医疗废物高温蒸汽集中处置技术探讨

医疗废物含有诸多有害病原体，其病毒、病菌往往是疾病的传播的源头，因此，如果医疗废物处置不当就可能会造成疾病传播。近年来，我国政府越来越重视医疗废物的安全处置，国务院于2003年颁布了《医疗废物管理条例》，同年卫生部又颁布了《医疗卫生机构医疗废物管理办法》，国家环境保护总局也颁布了《医疗废物集中处置技术规范》，这些法令、法规或规范对医疗废物的分类、定义、收集、运输、贮存、处置及监管作了严格的规定，以加强对医疗废物的处置管理。从目前国外处置医疗废物的技术来看，主要有焚烧技术和非焚烧技术（包括高温蒸汽灭菌、化学处理、微波灭菌等）两大类。依据这两类技术在国外的实际应用情况和国内出台的有关环境保护规划与医疗废物处置设施专项规划，焚烧技术主要适用于大规模医疗废物的集中处置，非焚烧技术较适用于规模相对较小的医疗废物的集中处置。针对医疗废物焚烧技术，国家环境保护总局已出台了《医疗废物集中焚烧处置工程建设技术规范》作为采用焚烧类技术处置医疗废物工程建设的规范性文件。而医疗废物高温蒸汽处置技术作为在国外应用较广泛的一种非焚烧技术，在国内也将会得到一定的应用。笔者根据国家环境保护总局《关于医疗废物高温蒸汽集中处置要求》对医疗废物的高温蒸汽集中处置技术进行简要探讨。
1医疗废物高温蒸汽处置技术简介
1.1医疗废物高温蒸汽处置原理
高温蒸汽灭菌是指利用高温蒸汽杀灭传播媒介上一切微生物的湿热处置过程。规范规定的高温蒸汽为温度高于100℃的饱和水蒸汽。
医疗废物的危害主要表现为感染致病性，基于这点，将医疗废物暴露于一定温度的水蒸汽氛围中并停留一定的时间，在此期间水蒸汽释放出的潜热，可使医疗废物中的致病微生物发生蛋白质变性和凝固，导致病微生物死亡，从而使医疗废物无害化，达到安全处置的目的。
从原理上看，医疗废物高温蒸汽处置设备作用的原理与医用蒸汽灭菌设备基本相同，但由于处置对象不同，医用蒸汽灭菌设备在蒸汽品质、设备控制精度、灭菌效果保证等方面的要求要严于医疗废物高温蒸汽处置设备。如果要求医疗废物高温蒸汽处置设备达到医用蒸汽灭菌设备相应的技术等级，在经济上不可取，在规定灭菌效果、压力型设备抽真空程度及灭菌温度时应考虑上述因素；而且鉴于医疗废物成分的复杂性，医疗废物在高温蒸汽处置过程中会排放出废液、挥发性有机物、重金属等有害物质，所以医疗废物的高温蒸汽处置除需考虑医疗废物处置效果要满足环境卫生标准外，还需对处置过程中产生的废液和废气进行有效处理。基于这点，高温蒸汽技术对医疗废物处置过程中的二次污染防治进行了规定，而不是单纯局限于医疗废物处置本身。
1.2工艺具体应用形式
利用高温蒸汽杀灭医疗废物中的致病微生物，是医疗废物高温蒸汽处置过程的主要环节。但在实际应用中，为提高蒸汽热量向物料内部传递的效率，使其受热更均匀，通常辅以对医疗废物进行破碎毁形的措施，且为减少蒸汽处置后医疗废物外运的成本，通常还辅以压缩措施。根据破碎毁形和蒸汽处置的先后顺序不同，医疗废物高温蒸汽处置技术通常以三种工艺形式出现。
1.3设备形式
根据医疗废物高温蒸汽处置设备工作压力的不同，可将处置设备分为常压型和压力型两种。
进行灭菌工作时，灭菌室内正常气压小于大气压的设备称为常压型；大于大气压的设备称为压力型。
由于这两类设备的工作压力不同，其灭菌温度和灭菌时间等关键参数也有所不同。医疗废物高温蒸汽技术的有关设备形式在制定时，应考虑这两类设备的不同特点，分别给出技术要求。
2医疗废物高温蒸汽处理技术分析
《医疗废物分类目录》将医疗废物分为大五类，即感染性废物、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。从高温蒸汽处理医疗废物的原理来看，医疗废物高温蒸汽处置技术可消除医疗废物的感染致病性，但不能消除医疗废物的化学毒性。因此，从处置原理角度出发，该技术适用于处置感染性废物、损伤性废物和病理性废物，不适用于处置药物性废物和化学性废物。
2.1单台处理能力
医疗废物高温蒸汽集中处置规模介于3～10t/d之间，同时处置设备每天运行时间不少于16h，因而，医疗废物高温蒸汽处置设备单台处理能力为187.5～625kg/h。
2.2杀菌率
医疗卫生行业规定，利用高温蒸汽进行消毒灭菌处理时，消毒水平的杀菌率应不小于99.99%；灭菌水平的杀菌率应不小于99.9999%。为衡量医疗废物高温蒸汽处置设备的杀菌效果，德国相关的技术标准规定以嗜热性脂肪杆菌芽孢作为指示菌种，杀菌率不应小于99.99%；我国台湾地区出台的相关文件规定以嗜热性脂肪杆菌芽孢作为指示菌种，杀菌率不应小于99.999%；美国佛罗里达州和加拿大安大略省的有关标准规定要达到深度消毒水平，以嗜热性脂肪杆菌芽孢作为指示菌种，杀菌率应不小于99.99%，要达到灭菌水平，以嗜热性脂肪杆菌芽孢作为指示菌种，杀菌率要达到99.9999%。因此我国的高温蒸汽技术从确保医疗废物的处置效果出发，同时兼顾处置费用的经济性，以嗜热性脂肪杆菌芽孢作为指示菌种，要求杀菌率不小于99.999%。2.3压力型处置设备真空形式规定
饱和蒸汽与医疗废物的有效接触是影响压力蒸汽灭菌效果的一个重要方面。压力型处置设备在灭菌前有效排出灭菌室内的空气，对饱和蒸汽与医疗废物的有效接触有重要影响，这是由于：
（1）灭菌室内存在的空气容易阻挡蒸汽与医疗废物的接触，影响灭菌效果；
（2）灭菌室内的医疗废物为成袋的堆积形式，若不采取机械强制抽气方式，堆积物内部空隙间的空气就难以有效排出，灭菌效果就很难得到保证；
（3）成袋密封的医疗废物在进入蒸汽处置设备前是严禁破坏其包装形式的。因此，采用预真空或脉动真空的方式在处置过程中破坏包装袋，可使其内部的空气得以排出，其中脉动真空方式为多次抽真空，空气排出效率更有保证。
综上，高温蒸汽技术要求压力型处置设备必须采用预真空或脉动真空形式排出灭菌室内的空气，并推荐采用脉动真空方式抽真空。
2.4灭菌温度和灭菌时间
（1）压力型设备灭菌温度与灭菌时间
同一种微生物在相同的介质环境下，灭菌温度越高，微生物死亡的时间就越短，即所需的灭菌时间就越短，灭菌效率就相应越高。但灭菌处置对象为医疗废物时，并不是灭菌温度越高越有利，原因如下：
1）进入灭菌室的医疗废物一般都是成袋的密封包装物，要想达到较好的灭菌效果，就必须把包装袋内的气体排净，以免产生“冷岛效应”影响蒸汽传热效率。国外相关的运行经验表明，如果灭菌室内温度高于138℃，会使包装袋过于收缩，造成袋内的渗滤液和气体难以排出而严重影响灭菌效果。如果在蒸汽灭菌前采取预粉碎措施破坏包装，则可解决包装袋收缩后气体难以排出的问题。但笔者不建议压力型蒸汽处置设备在蒸汽灭菌前对医疗废物采取预粉碎措施，这是因为在医疗废物没有经过灭菌的情况下，预粉碎所产生的带菌粉尘具有高度危险性。
2）医疗废物中的塑料成分主要以一次性注射器、输液管和血带等为主，主要原材料为无毒聚氯乙稀（PVC），属热敏性材料。有关资料显示，当温度高于100℃时，PVC会开始分解出少量HCl气体，温度高于140℃时，PVC会加快分解HCl气体的速度，而分解出的HCl会对PVC的分解起到自动催化作用，促使其进一步的分解。因此为了避免产生大量HCl气体，灭菌室内的灭菌温度不应高于140℃。
3）灭菌温度设定越高，相应的设备技术要求就越高，设备投资也就越高，处置费用也会增加。
综上所述，灭菌室内灭菌温度最高不应超过138℃。但由于灭菌室内的温度很难做到恒温，所以实际的温度场为温度分布不均的梯度场。如当灭菌室内传感器测点温度为138℃时，某些空间位置的温度很可能就高于140℃，因此不宜直接将灭菌温度设定为138℃，而应将灭菌温度设定为134℃，并要求处置设备灭菌室温度波动幅度不大于3℃。
饱和水蒸汽温度为134℃时，对应的饱和蒸汽绝对压力为304.07kPa，相应表压为202.745kPa，考虑到处置对象为医疗废物，而非人体直接接触的物品，处置设备技术等级不必像医用蒸汽灭菌设备那样严格，所以对处置设备抽真空程度的要求不像医用灭菌设备那么高。高温蒸汽技术在规定灭菌室压力时，在确保处置效果的前提下，允许灭菌室抽真空程度最低不低于93%，即当灭菌室内灭菌温度达到134℃时，灭菌室内气体压力应为209.838kPa，因此灭菌温度达到134℃时，灭菌室内气体压力应不小于210kPa。
在134℃的灭菌温度下，要达到灭菌效果通常所需时间不超过20min。考虑到处置设备处理能力较大时，灭菌室装载量较大，蒸汽穿透到医疗废物包装物内部的时间较长，因此应适当延长灭菌时间，在134℃的灭菌温度下灭菌时间应不少于45min。
（2）常压型设备灭菌温度和灭菌时间
由于常压型处置设备的灭菌室不是密闭的，所以难以维持内部蒸汽压力为210kPa。为了弥补常压下蒸汽渗透性较弱的缺点，高温蒸汽技术规定常压型设备在对医疗废物进行灭菌前，需进行破碎毁形，同时要求在蒸汽杀菌过程中要有搅动装置搅动破碎后的医疗废物，使医疗废物与高温蒸汽充分接触，以达到规定的杀菌率。这种处置方式类似于医疗领域的流动蒸汽消毒。常压型处置设备灭菌室内温度通常为96℃～110℃，在常压下较难维持灭菌室内温度始终大于100℃，但维持温度在100℃水平是可以实现的，局部空间还可以实现大于100℃，因此该技术要求常压型处置设备灭菌温度应不小于100℃。由于该技术灭菌温度比压力型处置设备的灭菌温度要低，所以灭菌时间应适当延长，常压型处置设备灭菌时间应不少于60min。
2.5抽真空程度
对于压力型处置设备来说，高温蒸汽技术要求在灭菌前需对灭菌室进行抽真空，并依据抽真空方式的不同，对抽真空程度分别进行了规定。
（1）预真空方式
预真空方式抽真空所达到的真空度不应低于0.095MPa（95kPa），即抽真空后允许灭菌室有分压为6.325kPa的空气残留，抽真空程度约为93.76%。满足前面所述的允许灭菌室抽真空程度不低于93%的要求。当灭菌室真空度满足不低于95kPa的要求后，同时灭菌室内气体压力达到该技术所要求的不小于210kPa时，灭菌室内气体中饱和水蒸汽分压将不小于203.675kPa，此饱和蒸汽压力对应的饱和水蒸汽温度约为134.1℃，满足了规定灭菌温度不小于134℃的要求。