐或熱解式焚燒爐較少，高溫等離子式焚燒爐因技術(shù)尚未成熟，裝備數(shù)量亦不多。包頭、徐州、天津等地還建成了采用熱解技術(shù)處理的大型固定醫(yī)療垃圾處理站。

2　醫(yī)療垃圾熱解處理工藝研究

2.1熱解處理系統(tǒng)組成

通常醫(yī)療垃圾熱解處理系統(tǒng)應(yīng)包括：垃圾進(jìn)料系統(tǒng)、熱解爐、煙氣處理系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、燃?xì)饣厥赵倮孟到y(tǒng)[4-7]。

（1）垃圾進(jìn)料系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)垃圾的自動(dòng)進(jìn)料，一般包括傾倒機(jī)構(gòu)、壓縮機(jī)構(gòu)、抓手裝置及輸送裝置等。

（2）熱解爐是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，按照功能不同，熱解爐分為3個(gè)主要部分：干燥室、熱解室、熔融室。

（3）煙氣處理系統(tǒng)主要用于對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣等進(jìn)行除酸、除塵處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通常包括冷卻塔、酸性吸附裝置、布袋除塵器、活性炭吸附裝置等。

（4）除渣系統(tǒng)主要用于將熱解處理的最終灰渣排出熱解爐，通常有直排式除渣裝置、絞龍除渣裝置、自動(dòng)輸送除渣裝置等。

（5）燃?xì)饣厥赵倮孟到y(tǒng)主要用于將醫(yī)療垃圾熱解得到的可燃?xì)怏w引出。

醫(yī)療垃圾熱解處理系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于垃圾熱解爐體結(jié)構(gòu)、燃?xì)饣赜煤蜔煔馓幚硐到y(tǒng)，這對(duì)垃圾熱解及煙氣排放起著至關(guān)重要的作用。

圖1　醫(yī)療垃圾熱解系統(tǒng)圖

2.2熱解爐

熱解爐工作原理如圖2所示。醫(yī)療垃圾進(jìn)入熱解爐后，首先在干燥室干燥，干燥室下方通常為燃燒室，主要目的是揮發(fā)垃圾內(nèi)的水分；此后經(jīng)過干燥的垃圾進(jìn)入熱解室（溫度為650～850℃）開始熱解反應(yīng)，并分解為CO及CH4等氣態(tài)烴類可燃混合氣體，混合可燃?xì)獗凰腿肴紵胰紵?，為干燥室、熱解室、熔融室的化學(xué)反應(yīng)提供能量支持；熱解后的殘余物（液態(tài)焦油、碳素以及垃圾本身含有的無機(jī)灰渣和惰性物質(zhì)等）進(jìn)入熔融室（溫度為850～1 000℃）繼續(xù)反應(yīng)，熱解得到的可燃?xì)怏w由此引出并進(jìn)入燃?xì)饣厥赵倮孟到y(tǒng)，最后的殘?jiān)?jīng)除渣系統(tǒng)排出。

圖2　熱解爐工作原理圖

2.3煙氣處理系統(tǒng)

醫(yī)療垃圾熱解系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣中包含有酸性氣體、粉塵、不完全燃燒物、重金屬、二噁英及其他有機(jī)劇毒性污染物等，且由于高溫各成分以氣體狀態(tài)存在。為了防止煙氣排放對(duì)環(huán)境的二次污染，應(yīng)當(dāng)采取嚴(yán)格的煙氣凈化措施。其處理流程是首先通過除塵裝置對(duì)煙氣進(jìn)行吸附飛灰處理，再通過急冷除酸裝置進(jìn)行煙氣降溫及去除酸性氣體，然后進(jìn)入裝有如消石灰粉末等的堿性溶液的設(shè)備中進(jìn)一步凈化，最后排放到空氣中。

2.3.1煙氣除塵系統(tǒng)

煙氣除塵系統(tǒng)可選用高效布袋除塵器，亦或在進(jìn)入布袋除塵器前的煙道上設(shè)置活性炭裝置[8]。采用布袋除塵器既可以降低顆粒物濃度，也可以在一定程度上凈化如重金屬、PCDDs等。此外，加入的活性炭吸附裝置對(duì)于去除重金屬也具有很好的效果。

2.3.2二噁英控制系統(tǒng)

二噁英控制采用從源頭、過程、產(chǎn)生后3個(gè)階段進(jìn)行控制的方式實(shí)現(xiàn)[9-10]。從源頭加以控制的措施包括：（1）3T（time，temperature，turbulence）控制技術(shù)使煙氣在1 100℃停留時(shí)間不小于2 s，并保持充分的湍流工控，使二噁英徹底分解；（2）對(duì)高溫?zé)煔獠扇〖崩浯胧?，即在小? s內(nèi)使煙氣從850℃冷卻至200℃以下，減少二噁英重新合成的幾率；（3）經(jīng)過上述處理的煙氣采用活性炭（或其他吸附材料）吸附，利用其吸附率高的特性進(jìn)行吸附凈化。

3　熱解處理技術(shù)車載化應(yīng)用研究

熱解處理技術(shù)已在國(guó)內(nèi)的徐州、包頭等城市實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，但仍以固定集中處理站為主。如希望做成車載化處理系統(tǒng)，則必須解決車輛有限的空間、載質(zhì)量與整個(gè)龐大系統(tǒng)之間的矛盾，而不是系統(tǒng)簡(jiǎn)單的比例縮小問題。

3.1車輛有限空間與系統(tǒng)龐大體積之間的矛盾

首先要解決的問題是處理量的問題，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到爐體的大小及質(zhì)量。反過來，爐體的大小又會(huì)影響爐內(nèi)容積的大小，進(jìn)而影響處理量。因此，這是一對(duì)矛盾。

具體的做法是：按照處理能力要求確定處理量，然后根據(jù)系統(tǒng)維持自身循環(huán)所需的能量大小確定爐內(nèi)容積，并核準(zhǔn)其是否可自持。

確定了爐體大小，隨后就可以計(jì)算出其產(chǎn)氣量、煙氣排放量等，據(jù)此可以計(jì)算出所需的煙氣處理過程中所需的堿液量、活性炭等，進(jìn)而確定急冷水箱、凈化水箱等的大小。

3.2車輛載質(zhì)量與系統(tǒng)質(zhì)量之間的矛盾

對(duì)于固定式熱解處理系統(tǒng)來說，所有設(shè)備均固定于地面，只需要根據(jù)質(zhì)量確定地樁及螺栓等，不存在超重問題。然而，車輛載質(zhì)量是有限的，因此需要選用盡量輕、薄的耐火材料填充爐膛，既要保證爐內(nèi)高溫不外泄，又要有效降低爐體質(zhì)量，并減小爐體體積。

為了更好地滿足車輛載質(zhì)量及空間要求，可以適當(dāng)減少固定式集中處理站煙氣凈化系統(tǒng)的步驟或?qū)⒛承┎襟E進(jìn)行組合。如可以將布袋除塵裝置取消改為噴淋水箱的形式進(jìn)行煙氣除塵，同時(shí)噴淋水箱又兼具去除酸性氣體的功能，還可以將活性炭吸附裝置設(shè)置在煙氣氣道內(nèi)。

4　應(yīng)用前景展望

自2003年起，國(guó)家衛(wèi)生部相繼出臺(tái)了一系列管理措施及相關(guān)政策，并投入了大量的資金和技術(shù)研究和建設(shè)醫(yī)療垃圾處理項(xiàng)目。目前，我國(guó)已在北京、上海、天津等多地建立了大型醫(yī)療垃圾集中處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了大中城市醫(yī)療垃圾的集中處理。然而，要實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)醫(yī)療垃圾的全方位集中處理是極為困難的，尤其對(duì)那些地處偏遠(yuǎn)地區(qū)且又產(chǎn)量不多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)來說，醫(yī)療垃圾的集中收集與及時(shí)處理更是不易實(shí)現(xiàn)。具有高危傳染性的非典、流感、禽流感等突發(fā)公共衛(wèi)生事件產(chǎn)生的醫(yī)療垃圾因堆放、收集、轉(zhuǎn)運(yùn)也可能增加傳染機(jī)會(huì)而更具危險(xiǎn)性。若這些有害垃圾得不到及時(shí)有效的處理，必將給當(dāng)?shù)厝嗣窳粝潞艽蟮陌踩[患。此時(shí)，車載醫(yī)療垃圾熱解處理設(shè)備不失為一個(gè)折中的好辦法，也更符合我國(guó)國(guó)情需要。一則車載處理設(shè)備建設(shè)經(jīng)費(fèi)相對(duì)較低，運(yùn)行成本低廉；二則該設(shè)備設(shè)施運(yùn)行可靠、操作便捷，又可移動(dòng)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)就地處理，適應(yīng)性強(qiáng)。因此，采用車載醫(yī)療垃圾熱解技術(shù)，能夠最大限度地減少醫(yī)療垃圾處置環(huán)節(jié)，及時(shí)有效地處理突發(fā)公共衛(wèi)生事件產(chǎn)生的各種高危傳染性廢物，方便快捷地實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾的減量化、資源化和無害化的一體化處理，實(shí)現(xiàn)保證人民生活安全穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境和諧的目的，應(yīng)用前景廣闊。

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（收稿:2015-02-15修回:2015-04-10）

（欄目責(zé)任編校:傅靂）

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

[中國(guó)圖書資料分類號(hào)]R318；R197.38A

1003-8868（2015）05-0104-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.104

總后衛(wèi)生部“十一五”重大項(xiàng)目子項(xiàng)目（06D002）

王政（1952—），男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事衛(wèi)生裝備設(shè)計(jì)及人機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)等方面的研究工作，E-mail:wz800801@live.cn。

300161天津，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所（王政，韓俊淑，吳麗華，劉亞軍）

韓俊淑，E-mail:wlh307@163.com