醫(yī)療廢物焚燒處置工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

梁恒，杜鵬，張瑞青，沈曉芳

（山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，山東濟(jì)南250013）

醫(yī)療廢物焚燒處置工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

梁恒，杜鵬，張瑞青，沈曉芳

（山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，山東濟(jì)南250013）

以山東省棗莊市醫(yī)療廢物焚燒處置工程為例，統(tǒng)計(jì)了項(xiàng)目服務(wù)范圍內(nèi)醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量，確定了工程規(guī)模，介紹了醫(yī)療廢物的收運(yùn)體系。焚燒系統(tǒng)采用立式雙層活動(dòng)爐排，由廢物熱解爐、預(yù)混器和二燃室組成；煙氣冷卻由水冷器、空冷器、噴水急冷塔組成；煙氣凈化采用消石灰及活性炭噴入裝置、袋式除塵器和煙囪的凈化工藝，能夠保證煙氣達(dá)到國(guó)家排放指標(biāo)（GB 18484—2001）。

醫(yī)療廢物；安全處置；焚燒；工程設(shè)計(jì)

1998年環(huán)保部、發(fā)改委將危險(xiǎn)廢物列入首批《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》［1-3］。2003年6月16日，國(guó)務(wù)院以380號(hào)令發(fā)布了《醫(yī)療廢物管理?xiàng)l例》，對(duì)醫(yī)療廢物的收集、運(yùn)送、貯存、處置行為進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。棗莊市大多數(shù)縣（區(qū)）對(duì)醫(yī)療廢物，采取簡(jiǎn)易小型焚燒爐自行處理。這種狀況導(dǎo)致醫(yī)療廢物的焚燒規(guī)模小、分布散、水平低、成本高、二次污染嚴(yán)重［4］，使醫(yī)療廢物的焚燒處理存在許多風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此亟需建設(shè)集中無害化處置中心。

對(duì)醫(yī)療廢物，美國(guó)、歐洲及日本等國(guó)，均采取集中處理的方法進(jìn)行無害化處理，而大部分采取的處理方法為焚燒法［5-6］。焚燒既可以滅菌消毒，又可以實(shí)現(xiàn)減量和無害化［7-8］，而且殘?jiān)阅芊€(wěn)定，便于處置［9］。因此本工程采用醫(yī)療廢物集中焚燒處理處置方案。

1 醫(yī)療廢物產(chǎn)生量

本工程服務(wù)范圍共有衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)263家，醫(yī)院病床數(shù)10 965張，根據(jù)全國(guó)及當(dāng)?shù)蒯t(yī)療統(tǒng)計(jì)資料，病床醫(yī)療廢物產(chǎn)生量平均約為0.5 kg/（床·d），門診約為0.026 kg/（人次·d）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算棗莊全市醫(yī)療廢物產(chǎn)生量4.43 t/d，考慮到醫(yī)療廢物的增長(zhǎng)及建設(shè)工程規(guī)模化因素，確定本項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為5 t/d。

2 收集運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 收集系統(tǒng)

2.1.1 收集容器

收集容器統(tǒng)一訂制，并標(biāo)有“醫(yī)療廢物”標(biāo)志，主要有包裝袋、利器盒、周轉(zhuǎn)桶，全部為黃色。專用塑料袋和利器盒由各個(gè)醫(yī)療單位自行配置。根據(jù)處理廠處理能力（5 t/d）、醫(yī)療廢物的堆積密度（～200 kg/m3）、周轉(zhuǎn)桶的容積（120 L）估算本項(xiàng)目需配備周轉(zhuǎn)桶285個(gè)，另外考慮周轉(zhuǎn)桶互換、備用以及停爐檢修情況故配置周轉(zhuǎn)桶總計(jì)為900個(gè)。

2.1.2 臨時(shí)暫存

醫(yī)療單位按照各自規(guī)定的時(shí)間，由專人將廢物周轉(zhuǎn)桶統(tǒng)一存放在醫(yī)院按照規(guī)定興建的“醫(yī)療廢物存放室”中暫存，由焚燒處理廠在固定時(shí)限內(nèi)將其收運(yùn)，進(jìn)行集中無害化處埋。

2.2 運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)輸車輛嚴(yán)格按照GB 19217—2003醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車技術(shù)要求進(jìn)行定做，并按照QC/T449—2010的規(guī)定對(duì)排水性、氣密性、防滲性、隔熱性能等進(jìn)行出廠檢驗(yàn)。根據(jù)處理廠處理能力及當(dāng)?shù)兀▍^(qū)）縣的運(yùn)距，本項(xiàng)目需要配備7輛車。

為保護(hù)人員安全，防備、處理運(yùn)輸過程中可能發(fā)生的廢物泄漏事故，配置防護(hù)衣具、應(yīng)急消毒用具及急救藥箱。

3 工藝設(shè)計(jì)

醫(yī)療廢物是一種含有大量病原菌及有毒物質(zhì)的特殊廢物，同時(shí)醫(yī)療廢物熱值比生活垃圾大，但其含水率較高，高達(dá)40%～70%，針對(duì)其特點(diǎn)，采用先進(jìn)的熱解焚燒處理技術(shù)，工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3.1 廢物暫存處理及提升

周轉(zhuǎn)桶首先卸至廢物暫存庫(kù)中，然后逐箱加入焚燒系統(tǒng)；如因停爐檢修等原因不能及時(shí)處理，則卸至冷藏庫(kù)中暫存。冷藏庫(kù)為54 m2，滿足1～2 d的醫(yī)療廢物存放量。廢物周轉(zhuǎn)桶采用電動(dòng)提升裝置輸送，提升機(jī)通道采用密閉負(fù)壓設(shè)計(jì)，可有效避免廢氣和病菌外泄。此外，提升通道內(nèi)配備紫外消毒裝置。周轉(zhuǎn)桶清洗、消毒后存放于暫存間。車輛清洗、消毒后將消毒后的周轉(zhuǎn)桶裝車，在廢物交接時(shí)周轉(zhuǎn)使用。周轉(zhuǎn)桶出現(xiàn)破損應(yīng)停止使用，進(jìn)行焚燒處理。

3.2 廢物焚燒

3.2.1 加料

加料系統(tǒng)采取連續(xù)批式、密閉、負(fù)壓加料方式，可以容納未預(yù)處理的廢物包。參照利器盒、醫(yī)療廢物包裝袋尺寸并考慮到加料時(shí)不發(fā)生卡堵，確定加料裝置的有效內(nèi)徑800 mm×800 mm。加料裝置由氣缸驅(qū)動(dòng)的2道密閉閘板組成。2道閘板連鎖控制，在加料過程中始終有1道閘板關(guān)閉，保證焚燒爐的氣密性。中控室可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

3.2.2 焚燒

焚燒設(shè)備由熱解爐、預(yù)混器和二燃室組成。

熱解爐采用立式雙層活動(dòng)式爐排結(jié)構(gòu)，主要功能是廢物的干燥、熱解、燒焦及排灰；可處理廢物的平均低位熱值為8360～31350kJ/kg。熱解爐外徑φ=2076mm，內(nèi)徑φ=1500mm，總高H=6300mm，主體為不銹鋼，運(yùn)行時(shí)間大于8 000 h/a，整爐壽命大于15 a。當(dāng)熱解爐發(fā)生意外燃爆時(shí)，通過自動(dòng)復(fù)位式泄爆罐卸壓，泄出的少量氣體排至煙囪。

預(yù)混器將熱解爐產(chǎn)生的燃?xì)忸A(yù)先與二次風(fēng)充分混合，然后再噴入二燃室中高溫預(yù)混焚燒。

二燃室為立式爐，影響燃?xì)馔耆紵闹饕蛩赜校孩僮銐蚋叩臏囟?；②足夠的空氣；③?qiáng)烈的氣流擾動(dòng)；④足夠的停留時(shí)間（爐膛容積）。針對(duì)這4個(gè)影響因素采取如下控制措施：①燃燒爐爐溫控制在900～1 200℃；②燃燒爐后煙氣中氧含量控制在6%～10%；③合理設(shè)計(jì)助燃空氣進(jìn)氣口的位置和進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)燃?xì)夂椭伎諝獾念A(yù)混；④煙氣停留時(shí)間為≥2 s。對(duì)于二燃室的設(shè)計(jì)，在保證強(qiáng)烈的氣流振動(dòng)的煙氣停留時(shí)間≥2 s的前提下，二燃室的尺寸不易做的過大，因?yàn)樵诤侠淼姆秶鷥?nèi)，可使二燃室的溫度保持在大于1 100℃的范圍，節(jié)約大量能源。二燃室截面大小為0.785 m2，高度為4.4 m，外徑為1 666 mm，總高度為5 010 mm，外殼為碳鋼材質(zhì)，內(nèi)襯耐火材料，最高耐火溫度1500～1600℃。

3.2.3 排灰

焚燒灰經(jīng)熱解爐的下爐排間歇?jiǎng)幼骱舐涞脚呕议y上，定期打開排灰閥卸入灰桶。

3.3 煙氣冷卻

煙氣冷卻由水冷器、空冷器、噴水急冷塔組成。水冷器和空冷器主要用于高溫段煙氣冷卻，余熱一方面供淋浴使用，另一方面將助燃空氣加熱（200～300℃）。水冷器進(jìn)口溫度1 100℃，出口溫度800℃，材質(zhì)為耐熱不銹鋼，外徑為600 mm，L=1 700 m；空冷器進(jìn)口溫度790℃，出口溫度610℃，材質(zhì)為耐熱不銹鋼，外徑為1 050 mm，H=4500mm。噴水急冷塔主要用于中溫段（≤600℃）煙氣冷卻，在中溫段煙氣中由于飛灰發(fā)生異相催化反應(yīng)會(huì)二次生成二惡英，因此應(yīng)盡量縮短中溫冷卻時(shí)間。急冷塔有效容積為0.89 m3，霧化介質(zhì)為霧化水。設(shè)備外型尺寸φ1 000 mm×H4 700 mm，內(nèi)殼為經(jīng)表面噴涂防腐材料處理的不銹鋼，外殼為Q235-A。

3.4 煙氣凈化

采用消石灰及活性炭噴入裝置+袋式除塵器+煙囪的凈化工藝，能夠保證煙氣達(dá)到國(guó)家排放指標(biāo)（GB18484—2001）。

3.4.1 消石灰及活性炭噴入裝置

通過噴入裝置將消石灰噴入管道內(nèi)，與煙氣中的酸性氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步脫酸。本裝置采用在線、無堵塞切風(fēng)輸送原理，無級(jí)調(diào)整堿粉濃度。

活性炭粉噴射系統(tǒng)為去除二惡英類物質(zhì)的專門裝置，利用系統(tǒng)負(fù)壓向管道內(nèi)噴入一定量活性炭粉，使活性炭粉在煙氣中均勻混合以吸附廢氣中的二惡英類物質(zhì)。

煙氣凈化處理系統(tǒng)采用消石灰、活性炭噴入裝置，設(shè)置在急冷塔與布袋除塵器之間，使吸收劑均勻地混合于煙氣中，并在袋壁上沉積，形成濾餅，使沉積的吸收劑繼續(xù)吸收煙氣中氣態(tài)污染物。經(jīng)脫酸后的煙氣再進(jìn)入布袋除塵器除塵。

3.4.2 袋式除塵器

由于煙氣中含有SOx使得露點(diǎn)高達(dá)130～145℃，傳統(tǒng)的低溫袋濾器易結(jié)露。本系統(tǒng)可采用在160～200℃下工作的特殊濾材作為過濾介質(zhì)。另外，為防止焚燒塑料、橡膠時(shí)煙氣中含有的粘性粉塵粘堵濾袋而影響清灰，本系統(tǒng)采取了向?yàn)V袋上預(yù)敷助濾劑的方法，取得了很好的效果。在此基礎(chǔ)之上，本系統(tǒng)增加預(yù)敷活性炭粉，以吸附去除二惡英。預(yù)敷劑連續(xù)可調(diào)。

當(dāng)袋濾器壓差達(dá)到1 600 Pa時(shí)，脈沖反吹清灰自動(dòng)啟動(dòng)，隨即預(yù)敷袋濾器。

袋濾器的有效過濾面積為90 m2，過濾氣速0.8 m/min；殼體主要材質(zhì)為不銹鋼；清灰方式為壓縮空氣脈沖反吹；濾袋尺寸及數(shù)量：φ130 mm× 500 mm×90條；脈沖反吹10組數(shù)；外型尺寸：長(zhǎng)×寬×高=2492mm×2052mm×4750mm。

達(dá)標(biāo)煙氣由35 m高的煙囪排空。

3.5 壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)

由空壓機(jī)、過濾器和儲(chǔ)氣罐組成，主要用于噴水急冷、袋濾器反吹清灰及系統(tǒng)中氣動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)?？諌簷C(jī)流量為1.21 m3/min，壓力為0.7 MPa。

3.6 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

由冷卻水泵、熱水箱、儲(chǔ)水箱、涼水塔組成，主要用于冷卻水的供應(yīng)、冷卻及循環(huán)。冷卻水泵采用IS80-65-125A型，流量為40 m3/h，揚(yáng)程為20 m。冷卻系統(tǒng)回收的熱量可滿足工藝熱水、冬季采暖和生活熱水需要，多余的熱量通過涼水塔釋放。涼水塔循環(huán)水的流量為20～27 m3/h。

3.7 焚燒爐助燃系統(tǒng)

主要由油罐、油泵和燃燒器組成，其作用是點(diǎn)火啟動(dòng)和輔助爐膛升溫。油泵將燃料油輸送到燃燒器，其間由過濾器去除油中雜質(zhì)；經(jīng)燃燒器油泵加壓后噴入燃室，同風(fēng)扇鼓入的一次風(fēng)混合，完成點(diǎn)燃、燃燒、燃盡的全過程。

3.8 焚燒系統(tǒng)的送排風(fēng)

焚燒系統(tǒng)送風(fēng)由送風(fēng)機(jī)和凈化器完成。系統(tǒng)總阻力較小，選用4-72NO：4.5A型中壓離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1 400 Pa，流量為3 200 m3/h，電機(jī)功率為3 kW，通過送風(fēng)機(jī)吸氣維持廢物暫存庫(kù)負(fù)壓。廢物暫存庫(kù)中的污染空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)后，分為3路，第1路直接進(jìn)入熱解爐；第2路經(jīng)空氣換熱器后進(jìn)入預(yù)混器與熱解氣混合進(jìn)入焚燒爐，第3路經(jīng)凈化器后直排煙囪。

焚燒系統(tǒng)排風(fēng)由引風(fēng)機(jī)、消音器和煙囪完成。系統(tǒng)的阻力約為2 500 Pa，離心風(fēng)機(jī)的全壓約為4 200 Pa；工藝所需風(fēng)量約為2 100 m3/h。引風(fēng)機(jī)選用9-26NO：4.5-2型高壓離心風(fēng)機(jī)。全壓為4900Pa，流量為3 400 m3/h，電機(jī)功率為7.5 kW，電機(jī)可調(diào)速。引風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)首端負(fù)壓聯(lián)鎖構(gòu)成閉環(huán)控制，始終處于常壓工作。

煙囪總高度為35 m，內(nèi)徑為520 mm，主體材料為碳鋼防腐，耐高溫、耐酸蝕。

3.9 應(yīng)急系統(tǒng)

本系統(tǒng)還設(shè)有自動(dòng)復(fù)位式安全泄爆口，在不可預(yù)料的特殊工況下，系統(tǒng)壓力超過安全界限時(shí)自動(dòng)泄壓，保障系統(tǒng)安全。

4 環(huán)保措施

4.1 廢氣

采用專用收集、運(yùn)輸設(shè)備，對(duì)運(yùn)輸路線及運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行合理的安排，杜絕醫(yī)療廢物泄漏；減少存放時(shí)間，以避免惡臭對(duì)環(huán)境的影響；卸料進(jìn)料處負(fù)壓操作，采用空氣幕控制惡臭的擴(kuò)散。

焚燒爐排出的煙氣含有酸性氣體、重金屬、粉塵及二惡英等多種污染物，是GB 18484—2001重點(diǎn)控制的項(xiàng)目。因此設(shè)置了霧化急冷塔、活性炭及消石灰噴入裝置、袋濾器等煙氣凈化設(shè)備。

4.2 廢液

生產(chǎn)廢水和生活污水合并處理。

廠內(nèi)的生產(chǎn)廢水（洗車、洗周轉(zhuǎn)桶的廢水）：通過廠內(nèi)污水管網(wǎng)收集后，排至污水處理工段調(diào)節(jié)池中，再進(jìn)行后序沉淀、生化、過濾及消毒處理后循環(huán)使用。

廠內(nèi)的生活污水：通過廠內(nèi)污水管網(wǎng)收集，經(jīng)化糞池處理后，排入廠區(qū)污水處理站的調(diào)蓄池內(nèi)一并處理。廠內(nèi)的生活排水量按生活給水用水量的90%估算，約2.97 m3/d。

4.3 焚燒殘?jiān)惋w灰

飛灰用專用容器收集貯存，使用密閉運(yùn)輸車移交有資質(zhì)單位經(jīng)固化等預(yù)處理后送至危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)進(jìn)行安全處置。焚燒殘?jiān)凑誈B5085.1-3—2007鑒別后不屬于危險(xiǎn)廢物的可按一般廢物送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置；經(jīng)鑒別屬于危險(xiǎn)廢物的，送環(huán)保局指定的填埋場(chǎng)進(jìn)行安全處置。

4.4 噪聲

風(fēng)機(jī)、泵、電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備盡量選用低噪聲型，并通過安裝消聲器、減振器，密閉房間等措施降低噪聲。

4.5 收集和運(yùn)輸過程中的污染防治措施

收集過程由醫(yī)院確定專人負(fù)責(zé)收集，收集人員實(shí)行專業(yè)培訓(xùn)，并配備衛(wèi)生防護(hù)衣物及用具。醫(yī)療廢物先裝入專用塑料袋內(nèi)，封口后裝于周轉(zhuǎn)桶。周轉(zhuǎn)桶采用自鎖式關(guān)蓋密封。由處理中心派人專車收集與發(fā)放中轉(zhuǎn)桶。使用符合GB 19217—2003醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車技術(shù)要求（試行）的專用運(yùn)輸車輛，車輛密閉、防滲。

4.6 處理效果

從表1可以看出，各類污染物的排放濃度均優(yōu)于GB 18484—2001的要求，本系統(tǒng)的煙氣凈化工藝流程合理、設(shè)備性能可靠，凈化后的煙氣可以通過35 m高的煙囪排入大氣環(huán)境中。

表1 系統(tǒng)廢氣排放指標(biāo)

5 總結(jié)

本項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)主要有3個(gè)方面問題：①全社會(huì)對(duì)醫(yī)療廢物處置的認(rèn)識(shí)不夠，特別是產(chǎn)生醫(yī)療廢物的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，對(duì)加強(qiáng)醫(yī)療廢物集中處置沒有引起足夠的重視，短期內(nèi)醫(yī)療廢物的收集量還難以達(dá)到項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)處理規(guī)模；②對(duì)進(jìn)一步推廣和鼓勵(lì)醫(yī)療廢物集中處置工作的實(shí)施，缺乏強(qiáng)有力的法規(guī)、行政手段以及合理的價(jià)格體系和優(yōu)惠政策，影響項(xiàng)目的效益；③公眾對(duì)醫(yī)療廢物處置項(xiàng)目缺乏必要了解。因此需要加強(qiáng)以下方面工作：①加強(qiáng)醫(yī)療廢物集中處置的宣傳工作；②建立并保障合理的醫(yī)療廢物集中處置價(jià)格體系；③呼吁建立健全醫(yī)療廢物集中處置的法規(guī)體系和管理體系；④醫(yī)療廢物集中處置單位，應(yīng)參照公益性事業(yè)單位或者資源綜合利用單位給予相關(guān)稅費(fèi)減免優(yōu)惠政策。

［1］Anastasiadou K，Christopoulos K，Mousios E，et al.Solidification/stabilization of fly and bottom ash from medical waste incineration facility［J］.J Hazard Mater，2012，207/208：165-170.

［2］Du Y Z，Jin Y Q，Lu S Y，et al.Study of PCDD/Fs distribution in fly ash，ash deposits，and bottom ash from a medical waste incinerator in China［J］.J Air Waste Manage，2013，63（2）：230-236.

［3］王強(qiáng)，吳少林，張彥芳，等.關(guān)于完善我國(guó)醫(yī)療廢物無害化處置和管理的政策思考［J］.中國(guó)環(huán)境管理，2013，5（2）：49-53.

［4］陳揚(yáng)，邵春巖，丁瓊.醫(yī)療廢物優(yōu)化處置技術(shù)及應(yīng)用［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2015.

［5］Zhao L J，Zhang F S，Chen M J，et al.Typical pollutants in bottom ashes from a typical medical waste incinerator［J］.J Hazard Mater，2010，173（1/3）：181-185.

［6］Kougemitroua I，Godelitsasb A，Tsabarisc C，et al.Characterisationand management of ash produced in the hospital waste incinerator of Athens，Greece［J］.J Hazard Mater，2011，187（1/3）：421-432.

［7］Barbieri L，Corradi A，Lancellotti I，et al.Use of municipal incinerator bottom ash as sintering promoter in industrial ceramics［J］.Waste Manage，2002，22（8）：859-863.

［8］劉漢橋，蔡九菊，齊鵬飛，等.兩種醫(yī)療垃圾焚燒爐的灰渣特性研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（12）：2026-2032.

［9］孟憲林，孫麗欣，呂曉瑩，等.醫(yī)療廢物焚燒灰、渣對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，40（6）：884-886.

Design of Medical Waste Incineration Disposal Process

Liang Heng，Du Peng，Zhang Ruiqing，Shen Xiaofang
（Environmental Engineering Co.Ltd.，Shandong Academy of Environmental Science，JinanShandong250013）

Taking the Zaozhuang Medical Waste Incineration Project in Shandong asan example，we counted itsmedical waste production within the scope of project services，to determine the scale of the project.On the premise of its medical waste collection and transportation system，the incineration system adopts a vertical double movable grate，composed of waste pyrolysis furnace，premixer and two combustion chamber.The flue gas cooling consists of water cooler，air cooler and water cooling tower.The flue gas purification process of lime and activated carbon injection device，bag type dust remover and a chimney，can guarantee the flue gasto meet the national emission index（GB 18484—2001）.

medical waste；safe disposal；incineration；engineering design

X327；X799.5

B

1005-8206（2017）04-0100-05

梁恒（1985—），碩士研究生，主要研究方向?yàn)槲勰嗪凸虖U處理工程設(shè)計(jì)。

E-mail：sdhkylh@126.com。

2016-11-24