感染性醫療廢物非焚燒處理技術述評
——以微波消毒技術為例

羅錦程，李淑媛，周強，鄭洋，蔣文博，矯云陽

(生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029)

1 醫療廢物概述

醫療廢物是指醫療衛生機構在醫療、預防、保健以及其他相關活動中產生的具有直接或者間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物，通常含有大量的病原微生物、寄生蟲和其他有害物質，是引發疾病傳播或相關公共衛生問題的重要危險性因素。醫療廢物一旦管理或處置不當，不但會對生態環境帶來破壞，還會成為疾病傳播的源頭，甚至可能引發嚴重的公共衛生事件。醫療廢物處置工作與生態環境、疾病防控、科學技術等諸多領域密切相關，事關人民的身體健康和生產生活，是世界各國(地區)環境監管的重點[1]。

醫療廢物分為感染性廢物、損傷性廢物、病理性廢物、藥物性廢物、化學性廢物5大類。其中，感染性醫療廢物因通常含有病原體，具有引發感染性疾病傳播的風險而成為醫療廢物管理的重中之重。根據聯合國環境署(UNEP)和世界衛生組織(WHO)的相關報告，感染性醫療廢物大約占醫療廢物比重的10%[2]。

感染性醫療廢物包括被病人血液、體液、排泄物污染的物品，病人使用過的一次性醫療用品及一次性醫療器械，如口罩、棉簽、紗布等，傳染病院醫護人員穿戴過的口罩、防護服等防護設備也包含在內[3]。感染性醫療廢物因其特殊性，是環境中潛在的污染源，若日常管理不嚴格、消毒滅菌過程不徹底，將會給醫護人員、公眾健康乃至生態環境造成巨大威脅[4]。

我國于1990年簽署《控制危險廢料越境轉移及其處置巴塞爾公約》(Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and Their Disposal)(簡稱《巴塞爾公約》)。作為《巴塞爾公約》的締約國，為保護生態環境，防止醫療廢物對公共衛生造成威脅，根據《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》《醫療器械管理條例》等法律法規，我國先后頒布了《醫療廢物分類目錄(衛醫發〔2003〕287 號)》《醫療廢物集中處置技術規范(試行)(環發〔2003〕206號)》《醫療廢物管理條例》《醫療衛生機構醫療廢物管理辦法(衛生部令第36號)》以及《醫療機構廢棄物綜合治理工作方案》。這些規章制度的出臺，為我國醫療廢物管理事業走上法制化與規范化的道路提供了重要的政策保障。目前，醫療廢物已列入《國家危險廢物名錄(2016版)》，在垃圾分類時需歸為危險廢物進行投放。

2 醫療廢物常用處理技術

醫療廢物的處理方法大致可分為兩大類，一類是高溫焚燒法，另一類是采用高溫蒸汽消毒、化學消毒、微波消毒等技術的非焚燒法。本章節將對高溫焚燒法、化學消毒法、高溫蒸汽消毒法三種常用的醫療廢物處理技術進行簡要的述評。

2.1 高溫焚燒法

高溫焚燒法具有運行安全、操作簡便、可高效消毒等特點，是當前應用最為廣泛的醫療廢物處理技術。醫療廢物在高溫焚燒的過程中，無害化和減量化的效果比較明顯，但可能會在焚燒過程中產生二噁英、含重金屬飛灰等有害物質，容易對人體健康造成二次傷害，對生態環境造成二次破壞。

2.2 化學消毒法

化學消毒法是一類技術工藝比較成熟的醫療廢物處理方法。醫療廢物首先需經機械破碎，再將破碎后的醫療廢物與次氯酸鈉、二氧化氯等化學消毒藥劑充分混合均勻，保證足夠的消毒時間，使得醫療廢物中的病原體徹底分解，傳染性病菌被殺滅或滅活。目前，化學消毒法在我國的應用還不夠廣泛，多以境外引進技術為主，具有較大的發展潛力。

2.3 高溫蒸汽消毒法

高溫蒸汽消毒法是利用高溫蒸汽殺滅傳播媒介上所有微生物的濕熱處置方法，將醫療廢物暴露于一定溫度的水蒸氣氛圍中并停留一定的時間，利用水蒸氣釋放的潛熱，使醫療廢物中的致病微生物發生蛋白質變性和凝固，進而安全地實現醫療廢物無害化。但高溫蒸汽法在運行過程中會產生大量廢水，且針對醫療廢物的減容率相對較低，在處理過程中易產生有毒的揮發性有機物(VOCs)，不適用于所有種類的醫療廢物。

3 微波消毒技術簡介

3.1 微波消毒的基本原理

微波是一種具有熱效應與場效應的電磁波，微波消毒設備運行時能迅速產生熱能，快速穿透病原體并且直接使病原體內部分子摩擦產熱，造成病原體內部和外部同時升溫，最終導致病原體死亡。當生物細胞處于微波場中時，會受到沖擊和震蕩，細胞外層結構被破壞，進而出現細胞質崩解融合導致細胞死亡。綜上所述，微波消毒滅菌是微波熱效應與場效應綜合作用的結果[5]。

3.2 微波消毒的技術工藝

3.2.1 微波消毒系統組成

微波消毒系統通常由稱重系統、上料機構(可選配)、粉碎機構、滅菌機構、排料機構、尾氣處理裝置、冷卻系統和控制系統等部分組成。

3.2.2 微波消毒工藝流程

一定頻率[(2450 ± 50)MHz 或(915 ± 25)MHz]的微波和適量的水分是進行微波消毒的兩個核心條件。醫療廢物的微波消毒處理通常包括以下五個步驟：(1)將醫療廢物與水充分混合并攪拌振動；(2)機械破碎已潤濕的醫療廢物；(3)注入蒸汽，并將已潤濕的醫療廢物轉移，準備進行微波輻照；(4)微波輻照醫療廢物約20分鐘，并加熱至95℃，完成消毒滅菌步驟；(5)將處理完畢的醫療廢物轉移至專用容器內，壓縮廢物并進入下一個處理步驟(填埋或焚燒)[6]。

3.3 微波消毒技術的優缺點

3.3.1 優點

醫療廢物的微波消毒技術具有諸多優點。

(1)節能效果理想。傳統加熱模式通常為先加熱物體表面，再使熱量由表面經過熱傳導和輻射到達內部，加熱效率通常不高；而微波加熱則是直接對物體整體加熱，具有受熱均勻、加熱效率高的特點，且設備運行時不會使周邊環境產生高溫，能量損失極小，節能環保。

(2)消毒見效速度快。設備的電磁波能量轉換過程通常可在10秒內完成，微波瞬時即可穿透到物體內部，消毒菌譜廣，能夠達到99.99%以上的醫療廢物消毒滅菌效果，廢物的減容率可達80%，能高效地將感染性醫療廢物轉化為無害化的、不可辨認的碳化殘渣，通常無衍生污染物排放，處理完畢的醫療廢物可進入生活垃圾填埋場填埋或生活垃圾焚燒廠焚燒處置。

(3)設備占地面積小。微波消毒設備常采用集成式一體化的處理單元，既可用于醫療廢物的現場處理，也可用于醫療廢物的轉移處理，能夠改造為靈活的應急移動式微波消毒設備，場地選擇方便，避免了繁瑣的土地審批和建廠程序，可省去醫療廢物的統一收集和運輸環節，降低醫療廢物在運輸途中發生泄漏的風險，尤其適合醫院、診所等醫療廢物的產生場所現場使用。

(4)操作使用便捷。微波消毒設備的自動化程度通常較高，多采用微電腦控制技術，操作人員勞動強度低，設備運行便捷，醫療廢物處理完畢后可隨時關停。

(5)設備運營維護成本低廉。微波消毒設備通常采用自動化過程控制、操作簡單、維護方便，所需的操作人員人數少，人力資源成本顯著降低。包含廢物運輸、填埋成本在內，醫療廢物微波處理的成本大約為0.12美元/千克，而采用高溫蒸汽法的處理成本則高達1.10美元/千克。微波消毒設備的用戶可根據醫療廢物的產生量來選擇不同規格的產品，在確保醫療廢物處理過程符合法律法規規定的同時也能兼顧到經濟效益[7]。

3.3.2 缺點

沒有任何一種醫療廢物的處理技術是萬能的，微波消毒技術同樣存在其局限之處。

一是在適用的醫療廢物種類方面，微波消毒技術具有選擇性。微波消毒技術適宜處理《醫療廢物分類目錄》中的感染性廢物、損傷性廢物、病理性廢物(人體器官和具有傳染性的動物尸體等除外)。就實踐經驗來看，微波法比較適合處理濕性感染性醫療廢物，不宜處理具有細胞毒性的以及體積較大的金屬質地醫療廢物。藥物性廢物和化學性廢物在微波的作用下可能會發生一系列化學反應，向環境中釋放成分復雜的有毒有害物質，故微波消毒技術同樣不適于處理上述兩類醫療廢物。

二是微波消毒技術處理醫療廢物的效果容易受到多重因素的影響，處理規模比較有限。微波的輻照強度、輻照時間、醫療廢物混合程度以及醫療廢物本身對微波的吸收能力等因素均會影響最終的消毒效果。目前，微波消毒技術的醫療廢物處理量通常較小，且設備的初期投資成本較高，處理能力多局限在10噸/天以下，還有待通過技術創新來進一步擴大處理規模。

三是微波消毒技術存在固有的污染物排放問題。微波消毒設備在運行過程中由于高溫蒸汽和微波輻射的疊加效應，可能會產生惡臭并造成揮發性有機物污染。需要引起重視的是，微波作為一種電磁輻射，在工作過程中存在一定的電磁輻射污染風險，可能會對操作人員造成潛在的職業危害，作業時應采取相應的安全防護措施。

4 微波消毒技術的應用與創新

微波消毒技術因其處理效果良好、投資回報率高、公眾層面無突出“鄰避效應”等特點，在全球各地得到了比較廣泛的普及應用。

4.1 國際層面

世界衛生組織(WHO)在其頒布的《醫療廢物安全管理藍皮書》(Safe Management of Wastes from Health-care Activities)中指出，鼓勵醫療廢物處理遵循就近原則，避免在處理過程中造成二次污染。微波消毒技術則以其獨特的優點為醫療廢物的就近處理提供了重要選項，并在不斷的實踐過程中得到了技術革新。

20世紀90年代初，美國便開始利用微波輻照技術對醫療廢物進行處理。Sanitec公司是美國境內醫療廢物處理設備制造的龍頭企業。1990年，該公司制造的第一臺醫療廢物微波消毒設備在美國紐約一家醫院得到成功應用。截至目前，全球各地Sanitec公司產品用戶的醫療廢物處理量超過每天500噸。Sanitec公司制造的醫療廢物微波消毒設備安裝調試方便，可實現室內外、全天候運轉。環境友好是該設備最大的亮點，設備在運行過程中無需添加化學助劑，無廢水排放，內置的排氣過濾系統能去除可能產生的惡臭。由于工作溫度較低(95℃～100℃)，亦無揮發性有機物(VOCs)排放，醫療廢物的減容率可達80%。設備實現了微電腦自動化控制，可實時監控設備運行狀態，確保在作業過程中各項指標與參數合格，經過微波消毒無害化后的醫療廢物可同市政垃圾一道集中處理[11]。

美國ACT medical公司研發制造的新型醫療廢物微波消毒設備在可處理的醫療廢物種類方面得到擴充，其適宜處理的醫療廢物涵蓋血液及血液制品、透析廢物、人體組織器官、動物尸體、針頭注射器及其它鋒利廢物、生物培養基等實驗室樣本、輸液用品、口罩防護服等，醫療廢物的減容率可達80%，產品獲得了美國加利福尼亞州公共衛生局的認證。此外，該微波消毒設備的用戶還可選購配套的焚燒裝置，實現微波—焚燒消毒技術聯用，進而使一些不宜采用微波消毒的化學性廢物和藥物性廢物也能得到妥善處理。預計每噸經微波消毒設備處理完畢的廢物焚燒后產生的電能可供一戶普通美國家庭使用2周，廢棄物轉化為能源(Waste-to-Energy)的效率十分可觀[12]。

值得關注的是，高溫蒸煮與微波消毒的聯用技術也在悄然興起，如意大利ECONOS 公司研發的“微波+高溫高壓蒸汽”復合強化處理工藝。該技術在醫療廢物處置的過程中集成了微波消毒技術與高溫蒸汽消毒技術的優點，運行過程中無二噁英排放，實現了醫療廢物的安全毀形、減容和無害化，適宜設置在人口密度較大的地區[8，13]。

目前，英國、法國等西方發達國家已成功運用基于微波技術的醫療廢物消毒毀形一體化小型設備，實現了醫療廢物的就地無害化處置，處理后的殘渣可連同普通生活垃圾進行集中處理。隨著相關技術的不斷成熟，俄羅斯、巴西、羅馬尼亞、馬來西亞、新加坡、越南等國家也紛紛開始啟用小型醫療廢物微波處置設備就地或就近處理醫療廢物[14]。當前在世界范圍內，醫療廢物的微波消毒技術正在進入一個快速發展時期，越來越多的國家開始選擇微波消毒技術作為焚燒法的替代手段。

4.2 國內層面

利用微波消毒技術處理醫療廢物在我國尚處于起步階段。2006 年，原國家環境保護總局頒布了我國首份醫療廢物微波消毒環境保護行業標準《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范(試行)》(HJ/T 229—2006)，該標準規范了醫療廢物微波消毒處理技術的應用行為、工程建設以及設施運行管理，進一步強化了我國醫療廢物的安全管理，為國內醫療廢物微波消毒處理工程的規劃、設計、施工、驗收和運行管理提供了行動指南[15]。

2007年11月，甘肅省平涼市醫療廢物微波消毒集中處置中心建成投入運營。該項目日處理醫療廢物能力為3噸，采用“微波+高溫高壓+蒸汽消毒”的復合處理工藝，可處理平涼市6縣1區醫療衛生機構產生的感染性、損傷性醫療廢物，項目的落成加快了平涼市醫療廢物無害化處理步伐，有力地促進了平涼城區及周邊各縣區的生態環境保護工作[16]。

2012年，原環境保護部和國家發展改革委等四部門下發的《“十二五”危險廢物污染防治規劃》指出，對確有困難，難以實現統一收集處置的縣級市和縣(區)醫療廢物，要因地制宜，統籌規劃，鼓勵采取高溫蒸汽處理、化學消毒和微波消毒等非焚燒方式，建設縣級醫療廢物處置設施。

2014年，河南商丘制造出我國首臺醫療廢物微波消毒設備樣機，并獲得國家科技成果認證，標志著微波消毒技術作為醫療廢物的非焚燒技術正逐步在國內得到推廣，進一步推動了我國醫療廢物處理方式的多元化進程。

2020年1月，浙江省嘉興市首個醫療廢物處置項目——海寧市綠能環保項目開始試運行，該項目采用了目前較為成熟先進的“高溫蒸汽消毒+微波消毒”工藝，配備有自動化處理裝置，僅需3名工人進行操作，日均醫療廢物處置能力30噸，最大可達45噸。廠區安裝有空氣負壓設備，確保了在作業過程中無異味產生。醫療廢物經消毒、破碎后會被運到生活垃圾發電廠進行焚燒，實現了嘉興全市醫療廢物“日產日清”。預計該項目年處置醫療廢物將達到1萬噸，嘉興市域醫療廢物能夠在此兜底處置[19]。

2020年伊始，我國多地發生新型冠狀病毒( Corona Virus Disease 2019，COVID-19)感染引發的肺炎疫情，全國各地的醫療廢物處理負荷隨之上升，疫情較為嚴重的湖北省武漢市更是處理壓力劇增。根據2020年2月11日生態環境部的統計數據，當日武漢全市醫療廢物實際處置能力為100.5噸/天，較疫情發生前增加50.5噸/天，全市共收集醫療廢物47噸，全部按涉疫情醫療廢物處置，當日集中處置57噸(含庫存10噸)，平均運行負荷率為57%，醫療廢物處置設施總體運行平穩[20]。

實現涉及疫情相關醫療廢物安全無害化處理，確保全國醫療廢物“應收盡收、應處盡處、日產日清”，有效防范醫療廢物可能造成的環境風險，是打贏疫情防控阻擊戰的關鍵環節。微波消毒技術作為感染性醫療廢物處理的代表性技術，也為疫情期間醫療廢物的安全處置做出了突出貢獻。2020年2月，河南省利盈環保科技股份有限公司向武漢雷神山醫院捐贈的移動式醫療廢物微波消毒設備(MDU—5B/G型)開始啟用。該微波消毒設備總功率117千瓦，裝機質量13000千克，醫療廢物日處理量可達5噸，設備運行僅需1名操作人員，可處理感染性、損傷性、病理性醫療廢物(人體器官等除外)，完全可以滿足雷神山醫院醫療廢物處置需求，能保障疫情期間醫院醫療廢物實現就地無害化處置，最大限度地遏制新冠病毒傳播蔓延的風險[21]。

4.3 國內外差距簡析

4.3.1 醫療廢物微波消毒技術普及程度依然有限

在醫療廢物微波消毒技術的普及推廣方面，相較歐美發達國家，我國仍處于起步階段，普及率依然很低。當前，醫療廢物微波消毒技術在我國的市場化程度還不夠成熟，相關的設備廠商數量還相當有限，在技術研發領域仍會遭遇瓶頸，設備的購置費用比較高昂，已投入運營的醫療廢物微波消毒設備仍限于小批量、間歇式的醫療廢物處理模式，亟須在后續工作中取得突破性進展。

4.3.2 醫療廢物微波消毒技術研發力度不足

本文以“醫療廢物微波消毒”為關鍵詞在谷歌專利數據庫(Google Patents)中進行檢索，統計出我國相關專利共21篇，其中最早的專利授權年份為2015年。再以對應英文“Medical Waste Microwave Disinfection”為關鍵詞再次在谷歌專利數據庫中進行檢索，共檢索得到6179篇相關專利，其中不少專利的授權時間集中在20世紀90年代。上述結果表明我國在醫療廢物微波消毒技術的自主研發領域，無論是在研發歷史上還是在成果產出上，均與世界上一些發達國家存在較大的差距。

4.3.3 醫療廢物微波消毒技術相關文件更新滯后

在微波消毒技術相關文件的更新與出臺方面，我國仍落后于世界上一些發達國家。例如，美國疾控中心(Centers for Disease Control and Prevention)出臺的微波消毒技術相關指南由專家組成員適時更新，并上傳至互聯網供民眾免費下載參考，最新一版技術指南的更新時間為2019年5月[22]。反觀我國，目前醫療廢物微波消毒的有關技術規范文件僅有1份，仍然為2006年原國家環境保護總局頒布的《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范(試行)》(HJ/T 229—2006)，近十五年未對原有的技術規范進行必要的修訂，也尚未依據國情實際適時出臺新的管理辦法，醫療廢物微波消毒技術相關文件的修訂與出臺存在嚴重滯后的情況，與日俱增的醫療廢物和缺乏醫療廢物處理配套指導性文件現狀之間的矛盾十分突出。

5 前景展望與政策建議

5.1 優化決策，實現醫療廢物微波消毒技術科學精細化管理

微波消毒技術作為醫療廢物的非焚燒處理技術之一，在推進我國醫療廢物處置技術的創新方面具有重要意義，在積極推廣應用的同時，也要強化相應的管理工作，做到技術創新與政策制訂有序同步推進。盡管微波消毒技術同焚燒技術相比擁有一些獨特的優勢，但也絕非是適用于一切的“萬能技術”，同樣有其特定的應用范圍，必須按照因地制宜的原則，精準施策，綜合考慮擬處理醫療廢物的屬性、技術的可靠性與潛在風險、設備運行過程中的環境影響、操作人員職業安全與健康等因素。與此同時，也需統籌兼顧相關政策法規、經濟投資回報率、服務人口規模、公眾的接受程度等因素，做好做實微波消毒技術的可行性研究與頂層設計，并跟進配套的環境影響評價與環境輿情監測等工作，力爭做到“一廠一案”，緊密結合實際情況與實踐經驗來探索醫療廢物微波消毒技術的最優應用方案。

5.2 完善體系，及時出臺與時代相適應的微波消毒技術指導性文件

近年來，隨著醫療衛生事業的快速發展和人民群眾對健康以及環境要求的不斷增加，有關醫療廢物管理的技術規范與管理方法亟須盡快完善。目前我國在醫療廢物微波消毒領域的有關文件僅有2006年原國家環境保護總局頒布的《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范(試行)》(HJ/T 229—2006)，文件出臺進度與時代發展節奏存在明顯的脫節現象，與我國打贏污染防治攻堅戰的大背景不相適應。建議由生態環境部牽頭，以2020年2月國家衛生健康委等10部門印發的《醫療機構廢棄物綜合治理工作方案》為指導，緊密結合“無廢城市”建設等重大項目，遵循“閉環管理、定點定向、全程追溯”的原則，出臺一系列與時代發展相適應的醫療廢物微波消毒技術規范與管理辦法，進一步完善我國醫療廢物管理法規體系，扭轉當前我國在醫療廢物微波消毒技術領域普及應用的被動局面，滿足人民日益增長的優美生態環境需要[23]。

5.3 協調聯動，促進醫療廢物微波消毒行業高質量發展

醫療廢物管理是我國生態文明建設中的關鍵環節，是系統性、專業性、公益性很強的大工程。目前，我國醫療廢物的微波消毒行業尚處于起步時期，需要加強國家發展改革委、國家衛生健康委、生態環境部、工業和信息化部、財政部、科技部、國家市場監管總局等有關部委之間的協同合作，進一步加大對醫療廢物微波消毒先進技術的自主研發與對外引進力度，加大對醫療廢物微波消毒技術的公眾宣傳教育引導力度，加大對國內醫療廢物微波消毒技術市場化的財稅支持力度，不斷規范微波消毒技術的操作管理流程，引導醫療廢物微波消毒處理行業規范健康發展，培養一批連鎖化、集團化、規模化的醫療廢物微波消毒骨干企業，加快醫療廢物微波消毒技術與云計算、物聯網、“互聯網+”、5G、人工智能、區塊鏈等現代新興技術的深度融合，實現醫療廢物管理相關產業行業高質量發展與生態環境高水平保護。

此外，我國應牢牢把握綠色“一帶一路”與“健康絲綢之路”建設等重要國際合作平臺，以微波消毒技術處理感染性醫療廢物為切入點，結合污染防治攻堅戰、疫情防控阻擊戰的最新戰果，加強同世界衛生組織、聯合國環境署等國際組織以及國外環境保護與衛生健康政府機構之間的信息溝通，向世界貢獻醫療廢物管理領域的“中國智慧”與“中國力量”，通過國際生態環境保護交流合作推動構建人類命運共同體。