（工程热物理专业论文）医疗废物典型组分的热解特性研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 医疗废物是头号危险废物，随着近年来医疗技术的快速发展及一次性医疗用品 的普及，医疗废物不断的增加，已经成为医疗感染和环境污染的公害源。现在世界 各国都在积极寻求有效的医疗废物处理技术。焚烧技术可实现医疗废物的减容、减 量、杀灭灭菌，但它在处理过程中容易造成二次污染。而热解技术不仅具有以上焚 烧的优点，还能节约能源，易于控制二次污染的产生而被认为是一种新型、有效的 处理技术。各种医疗废物的处理技术与设备层出不穷，但大多是借鉴生活垃圾的处 理设备进行改造而来的，并且对医疗废物处理的基础研究甚少。 本文依托国家自然科学基金项目( n o 5 0 2 7 6 0 5 5 ) ，展开了医疗废物有机组分热 解特性的基础研究，为进一步的深入研究奠定基础，同时为医疗废物回转窑炉的设 计提供一定的实验依据。 第一部分，选用几种医疗废物的典型组分，进行了快速热解研究。这是对实物 在热态处理时的热解过程的最佳模拟。分析研究了温度、含水率、粒径、质量等对 失重特性的影响，最后对混合物料的热解进行了研究。 第二部分，在外热式回转窑实验台上，对医疗废物中的四种组分进行热解实验 研究。针对温度、粒径、含水率、填充度、热解氛围对热解产物分布、热解过程以 及产气特性的影响。热解终温的升高有利于有机质中挥发分的析出，使热解气产率 增加，焦油与残炭产率减少，而水分含量的增加会影响这一变化规律；另外热解气 成分中的烃类组分含量随热解终温升高而增加。 第二部分，对热解产牛的残渣和焦油进行了热重实验研究，就是观测其在线性 升温下，空气中的燃烧特性。因为回转窑里产生的这些残渣最终还是要焚烧的，而 且其本身含有较高热值，焦油随同热解气体在二燃室燃烧反应。 关键词：医疗废物、快速热解、回转窑、焦油、残渣、动力学 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t m e d i c a lw a s t ei sc o n s i d e r e da st h en o 1h a z a r d o u sw a s t e ，a c c o r d i n gt ot h en a t i o n a i h a z a r d o u sw a s t e sl i s t m o r ea n dm o r em e d i c a lw a s t ea r e g e n e r a t e dd u et ot h e d e v e l o p m e n to fm o d e r nm e d i c a ls c i e n c e ，a n db e c o m eas o u r c eo fs p r e a d i n gd i s e a s e s ， n o ws c i e n t i s t st h r o u g h o u tt h ew o r l da r ee n g a g i n gi n s e e k i n ge f f e c t i v em e d i c a lw a s t e h a n d l i n gm e t h o d s a l t h o u g hi n c i n e r a t i o n c a nr e d u c et h ev o l u m ea n dw e i g h to fm e d i c a l w a s t e ，a n dc a ns t e r i l i z e i tw i t hh i g ht e m p e r a t u r e ，i ti sv e r y e a s yt oc a u s eas e c o n d p o l l u t i o nd u r i n gt r e a t m e n t p y r o l y s i st e c h n o l o g yn o to n l yh a st h ea d v a n t a g e sm e n t i o n e d a b o v eb u ta l s oc a ns a v ee n e r g y , a n dm u c he a s i e rt oc o n t r o lt h eg e n e r a t i o no fs e c o n d p o l l u t i o n ，w h i c hi sr e g a r d e da sa ne f f e c t i v en e wt r e a t m e n tt e c h n o l o g y t h e r ea r eal o to f t e c h n o l o g i e sa n de q u i p m e n t sf o rm e d i c a lw a s t et r e a t m e n t ，b u tm o s to ft h e mc o m ef r o m t h em u n i c i p a ls o li dw a s t et r e a t m e n t f o u n d a t i o n a lr e a c ho nm e d i c a lw a s t eh a sr a r e l yb e e n c a r r i e do u t 1 1 h i sp a p e rr e l i e so nn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o nn o 5 0 2 7 6 0 5 5a n dc a r r i e d o u tt h ef o u n d a t i o n a lr e s e a r c ho nm e d i c a lw a s t e sp y r o l y s i s ，w h i c hc a ns e t u pa f o u n d a t i o nf o rf u r t h e rr e s e a r c ha n do f f e rs o m ee x p e r i m e n t a ld a t af o r r o t a r y k i l n d e s i g n i n g p a r ti ，f i r s t l y ，w es e l e c t e dk i n d so ft y p i c a lm e d i c a lw a s t ec o m p o n e n t sa st h e e x p e r i m e n tm a t e r i a l s ，a n dc a r r i e do nt h ef a s tp y r o l y s i se x p e r i m e n to nt h e mt h i si st h e m o s tv i v i ds i m u l a t i o nt ot h ec o u r s eo ft r u eo b j e c tw h i c hh a db e e nt h r o w ni n t ot h ek i l n a n dt a k e np y r o l y s i sr e a c t i o n w et o o kg r e a ti n t e r e s t i n go nt h ef a c t o rs u c ha st h ef i x e d t e m p e r a t u r e ，m o i s t u r er a t i o ，s i z e ，q u a l i t y , a n dt h e i ra f f e c t i o nt ot h ef a s t p y r o l y s i s ， b e s i d e s ，t h em i x e dc o m p o n e n t sh a da l s ob e e ne x p e r i m e n t e d ， p a r t1 1 ，p y r o l y s i se x p e r i m e n t so ff o u rt y p i c a lc o m p o n e n t sw e r ec a r r i e do u to na n e x t e r n a l h e a t i n gr o t a r yk i l n d i f f e r e n ta f f e c tf a c t o r so f d i s t r i b u t i n go f p y r o l y s i so u t c o m e s ， p y r o l y s i sp r o c e s sa n dp r o p e r t yo fg a sp r o d u c i n gw e r ea n a l y z e d t h er i s i n go ff i n a l p y r o l y s i st e m p e r a t u r ef a v o r st h ep r o d u c t i o no fv o l a t i l ei no r g a n i c s ，i n c r e a s e sp y r o l y s i s g a sp r o d u c t i o nr a t ea n dd e c r e a s e st a r & c h a rp r o d u c t i o nr a t ew h i l et h er i s i n go fw a t e r c o n t e n tw i l la f f e c tt h i sr u l e p r o d u c t i o no fh y d r o c a r b o ni np y r o l y s i sg a si n c r e a s e sw h i l e f i n a lp y r o l y s i st e m p e r a t u r er i s e s p a r t1 1 1 ，t a ra n dc h a rh a db e e ns t u d i e db yt h e r m o - g r a v i m e t e r , c o m b u s t i o nc h a r a c t e r h a db e e na n a l y z e dw h e nt h e ) 7w e r eh e a t e du n d e rl i n e a rt e m p e r a t u r er i s i n gs p e e d b e c a u s e a f t e rt h e yw e r ec a u s e di nt h er o t a r yk i l n ，c h a rw i t hg r e a tc a l o r i ce n e r g ym i g h tb e i n c i n e r a t e df i n a l l y , t a rw h i c hi si ng a s e i t yw i l la l s ob ec o m b u s t e d 浙江大学硕士学位论文 k e y w o r d s ：m e d i c a lw a s t e ，f a s t - 一p y r o l y s i s ，r o t a r yk i l n ，k i n e t i c s ，c h a r , 1 阻r 浙江大学硕士学位论文 学号一至一畦i s 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注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘鲎或其他教育机构的学 位或证_ r 5 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7 j i 谢意。 学位论文作者签名：苏璃字 签字日期：如p f 年j 月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿蠢堂有关保留、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，允许论文被查阅和借阅。 本人授权逝望盘堂可以将学位论文的全部或部分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) 学位论文作者签名： 苏鹕字 导师签名： 3 口岔誊 签字口期：o 1 年了月f 。日签字曰期：0 弭3 月，日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 浙江大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着社会经济的发展、科学技术的进步，人类生活、生产触及的范围越来越广， 在利用自然资源为牛产、生活服务的同时，也造成了对环境的极度污染、破坏，牛 态的失衡、到处充斥着形形色色的废弃物，威胁着人们自身的生存环境生命安全。 医疗废弃物正是一种危险性极强的废弃物，因为它不仅具备一般废物的缺点及危害， 同时由于其病毒性、感染性，使其不同于普通废弃物。以此，越来越引起人们的高 度关注 1 - 9 】。 旱在1 9 8 9 年联合国环境署就制定了控制危险废物越境转移及其处置的巴塞 尔公约，近年来，我国政府也相继出台了一系列法律法规，来标准规范医疗废物的 处置管弹，尤其是2 0 0 3 年5 月的非典以来，陆续颁布了医废管理条例( 2 0 0 3 6 ) ， 医疗废物焚烧炉技术要求( 0 3 6 3 0 ) ，医疗废物转运车技术要求( 0 3 6 3 0 ) 等， 详细的制订了执行标准。从而把医疗废物的严格处理提到日程上来。 1 2 医疗废弃物的定义、特征 8 ，1 2 ，t 8 - - 2 2 2 0 0 3 年试行的医疗废物焚烧炉技术要求( g b l 9 1 2 8 2 0 0 3 ) 中，医疗废物是 指医院、卫牛防疫单位、病员疗养院、医学研究单位等产生的感染性废物，主要包 括七人类： 临床感染性废物，包括病人于术或尸解后的废物( 如组织、受污染材料和仪器 等) 以及被血液或人体体液污染的废医疗材料、废医疗仪器以及其它废物( 如废敷 料、废医用手套、废注注射器、废输血器等) ； 医院血透析产牛的废物( 如废弃的设备、试管、过滤器、围裙、手套等) ： 临床、教学、研究等医学活动中产生的含有菌落及病原株培养液和保菌液的废 弃物以及感染的动物尸体； 传染病房产生的所有废物( 如排泄物、废敷料、生活垃圾以及病人接触过的任 何其他废设备、废材料) ； 医院产牛的废弃锋利物，包括废针头、废皮f 注射针、废解剖月、废于术刀、 废输液器、废于术锯、碎玻璃等： 医院废水处理产生的污泥； 过期的药物性和化学性废物； 浙江大学硕士学位论文 1 9 8 9 年联合国环境署制定的控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约， 将“从医院、医疗中心和诊所的医疗服务中产生的临床废物”列为“应加控制的废 物类别”中y 1 组，其危险特性等级为6 2 级，属传染性物质。 美国环境保护署e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y ( e p a ) 把医院出来的废物 分为普通废物( g e n e r a t r a s h ) 、法定医疗废物或传染性医疗废物( r e g u l a t e d m e d i c a lw a s t e ) 、危险医疗废物( h a z a r d o u sw a s t e ) 和低辐射废物( l o w l e v e i r a d i o a c t i v ew a s t e ) 。普通废弃物( g r ) 是指在医疗单位内收集到的，没有受到过 病菌感染的一般性的生活废弃物，与生活垃圾没有本质的区别。 美国的医疗废物追踪监督法( m w t a ) 1 0 把须跟踪与控制的传染性医疗废物 分为七大类： 表1 1 美国m w a t 分类表 废物分类组成 1 、培养物、繁从医疗、生物实验室产生的培养、繁殖物，生物质腹物， 碴物被丢弃的各类疫苗及承载培、放置养繁殖物的各类器址和设 施： 2 、病理废物包括在医疗或解剖时产生的人体组织、器官、肢体及体 液，各种体液标本及其它们的承载容器； 3 、人体血液及 人体血液、血的产物、沽血物品、在滚疗或研究中沾有 相关产物血产物( 血清、血浆等) 物品及血袋： 4 、锐器 皮下注射针头、注射器、吸液管、解剖刀片、各类医疗 中被感染的玻璃器皿； 5 、动物废物动物尸体、肢体、在动物实验、治疗过程中产生的缚料； 6 、隔离废物生物废品、被传染性病人或动物的血液、排泻物、分泌 物感染的物品 7 、报费锐器注射针头、缝合针头、注射器、解剖刀 所以，不仅有医疗系统产生的废器具，关键还是那些致病性的带病毒废物。后 者更不能作为普通废物处理，必须严格按照有关规定，采用专门的存放、运输、装 卸、焚烧处理设备，必须有明确标明专门标志，专职专管。 1 锋利物应该收集在一起，无论污染与否。盛放容器应能防冲击、刺穿。 2 盛放感染性废物的袋子、容器应标明国际废物标志 3 高度感染废物( h i g h l yi n f e c t i o u sw a s t e ) 应立即用高压灭菌器消毒。推荐 用红色袋子盛放这些废物。 4 研究机构的病菌，毒株应收集存放在结实的无泄露的容器里。 浙江大学硕士学位论文 1 3 医疗废物的现状 8 ，2 1 ，2 4 1 3 t 医疗废弃物的产量 虽然医疗废弃物是危险性很强的废弃物，但是从目前国内的形势看，合理处理 的医疗废物占总的比例并不大，9 0 的医疗废物没有得到科学处理。表i 2 是国内 几个大城市的医疗废物产生现状。可以看出个大城市的医疗垃圾产量都是很大的， 适合进行集中处置。 表1 2 我国各大城市医疗垃圾产生现状 城市县级以上医院( 个)病床数( 张)门诊人数( 万人)医疗垃圾日产量( 吨) 北京 4 5 87 1 2 4 54 5 7 6 2 64 0 天津 1 2 93 1 0 3 71 6 2 2 2 41 7 上海 1 9 85 6 7 0 47 1 0 8 4 8 杭州 9 3 15 5 3 06 8 2 73 51 4 哈尔滨 4 9 43 2 0 0 01 5 5 3 0 3 0 沈阳 2 7 03 0 5 8 75 1 5 3 6 22 0 注：以上数据来自各地统计局，垃圾日产量按照门诊3 0 人次1 公斤0 5 公斤( 床天) 计算 , 4 1 3 2 医疗废弃物的物理性质 表13 1 2 是医疗废物的一个组成成分图。从图上可以看到医疗废物里的有机部 分还足相对较多的，占6 0 之多，这是值得关注的。织物包括：在门诊、临床、病 房、试验室、化验室产生的废棉签、绷带、纱布等废物：纸类包括：一次性使用的 标本龠( 如便盒、痰盒) 、口杯、口罩、帽子、纸巾、纸单、妇科和儿科用品等纸品； 塑料包括：一次性使用的注射器、输液器、输液管、引流管、导流管、试管：手套、 床垫等塑料用品；脏器包括：各种手术污物动物试验标本。 表1 3 医疗废物的物理组成 有机物含量( )无机物含量( ) 其它( ) 【脏器棉签纸类织物塑料合计玻璃金属合计其它 0 0 59 3 62 20 8 1 15 3 1 79 16 0 9 32 6 6 63 7 03 0 3 68 7 1 医疗废物区别于普通垃圾的一个很重要原因就在于其中含有的各种病毒病菌， 以至于具有强烈的感染性，危害性。表1 4 是列出了各种病毒的致死温度条件。这对 于相应处置方法的采取具有参考意义。 浙江大学硕士学位论文 表1 4温度对各种病毒病菌致死条件表 病毒病菌及寄生虫卵名称 龋i 琶芦繁鲁磊狮“一 2 葡萄球菌18 0 。6 0 。 链球菌；6 0 i3 0 i ，肺炎球菌 5 5 ； 。 5 霍乱弧菌；6 0 l1 0 2 0 伤寒杆菌 6 01 0 破伤风杆菌 结核科。苗 麻疹病毒 耳】肝病毒 乙肝病毒 乙型脑炎病毒 森林脑炎病毒 狂犬耩病毒 u 蹄疫病毒 ：独瘟病毒 钩端螺旋体 衣原体 支原体 真菌 绿脓杆菌 蛔虫卵 钩虫卵 蛲虫卵 煮沸 6 0 6 03 0 5 6l5 加热6 0 能抵抗3 0 分钟 ! 加热1 0 0 c 5 分钟致死 ；加热1 0 0 l o 分钟可失去传染性 ：但仍育抗原性 ： 5 63 0 。6 0 1 0 ： 6 0 3 0 l6 0 。3 0 i 5 0 6 01 5 ， 5 6 l1 0 ；5 6 6 05 1 0 。、 ： 4 51 5 3 0 6 06 0 5 57 小时 3 3 2 8逐渐变化 ；3 7 以上不能发育 3 6 数小时 要杀死一切细菌、细菌的芽孢、病毒，以及破坏病毒的抗原性，采用焚烧法时 温度应该保持在6 5 0 一7 0 0 c 之间，而9 0 0 * c 一1 0 0 0 的焚化温度能在瞬间将病毒破 坏。焚烧法在灭菌的同时，也能有效的消除恶臭。 1 4 医疗废物处理技术 3 1 - 3 8 】 4 浙江大学硕士学位论文 1 4 1 机械处置法 机械处置法是利用机械设备使医疗废弃物在各种机械力的作用下毁型、破碎， 形成混合均匀、便于处理的废弃物。通常情况下，将固体医疗废弃物放置到一个密 闭的容器中，用物理方式将其破碎成其它处理方法所要求的小颗粒物质。容器内保 持负压，以更好的防止污染物的外逸。机械处置法通过破碎容器、大块物料等，排 出物料内含气体实现物理形态的减容，而无法做到废弃物的减量。机械处置法本身 无法达到杀灭医疗废弃物中的微生物，但它作为其它处置法的辅助处置方法，对医 疗废弃进行预处理提高了其他方法的处置效率。 l 。4 。2 化学处置法 化学处置是应用消毒剂如二氧化氯溶液、次氯酸钠( n a o c l ) 、过氧酸、戊二醛、 氢氧化钠( n a o h ) 、臭氧、生石灰等通过氧化、还原、中和等化学反应来杀灭医疗 废弃物中的细菌、病毒等传染性物质，实现医疗废弃物的无害化处理。化学法处置 废弃物过程中，要求化学试剂与废弃物要有良好的接触、适当浓度和足够的消毒时 间以确保消毒的彻底、有效。同时废弃物的形态、溶液的p h 值，反应温度，其它物 质的溶入也会影响消毒的效果。化学处理可处置如下废弃物：实验室的培养物与垃 圾( 化学品除外) 、锐器、人或动物身上的体液、血液、隔离区垃圾，外科室垃圾 和辅料( 如纱布，绷带，织制品等) 。同时应避免挥发性、半挥发性有机物质、化 疗产生的垃圾，有毒化学药物，放射性物质混入待处理废弃物中。化学处理需要机 械处置设备对废弃物进行预处理。 1 4 3 生物处置法 生物处置是通过细菌或其它微生物的氧化作用和细胞合成分解代谢来稳定、去 除医疗废弃物中的病菌、病原体等有害物质。典型的处理过程是把微生物放置到待 处理的废弃物流中，通过优化微生物生长的环境剩调节其它速率控制变量来加速生 物的自然降解过程，最终把废弃物中的有机质分解成二氧化碳和水。生物处置过程 中碳是所有微生物必不可少的食源。微生物是依靠酶去催化有机物分解反应，而酶 要有水才能保持它的活性，所以水是生物法处理过程中必不可少的中介物质。生物 处理技术丰要用来处理含水量高的有机废弃物。 浙江大学硕士学位论文 1 4 4 微波处置法 微波在电磁频谱中是一种波长非常短的波，它的频率在超高频( u h f ) 与红外 之问。它是利用电磁波在正负电极间的高速转换，来引起废弃物中水和其它分子振 动。这种高强度的振动产生分子间的摩擦热使水分蒸发加热了废弃物，同时导致微 生物细胞中的蛋白质变质，从而杀灭废弃物中的细菌，病毒等。研究表明在微波处 置过程中，微生物的杀灭不是因为微波场，而是因为热，如果系统中没有水，微波 的消毒杀菌效果会显著下降。此技术本身不能使废弃物减容减量化，并会有一些臭 昧气体排出。 1 4 5 热处置法 热处置是通过外部热源来改变废弃物所处的环境工况，达到杀灭废弃物中的细 菌和病原体的目的。根据处理温度的不同可分为低热、中热萃u 高热处置法。低热处 置的操作温度一般摔制在9 3 1 7 7 。c 之间，不会使废弃物产牛化学裂解反应、燃烧 或热解等化学反应。中热处置的温度在1 7 7 3 7 0 之间，在这一工况下有机质会 产生化学裂解反应。根据这一现象研制了新型的处理方法，如高强度微波法、高温 高压法。高热处理利用电阻丝、天然气或等离子体等产生的高温来处理废弃物，其 操作温度都超过5 4 0 。c ，高的可达1 0 0 0 0 。在这种高温、高热流的条件下，废弃物 中的有机与兀机质都迅速发牛了相应的物理、化学变化，使得废弃物总体的减容、 减量达9 0 9 5 。下面介绍两种比较有代表性的热处置法。 1 4 5 1 高温灭菌法 用蒸汽杀菌是医院复用器材消毒的标准方法，用来处理医疗废弃物，高温灭菌 就是应用这一方法。高温灭菌器由一个金属容器和外面的蒸汽套层组成，在金属容 器上开有密封进料口。蒸汽同时进入到内仓和套层，这种结构可以承受较高的蒸汽 压力，并且减少了蒸汽在内仓壁面的冷凝。在高温灭菌中蒸汽与废弃物的接触状况 直接影响消毒效果，所以废弃物需破碎预处理，在处置过程前还要求把仓内的空气 先驱除干净。高温灭菌法是一种低热处理法，可处理各类实验室的培养物与垃圾( 化 学品除外) 、锐器、粘有体液或血液的物质、部分流质垃圾、隔离区垃圾，外科室垃 圾和辅料( 如纱布，绷带，织制品等) 和人体解剖垃圾等。高温灭菌法可有效的杀 灭医疗废弃物中的各种细菌、病毒，并避免形成二恶英等有害焚烧副产品，但不能 使废弃物减容减量，反而会因为注入蒸汽冷凝有一定增重。 6 浙江大学硕士学位论文 1 4 ，5 2 等离子体法 这是一种新型的高温处理技术。气体在被电离的状态下，具有导电性，但因其 电阻很大，把电能迅速转换成热能，产生1 6 5 0 1 1 6 0 0 c 的高温。一般用空气或氮 气作为载气。载气被电离加热至几千度高温，然后传热给废弃物，使废弃物在高温 的条件卜迅速分解或氧化成终级产物c 0 2 与h 2 0 。处理过程中的反应原弹与焚烧法 相近，f u 其高温和高热流抑制了二嗯英等有害物质的形成，减少了二次污染，反应 的残渣还町阻做到熔融态。 1 4 6 安全填埋 安全填埋是一种改进的卫生填埋方法，是其它处理法残留废弃物的终级处理法。 安全填埋主要用来处置有害废弃物。为了防止有毒有害物质释出，减少对环境的污 染，安全填埋场地的设计、建造及操作必须严格符合有关的技术规范。填埋场必须 设置人造或天然衬里，下层土壤或土壤与衬里相结合渗透率小于1 0 8 c m s ；最下层 的土地填埋物要位于地下水位之上；要采取适当的措施控制和引出地表水；要配备 浸出液收集、处理、圾监测系统。场地的设计和规划中要注意的主要问题有：f 1 ) 废 弃物处置前的预处理；( 2 ) 浸出液的收集及处理：( 3 ) 地下水保护；( 4 ) 场地及其 周围地表径流水的控制侍理。 医疗废弃物经过各种处置方法杀菌、减容、减量处理后最终都会流向安全填埋 场，所以它是废弃物的终级处置场所。医疗废弃物一般经过焚烧、高温处置后，再 将处理残渣送到安全填埋场处置。 1 4 ，7 焚烧处置法【5 8 ，1 4 ，1 7 ，4 3 4 4 高温是杀菌最有效的方法，焚烧产生的高温可以瞬间杀灭所有的有害微生物。 焚烧能够做到废弃物的减量化、稳定化、无害化、能量回收，是一个深度氧化的化 学过程。它把固体的、液体的或气体的可燃物基本上氧化成c 0 2 、水和灰，废物中 所含的硫、氮、金属、卤素和其它元素杂质转化成各种最终产物。它要由专门的焚 烧设备来完成的，要求有高而稳定的炉温、良好的氧气混合、足够的气体停留时间， 深度的尾气净化过程等。在所有可行的医疗废物处置技术中，焚烧法已被证明是破 坏感染性和有毒性物质、减少体积和重量的最有效的方法之一。焚烧适合集中处置 除含汞等重金属、放射性物质外的所有固、液、气三态医疗废弃物。 控制二嗯英牛成一直是焚烧法所关注的问题。二嗯英是一种毒性极强的三环芳 浙江大学硕士学位论文 香族有机化合物，主要包括p c d d s 和p c d f s 。焚烧过程中可以通过3 t 原则来抑制 二嗯英牛成 ，即高温焚烧( 温度越高生成二嗯英越少) ，较长的停留时间，较好的 混合程度。焚烧处置法根据一燃室内的处置工况不同可分为以下两种形式。 1 4 7 1 二段焚烧 这类焚烧炉是典型的常规医疗废弃物焚烧炉。如图1 3 所示 8 ，废弃物进入一 燃室在供氧充足的状况下焚烧，产生的烟气再进入二燃室内进一步高温焚烧，我国 危险废物焚烧污染控制标准规定医疗垃圾焚烧炉燃烧室内的温度应控制在8 5 0 以上，炉内停留时间超过1 秒。高温焚烧保证了一燃室出来烟气中的少量未燃烬 有机物完全分解、燃烧。这种处置方法原理简单、技术成熟、易于控制，过去较多 的被使用，佃它有处置过程中烟气飞灰含量高( 飞灰会促进二嗯英的生成) ，并在二 燃室中要有辅助燃料进行补燃，运行能耗相对较高等不足。 固1 3 多室二段焚烧炉 1 4 7 2 热解气化一焚烧处置法 蛤料 它也是分两段来处理，与二段焚烧法的区别主要在于第一段中是热解气化炉。 其处置原理：首先废弃物进入一个热解气化炉中，炉内温度一般控制在1 0 0 。c 6 0 0 ，在无氧或缺氧( 般为理论空气量的4 0 6 0 ) 的工况下废弃物中的有机物质 和挥发物被热鳃、气化，留下一些含无机物质的残渣，而热解气化产牛的可燃气体 进入第二段高温焚烧炉进行高温焚烧 5 0 ，5 1 ，燃烬有害物质，并分解破除二曝英等 有害物质，焚烧条件满足我国危险废物焚烧污染控制标准规定的医疗废弃物焚 烧炉燃烧室内的温度应控制在8 5 0 c 以上，烟气炉内停留时间超过1 秒要求。亦可 根据需要设计成更高的二燃室温度和更长的停留时间。热解，气化一焚烧处置法是一 种先进的焚烧处置技术，因烟气中含带的飞灰少，有利于对二嗯英等有害的牛成控 制，并且单位质量的废弃物处置产牛烟气量少节约能源，但反应机殚较为复杂，整 个处置过程不易控制。 浙江大学预士学位论文 图1 5 医疗垃圾气控式热解焚烧无害化集成处理装置 1 4 7 3 回转窑热解气化炉 同转窑热解炉丰要是由一个连续转动微倾斜的简体作为一燃室和高温焚烧的二 燃室构成。经过预处理的废物_ 蛘j 专门的给料装置送入到回转窑的高端由于简体的转 动，窑内物料在窑壁的带动下向低端移动，热解残渣从窑的低端排出，而热解产牛 的气态物质进入二燃室进行高温焚烧或在废物制油上这部分热解产物被冷却回收燃 料油和燃料气。由于其回转筒体的特殊结构，回转窑在处置固体废物方面体现出了 许多优点：1 、其微斜简体的缓慢旋转运动可使窑内的物料进行混合和输送简体空 间既为热解反应提供了充分的空间又可同时作为生成的挥发物流出的通道：2 、回转 窑对物料的适应性非常广，不仅可处理各种固体物料，还可处理各种液体及泥浆状 物料，对物料颗粒的要求也不是很高：3 、其调节方便、灵活，通过改变转速或窑体 的倾斜度，就能调节物料在内的停留时间及混合强度。 如图】6 是典型的内热式回转窑热解炉，窑内高温气体与废物逆流接触，窑内 部分废物和热解的半焦燃烧，放出热量供给其他废物热解能源所需，窑内产生的热 解、气化气含有大量可燃气体和有害物质，则进入n 2 燃室在辅助燃料的助燃下进 一步高温焚烧。 浙江大学硕士学位论文 图1 6 内热式回转窑热解炉 外热式回转窑与内热式的丰要区别是回转窑热解所需的热量由窑外加热装置供 给，热解炉内的物料与氧完全隔绝，回转窑由热的良导体金属制成。这种结构产生 热解气、热解油的热值较高，有网收的利用价值，多应用于各类废物的制油上。 1 5 本文的工作背景、主要内容和意义 随着人们对医疗卫生的曰益重视，一次性的医疗用品的普及，医疗废物的产量 逐年增加，给社会环境带来了极大的危害。但现在我国医疗废物的处理现状十分令 人担忧，人们对医疗废物的危害认识程度还不够，而且相应法规、制度不完善。王见 我国9 0 的医疗废物没有得到妥善的处理，已有的处理设备也因技术工艺或设备条 件落后无法达到国家规定的环保要求。各级政府和科研机构正积极寻求有效的处理 技术，加强对医疗废物的管理与无害化处置。 热解气化不仪节约能源，而且易于对二恶英、p a h 等污染物生成的控制，是 种先进的医疗废物处理技术，得到了各国专家的关注。本文卡要阐述了医疗废物的 特性及危害，应用回转窑热解气化处理技术对医疗废物的处置展开了基础性的研究， 为以后的中试，或商业开发提供参考依据。 本文第二章对医疗废物的7 种典型组分纸板、报纸、乳胶、聚丙烯、棉花、竹 子、猪肉进行了等温快速热解。实验管式电阻炉热解实验台上进行，分析了热解温 度、水分含量、颗粒粒径、物质重量对热解的影响。后面又对混合组分进行了失重 研究。 浙江大学硕士学位沦文 本文第三章在外热式回转窑实验台上， 研究。针对温度、粒径、含水率、填充度、 及产气特性的影响。 对医疗废物中的四种组分进行热解实验 热解氛围对热解产物分布、热解过程以 本文第三章对热解产生的残渣和焦油进行了热重实验研究，就是观测其在线性 升温下，空气中的燃烧特性。 参考文献 lr ra mm a t o m e k a s e v a c r i t i c a lr e v i e wo fi n d u s t r i a la n dm e d i c a lw a s t ep r a c t i c e si n d a re ss a l a a mc i t y j ，r e s o u r c e s ，c o n s e r v a t i o na n dr e c y c l i n g ，1 9 9 9 ( 2 5 ) ，2 7 1 - 2 8 7 ； 2 闰玉虎，白志鹏，医疗垃圾管理与处置方法研究 j 】，环境导报，2 0 0 0 ( 3 ) 1 9 - 2 0 ； 3 胡盛杰，付跃安，伊立吾，医疗垃圾的危害与处理【j ，中国卫生事业管理，2 0 0 1 ( 7 ) 4 3 7 - 4 3 8 ： 4 商惠英，贾华清，医疗垃圾的现状及处理对策 j 】，环境污染与防治，2 0 0 2 ，2 4 ( 5 ) ， 3 1 2 - 3 1 3 ： 5 赵春，医疗垃圾焚烧处理技术探讨【j 】，治理技术，2 0 0 l ( 3 ) ，4 5 4 8 ； 6adp a t i l a vs h e k d ”, h e a l t h c a r ew a s t em a n a g e m e n ti ni n d i a , j o u r n a lo f e n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t 。6 3 ( 2 0 0 n ，2 1l 2 2 0 ； 7钟声浩，王强，邓华龙，上海市医疗废物处置j 管理探讨，上海环境科学，2 0 0 2 ，2 l ( 8 ) ，4 8 5 4 8 7 ； 8 c cl e e g l h u f f r n a n ，r e v i e wm e d i c a lw a s t em a n a g e m e n t i n c i n e r a t i o n j ，j o u r n a lo f h a z a r d o u sm a t e r i a l s ，4 8 ( 1 9 9 6 ) ，l 一3 0 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