醫療廢物焚燒爐污泥摻燒技術的應用與設計

李慧穎，鄒振裕，林錦棠，王文祥*，項家成

（1.廣東環境保護工程職業學院，廣東佛山 528216；2.佛山市危險廢物安全處置與綜合利用工程技術研究中心，廣東佛山 528216；3.佛山市綠健醫療廢物處置有限公司，廣東佛山 528135）

隨著疫情的發展，全國醫療污泥的產量大幅增長，及時、安全、妥善處置醫療衛生機構的醫療廢水污泥（以下簡稱“醫療污泥”）是守好疫情防控的重要一環。在醫院廢水處理工藝流程中有大約80%的病原體和大約90%的寄生蟲卵會進入醫院污水處理系統產生的污泥中[1]。醫療污泥中致病微生物的潛在威脅引起了科研人員的關注，醫療污泥的無害化處置成為目前的研究焦點。

《醫療機構水污染物排放標準》（GB 18466—2005）中明確規定“柵渣、化糞池和污水處理站污泥屬危險廢物，應按危險廢物進行處理和處置”[2]。2003年我國環保部頒布的《醫院污水處理技術指南》第六章中明確規定，醫療污泥必須經由極其嚴密的消毒工藝處理，才可保證在整個過程中相關人員的人身安全，最終還要進行焚燒處理。但醫院醫療污泥委托處理費用昂貴，導致很多醫療污泥長期堆存，造成醫療污泥環境安全風險具有多因性、復雜性和不確定性。目前國內對醫療廢物的處理基本上采用焚燒處理，焚燒技術在處理醫療廢物方面有許多優點，無害化程度高。將醫療污泥脫水后摻入醫療廢物中進入現有醫療廢物焚燒爐高溫燃燒處置，可保證污泥的無害化處置及節省處理成本。近年來，陸續有醫療污泥處理工程在我國投入運行，采用的技術方案主要是與危險廢物摻燒，取得了較好的運行業績。優化醫療污泥處理與處置設計，實現醫療污泥處置的簡便，保證無害化處置對于推動醫院污泥處理技術的創新發展具有重要意義，是非常必要的。本文首先對醫療污泥性質和摻燒對焚燒爐的影響進行介紹，然后對醫療污泥摻燒工程設計進行探討，為醫療廢物焚燒爐污泥摻燒項目的建設提供技術參考。

1 醫療污泥的基本性質

掌握醫療污泥的性質和含水率，是合理處置醫療污泥并無害化處置的基礎。醫療污泥相對密度較小、比表面積和含水率高。pH在6.7～6.9，屬于中性，含水率介于90.7%～96.6%，經機械脫水后含水率可降至 80%以下。大多數樣品中檢測到汞、鎘、鉻、砷和鉛等重金屬的含量都偏小。總大腸桿菌的數量在3.17×106～3.5×107cfu/g[6]。以佛山市某醫療機構污泥為例，對污泥樣品進行分析，污泥中鋁、硅、鐵、鈣、磷元素含量較高，與其水處理過程中所用水處理藥劑有關，其他重金屬元素含量較低。細菌總數5.0×109MPN/kg，超過標準限值，可見處理后的醫療污泥長期堆存可能存在一定的環境風險，通過醫療廢物焚燒爐摻燒，在焚燒爐1 000℃以上高溫焚燒處置非常有必要。醫療污泥的熱值約8 372-12 558kJ/kg，低位熱值較低，而且灰分質量分數偏高，所以焚燒性能較差。從成分分析結果來看，醫療污泥中氯質量分數偏低，硫、氮質量分數偏高。

2 醫療污泥摻燒對焚燒爐的影響

醫療污泥的主要成分與醫療廢物有較大區別，熱值也偏低，污泥摻燒后勢必會對焚燒爐的燃燒與污染物的排放產生一定影響。當前國內對醫療污泥摻燒研究較少，對市政污泥摻燒探討較多。部分學者開始了污泥摻燒技術的研究，包括實驗室研究和燃煤電站摻燒實驗研究。結果表明，污泥小比例摻燒下，對爐膛溫度沒有大的影響，焚燒爐及相關設施運行穩定。付建平等以某生活垃圾焚燒廠摻燒10%市政污泥的生活垃圾為研究對象，對廢氣、飛灰、爐渣及用于摻燒的污泥中 17 種二噁英的含量進行了測定，并分析了其指紋分布特征。結果表明：摻燒10%的市政污泥后，廢氣中二噁英的去除率為 99.4%，低于國家排放標準。王琳琳以某垃圾焚燒發電廠焚燒爐為實驗對象，進行為期 7d的市政污泥摻燒實驗，摻燒污泥后飛灰中鎘、爐渣中鉻、煙氣中煙塵污染物濃度增大。煙氣中污染物的排放均符合國家污染控制標準，其中二噁英、氯化氫濃度值均控制在較低的范圍內，污泥中大部分重金屬殘留在灰渣中。

3 污泥摻燒技術應用案例介紹

目前，很多大中型城市都存在醫療污泥無害化處置難的問題。僅武漢一市，年產醫療污泥9 000～10 000t左右，且無較好的處置方式。經過環保部門及相關科研機構的研究，陸續開啟了現有電廠摻燒污泥試點，武鋼有限鋼電公司的大型燃煤電廠鍋爐具備無害化處理大量醫療污泥的載荷能力，獲得醫療污泥處置許可單位，并準予開展武漢市醫療污泥聯合處置試點工作，解決了武漢市醫療污泥處置的難點。隨之而來，幾個醫療污泥處理工程在我國陸續投入運行，采用的技術方案主要是摻燒進入燃煤電廠鍋爐或危險廢物焚燒爐，取得了較好的運行業績。東莞市醫療廢物處理中心采用立式熱解焚燒爐處理，前期進行了醫療污泥摻燒研究，相關環境影響評價已通過評審，目前已開展醫療污泥摻燒工作。清遠市永合環保工程有限公司具備醫療廢物經營許可證，目前該企業處置醫療廢水污泥采用摻燒處置的方式。

佛山市綠健醫療廢物處置有限公司具備收運處置醫療廢物的能力。老廠具有法國ATI醫療廢物臥式熱解爐焚燒線1條（設計焚燒量15t/d），高溫蒸煮線2條（蒸煮能力共20t/a）；新廠具有一階段立式熱解焚燒爐25t/a（已投產）；二階段立式熱解焚燒爐10t/a（待建），目前整個醫廢廠處置能力為焚燒規模40t/a、高溫蒸煮規模20t/a。老廠入爐醫療垃圾設計低位熱值為13 813.8kJ/kg，進爐垃圾熱量可在額定值的 60%～110%波動。由于近年來醫療廢物種類比例變化，實際入爐醫療垃圾熱值為16 744kJ/kg左右，高于設計熱值，造成焚燒系統經常出現超溫保護，因而影響垃圾處理量。為了解決佛山醫療衛生機構醫療廢水污泥處理出路難問題，同時解決醫廢廠入爐垃圾熱值過高的問題，經專家論證評審，生態環境局批復同意，醫療廢物摻入低熱值的醫療污泥進行摻燒處置。該公司醫療污泥摻燒處置主要技術路線為醫療污泥經化學消毒后，進入移動式脫水設備進行脫水處理，含水率不高于80%，脫水后污泥經過包裝消毒后，由醫療廢物收運車，送至佛山市綠健醫療廢物處置有限公司進行協同焚燒處置，最后灰渣固化后檢測達標進入垃圾填埋場專區填埋。2020年下半年對臥式熱解爐焚燒線進行了醫療污泥摻燒實驗，結合摻燒結果來看，摻燒效果較好，各項指標滿足國家標準排放要求。

4 醫療污泥摻燒工程設計關鍵問題探討

利用現有焚燒設備摻燒處置醫療污泥是一種趨勢，在技術上是可行的，對爐膛溫度、焚燒設備和污染物排放的影響比較有限。在污泥摻燒技改過程中，還應重點關注以下問題。

4.1 醫療污泥摻燒量的確定

污泥的摻燒量應根據推薦的污泥摻燒比例、焚燒爐運行情況及污染物排放情況等綜合考慮來確定。結合污泥含水率及熱值，以及焚燒爐設計熱值及入爐醫療廢物的熱值，選取幾組污泥摻燒比進行實驗，觀察焚燒爐運行情況，分別在各組正常焚燒后采集爐渣樣品，每次監測平行采樣3次，取平均值，獲取煙氣在線監測數據及廢水水質監測數據。在不同摻燒比情況下，對焚燒爐運行情況、煙氣排放情況、焚燒爐渣中的重金屬等進行分析。

4.2 醫療污泥的脫水

由于醫療污泥量少、分散且具有一定的傳染性，在設備選型方面必須慎之又慎。為提高工作效率，降低處理成本，減少對環境的影響，綜合考慮選用疊螺式壓濾機脫水設備較為合適。這類設備雖然泥餅含水率較高，但體積小，運行可靠，密封性好，管理難度低。以此同時，為方便后續日常操作，可采用貨車車廂撬裝模式，將脫水設備安裝至專用改裝車輛在現場接通水電后即可運行，將污泥含水率控制在80%及以下，并密閉包裝，滿足后續運輸處置的條件。由于醫療污泥可能存在病毒、細菌及異味，有一定的感染性風險，為防止對操作人員造成傷害，保證現場操作人員人身安全，操作期間設置作業專區，操作人員務必佩戴防護目鏡、防護手套、防護鞋、防毒面罩/口罩、防護服等防護用品。

4.3 醫療污泥的儲運

醫療污泥的特征與感染性醫療廢物較為相近，且根據相關管理規定，如具有感染性污泥，應按感染性廢物管理。由于感染性很難排除和控制，為防止在運輸過程中產生二次污染，建議參照醫療廢物收運方式管理醫療污泥最為穩妥的。因此脫水后的醫療污泥，經過密封包裝后消毒，進入醫廢周轉桶，由醫廢收運特種車輛進行全程密閉收運，并做好收運聯單的填寫和存檔。按照《醫療廢物專用包裝袋、容器和警示標志標準》（HJ 421—2008）中的規定，采用專門定做的專用容器進行醫療廢物收集。醫療污泥的轉運屬于特殊行業，需按照國家和當地有關醫療廢物轉運的規定進行運輸，組建專業運輸車隊。嚴格按照《醫療廢物轉運車技術要求》（GB 19217—2003）進行。

5 結論與建議

對醫療污泥性質、醫療污泥摻燒對焚燒爐的影響及污泥摻燒應用案例進行了介紹，并對摻燒工程設計的相關問題進行了探討。研究結果表明，依托現有的醫療廢物焚燒線進行醫療污泥摻燒在技術上是可行的，可實現醫療污泥的減量化、無害化和規模化處置，符合國家產業政策要求，是一種有效的醫療污泥處理處置途徑。建議在項目實施過程中要制定有效的管理規章制度，嚴格按照相關的制度及規范操作，防止出現事故性排放，務必加強對環保設施的運行管理及實時檢測，確保污泥摻燒后污染物排放達到總量控制指標的要求，同時應重視引進和建立先進的環保管理模式。加強醫療污泥在廠內處置期間的環境管理，各污泥來源單位來料時，應核實各單位來料，對污泥的交接過程予以詳細臺賬記錄。