醫療廢物焚燒煙氣污染控制可行技術

張靜　康寧

摘要：以焚燒方式處置醫療廢物推廣的關鍵在于有效治理焚燒煙氣所含污染物。本文根據醫療廢物焚燒煙氣污染物主要成分，歸納了可行治理技術，指出了工藝路線的關聯性。

關鍵詞：醫療廢物；焚燒；酸性氣體；二噁英

中圖分類號：X799.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0249-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.149

Abstract：Incineration of medical waste is widely applied in China.The key is how to dispose pollutants in incineration gas.The main pollutants of medical waste incineration gas was analysed ，available techniques were introduced and the association among the process was emphasized.

Key words：Medical waste；Incineration；Acid gas；Dioxins

作為一種特殊的危險廢物，醫療廢物的危害包括傳播疾病和污染環境 [1]。焚燒法與非焚燒法是現階段醫療廢物處置的兩大類方式。焚燒法適用于多種醫療廢物，工藝設備相對成熟，應用最廣。化學或微波消毒、高溫蒸煮等屬于非焚燒法，雖然應用較少，卻被認為最具發展潛力。然而非焚燒法的缺點比較明顯，首先對醫療廢物適用范圍較窄，其次處理效率相比焚燒法低。結合我國的具體情況以及各地已經建成的醫療廢物集中處置廠所采用的工藝設備，現階段仍首選焚燒法處理 [2]。醫療廢物焚燒法的優點是，能有效分解長鏈有機物，殺滅致病菌；燃燒釋放的熱量可用來發電等。本文根據醫療廢物焚燒煙氣中污染物的主要成分，歸納了各類污染物的可行治理技術，給醫療廢物焚燒廠籌建階段選擇污染物治理工藝路線提供參考。

1 焚燒煙氣污染物

醫療廢物的物理組成：有機物如棉簽、紙、機體組織等約占80%；無機物如金屬、玻璃等約占10%；其他如廢藥劑藥品等約占10%[3]。鑒于上述醫療廢物成分，可以判斷出焚燒廢氣所含污染物主要有：酸性氣體（氯化氫、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物）、煙塵、二噁英及重金屬。

2 焚燒煙氣控制措施

2.1 源頭控制

醫療廢物中塑料制品的占比相當大，其主要成分含有聚氯乙烯，是焚燒煙氣中酸性氣體、二噁英的主要來源[4]。塑料制品是可再生資源，強化醫療廢物的前期管理，進行分類收集、聯單儲運及處置監管，將分類收集的塑料進行滅菌、消毒后再利用，其余廢物可直接焚燒[5]。這樣既減少了資源浪費，又降低了參與焚燒的醫療廢物中的氯含量， 從而減少二噁英和酸性氣體的生成，降低了后續煙氣處理的難度[6-7]。

2.2 醫療廢物焚燒系統

醫療廢物焚燒處置系統主要包括：進料裝置、焚燒爐、燃燒空氣供給、余熱利用、煙氣凈化、灰渣處理等。焚燒爐內分為一燃室和二燃室，是該技術的關鍵設備。物料在一燃室進行烘干和熱解，在二燃室完全燃燒[8]。焚燒煙氣凈化系統一般包括以下工藝：急冷、除酸、吸附和除塵[9]。

2.3 酸性氣體控制措施

要去除煙氣中的含酸物質（以氯化氫為主），可以采用濕法、半干法或者干法。濕法是將吸收劑配制成溶液或漿液，然后大量噴灑至篩板塔、噴淋塔、填料塔等凈化設備內，此時煙氣中的酸性污染物被中和吸收而去除。吸收劑常采用燒堿或生石灰。干法是將干粉吸收劑噴入煙道或其他反應器內，煙氣中的酸性物質與吸收劑發生反應，再整體送至除塵裝置，反應物及煙氣中的其他顆粒一同被脫除。半干法工作原理同濕法相似，液態吸收劑噴入量應嚴格控制，以能被高溫煙氣蒸發生成粉狀產物為準。

半干法脫酸兼具干法和濕法的優點，能耗少，設備簡單，在國內應用較多[10]。半干法脫酸設備主要包括急冷塔和半干脫酸塔。

焚燒煙氣首先進入急冷塔，主要作用是使煙氣迅速降溫，減少二噁英類物質在300～500℃溫度區間再次生成。經過換熱設備后煙溫降低到550℃左右，向急冷塔內噴入水作為直接冷卻介質，煙氣經過急冷塔時與霧化后的水接觸，使得傳熱速度較快，迅速將煙溫降低至200℃左右，控制這一過程的反應時間小于2 s。煙氣與水霧在一同混合下落過程中實現了汽化，塔底基本不產生污水。

煙氣經過急冷塔后即進入半干脫酸塔，目的是去除煙氣中酸性氣體。入口煙溫約200℃，出口煙溫約170℃，采用噴吸收劑的方式，脫除煙氣中大部分酸性氣體。現以石灰漿為例說明，這一反應共分兩步，首先：在半干脫酸塔內，待處理煙氣與石灰漿霧滴充分混合，氯化氫等酸性氣體與漿液霧滴中的堿性成分發生化學反應；第二階段：煙氣本身攜帶的熱量使漿液霧滴中的水分蒸發，使得漿液中石灰及反應生成物變成固態顆粒，在塔下部以及后續的煙氣處理設備內，與氣態污染物繼續發生反應，總的污染物凈化效果有所提高。

也可同步進行煙氣急冷和半干法脫酸。采用噴射含堿水溶液急冷法（一種換熱效率較高的換熱方式），先用高效霧化噴嘴將氫氧化鈉溶液霧化成極小的霧滴，爾后與煙氣直接發生熱交換，將水滴快速變成水蒸氣，在短時間內（≤1s）即可將煙氣溫度降低至160～200℃，從而遏制“飛灰”在中溫段發生異相催化，防止二噁英再次生成，同時中和大部分酸性污染物。

為提高脫酸效率，有的工藝路線在急冷和半干法脫酸后，再加一步干法脫酸，將消石灰粉噴入煙道內，與煙氣中的剩余酸性物質繼續反應。由于急冷或半干法脫酸后煙氣中仍含有部分水汽，用這種方法脫酸效果更佳。

焚燒煙氣中的氮氧化物也是常見的酸性污染物，通過控制燃燒條件來抑制其產生屬于源頭治理，接下來再考慮末端處理。氮氧化物的去除技術包括選擇性非催化還原法、氨還原法以及煙氣再循環法等。

2.4 煙塵控制措施

焚燒煙塵包括燃燒時產生的煙霧以及飛灰顆粒。煙霧一般指焚燒時產生的固體顆粒氣溶膠，它是熔融物質揮發冷卻后形成的氣態物質冷凝物。飛灰可認為是隨著燃燒煙氣排出的較細灰分[10]。收集焚燒產生的大顆粒飛灰（5～50mm）可采用沉降室和旋風除塵器，收集小顆粒飛灰最常用的是布袋除塵器，除塵效率可達99.9%。

2.5 二噁英類控制措施

二噁英是在焚燒過程中，不完全燃燒條件下煙氣中苯環和氯離子于一定溫度下結合生成的，在煙氣和飛灰中含量較高[11-12]。降低二噁英排放的途徑主要有兩種，一種是通過控制物料燃燒工藝，切斷其生成條件：根據相關法規，醫療廢物焚燒爐需設置二燃室，燃燒溫度保持在 850 ℃以上，煙氣停留時間大于等于2 s，是有效減少二噁英形成的必要條件。控制煙道內二噁英低溫再合成，在前述急冷塔即可實現。另外一種是對燃燒煙氣進行凈化，可采用活性炭吸附或布袋除塵器捕集。

去除已生成的二噁英主要有活性炭法，包括固定床吸附技術和粉末噴注吸附技術以及選擇性催化還原法等。目前國內主要采用的是活性炭噴注吸附技術：噴入活性炭粉，利用活性炭顆粒對有機氣體較強的吸收能力，進一步除去煙氣中的二噁英[13]。

二噁英常附著在飛灰顆粒物上，布袋除塵器通過捕集99.9%的顆粒物而將二噁英一并去除[14]。二噁英類物質的特點是沸點較高，氣化壓力較低。當煙氣溫度在 150～280 ℃時，二噁英以細小的顆粒狀態存在，覆膜布袋除塵器是在常規的布袋表面涂覆一層有機聚合物，使濾袋形成初濾層，故覆膜布袋除塵器可以有效捕集二噁英[15]。提倡以覆膜布袋除塵器代替普通布袋除塵器。

2.6 重金屬

醫療廢物焚燒時，煙氣中還包含一些重金屬如含汞、鉻、砷、銅、鉛等的物質。它們主要以各種鹽類和氧化物的形式存在于煙氣、飛灰中，目前尚無單獨針對重金屬的處理措施，可通過酸洗、活性炭吸附和布袋除塵等多種方法與煙氣中其他污染物協同去除[10]。

2.7 醫療廢物焚燒爐煙氣處理工藝路線

根據前述焚燒爐煙氣中各種污染物的治理措施，結合焚燒爐技術參數，通常采用的工藝路線為：

急冷、半干法脫酸→干法脫酸→噴活性炭粉末→覆膜布袋除塵器→排放

應當看到，工藝路線中的各項治理措施并非獨立存在，而是有機整體，例如急冷和半干法脫酸可以先后進行，也可以同時進行，冷卻介質有所不同。而袋式除塵器在過濾顆粒物的同時，也截留了重金屬和二噁英類物質。在工藝選擇和設計時，不應忽略組合技術之間的聯系和協同作用，宜統籌考慮其綜合效果。

3 結語

結合現階段我國的國情，焚燒法仍是處置醫療廢物的主流技術，妥善處理焚燒煙氣所含有害物質成為醫療廢物焚燒處置的關鍵。焚燒法的缺點主要是焚燒煙氣成分復雜，所含污染物種類較多。實現達標排放是基本條件，還應準備應對隨時可能收嚴的排放標準[16]。醫療廢物焚燒煙氣處置可行技術的研究，對于開展行業內示范工程、全面推廣進而提高行業整體技術水平意義重大[2]。

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收稿日期：2018-05-24

作者簡介：張靜（1978-），女，工程師，碩士，主要從事環境工程評估與應用研究。