医疗废物处理处置技术
1、焚烧技术
医疗废物与一般生活垃圾的主要区别在于医疗废物带有大量致病微生物和具有较强的腐殖性,比一般生活垃圾更易于传染人体和污染环境。医疗废物经过 1000℃左右的高温焚烧,已经可以达到较彻底的消毒灭菌和去除绝大部分的污染物,并可实现大幅度的减容。而且医疗废物较生活垃圾具有较高的热值,适宜于焚烧,因而该技术颇受青眯。
焚烧技术在生活垃圾的处理处置中应用已经较为成熟,并具有较好的发展前景。但医疗废物的性质决定了应用于医疗废物的焚烧技术则较应用于一般生活垃圾更为严格,一套较为完整的医疗废物焚烧处置系统应包括进料系统、焚烧炉、燃烧空气系统、启动点火与辅助燃烧系统、烟气净化系统、残渣处理系统、自动监控系统及应急系统。
医疗废物焚烧系统与一般生活垃圾焚烧系统基本相同,只是针对医疗废物的传染性及其它危害性在原有基础上采取了相关措施,最主要的区别突出体现在进料系统的要求、焚烧炉的焚烧控制要求、烟气净化装置以及残渣处理系统上。
医疗废物的进料系统与一般生活垃圾的进料系统的主要区别在于其上料方式。由于医疗废物具有极强的传染性,不允许在非密闭环境中打开或破碎废物包装袋及容器,因此一般而言,医疗废物的上料方式可采用如下两种:①通过密闭传送系统将周转箱卸下的医疗废物包装袋及容器直接送到焚烧炉进料斗;②采用可与废物周转箱自动对接卸料的进料装置,将废物直接送入焚烧炉进料斗。但上述方式不可避免的存在一些问题,如进料口的尺寸较大,使得系统的密闭性难以控制,未经破碎的废物在炉内分布不均匀,可能导致焚烧状况不佳等。此外,可以考虑建一与进料斗相连的密闭储间,与废物周转箱自动对接卸料的装置将废物倾倒入储间内,储间内的抓斗将包装袋及容器破碎后送入进料斗。储间的进料入口处应采用较好的密闭措施,储间处于负压状态,入口只有在卸料时开启,其余时候一律密闭。同时应每天定时对储间进行消毒灭菌,防止卸料时有害气体或细菌逃逸到环境中来。对于这一方式应采取审慎态度,在采用前应进行有效的环境影响评价。
焚烧易于产生二垩英等剧毒的气体,对环境和人体造成巨大威胁,因此焚烧产生的烟气污染一直都是焚烧技术中亟待解决的关键问题和该技术遭到群众反对的主要原因。鉴于此,一套合格的焚烧系统必须配备有烟气净化系统,该系统包括急冷装置、活性炭喷射吸附装置及袋式除尘器。通过急冷装置使烟气在短时间内急速冷却至250℃以下,跃过二垩英的形成阶段(450℃~250℃),最大限度的阻碍二垩英在炉外的二次合成。烟气在进入袋式除尘器之前,应通过一个活性炭喷射吸附装置,该装置用于吸附气体中二垩英等有害污染物。该装置一般设在烟气管道内,向通过的气体喷射活性炭,并使烟气和活性炭在管道中强烈混合,一起进入袋式除尘器进行最终除尘。经过上述过程,极大程度减少了排放烟气中的二垩英等剧毒污染物,使烟气排放达到国家相关的排放标准。
医疗废物焚烧产生的残渣包括炉渣与飞灰,均属危险废物,应送至危险废物安全填埋场进行处置。
2、高压蒸汽灭菌技术
高压蒸汽灭菌法(或湿热法),是将医疗废物置于金属压力容器(高压釜,有足够的耐压强度)以一定的方式利用过热的蒸汽杀灭其中致病微生物的过程。蒸汽需要与医疗废物进行直接的充分接触,在一定的温度(130~190℃)和压强(100~500KPa)下持续一段时间从而保证医疗废物中存在的病原微生物被杀灭。蒸汽灭菌法通常可分为四个阶段:导入蒸汽、升高温度、充分接触、冷却降压。
它的灭菌效果主要取决于温度、蒸汽接触时间和蒸汽的穿透程度,而这些因素与医疗废物的种类、包装、密度以及装载负荷等因素有关,但由于医疗废物的种类繁多且差异性大,因此有可能无法达到最佳的灭菌效果。
另外在高压灭菌法存在的也是以前被忽略的一个主要问题,就是产生潜在的危险化合物,这是因为加压蒸汽流能起到促进有机物的挥发和提高有机物反应速率的作用。
蒸汽灭菌法,是除焚烧以外应用最广的技术,尤其在美国。这种方法既可以用于焚烧前的预处理,在某些情况下也可以作为最终填埋处置前的处理手段。
3、微波灭菌技术
一定频率和波长的微波作用,能将大部分微生物杀灭。微波灭菌技术就是利用这个原理,通过微波激发预先破碎且润湿的废弃物以产生热量并释放出蒸汽。微波和适量水分是产生热量进行灭菌的两个基本条件。
医疗废物的微波处理技术可分以下5个步骤:将水与废物进行搅拌振动;装载设施将润湿的废物传送至破碎设备,粉碎成碎片;注入蒸汽,并将润湿废物转移到已配备微波发生器的辐照室;将废物在其中照射约20分钟,微波将废物中的水分加热到95℃,从而完成对医疗废物的灭菌,然后将废物在专用容器内进行压缩并送去进行处置(填埋或焚烧)。
微波处理技术最近几年才被加以应用,部分研究也证明它是一种比较有效的方法,既可用于医疗废物的现场处理,也可用于废物转移处理,它能大幅度降低废物体积。
4、化学消毒技术
化学处理法,在消毒和灭菌方面有着较长的历史和较广泛的应用。它的实质就是将破碎后的医疗废物与一定浓度的消毒药剂(如次氯酸钠、二氧化氯、过氧乙酸、戊二醛、季铵化合物、臭氧等)反应,并保证废物与消毒剂有足够的接触面积和接触时间,在消毒过程中有机物质被分解、传染性病菌被杀灭或失活。
消毒药剂与医疗废物的最大接触是保障处理效果的前提。通常使用旋转式破碎设备提高破碎程度,保证消毒药剂能够将其穿透;在破碎过程中还加入少量水,一方面吸收破碎产生的热量,另一方面水还可作为化学反应的介质。
化学消毒过程适合处理液体医疗废物和病理方面的废物,最近也逐步用于那些无法通过加热或润湿进行消毒灭菌的医疗废物的处理。此外,某些新开发的技术将化学消毒与加热灭菌结合起来,以降低处理时间并提高处理效果。
5、电弧炉处理技术
炼钢电弧炉是以电极电弧加热的批次式反应炉,其燃烧温度约为1650℃~3300℃,停留时间约8~10分钟,电弧炉的电极棒透过交变电流产生强大磁性搅拌作用,废弃物与钢液能充分混拌,废物在极高温度情况下被裂解氧化成CO2和H2O,从而传染性病菌能在极短的时间内被完全破坏。
医疗废物含有不可燃的针头、注射器、玻璃瓶和可燃物这两大类,将其置于铁质容器后直接投入电弧炉将其熔化。其中可燃性废物能迅速而有效的燃烧;玻璃等不可燃物形成残渣浮在钢水表面;而针头、器械等金属废物与电弧炉中其他金属一起熔化成钢水。电弧炉技术最早在日本被用于处理医疗废物。
6、填埋处理
填埋处理医疗废物需经过科学的选址,并用粘土、土工布与高密度聚乙烯等材料铺设防渗衬层,还必须设置填埋气的收集和输出管道。采用填埋处理法必须非常慎重,一定按有关规定对医疗废物进行严格的预处理,很多国家包括欧盟已经明令禁止将医疗废物直接进入填埋场填埋。
7、热解技术
热解技术的原理是将医疗废物在高温缺氧的条件下,产生可燃性气体;然后热解气在二燃室的很高温度下燃烬,并最终将医疗废物转变成高温烟气和中性灰渣。热解产生的气体中主要含有H2、CH4、CO、CO2以及气体烃类和挥发性有机物。
8、辐照技术
辐照处理系统是利用了电子束所具有的杀灭微生物和广泛的杀菌作用。电离辐射源激发出来的电子与处理对象分子结构中的电子发生相互作用,所积累的能量可以破坏有机化合物的化学键从而将微生物加以裂解破坏。但是辐照技术不能用来处理放射性物质,还需要加强对操作人员的防护。
9、液态合金处理技术
该技术是将Sn、Bi等特殊的低熔点合金加热至400℃左右,使合金成为液态,然后将医疗废物投入液态金属中,在杀死细菌和病毒的同时可以实现水分的蒸发,而挥发出来的气体被加热至800℃,将其中挥发性有机物完全燃烧后排出烟气。
以上各种处理技术均有一定的使用条件和范围,存在着一定的优势和不足之处,同时发展的成熟程度也有差异。相对而言,焚烧技术处理范围广,能有效破坏医疗废物中的传染性物质和有毒物质,真正达到无害化、减量化、稳定化和彻底毁形的处理效果。医疗废物的集中处置政策能在一定程度上解决焚烧炉投资和成本较高的问题。另外,尾气处理技术的日益成熟也给焚烧炉技术的推广创造了一定条件。
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