浏览次
医疗废物（medical waste），是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。医疗废物具有极强的传染性、生物毒性和腐蚀性，未经处理或处理不彻底的医疗废物任意堆放，极易造成对水体、土壤和空气的污染，对人体产生直接危害。医疗废物处理问题已成为全世界关注的热点，国际上视医疗废物为“顶级危险”和“致命杀手”，我国也在《危险垃圾名录》中将其列为1号危险垃圾[1]。因此，加强对医疗废物规范化的管理和无害化处理，无论是从保护环境还是从疾病预防和控制都具有极其重要的意义。但是，在我国医疗废物的处置才刚刚开始，同世界发达国家相比，尚存在很大差距。为了改变目前处置技术及管理上的落后状况，应逐步完善医疗废物法规，尽快研究制定医疗废物安全化处理方案。
1医疗废物处理技术研究进展
各国日益严格的医疗废物管理法规、医疗废物处理产业的巨大市场，都促进了医疗废物处理技术的研究和推广应用。因此，围绕医疗废物的研究内容日趋丰富。近年来，国内外学者不仅对某种单一的医疗废物处理技术进行过研究，而且对几种处理技术也进行过分析比较。赵县防等[2]介绍了目前国内外几种医疗废物处理技术的各项指标，分析得出了焚烧法具有多方面的优点，找出了目前国内外首推的医疗废物处理技术，并对此工艺的尾气净化技术进行了对比及选择。刘锋等[3]对各种医疗废物处理技术的原理、工艺、处理效果和应用前景进行了探讨。陈红盛等[4]针对我国医疗废物处理现状，通过对目前国内外医疗废物处理技术的比较，列出了国内外医疗废物的主要处理技术的技术参数和优缺点，探讨了我国医疗废物处理技术的应用前景。韩弘等[5]从医疗废物处理中存在的问题入手，介绍了中国当前的医疗废物管理和处理的现状。通过综合比较焚烧处理、高压蒸汽灭菌处理、化学处理、微波处理、等离子处理几种医疗废物处理技术，综合评定了各种处理工艺的优缺点，为工艺的选择和确定提供支持。最后，针对中国医疗废物处理的情况，提出如何选取医疗废物处理方式的建议。周丰等[6]从医疗废物的产生量、特性和处理要求出发，定性分析了各类处理技术的优缺点和适宜性，并初步筛选出4类可行技术：高温处理法、高压蒸汽灭菌法、微波灭菌法和化学消毒法。结合我国处置现状、经济水平、政策导向和国际趋势等因素，基于层次分析法（AHP）建立了“4层-13指标-4方案”层次决策模型，对4项处理技术进行了定量评估，并以杭州市医疗废物安全处置项目为例进行验证，其结果显示高温处理法是此项目的最佳选择，并对所建立的医疗废物安全处理技术优选体系进行了总结。朱能武[1]在介绍了几种医疗废物的处理技术后，对各种医疗废物处理技术的适用性作了对比分析，最后认为双回转窑高温焚烧炉对废物的适用性最广。胡建杭等[7]详细介绍了现有医疗废物处理技术的特点，根据我国的实际情况和各种处理处置技术的比较结果，提出了对医疗废物实行集中焚烧处理的建议以及未来医疗废物处理技术的发展趋势。LibertiL等[8]分析了意大利传染性医院废物管理优化、选择措施，并对医疗废物的产生量和特性进行了研究。
笔者尝试对目前国内外医疗废物处理技术进行全面系统的分析，并对其技术参数和优缺点进行比较，根据医疗废物的处理目标和选择处理技术的因素做出最优选择，以期为我国医疗废物的管理和处理在技术上提供一定的参考。
2医疗废物处理技术比较
2.1常用医疗废物处理技术简介及比较
医疗废物的处理技术在我国还处于摸索阶段，优选方法仍不够成熟。目前相关的处理技术大体分为3类[9]：①高温处理法，如焚烧法、热解法和汽化法；②替代型处理法，如化学消毒法、高温高压蒸汽灭菌法、干法热消毒法、微波处理法和安全填埋法；③创新型技术，如等离子技术、放射技术（本文不考虑）。各种常用的医疗废物处理技术优缺点比较见表1[4]。
表1几种常用医疗废物处理技术的优缺点比较
2.2.2电弧炉处理技术
电弧炉是以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8~10min[13]。
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2大类，将其置于铁质容器后直接投人电弧炉中将其熔化，其中可燃性废物能迅速而有效燃烧，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。
2.2.3辐照技术
辐照处理技术是利用电子束杀灭微生物和细菌。电离辐射源（如Co60）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。
2.2.4液态合金处理法
该技术是将Sn，Bi等特殊的低熔点合金加热到400℃左右，使合金成为液态，然后将医疗废物投入液态合金金属中，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[14]。
2.3医疗废物处理技术的比较结果分析
从表1可以看出，高压蒸汽消毒技术和焚烧技术几乎对各种医疗废物都适用，但采用高压蒸汽灭菌技术时，医院必须购置较大的专用高压釜，而且还会产生挥发性有毒化学物质。化学消毒法常用于传染性液体废物的消毒，但用于大量的废物消毒有一定的难度。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，但产生二噁英等有害物质，需采用适宜的炉型并配备先进的烟气净化装置。
新型的微波灭菌、干热处理、电浆喷枪、辐射处理、电热去活化、液态合金处理、玻璃膏固化等技术在国内尚很少采用，在国外也属于不成熟技术，难以施行。笔者认为热解法相对来说适用范围广、热解回收率高、产生二噁英等污染少，具有较好的经济效益，下面将以较大的篇幅介绍该法。
3热解法简介
热解（pyrolysis）法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧的条件下对之进行加热蒸馏，使有机物产生热裂解，经冷凝后形成各种气体、液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。
3.1热解反应式
热解反应可以用下面的通式表示： 
热解本身是一个复杂且同时发生多种化学反应的过程。反应过程中将出现有机大分子的裂解（cracking）反应、有机分子的异构（isomerzation）反应和去氧去氮（deoxygenation and denitrogenation）过程[15]。
以上是对热解过程的一般性描述，它们并不能确切表明在热解过程中发生的化学反应，因为在固体废物中，绝大部分炭不是自由状态存在的。另外，热解产物在热解过程中还要发生一系列二次反应。医疗废物是一个混合物，不同物质的热解温度不相同，热解行为也不相同。
热解产物的产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度和速度。Shafizadeh等对纤维素的热解过程进行了较为详细的研究后，提出了用图1描述纤维素的热解和燃烧过程。
图1纤维素的热解和燃烧过程示意
纤维素分子状态下迅速加热升温，随机生成氢一氧化碳、二氧化碳、水、甲烷等可燃性挥发组分以及其他低分子有机物，这些热解组分与部分存在的氧发生燃烧反应，进一步生成二氧化碳和水。
3.2热解方式
热解过程由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，热解方式也各异。按热解的温度不同，分为高温热解、中温热解和低温热解；按供热方式分为直接加热和间接加热；按热解炉的结构分为固定床、移动床、流化床和旋转炉等；按热解产物的聚集状态可分为气化方、液化方式和炭化方式；按热解和燃烧反应是否在同一设备中进行，热解过程可分为单塔式和双塔式；还可按热解过程是否生成炉渣分为造渣型和非造渣型。
3.3技术特点
1）把直接热解法与间接热解法有机地结合，用直接热解获得的低热值燃气供给间接热解时所需的热能，从而解决了用空气代替用纯氧作催化剂产生的热解气的使用和间接热解所需热能问题。
2）设置混合气体反应装置，充分利用垃圾热解剩余物—垃圾残炭和垃圾热解时产生的混合气，将混合气与残炭收集在反应装置内进行再次反应，使其生成更多的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气，这样既增加了燃气产量，提高了燃气质量，又减少了垃圾残渣和污水的产生与排放。
3）将还原二氧化碳技术与气化技术及热解技术相结合，解决了烟气排放问题，可使二噁英含量降至0.087ng/m3，为直接燃烧的千分之一以下，为国家排放标准（0.5ng/m3）的20%左右，甚至比欧洲最严格标准（0.1ng/m3）还低。）采用逐级推进破碎式进料方式，将不分拣的垃圾破碎，把垃圾前处理工序放在炉内进行，使污染降至最低。这种逐级推进破碎式进料方式，解决了目前国内外尚未解决的热解炉连续进料与工作问题（目前国内外热解炉都为间歇运行），使热解炉的工作效率提高了几倍甚至几十倍。
3.4热解处理工艺流程
对医疗废物处理采用热解、气化、还原二氧化碳等技术结合方式（见图2）。 
图2医疗废物热解处理工艺流程
这过程分3个阶段完成：
1）固体废物热解阶段：医疗废物在高温、缺氧、压力等条件下，有机物分子链开始断裂，产生出含有甲烷、一氧化碳、氢气、焦油、水蒸汽等混合气体。其余转化为残炭。
2）混合反应阶段：在混合气体反应装置内，通过特殊的工艺过程使混合气体中的焦油、水蒸汽、残炭等转化为可燃气，二氧化碳在此还原为一氧化碳。
3）可燃气体净化阶段：经热解反应罐和混合气体反应装置产生的可燃气，经过冷却、过滤等净化处理后，即产生新的清洁可燃气，可达到工业用气标准和民用气标准。
3.5与焚烧法比较
热解法和焚烧法是2个完全不同的过程。首先，焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量热量。其次，焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。另外，焚烧产生的热量大的可以用于发电，产生热量小的只可供加热水或产生蒸汽，适于就近利用，而热解的产物是燃料油及燃料气，便于贮藏和远距离输送。根据以上分析，高温热解具有以下3个特点：
1）医疗废物热解法所焚烧的是裂解气与裂解焦，裂解气中的可燃气体作为热解焚烧的燃料，其运行成本大大低于常规焚烧法。另外，热解法所需的空气系数较小，产生的烟气量大大减少，所需的烟气净化装置也较小，因此总体费用比常规焚烧法低。
2）传统的焚烧处理法，由于是富氧燃烧，很容易产生二噁英。热解法是在缺氧和除去氯等酸性气体条件下进行的，大大抑制了二噁英的生成，所以热解法比传统焚烧法的二噁英生成量要大为减少。
3）该法适用范围广，对生活、医疗废物不需要预处理，不需要分类，直接投入炉内进行处理即可。
4结语
上文介绍的各种技术目前都已不同程度地应用于医疗废物的处理。不同的处理技术对各类医疗废物处理适宜性也有所差异[16]。因此，选择适当的医疗废物处理技术取决于各种各样的因素，其中医疗废物的处理技术的选择与废物的特征息息相关，同时也决定了其处置成本。适当的处理方案除了应当达到医疗废物处理技术层面上所规定的四个目标（稳定化、安全化、减量化和难以辨认）外，还应基于以下考虑，包括：①医疗废物的性质及固有的危险；②处理能力、消毒效果和废物的减容率；③排放废物及对环境和人体的影响；④工作人员的职业健康和安全；⑤处理、运行及其它成本；⑥处理技术的易操作性和可靠性；⑦需要的配套设备和基础设施；⑧处理设备排放装置对当地和整个环境的总体影响。根据以上分析，可以看出，医疗废物热解处理技术为垃圾处理多样化提供了一条新的途径，符合减量化、无害化、资源化的固体废物处理的发展方向。该技术具有能源回收率高、产生二次污染小、综合经济效益好等优点，研究成果属于国内首创。该项目已研制了比较完善的医疗废物热解处理和热解气回收成套设备，其设计合理，自动化水平高，占地面积少，设备运转正常，具备工程应用及市场转化条件，具有广阔的推广应用前景。该系统采用废弃物自身产生的热解气体实现能量循环，降低能耗和处理成本，具有较好的经济效益。5参考文献
[1]朱能武.固体废物处理与利用[M].北京：北京大学出版社，2006.
[2]赵县防，王喜红.几种医疗废物处理工艺的比较及尾气净化技术的选择[J].中国资源综合利用，2004，（9）：3-15.
[3]刘锋，马海斌.医疗废物处理技术研究[J].中国环保产业，2004，（Z1）：57-59.
[4]陈红盛，邹亮，白庆中.我国医疗废物处理处置技术及其应用前景[J].中国环保产业，2004，（Z1）：32-35.
[5]韩弘，段云海.医疗废物处理技术选优对策初探[J].环境科学与管理，2007，32（5）：122-125.
[6]周丰，刘永，郭怀成，等.医疗废物安全处理技术优选技术[J].环境科学，2006，27（6）：1252-1256.
[7]胡建杭，王华，马媛媛，等.医疗废物处理技术的现状与发展趋势[J].工业加热，2004，33（2）：16-19.
[8] LibertiL， TursiA， CostantinoN， et al. Optimization of infectious hospital waste management in Italy. PartⅠ： Waste pro-
duction and characterization study[J]. Waste Management and Research， 1994， 12 （5） ： 373-385.
[9] Townend WK， Donaldson JD， Grimes S M. Review of clinicalwaste treatment technologies[R]. London： Uniied Kingdom， 2000.
[10] Wang LC， LeeWJ， LeeWS， et al. Effect of chlorine content in feeding wastes of incineration on the emission of PCDD/DFs[J].
The Science of the Total Environment， 2003， 302（1-3） ：185-198.
[11]卢志强.医疗废物非焚烧处理技术述评[J].城市环境与城市生态，2005，8（4）：27-29.
[12]王忠义，李裔红.采用“等离子体特种垃圾焚烧炉”处理医疗废物[J].中国环保产业，2004，（Z1）：74-75.
[13]刘锋，马海斌.医疗废物处理技术研究[J].中国环保产业，2004，（Z1）：57-59.
[14]徐长忠，袁长友.医疗垃圾处理新工艺——高温热解[J].中国环保产业，2004，（Z1）：85-87.
[15]赵由才，柴晓利.生活垃圾资源化原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2002：110-114.
[16] URS Dames， Moore. Assistance in development of national plan for hospital waste management： Bulgaria [R]. Northern Scotland： [s.n]， 2002.
