醫療廢物高溫蒸煮及其與生活垃圾焚燒協同處理

彭小龍

（上?？岛悱h境股份有限公司，上海 201703）

1 引言

醫療廢物具有高腐蝕性、可燃性、傳染性、高毒性等特點，會對自然環境以及人體造成巨大損害，因此受到廣泛關注。根據《醫療廢物管理條例》規定，嚴禁醫療廢物混入生活垃圾進行處理，必須進行集中處理處置，以達到殺滅病原體，防止疾病傳播和醫療廢物減量化、無害化的目的。

醫療廢物集中處置的方法主要有焚燒法和高溫蒸煮法。焚燒法是一種將醫療廢物在回轉窯或熱解爐中安全焚燒的處理方法，具有全種類處理、高減容率的特點。但是，焚燒法較高的運行要求、巨大的投資成本以及較難控制的環境污染，漸漸難以適應當前的情況。近年來，高溫蒸煮法由于其環保、經濟、易操作等特點，應用越來越多，一些學者也認為以高溫蒸煮為代表的非焚燒技術是未來的發展趨勢［1-3］。

本研究對醫療廢物的蒸煮工藝現狀進行總結，主要介紹了主設備一些具有爭議的問題以及輔助系統的能源和三廢處理情況，發現其與生活垃圾焚燒具有協同基礎。

2 典型高溫蒸煮工藝簡介

高溫蒸煮工藝主要遵循HJ/T 276—2006 醫療廢物高溫蒸汽集中處理工程技術規范（試行）［4］：將醫療廢物置于134 ℃的水蒸氣氛圍中并停留一定的時間，利用水蒸氣釋放出的熱量，使醫療廢物中的致病微生物發生蛋白質變性和凝固，進而死亡，從而使醫療廢物無害化，再進行填埋或焚燒處置，具體工藝流程如圖1 所示。

圖1 醫療廢物蒸煮工藝流程示意

3 主設備要點

3.1 破碎與蒸煮的順序

HJ/T 276—2006 中，按醫療廢物的處理順序，工藝可以分為蒸煮- 破碎、破碎- 蒸煮、同時蒸煮破碎等3 種形式，推薦采用破碎- 蒸煮、同時蒸煮破碎2 種。靳俊平等［5］結合我國的實際情況分析后，建議采用蒸煮- 破碎的工藝。通過近期調研顯示，市場主流的設備廠家中已均不采用同時蒸煮破碎工藝，破碎- 蒸煮工藝也鮮有項目應用，蒸煮- 破碎工藝已成為主流工藝。該工藝蒸煮柜內無機械運動，故障點少，運行穩定；醫療廢物在蒸煮前不進行破碎處理，減少了病菌在車間內的擴散，運行安全環保。相比于其他2 種工藝，破碎- 蒸煮工藝效率較低，經濟成本略大。HJ/T 276—2006 中明確規定蒸煮過程至少保持45 min，45 min 3 種工藝均能保證醫療廢物的達標處理，因此，更加穩定、安全、環保的蒸煮- 破碎工藝便受到了市場的青睞，成為了主流技術。

3.2 裝載量對滅菌效果的影響

醫療廢物的產生量逐年增長，而醫療廢物蒸煮設備的額定處理量卻不會變化。有的項目為了在后期不增加運行班次或不追加設備投資，采用增加每批次醫療垃圾裝載量的方法。但裝載量對于醫療廢物的滅菌效果存在一定影響，過多的裝載量會使蒸煮的滅菌效果不合格。谷良平［6］研究發現，在空氣排除率83.4%、滅菌時間30 min 的參數條件下，滅菌效果隨著裝載量的提升而減弱，只有在裝載量小于60%的情況下，才能保證滅菌效果合格。楊祖順等［7］研究表明，裝載量對設備的升溫曲線有明顯影響，半載狀態下可在35 min左右初次達到滅菌溫度；滿載狀態下則需要65 min左右初次達到滅菌溫度。李望昌［8］指出，對于冷熱交替使用，加熱氣化，但出口管徑不大、不能迅速釋放的容器，應嚴格控制裝載量在70%以下。因此為保證滅菌效果合格，在運行中應嚴格控制裝載量在70%以下。

3.3 設備外形的選擇

高溫蒸煮設備主要有方柜型和圓艙型2 種：方柜型橫截面為圓角矩形，四周有夾套加強，蒸汽先通過夾套，對設備預熱后再進入柜體；圓艙型橫截面為圓形，受力均勻，外部無夾套，蒸汽直接進入艙體。方柜型比圓艙型更可能產生裂紋、發生蒸汽泄漏等情況，韓立柱等［9］認為這主要是：①因為加強筋的末端恰在R 弧的切線位置，應力集中；②焊接時工藝不合理造成了過燒；③設備過高的使用頻率等。現在，隨著技術的迭代，焊接工藝的升級，少有項目會出現蒸汽泄漏的情況。但是，方柜型由于外部存在夾套加固，其制造成本高于圓艙型。

4 輔助系統現狀

4.1 熱源蒸汽系統

為了保證醫療廢物的處理效果，供給蒸汽一般要求為0.4～0.6 MPa 下的飽和蒸汽，流量根據處理量確定，如5 t/d 的項目需500 kg/h 的蒸汽流量。對于蒸汽源，HJ/T 276—2006 中明確指出，應本著低投資、低運行費用、與處理系統相匹配的原則進行，有外接蒸汽源的項目，蒸汽可通過控壓裝置接入高溫蒸汽處理系統；無外接蒸汽源的項目，需配備相應的蒸汽發生裝置。低壓蒸汽具備成熟的供給系統，在醫療廢物蒸煮方面主要考慮其經濟性。主要蒸汽來源為電鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、生活垃圾發電廠等，不同蒸汽源的成本分析見表1。

表1 不同蒸汽源成本分析

4.2 廢渣處理系統

加拿大、德國等國家規定醫療廢物滅菌效果達到99.99%后，可同生活垃圾一起處置。Wang［10］研究表明，滅菌后的醫療廢物可以和市政垃圾一同送至生活垃圾填埋場處置，聯合處置不影響填埋場產氣的主要成分，不改變填埋場滲濾液組分。程亮等［11］指出，當滅菌率達99.99%時，醫療廢物對人體健康和環境產生危害的程度將大大降低，生物危害性被消除，可將處理后的醫療廢物看作普通垃圾。目前，醫療廢物蒸煮的廢渣主要送往生活垃圾填埋場填埋或生活垃圾焚燒廠焚燒。

4.3 廢水廢氣的滅菌

醫療廢物蒸煮產生的廢水主要有2 部分：①清洗水，如地坪清洗水、周轉箱清洗水、收運車清洗水等；②冷凝液，如蒸煮時蒸汽的冷凝液等。其性質與醫療機構污水的性質相似，排放標準可遵循GB 18466—2005 醫療機構水污染物排放標準。污水首先進行滅菌處理，之后排入管網，不在廠區內進行回用。醫療廢物蒸煮廢水的處理目前主要采用次氯酸鈉消毒的工藝。

醫療廢物蒸煮的廢氣主要包括蒸煮時的抽真空排氣以及車間抽氣，有害成分為少量病原體、惡臭、汞蒸氣、VOCs 等。一般廢氣的凈化有炭吸附、冷凝法、膜分離法等，通過工藝的組合，可去除有害成分。

5 醫療廢物高溫蒸煮與生活垃圾焚燒協同處理

5.1 經濟性分析

焚燒可以為醫療廢物蒸煮提供穩定的蒸汽、為滅菌系統提供可靠的電力、接收滅菌后的醫療廢物、協助處理滅菌過程中產生的廢水廢氣等；生活垃圾焚燒廠增加了蒸汽的銷量、外部廢渣廢水的處理等收入，提高了全廠效益；還可共用部分管理人員，降低運營成本，提高管理水平，具體協同關系見圖2。

圖2 醫廢蒸煮與生活垃圾焚燒協同處理關系示意

表2 為廣西某醫療廢物高溫蒸煮項目前期與生活垃圾焚燒協同、不協同處理的經濟性對比，該項目處理量10 t/d，負責醫療廢物的收運，采用高溫蒸煮滅菌工藝，協同處理時，蒸汽來自焚燒廠（220 元/t），廢渣送去焚燒廠處理（200 元/t），人員共27 人；非協同處理時，蒸汽來自燃油鍋爐（260 元/t），廢渣送入填埋場處理（100 元/t），人員29 人；支出項中的管理費用和財務費用隨比例相應變化，其余支出項協同處理與非協同處理相同。依據《建設項目經濟評價方法與參數》（第3版）［12］的規定和要求進行測算，結果顯示協同后項目的收益率提高了近1%，回收年限縮短約1 a。協同與非協同處理相比，雖然廢渣處理成本較高，但協同后廢渣焚燒處理的環境效益高于填埋處理，即在廢渣處理方面，協同比非協同采用了更高的技術標準。

表2 醫療廢物處理與生活垃圾焚燒協同、非協同處理經濟性比較

5.2 摻燒可行性分析

醫療廢物和生活垃圾在成分上的巨大差異，使得混燒后將與原垃圾焚燒爐的設計工況出現偏離。張懷強［13］的研究指出一般醫療廢物成分中塑料、玻璃、織物等共占比70%左右，含氯塑料占比8%～18%。肖志偉［14］的研究表明醫療廢物的氯元素主要集中在含氯塑料中，含氯塑料的氯含量為33%～56%，棉簽氯含量0.15%左右，其余組分氯含量小于0.1%。醫療廢物與生活垃圾組分典型值見表3，工業分析、元素分析、熱值的典型值見表4。由表3～4 可看出，在組分上，醫療廢物的橡塑與玻璃含量明顯多于生活垃圾；在工業分析上，灰分（A） 含量明顯少于生活垃圾；在元素分析上，氯元素含量明顯高于生活垃圾；在熱值上，醫療廢物明顯高于生活垃圾。生活垃圾的產生量一般為每人0.6～1.3 kg/d，醫療廢物的產生量為每人0.003～0.008 kg/d，醫療廢物的摻燒量在1%左右。但是，考慮到運行時醫療廢物不會和生活垃圾完全混合，部分時間可能存在摻燒量超過1%的情況，摻燒量5%時的焚燒變化也應考慮。從表4中可以看出，1%摻燒時，物料成分變化微弱，對焚燒影響可忽略，但是摻燒量5%時，氯元素含量增大50%以上，對焚燒鍋爐的穩定運行已有一定影響，主要表現為鍋爐腐蝕強度增加、排煙溫度提高引起的鍋爐效率降低、煙氣凈化石灰耗量增大等。因此，如何提高醫療廢物在垃圾中分散的均勻性，是保證摻燒穩定運行的關鍵因素。

表3 醫療廢物與生活垃圾組分典型值 %

表4 醫療廢物與生活垃圾工業分析、元素分析、熱值的典型值

6 結論

1） 綜述了醫療廢物處理中的破碎蒸煮順序、裝載量、設備外形等問題，認為先蒸煮后破碎的工藝順序更符合市場環境；運行時醫療廢物的裝載量應嚴格控制在70%以下；圓艙型蒸煮柜在制造成本上更有優勢。

2） 醫療廢物的高溫蒸煮工藝和生活垃圾焚燒具有良好的協同基礎，醫療廢物蒸煮與垃圾焚燒協同處理具有成本優勢，是醫療廢物處理的發展趨勢。

3） 醫療廢物與生活垃圾摻燒時，如何提高醫療廢物在垃圾中分散的均勻性，是保證摻燒穩定運行的關鍵因素。