（环境工程专业论文）高温高压蒸汽灭菌式医疗废物处理系统与应用研究.pdf

s t u d yo nt h eh i g h t e m p e r a t u r ea n dh i g h p r e s s u r e s t e a ms t e r i l i z a t i o no fm e d i c a lw a s t et r e a t m e n t s y s t e ma n da p p l l c a t l o n - j a b s t r a c t m e d i c a lw a s t ei st h ef i r s tc a t e g o r yo fh a z a r d o u sw a s t ep o l l u t a n t si nc h i n a i ti s av e r yi m p o r t a n tt a s kt od i s p o s et h em e d i c a lw a s t ea c c o r d i n gt ot h er e l e v a n tl a w s a n dr e g u l a t i o n si ns t a t e o nt h eb a s i so fc a r e f u la n a l y s i so fm e d i c a lw a s t ei nt h ed e f i n i t i o na n d c l a s s i f i c a t i o n ，t h ep a p e rw a ss t u d i e da b o u ts o u r c e ，o u t p u t ，c o m p o s i t i o na n dh a z a r d s ， a n dm a n a g e m e n t i tm a i n l yr e s e a r c h e do nt h ec u r r e n ts t a t u sa b o u tt h em e d i c a lw a s t e d i s p o s a la n dt h ep r o g r e s so fa l l k i n d so fm e d i c a lw a s t et r e a t m e n ta n dd i s p o s a l t e c h n o l o g y t h ev a r i o u sm e d i c a lw a s t ed i s p o s a l sa n dt h ea p p l i c a b i l i t yo ft h em a i n p r o b l e m s w e r es u m m a r i z e d t h em e d i c a lw a s t ed i s p o s a l c e n t e ri ns m a l la n d m e d i u mc i t i e su s e st h eh i g h - t e m p e r a t u r ea n dh i g h - p r e s s u r es t e a ms t e r i l i z a t i o n p r o c e s sw h i c hi s i n l i n ew i t hn a t i o n a lt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n sa n dr e q u i r e m e n t s r e l a t e dt oh a z a r d o u sw a s t ed i s p o s a li nc h i n a ，a n di th a si r r e p l a c e a b l ea d v a n t a g e s t h ep a p e rp r o v i d e sac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h e h i g h t e m p e r a t u r e a n d h i g h p r e s s u r es t e a ms t e r i l i z a t i o np r o c e s s a n di tr e s e a r c h e sa n do p t i m i z e sc o n t r o l p a r a m e t e r s t h ep a p e ra l s os u m m a r i z e st h ew a s t e w a t e ra n de x h a u s tg a st r e a t m e n t p r o c e s sa n dt h ec o l l e c t i o n ，t r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m i nt h er e l a t e d m a t c h i n gp r o c e s s t y p eo fh i g h - t e m p e r a t u r ea n dh i g h p r e s s u r es t e a ms t e r i l i z a t i o n o fm e d i c a lw a s t et r e a t m e n ts y s t e mt op r o m o t eac e r t a i np r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e m a i n l yi n c l u d e ： ( 1 ) t h er e l a t i o n s h i po ft h et e m p e r a t u r ei n s t e r i l i z a t i o np o ta n dp r e s s u r e ，v a c u u m c a nb ee x p r e s s e a a s ：p = 詈筹丁+ e x p ( 9 3 8 7 6 一罴) ( 2 ) m e d i c a lw a s t ep a c k a g i n g ，a i re x c l u s i o n ，s t e r i l i z a t i o nr o o ms t r u c t u r ea n dt y p eo f h o ts t e a mp e n e t r a t i o nh a ss o m ei m p a c t ，t h eu l t i m a t ei m p a c tt h es t e r i l i z a t i o ne f f e c t ( 3 ) i nt h ep r e s s u r e2 2 0 k p a ( g a u g ep r e s s u r e ) ，w h e n t h et e m p e r a t u r ei s13 4 c ，30 m i n t oa c h i e v ec o m p l e t es t e r i l i z a t i o ne f f e c t ；l o a d i n gc a p a c i t yi s6 0 ，t h ee c o n o m i c b e n e f i ti sb e s t ( 4 ) b a s e do nt h ec o m b i n a t i o no fa d s o r p t i o na n dc o n d e n s a t i o np r o c e s s ，t h ep r o p o s e d u s eo fm e m b r a n ef i l t e rm e t h o do rb i o l o g i c a lt r e a t m e n t ( 5 ) t h ew a s t e w a t e rf r o mh i g h t e m p e r a t u r ea n dh i g h - p r e s s u r es t e a ms t e r i l i z a t i o no f m e d i c a lw a s t ea f t e rd i s p o s a lh a sr e a c h e dt h ef i r s td i s c h a r g es t a n d a r d o ft h e c o m p r e h e n s i v es t a n d a r d o fw a s t e w a t e rd i s c h a r g e ( g b 一8 9 7 8 19 9 6 ) u s i n gt h e r e g u l a t i o np o n d c a s sb i o c h e m i c a lp o n d d i s i n f e c t i o np o n dp r o c e s s ( 6 ) t h ed i s p o s a ls y s t e mb a s e do i lp r o p d r a gc o n t m n e rc o l l e c t i o na n dm u l t i l i n e t r a n s p o r t a t i o nr o u t e si nf u l ls c o p ec o n n e c t i n gw i t ht h em e a s u r e m e n to fs t a t i s t i c a l s y s t e m si se f f e c t i v ea n ds a f e k e yw o r d s ： m e d i c a lw a s t e ：h i g h t e m p e r a t u r ea n dh i g h p r e s s u r e s t e a m s t e r i l i z a t i o n ；e x h a u s tg a s ；w a s t e w a t e r ； c o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m 插图清单 图1 1 先高温蒸汽灭菌后破碎工艺路线9 图2 1 脉动高压蒸汽灭菌锅1 6 图2 2 医疗废物进料车1 6 图2 3 控制面板操作图17 图2 4 各阶段灭菌室内的温度和压力随时间变化曲线图18 图2 5 灭菌室内压力与温度的关系一2 4 图2 - 6 灭菌室内温度与空气残余率的关系2 4 图2 7 空气残余率与穿透时间的关系2 5 图3 1 气体膜分离流程3 3 图4 1 医疗废物收集运输流程3 6 图5 1 六安市医疗废物处理工艺流程图4 1 图5 2 废水处理流程图一4 3 图5 3 条形码信息示意图4 6 表格清单 表1 1 世界一些组织和国家医疗废物的分类表1 表1 2 世界部分地区的医疗废物产生率2 表1 3 世界部分国家的医疗废物产生量2 表1 42 0 0 2 年各省医疗垃圾产生量分布3 表1 5 医疗机构数量、床位数及使用率3 表1 6 不同地区和国家的医疗废物成分( ) 3 表1 7 我国几个不同城市医疗废物成分( ) 4 表1 8 我国医疗废物成分( ) 4 表1 9 我国某地级市医疗废物成分4 表1 1 0 焚烧技术与非焚烧技术主要特征对比8 表1 1 1 三种工艺优缺点比较1 0 表1 1 2 各种非焚烧方式的比较1 2 表2 1 只，丁的对应关系值表l 2 2 表2 2 只，丁的对应关系值表2 2 2 表2 3 只丁的对应关系值表2 2 表2 4p t 的对应关系值表1 2 3 表2 5p 丁的对应关系值表2 2 3 表2 - 6 包装袋外观标准2 6 表2 7 包装袋物理机械性能2 7 表2 8 不同灭菌时间的灭菌效果2 8 表2 - 9 不同空气排除率的灭菌效果一2 9 表2 1 0 不同装载量的灭菌效果3 0 表3 1 三种v o c 回收方法的特点3 2 表3 2 过滤器的分类和性能3 4 表3 3污水综合排放标准3 5 表5 1 主要设备及参数4 1 表5 2 出水检测结果4 4 表5 3 条形码编码示例4 6 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金g 巴王些太堂 或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字：务参子签字日期：矽口年驴月硝日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 盒g 巴王些太堂 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 金胆王些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 压予 导师签名： 能陬 签字日期：川a 年驴月鹤日签字日期： 卵年叶月 8 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 致谢 本论文从选题、撰写到修改等各个环节都是在导师熊鸿斌教授的亲切关怀 和悉心指导下完成的。两年来熊老师无论是在学习上还是在生活上，都予我极 大的帮助、关怀和鼓励，研究工作的每一进展都浸透着老师辛勤的汗水。熊老 师丰富的学识、严谨的治学态度、科学的工作方法和一丝不苟的作风给了我极 大的帮助和影响，使我受益非浅。熊老师的谆谆教诲，我将终身难忘。在此， 衷心感谢熊老师对我的关心和指导。 现场实验工作期间，六安市医疗废物处置中心的王志举主任在实验和生活 上给与了支持和帮助，师弟陈雪同学和处置中心的工作人员在现场实验过程也 给予了帮助，在此向他们表示衷心的感谢。 感谢我的父母，多年来不辞辛劳，对我默默支持，使我能够全身心地投入 到学习研究中并顺利完成我的论文。在此，对您们表示深情的谢意。 最后，谨向所有支持、帮助作者顺利完成学业的老师和亲朋好友致以崇高 的敬意! 同时感谢参加论文评审和答辩的各位专家、学者。 作者：谷良平 2 0 1 0 年4 月4 日 第一章医疗废物处理研究现状 1 1 医疗废物及其危害 1 1 1 定义和分类 目前世界各国对医疗废物的概念还没有统一的规定。世界卫生组织对医疗 废物的定义是卫生保健机构、医疗卫生研究机构及实验室产生的所有废物和各 个废物产生点( 如家庭卫生保健所) 产生的废物。美国环境保护总局和世界银 行则定义为：为人或动物进行免疫、诊断和治疗等过程产生的废物，以及医疗 卫生研究、生物实验和生物制品等生产过程中产生的各种固体废弃物，主要包 括使用过的绑带、废弃的玻璃器皿、外科手套、输血针头和输液管、柳叶刀和 切除的躯体组织等。日本对医疗垃圾的定义【lj ：医疗垃圾是指包括医院、诊所、 卫生防疫、保健、检验等一切与医疗卫生有关的单位排出的所有垃圾的总称。 我国医疗废物管理条例的第二条规定：医疗废物是指各类医疗卫生机 构在医疗、预防、保健、教学、科研以及其他相关活动中产生的具有直接或间 接感染性、毒性以及其他危害性的废物。医疗废物中可能存在传染性病菌、病 毒、化学污染物及放射性等有害物质，具有极大的危险性，在国外被视为“顶级 危险”和“致命杀手”，我国的国家危险废物名录也将其列为头号危险废物1 2 - 3 。 医疗废物的分类在各个国家也不尽相同，主要以医疗废物的来源和最终处 置技术的选用为依据，我国医疗废物的定义包含了医疗废物的来源、性质，因 此我国对医疗废物主要以是否与医疗废物的最终处置方式相适应、相协调、相 配套来进行分类，世界一些组织和国家对医疗废物的分类具体见表1 1 。 表1 1 世界一些组织和国家医疗废物的分类表 1 1 2 来源、产生量和成分 医疗废物主要来自于医疗诊断、治疗及免疫过程中产生的各类废物，还来 自于病人的生活废弃物；主要产生于医院、诊所、保健中心、尸检中心、输液 和血液透析中心、卫生防疫站、病员疗养院、太平间、畜禽防治所、医疗研究 及生物制品等单位【引。不同的医疗机构产生的医疗废物组成不同，相同的医疗 机构，不同的部门，产生的医疗废物的组成也不相同。感染性废物主要来自于 传染病房、传染医院和实验室；病理性废物和损伤性废物主要来自于手术室、 外科病房和门诊；药物性废物和化学性废物主要来自于药房和化学品储藏仓库 等。 医疗废物的产生量随相关立法的改变而有所不同 6 - 7 j 。经济发达的国家对其 相关立法相对于经济欠发达的国家较严格，且医疗卫生机构设施更完善，一般 发达国家高于发展中国家。按每张病床每天的产生量统计，世界部分地区医疗 废物的产生率及部分国家医疗废物产生量情况如表1 2 ，表1 3 哺一。 表1 2 世界部分地区的医疗废物产生率 表1 3 世界部分国家的医疗废物产生量 通过国内外相关文献的检索【l 卜1 3 】，我国城市医院的医疗废物的产生量一般 是按住院部产生量和门诊产生量之和计算，住院部按床位数计算，垃圾产生量 在0 5 1 o k g ( b e d d ) 的范围内，一般以o 8k g ( b e d d ) 计算i l 引，门诊以每天2 0 3 0 就诊人次产生量为l k g 计算。2 0 0 2 年末，我国共有医疗机构2 9 7 万个，其 中医院17 8 4 4 个，卫生院4 6 0 1 4 个，诊所( 卫生所、医务室) 2 1 3 万个，社区 卫生服务中心( 站) 8 2 1 1 个，妇幼保健院( 所、站) 3 0 6 7 个，专科疾病防治院 ( 所、站) 18 3 9 个；共有病床床位3l0 万张，医疗废物年产量将近6 7 万吨， 且主要集中在辽宁、山东、河南、广东和湖南等省份。各省、直辖市2 0 0 2 年的 医疗垃圾产生量情况如表1 4 所示【 】。2 0 0 5 年末l m 。17 1 ，我国医疗机构数增加到 2 9 8 9 9 7 个，病床床位数达到3 3 6 7 5 0 2 个，床位平均使用率达到7 5 3 ，医疗废 物年产量达到7 4 万吨。我国医疗机构数、床位数及利用率如表1 5 所示。 2 表1 42 0 0 2 年各省医疗垃圾产生量分布 表1 5 医疗机构数量、床位数及使用率 由于城市化进程逐年加快，城市数量大幅度增加，城市规模不断扩大，城 市人口增长迅速。随着我国城市规模、数量、人口的增加，城市建设医疗机构 的数量不断增加，规模不断扩大，医疗条件的改善，患病就诊的人数也不断增 多，从而使医疗废物的产量有递增趋势。虽然医疗废物的产生量在各省市情况 有很大区别，但基本组成是大致相同的，即以纸类、纱布类和塑料为主，玻璃、 金属等其他成分较少，表1 6 【ls j 是不同国家对医疗废物成分的统计结果。 表1 6 不同地区和国家的医疗废物成分( ) 我国几个不同城市医疗废物基本组成、不同医疗机构医疗废物基本组成成 分见表1 7 和表1 8 1 1 9 - 23 1 。 表1 - 7 我国几个不同城市医疗废物成分( ) 表1 8 我国医疗废物成分( ) 我国医疗废物分类目录将医疗废物分为五大类，包括感染性废物、损 伤性废物、病理性废物、药物性废物和化学性废物。其中感染性废物、损伤性 废物和病理性废物的危害主要表现为感染致病性，药物性废物和化学性废物的 危害主要表现为化学毒性。其中感染性废物、损伤性废物和病理性废物是医疗 废物的主要组成部分，约占9 0 左右。 表1 9 我国某地级市医疗废物成分 1 1 3 危害和管理 虽然医疗废物只是整个社会产生的废物总量中相对较小的一部分，但由于 其危害性巨大，世界各地的医疗废物管理者认为这是一个重要的课题1 2 引。 医疗废物的毒性( 浸出性毒性、急性毒性和其他毒性) 、腐蚀性、可燃性、 反应性等其他危害特性都会对自然环境造成直接负面影响。据监测，医疗废物 中细菌总数高达a x l 0 1 4 个儋，为一般生活垃圾的上百倍至上千倍( 般生活垃 圾仅为a x10 个儋) 。除细菌外医疗垃圾中还含有大量大肠杆菌及其他致病菌和 病毒，同时由于医疗废物中易腐有机物占垃圾量的4 4 7 ，含水率较高，最高 可达7 0 以上，为微生物的孳生繁殖提供了良好环境，因此，医疗废物具有全 空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，在有毒固体废物中，医疗固体废物 被列为头号危险废物【2 川。 医疗废物的危害主要可分为短期的急性危害和长期的潜在性危害，短期的 4 急性危害主要指急性中毒等，长期的潜在性危害主要指慢性中毒、致癌、致突 变、污染地面或地下水等。这些危害中的腐蚀性、可燃性、反应性与安全相关； 致癌性、传染性、刺激性、突变性、毒性、放射性、致畸变性与健康相关。 医疗废物中有毒物质不仅能造成直接的危害。还会在土壤、水体、大气等 自然环境中迁移、滞留、转化，污染土壤、水体、大气等人类赖以生存的生态 环境。从而最终影响到生态环境i z 朋j 。 医疗废物对人体的危害可归纳为以下几个方面：含感染性微生物造成的危 害；致畸或致突变物质造成的危害；有毒或危险性化学制品或药物造成的危害； 放射性物品和锐器等造成的危害，比较突出的是由感染性医疗废物所造成的健 康危害。感染性废物中的病原体可通过以下途径进入人体：通过肌肤上的切 口、破损伤口或刺破伤口；通过黏膜；通过呼吸系统；通过消化系统。 另外，体液也是病原体的传播途径1 2 争列j 。 医疗废物因包括传染性、细胞毒性和危害性的物理化学物质、损伤性废物， 具有直接或间接感染件和毒性，如果管理不当或不完善，易导致疾病传染和引 起人体损伤，所以，医疗废物污染会引起公众健康和职业健康风险。 一方面，由于不正确、不完善的医疗废物管理和处理处置，导致医疗废物 污染引起的人体健康危害。另一方面，随着对医疗废物危害认识的深入和公众 意识的加强，医疗废物的产生、收集、贮存运输和处理处置方面的法律法规虽 然得到明显的加强，但因医疗废物管理成本的显著增加，滋生因经济利益驱动 产生的部分违法行为和不规范操作等问题，如与医疗废物接触的工作人员的安 全条件难以得到保证，非法倾倒的医疗废物使公众安全受到潜在健康风险的危 害等。 例如，l9 8 3 年，中国贵阳市哈马井和望城坡地区同时流行痢疾，是因地下 水被垃圾渗滤液污染，大肠杆菌严重超标所致；1 9 9 4 年6 月，美国疾病控制中 心发现3 9 例艾滋病( h i v ) 病毒感染是职业传染，其传播途径是：3 2 例通过注 射器针头，l 例通过玻璃管，1 例通过手术刀，l 例通过接触非利器，l 例通过 皮肤与真菌病毒接触传染；1 9 9 5 年，印度某城市因水源遭疾病污染，造成6 8 的人1 3 受甲型黄疸性肝炎感染p 。 19 8 8 年震惊全国的上海甲肝流行，使得3l 万人蒙受其害，就是因为某一 医院的废弃物流失扩散，污染了水体，导致甲肝大量流行【3 1 。 世界卫生组织估计，在2 0 0 0 年由受污染的注射器注射造成2 1 0 0 万人乙肝 感染、2 0 0 0 万人丙型肝炎病毒感染和2 6 0 万人艾滋病毒感染p 2 。 在过去的几十年里，随着我国改革开放，经济发展，医疗卫生事业也得到 了快速发展，同时医疗废物的种类和数量也是逐年增加，给环境造成巨大的压 力。近年来，随着公众环境意识的增强，技术经济的进步和发展，特别是2 0 0 3 年s a r s 的爆发，我国建立完善的垃圾处理标准体系刻不容缓。为了规范我国 的医疗垃圾排放与管理，国家环保总局等部门相继出台了一些与之相关的法律 法规、部门规章、国家目录、国家标准、国家政策和国家规划等，基本上覆盖 了医疗垃圾的定义、分类、收集运送、包装标识、处理处置和贮存等管理和处 置环节。 l9 9 2 年6 月，联合国在里约热内卢召开世界环境和发展大会，第一次把解 决危险废物的问题提到了世界重要议程上，并制定的2 l 世纪议程。随后我 国相续制定和下发了一系列规范和标准，对医疗废物进行监督管理。例如，卫 生部1 9 9 4 年下发的医院感染管理规范( 试行) 中对医院垃圾的处理进行了 规定，要求各种废弃的标本、锐利器具、感染性敷料、手术切除的组织器官等 必须焚烧。建设部19 9 5 年发布了医疗垃圾焚烧环境卫生标准 ( g j 3 0 3 6 19 9 5 ) 。19 9 6 年7 月1 日实施的医院消毒卫生标准 ( g b l5 9 8 2 - - 1 9 9 5 ) 中规定：污染物品无论是回收再使用的物品，或是废弃的 物品，必须进行无害化处理。 近年来对医疗废物的处理要求遵循“无害化”、“减量化”、“资源化”集中处 置方式，为此环保部陆续发布了医疗废物集中焚烧处置工程技术规范 ( h j t 17 7 2 0 0 5 ) ，医疗废物花絮消毒集中处理工程技术规范( 试行) ( h j t 2 2 8 2 0 0 5 ) ，医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范( 试行) ( h j t 2 2 9 2 0 0 5 ) ，医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范( 试行) ( h j t 2 7 6 2 0 0 6 ) 等技术规范。从2 0 0 3 年至今，环保部和卫生部对关于医疗废 物制定的标准、规范和法规达几十项之多，可见国家对医疗废物管理的重视。 1 2 医疗废物处置现状分析 我国医疗废物处置起步晚，技术薄弱，管理上也存在许多盲点。在过去很 长一段时间内，只有少数城市实行了集中处置和少部分由医院进行简单的焚烧 处理，并且焚烧设备大多老化，处理工艺落后，方法不当，存在着设置不合理、 炉体结构简陋、焚烧不彻底、缺少除尘净化环保设施，达不到环境和卫生标准 等问题。多数城市特别是中小城市的医疗废物被混入生活垃圾处理，一次性医 疗器具流入社会被重复使用或再生使用的现象时有发生，医疗废物包装容器不 合理，运输设备简陋，不仅直接污染环境、损害人体健康，而且产生了恶劣的 社会影响。研究调查表明 3 引，一些城市医疗废物相对安全处理率十分低，几乎 9 0 以上的医疗废物作为城市固体废物处理或无控制排放，只有约1 0 的医疗 废物被焚烧处理。特别是我国西部地区，据董彩琴等1 3 4 j 对西部1 3 所县级医疗 机构医疗废物处置现状调查，医院所在地均未健全集中处置医疗废物的标准化 设施，无运送医疗废物的防漏、防渗容器；凡运送到城市垃圾处理厂的医疗废 物均视为生活垃圾，处理方法为焚烧。 2 0 0 3 年在我国发生的重症呼吸障碍综合症( s a r s ) ，暴露了我国医疗废物 6 管理上的薄弱环节和处置设施上的滞后，给医疗卫生事业提出了新的要求，同 时也引起了政府对医疗废物管理和处置的高度重视。 2 0 0 3 年6 月下旬，温家宝总理签署第3 8 0 号国务院令，公布实施医疗废 物管理条例，涉及医疗废物的收集、运送、贮存、处置以及监督管理和法律责 任等诸多方面1 3 】。我国当前医疗废物处理处置的原则：鼓励集中处置，特殊 情况下采用集中和分散处置；安全处置原则；严格分类收集原则鼓励运 营企业化和市场化。因此，我国很多城市由当地政府或国家对危险废物和医疗 废物处置设施建立中央预算内专项资金( 国债) ，投资建立了医疗垃圾处置中心。 同时，以收费的形式处理医疗废物的体制也已开始运行1 3 引。 1 3 医疗废物处置技术分析 医疗废物的处理技术很多，包括焚烧和非焚烧两大类，主要有f 3 “4 0 】：卫生 填埋法、高温焚烧法、高温蒸汽处理法、化学消毒法、电磁波灭菌法、电子束 和等离子体法。各处理方法各具优缺点，在我国填埋法将逐渐被淘汰，而后两 种方法在技术还处于试验阶段，还未达到产业化的技术要求。因此，主要是焚 烧法，而非焚烧处理法主要是高温蒸汽灭菌处理法，化学消毒法和电磁波灭菌 法。 1 3 1 高温焚烧法 高温焚烧法是指在高温和有氧气的条件下，将医疗废物进行蒸发干燥、热 解和氧化分解等一系列化学反应，将其转化成残渣和气体，从而实现分解和降 解医疗废物中有害成分的过程。焚烧技术焚烧时要求焚烧炉内有较高而稳定的 炉温，良好的氧气混合工况，足够的气体停留时间等条件【4 。焚烧工艺属于干 热处理方法的一种，适用于各种医疗废物，也是应用最传统、最广泛的危险废 物处置技术之一。焚烧法的主要设备室焚烧炉，焚烧炉的类型主要有回转窑式 焚烧炉、机械炉排式焚烧炉、热解焚烧炉和小型固定床式焚烧炉等。 焚烧法处理医疗废物技术和工艺都比较成熟，运行稳定，消毒灭菌及污染 物去除效果好，潜在热能还可回收利用，减容和减量效果好( 减容 9 5 、减量 9 0 ) 等优点，但是应用实践表明，焚烧法也有难以克服的缺点。首先，具有 焚烧尾气、飞灰、渣等二次污染的隐患，如果处理不当，会释放大量二噫英、 吠喃、酸性气体( 氧化氢和二氧化硫) 、一氧化碳、氮氧化物等的污染物。这些 污染物不仅对操作人员的安全构成威胁，而且会影响公众的身体健康和社会生 态环境。而目前对其中部分污染物还没有任何处理方法能够进行有效的处理。 第二，对于一套完善的焚烧处理工艺系统，包括焚烧装置、尾气处理设施和余 热回收设备，需要投入很大的资金，且运行成本不低。而且无论多大处理能力 焚烧工艺，其尾气处理和余热回收设备需要投入很大的资金，因此，大规模的 医疗废物处置中心才考虑采用焚烧处理工艺，且要求连续作业。我国除极少数 7 大城市具有焚烧工艺处理规模需要的医疗废物产生量，绝大多数中小城市医疗 废物的产生量远远不能满足常用焚烧装置的处理能力，如果考虑几个城市的医 疗废物的合并处理，则运输路线过长，费用高，运输安全上也难以保证。而医 疗废物在管理上要求“日产日清”，不能积累处理。当医疗废物的供应量达不到 焚烧系统处理规模，设备就必须停止运行，如果设备不停止运行，还必须供给 燃料保持运行状态，都会造成设备浪费，提高了设备的运行成本。所以，焚烧 技术更适用于其他危险品废物的处理，而不适用于医疗废物的处理。因此，适 用于中小规模的医疗废物非焚烧处理工艺将成为主流工艺。 非焚烧技术与焚烧技术特征比较如表1 1 0 表1 1 0 焚烧技术与非焚烧技术主要特征对比【4 2 】 1 3 2 高温蒸汽灭菌工艺 高温蒸汽灭菌是湿热灭菌的一种，其基本原理是向装载医疗废物的密闭容 器中通入高温蒸汽，利用蒸汽遇冷释放的潜热杀死是病原微生物，达到对医疗 废物的有效处理。 根据蒸汽灭菌处理和破碎毁形先后关系的不同，医疗废物高温蒸汽处理工 艺可分为以下三类1 43 l 。 ( 1 ) 先高温蒸汽灭菌后破碎工艺 先高温蒸汽处理后破碎工艺实行分批处理的运行方式，基本处理流程是： 将包装好医疗废物，经过提升、高温高压蒸汽灭菌、干燥、破碎毁形、压缩等 步骤，最后转运至城市生活垃圾填埋场进行填埋，如果医疗废物处置中心与城 市生活垃圾填埋场较近，可考虑省略压缩步骤，如图1 1 。其主要特点是先经 过高温高压蒸汽灭菌将医疗废物变为无菌废物，因此，对破碎机没有密封性要 求，因为在破碎毁形阶段，已基本消除了医疗废物的毒性和传染性。但由于在 灭菌阶段，废物不进行破碎毁形，医疗废物暴露于在高温蒸汽中的表面积较小， 影响灭菌效果，因此，该工艺在灭菌阶段对操作的要求较高。 图1 1 先高温蒸汽灭菌后破碎工艺路线 先高温灭菌后破碎工艺的核心设备为高温高压灭菌器，辅助设备为提升机、 粉碎机等。高温高压灭菌器由灭菌内腔、蒸汽管路、保温夹套、废液消毒装置、 废气过滤处理器、p l c 控制面板以及与其配套的测控部件等组成。其主要功能 是在持续高温的作用条件下杀灭医疗废物中的微生物。此种工艺技术较为成熟， 实际应用时比下述两种工艺也更为广泛。 ( 2 ) 先破碎后高温蒸汽灭菌工艺 先破碎后高温灭菌工艺的基本流程与先高温蒸汽灭菌后破碎工艺不同之处 就是将破碎毁形放在提升灭菌前。该工艺对破碎机的封闭性能要求较高，因为 在破碎阶段，医疗废物没有经过处理，毒性和传染性较大。破碎后灭菌使医疗 废物暴露在高温蒸汽中的表面积较大，有利于提高灭菌效果。因此，先破碎后 高温蒸汽处理工艺一般是连续式操作，主体设备多为常压设备。 ( 3 ) 先高温蒸汽灭菌同时搅拌后破碎工艺 先高温蒸汽灭菌同时搅拌后破碎工艺就是医疗废物在灭菌室内进行高温蒸 9 汽处理的同时，通过机械装置搅拌破坏医疗废物包装物，最后破碎毁形。因灭 菌室内搅拌装置容易被缠绕、卡死，设备结构复杂该，故障率较高，该工艺很 少应用于大规模的医疗废物集中处置。 以上3 种工艺的优缺点比较如表1 1 l 表1 1 1 三种工艺优缺点比较 高温灭菌器根据排除灭菌室内空气的操作方式不同，可分为下排气式( 重力 排气式) 灭菌器、预真空式灭菌器和脉动真空式灭菌器三种。下排气式灭菌器是 利用水蒸汽的密度大于空气的密度而将空气排除的操作方式，残留空气量相对 较大，因此下排气式灭菌器需要的灭菌时间较长；预真空和脉动真空灭菌器是 利用真空泵强行将空气抽出，单次抽真空为预真空灭菌，多次采用蒸汽置换空 气的方式为脉动真空灭菌器，抽真空可以使灭菌室内的残留空气减少，空气残 余率越小越有利于高温蒸汽的穿透，灭菌时间也相对缩短。因此，脉动真空灭 菌比预真空灭菌效率高。 ( 3 ) 高温蒸汽灭菌处理工艺的优缺点 优点： 能够对灭菌室内的气、固、液三态同时进行灭菌处理，且选择的灭菌级 别比较高，理论上保证灭菌效果达到1 0 一；能够有效地防止二次污染。 整个灭菌处理过程，不使用任何可能产生有毒垃圾的化学添加剂，运行 l o 介质主要为高温饱和蒸汽，是一种“干净的”处理方法。 投资成本小，运行费用低。以处理能力为1 0 吨日的处置中心为例，处 理设备、基建的总投资仅为回转窑焚烧工艺的2 5 ，运行成本不到回转窑的 5 0 。 缺点： 对处理对象有限制，是一种非广谱性的医疗废物处理方法，不能处理药 物性和化学性医疗废物，需配以严格的医疗废物分类收集系统。 处理后的废物减量化小，减容一般在7 0 左右，质量基本不减或微减， 需破碎毁形后卫生填埋处理。 处理过程中会排放出一定挥发性有机化合物( v o c ) ，高温蒸汽冷凝液和 消毒液含有一定的污染物，需进行废气、废水的收集和处理。 1 3 3 化学消毒工艺 化学消毒法处理医疗废物的原理与处理废水原理相同，是必须将一定浓度 的消毒剂( 次氯酸钠、过氧乙酸、戊二醛、臭氧等) 与被消毒物料进行充分接触， 分解有机物及灭杀微生物。一般为保证消毒剂与医疗废物有足够的接触面积， 在消毒前必须对医疗废物进行破碎1 4 引。 化学消毒法的优点是工艺技术成熟，设备简单，操作方便。缺点是对医疗 废物破碎系统要求较高，投资和运行费用较高。消毒剂本身作为一种化学品， 可能与医疗废物中某些化学成分反应形成新的污染物，容易造成二次污染；在 处理过程中有异昧产生。不适用于处理化学性废弃物、挥发和半挥发有机化合 物。 1 3 4 电磁波灭菌工艺 电磁波灭菌法包括微波和无线电波两种方法。微波灭菌法使用2 4 5 0 m h z 的高频电磁波，而无线电波灭菌法则使用10 m h z 的低频电磁波，其穿透力比微 波更强1 4 川。 电磁波灭菌法的原理是电磁波可被医疗废物中的水、脂肪、蛋白质等介质 所吸收产生热量，最终导致细胞的死亡，以此杀死医疗废物中的病原体。经电 磁波处理后的医疗废物可以作为城市生活垃圾进行卫生填埋。 电磁波灭菌处理法优点体现在系统完全封闭，环境污染很小：完全自动化， 易于操作。缺点是建设和运行成本不低；处理前需进行破碎处理，处理后减重 效果不好，会有臭味，不适合药物性和危险化学性医疗废物的处理。 医疗废物各种处理工艺比较见表1 1 2 表1 1 2 各种非焚烧方式的比较 1 4 高温高压蒸汽灭菌处理医疗废物研究与应用现状 压力蒸汽灭菌技术已有10 0 多年的应用历史，第一台压力蒸汽灭菌器产生 于1 8 8 0 年，是目前全世界公认的最可靠的灭菌技术之一。压力蒸汽灭菌温度高， 灭菌效果可靠，易于掌握和控制，因此在灭菌技术高速发展的今天，这一经典 灭菌方法在消毒灭菌领域仍占有重要地位”。 目前，高温高压蒸汽灭菌技术广泛应用于医疗卫生和工农业各领域。其中， 医疗卫生方面的应用主要以医院灭菌为主，几乎每家都有使用灭菌柜或灭菌箱， 但一般灭菌规模都很小，在一吨以下。如医院的无菌供应室、临床实验室、手 术室、眼科、牙科等所做的常规金属器械、布类、橡胶、液体、玻璃等器材的 灭菌【47 1 。因此，关于医院高压蒸汽灭菌的研究很多 4 8 - 5 1j 。主要涉及灭菌柜( 箱) 1 2 的验证、灭菌效果的讨论、及检验合格方法的研究等。 随着医疗废物主流工艺焚烧技术弊病的凸显，据联合国世界卫生组织w t o 的调查报告指出垃圾焚烧时产生二嗯英等极为有害物质的重要来源，如日本工 厂附近居住人群癌症发病率比其他地区高；德国医生发现焚烧炉下风向居住人 群中妇女母乳p o p s 含量高于正常水平；美国联邦报告介绍焚烧炉附近人群血 液中二噫英等有害物质高于规定水平2 5 ；比利时官方调查发现在焚烧场附近 人群的血液二嗯英含量在两年内增加1 0 1 5 【5 引。因此，对开发出新的替代技 术非焚烧技术的优势越来越明显。其中，高温高压蒸汽灭菌技术在德国等欧洲 国家被广泛推广。欧洲现有医疗废物中，8 0 以上采用高温蒸汽灭菌的方式进 行处理，2 0 采用焚烧的方式处理。高温蒸汽灭菌技术在美国等其他发达国家 也得到广泛应用，该技术约占美国医疗废物处理的2 0 3 7 。高温蒸汽处理技 术以其成熟实用的处理方法和较低的投资运行成本逐渐成为主流方向。按照国 家环保部医疗废物集中处置技术规范的要求，日处理3 吨，5 吨的设施宜 优先选用高温灭菌工艺，8 吨以上才考虑选用集中焚烧处置。高温灭菌工艺在 设备投资，运营成本，尾气处理，能源消耗，人工数量，安全运行等方面有着 突出的优势。因为其技术特点为整个灭菌处理过程，不使用任何可能产生有 毒垃圾的化学添加剂，运行介质主要为高温饱和蒸汽，是一种“干净的”处理 方法；整个灭菌过程中选择的灭菌级别比较高，理论上保证灭菌效果达到 1 0 ；确保特殊的传染性医疗废物不残留任何致病病菌而转变为一般的固体垃 圾；在灭菌处理过程中，同时进行废液和尾气的防污染处理，一次完成医疗 废物的无害化处理，避免二次污染；采用自动化控制，操作人员少，而且实 现灭菌环节的密闭式运行和安全标准化管理，运营过程中耗能主要为水电和蒸 汽，而焚烧需要消耗燃料、水电及烟气净化药品，因此运行成本远低于焚烧处 理。 高温高压蒸汽灭菌技术在中小规模医疗废物应用中有着不可替代的优势， 对该技术研究也有一定的发展。程亮1 4 3 】等对医疗废物高温蒸汽处理技术原理、 优缺点等内容进行了阐述，并按工艺特点将常见工艺流程分为三类。对医疗废 物高温蒸汽处理工艺的适用性、分类和包装要求处理工艺参数的确定和合理性 以及废液、废气和废渣的排放等问题进行探讨，提出了高温蒸汽处理技术在国 内应用存在的问题及建议。王堤、吴桐、赵海和裴照堂等1 5 3 4 5 1 也对高温蒸汽处 理技术原理、特点、灭菌参数、灭菌效果、废水废气处理及与其他工艺比较等 方面做了全面的研究。 虽然关于医疗废物高温蒸汽灭菌技术在众多的研究中有一定的发展，但是 主要以理论研究为主，对于灭菌各参数之间的关系及参数的合理性，是否可优 化性，包括在废物种类，包装方式及大小、装载方式及装载量等方面；在不同 参数情况下对灭菌效果的影响，废气废水处理工艺和灭菌系统中的收运系统等 的研究还有一定的缺乏，还有待进一步研究。 1 5 论文研究的背景、意义及内容 1 5 1 研究背景和意义 2 0 0 3 年全国发生的“非典”疫情，充分暴露了我国医疗废物管理不善和处理 率低的问题。当时为了控制传染源，遏止“非典”疫情的进一步蔓延，各地均采 取了临时应急的措施，建立了一些小型的焚烧装置。因种种原因，特别是技术 的原因，有相当的一部分不能达到国家规定的要求。 为了改变我国医疗废物处置的落后状态和防止类似于“非典 疫情的再度 发生，保证医疗废物进行有效彻底的处置，国家环保总局于2 0 0 3 年4 月和6 月相续下发了关于进一步加大对医疗废水和医疗垃圾监管力度的紧急通知 和医疗废物管理条例，要求各级环保部门加大监管力度，对医疗废物要进行 专业性的集中处理，并鼓励对医疗废物先进实用的新技术和新装备的研究与开 发，确保医疗废物的无害化处理。2 0 0 4 年元月下发了全国危险废物和医疗废 物处置设施建设规划，并计划由国家财