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引言
醫療廢物具有成分復雜、致病傳染性強、水分含量高、熱值變化幅度大、粒徑不均勻、產量不穩定、物料性質多變、管理和治理難度大等特點。目前對其治理的主要方法有化學消毒、微波消毒、高溫蒸汽滅菌和高溫焚燒等4種，其中化學消毒、微波消毒、高溫蒸汽滅菌方法的共同點是不產生酸性氣體和二惡英污染物，但不適合處理病理性、藥物性和化學性廢物。焚燒法因具有適用范圍廣、減容減量效果顯著、消毒滅菌徹底、焚燒污染控制標準完善、技術規范齊全等優點被廣泛采用，已成為日本、美國、中國等諸多國家醫療廢物處理的主要方法。2005年通過國家環保總局技術復核的22個醫療廢物處置項目中有18個采用熱解焚燒，2個采用回轉窯焚燒，其余2個采用高溫蒸汽滅菌。
在此針對福建某市醫療廢物集中處置工程，采用AB型熱解兩次焚燒（3T控制）和煙氣凈化處理工藝進行設計。熱解兩次焚燒法曾在北京大興醫療廢物處理場成功處理千噸以上“非典”醫療廢物，2004年為進一步提高處理規模和生產運營能力，通過技術改造采用2套AB型熱解焚燒爐，單套處理能力為16t/d，至今運營效果良好。無錫市某固廢處理場采用兩套AB型熱解焚燒爐，一期工程于2001年投入使用，處理能力為5t/d；二期工程于2004年投入使用，處理能力為20t/d；主要承擔無錫市工業、醫療廢物的焚燒處理任務，至今運行效果良好，投產運營合格率達95％以上。
1設計執行標準規范及技術要求
醫療廢物焚燒處置設施的設計主要執行（HJ/T177-2005）《醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》、（GB19128-2003）《醫療廢物焚燒爐技術要求（試行）》、（GB18484-2001）《危險廢物焚燒污染控制標準》的要求。
2主要設計技術參數
(1)日處理醫療廢物量:5t/d。
(2)醫療廢物密度：135～150kg/m3。
(3)醫療廢物平均熱值：約10000kJ/kg。
(4)醫療廢物平均含水率：約30%。
3焚燒爐性能指標
(1)進出料方式：機械連續進料，自動出渣。
(2)助燃點火方式:0#柴油燃燒機自動點火。
(3)控制方式：動態模糊技術DCS計算機集中和分段控制；PLC智能化儀表及計算機控制。
(4)焚燒爐渣有機質含量：＜0.1％。
(5)耗水：＜1.2m3/t。
(6）耗電：＜400（kW-h)/t。
(7)0＃輕柴油耗量：＜100L/t。
(8)消石灰耗量：＜30kg/t。
（9)活性炭粉耗量：＜2kg/t。
（10）次氯酸鈉耗量：＜0.6kg/t。
（11)焚燒系統裝機總容量：89.8kW。
（12）焚燒爐使用壽命：＞15a。
（13）燃燒效率：＞99.99％。
（14）焚毀去除率：＞99.99%。
(15）焚燒爐其它性能指標：主燃室煙氣溫度600～850℃；二次燃燒室煙氣溫度850～1100℃。煙氣停留時間＞2s。爐渣熱灼減率≤5%。焚燒爐出口煙氣中含氧量6％～10%。
4焚燒處理工藝流程
焚燒工藝流程如圖1所示。
圖1焚燒工藝流程圖
4.1工藝流程說明
4.1.1貯存及清洗消毒
由專用塑料袋包裝的醫療廢物運到貯存冷藏庫，在5℃以下冷藏，最長存放時間為3d。為避免臭氣外泄，貯存庫采取全封閉、微負壓設計，地面和1.2m高墻裙進行防滲處理，滲濾液由暗溝排入污水消毒處理池；貯存庫內臭氣由風機抽送到焚燒爐進行高溫焚燒處理；貯存庫設有事故排風扇2臺（型號LFF6-4，N=1.5kW），當廢氣濃度超過限定值時自動進行通風排氣，防止火災爆炸事故的發生。
設計貯存冷藏庫（13.0m×9.0m×4.9m）1間，制冷機房（6.0m×3.3m×4.9m）1間，冷藏庫按照(GB50072-2001）《冷庫設計規范》要求，配置MGM-160全封閉壓縮機2臺，DD-80冷風機4臺，用電總功率N＝18kW。
設計清洗消毒間（13.0m×9.0m×4.9m）1間，作為周轉箱、車間轉運工具、運輸車輛的清洗消毒及晾干。采取機械強制通風，配置LFF-5-4風機2臺。
4.1.2自動進料系統
自動進料系統由裝料裝置、輸送裝置、提升機構、雙閘爐門及故障排除、監視器組成，采用自動投料方式，通過計算機遠程控制。
進料時，先由電動機構將爐閘門打開，再通過輸送裝置將廢物投入焚燒爐內。為保證進料和焚燒爐運行過程的氣密性，爐閘門為雙層設置，兩道閘板相互連鎖控制，即進料過程始終有一道閘板處于關閉狀態。進料完畢自動關閉雙閘門。操作人員不直接接觸醫療廢物，進料過程清潔衛生安全。
4.1.3AB型熱解焚燒爐設備系統
焚燒爐主體由2個并聯的一次燃燒室（即A、B爐）、二次燃燒室以及輔燃系統組成。在二次燃燒室及A、B爐側向各設置1臺0＃柴油燃燒機。醫療廢物由進料裝置送入A爐，二次燃燒室先點火預熱，待二次燃燒室溫度達850℃時，A爐自動點火開始貧氧熱解焚燒，A爐燃燒溫度控制在600～850℃。為保證貧氧燃燒，必須使助燃空氣量低于理論空氣量，貧氧燃燒產生的廢氣中含有大量有害氣體，應進入二次燃燒室在850～1100℃高溫下進行富氧燃燒。
當A爐焚燒過程接近尾聲時，B爐自動點火開始貧氧熱解焚燒，這時A爐殘余的可燃廢氣量加上B爐初始燃燒產生的廢氣量恰好使二次燃燒室溫度維持在850～1100℃，即二次燃燒室始終保持在較為恒定的廢氣量和恒定的溫度下富氧燃燒；二次燃燒室設有350角的空氣進口及合理的容積，使可燃氣體旋轉燃燒，激烈湍流，煙氣在1100℃停留時間＞2s，滿足焚燒“3T”原則。燃燒溫度曲線見圖2。由圖2可見，A、B爐焚燒溫度曲線較為平穩。
圖2燃燒溫度曲線圖
焚燒爐膛采用優質AL-80耐火磚非標預制成形，能適應焚燒溫度高、波動范圍大，耐高溫煙氣沖刷、耐腐蝕等工況條件。選擇耐火材料耐溫1500℃，耐壓強度58MPa，厚度100mm。為了減少爐體的導熱損失，在耐火磚與外殼之間填充厚度為100mm的絕熱耐火纖維。
二燃室出口設置一根緊急排放煙囪，當焚燒爐正常運行時，該煙囪處于封閉狀態；當故障發生時，氣動裝置立即將煙囪封蓋打開，緊急排放高溫煙氣，避免布袋除塵器等后續凈化系統遭受高溫煙氣的損壞。
輔助燃燒系統有空氣供給系統和供油系統。空氣供給系統由鼓風機和空壓機組成。
鼓風機提供焚燒爐熱解及焚燒過程所需的助燃空氣，由一次風、二次風組成。一次風由風機，（N＝2.2kW）將貯存間臭氣抽出送入一燃室，既可去除貯存間的臭氣，維持貯存間的微負壓，又有助于廢物的貧氧熱解氣化；二次風由風機，(N＝7.5kW）將新鮮冷氣送換熱器預熱后進入二燃室，既可使高溫煙氣降溫回收余熱達到節能目的，又有助于二燃室的富氧燃燒。
空壓機（N＝5.5kW）把壓縮空氣送入布袋除塵器脈沖裝置，用于卸除布袋積灰以及急冷除酸裝置噴嘴等部件的吹掃清潔等用途。
供油系統由油箱、過濾器和燃燒機油泵組成。燃燒器為機電儀一體化設置，點火助燃過程可自動控制。型號：UX-40W，油耗：40L/h，工作壓力：0.7MPa，功率：N＝0.4kW
4.2煙氣凈化處理系統
焚燒爐排放煙氣溫度高達850℃以上，煙氣中污染物成分復雜，煙塵濃度在2000mg/Nm3以上，存在HCl、HF、SOx、NOx、粉塵、不完全燃燒物、重金屬以及有機劇毒性污染物（如二惡英等），被破解的PCDFs還可能重新合成二惡英。因此，必須采取有效措施對煙氣進行凈化處理。
煙氣凈化處理系統是焚燒爐的重要組成部分，由煙氣一次冷卻（換熱器）＋煙氣二次急冷＋消石灰半干法中和除酸裝置＋活性炭粉噴射吸附系統＋布袋除塵器以及引風機、煙囪等部件組成。
4.2.1酸性氣體的凈化
焚燒產生的酸性氣體主要有HCl、HF、SOx和NOx。本工藝采用國家推薦的急冷＋半干法中和除酸＋活性炭吸附綜合處理法，其最大特點是結合了“干法”與“濕法”的優點，構造簡單，系統阻力小，能源消耗少，吸收液用量遠較“濕法”低，凈化效率比“干法”高，可避免“濕法”產生廢水二次污染問題，操作溫度高于氣體飽和溫度，尾氣中不產生白霧狀水蒸氣團，可滿足達標排放和清潔生產的要求。主要原理如下：
向高溫煙氣中噴入消石灰乳中和去除SO2、HCl等酸性煙氣，并利用石灰乳中水分在高溫下迅速蒸發吸收大量熱量達到快速降溫目的；消石灰乳與煙氣中的酸性氣體發生化學中和反應時，還可去除煙塵中約30%的重金屬和煙塵顆粒物；煙氣從650℃迅速降至200℃以下，以滿足后續布袋除塵器的性能要求，防止二惡英在500～300℃敏感溫度段的重新生成。采用急冷、中和除酸一體化方式，結構緊湊、高效節能。急冷、半干式中和除酸裝置外形尺寸：φ4000mm×9000mm，裝機總功率N＝22kW，阻力約800Pa。
單獨使用消石灰乳時對酸性氣體去除率達90%以上，再利用反應藥劑在布袋除塵器濾布表面被覆進行二次反應時，對酸性氣體的去除效率可達95%以上。
4.2.2二惡英、重金屬和氮氧化物的凈化措施
對二惡英采用活性炭吸附凈化措施，可滿足達標排放要求。活性炭比表面積大，吸附凈化效率可達99%。此外，還要采取以下措施從源頭上加以控制：
(1)選用合適的焚燒爐型，使醫療廢物在焚燒爐內得以充分燃燒，配置在線自動監測儀，自動監測主要污染物濃度，作為燃燒控制的技術參數，自動調節送風量和燃燒器的運行，自動控制燃燒室的溫度。
(2）控制二燃室溫度不低于850℃、煙氣停留時間≮2s，保持充分的湍流工況（3T控制），使二惡英徹底分解。
(3)對高溫煙氣采取急冷措施，使煙氣從850℃快速冷卻至200℃，控制煙氣在500～300℃（二惡英易重新合成的溫度敏感區間）的停留時間＜1s，減少二惡英重新合成的幾率。
(4）選用優質高效的布袋除塵器，并在布袋除塵器前的煙道里噴入活性炭粉以進一步吸附去除二惡英、重金屬和氮氧化物等污染物。
(5)宜選用能去除重金屬功能的活性炭、多孔性吸附材料及相關設備，優先考慮通過焚燒過程對溫度的控制，從源頭上抑制氮氧化物有害氣體的產生。
4.2.3除塵器的選擇
煙塵凈化首選袋式除塵器，它采用耐高溫高品質材料制作濾袋，可高效地將煙氣中殘留的污染物去除。設有布袋除塵器旁路和熱風循環系統，保持除塵器內溫度高于煙氣露點溫度20～30℃。濾袋材質具備耐高溫、耐高速氣流沖刷、耐酸堿腐蝕和耐水解性能，阻燃性好。袋籠材質符合使用溫度、防酸堿腐蝕等性能特點，采取外部保溫措施。為提高對酸性氣體、重金屬及二惡英的去除率，使用特殊助劑對濾布表面進行被覆，以延長酸性氣體與之接觸時間和頻率，增加吸附劑的分散與均勻性，避免濾布受到濕廢氣的影響而阻塞。當粉塵粒徑在0.05μm以上時，除塵效率達99%以上。
布袋除塵器外形尺寸：2.5m×2.4m×6.7m，N=1.2kW，過濾通速1m/min，工作溫度140～160℃，阻力約1500Pa。附配：自動出灰機構φ2430mm×1000mm，N＝2kW。
4.2.4排煙系統
排煙系統將凈化達標煙氣通過防腐引風機送往煙囪排放。煙氣排放管道采取吸熱膨脹及防腐、保溫、氣密性措施；煙氣管道易積灰部位，設有清灰門；在引風機前裝有自動調節風閥，風閥由自動控制系統根據爐內壓力變化進行自動調節，使爐內操作壓力保持在負壓狀態。
引風機風量的計算應考慮過剩空氣條件下的濕煙氣量、控制煙溫用的補充空氣量、往爐內噴水降溫時蒸發的蒸汽量、煙氣凈化系統投入藥劑或增濕引起的煙氣量的附加量、引風機前漏入系統的空氣量。引風機型號：CPE-710D，N＝15kW。
煙囪按國家（GB18484-2001）《危險廢物焚燒污染控制標準》和（GB/T16157-1996）《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》的要求，設置永久采樣孔，并安裝用于采樣和監測的附屬設施。根據(GB18484-2001）標準取煙囪高度為35m，出口直徑為600mm。煙囪設計時應考慮場地臺風、雷電等不利氣象條件的影響，避雷裝置采用雙回路。
4.2.5煙氣在線監測系統
煙氣在線監測系統按（HJ/T177-2005）《醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》要求配置，設有CO、SO、O2及煙塵濃度4種成分的測點，可實時在線監測煙氣的排放狀況，實現地區之間的聯網，及時將煙氣排放狀況反饋到當地環保部門。
煙氣黑度、氟化氫、氯化氫、二惡英、重金屬及其化合物委托有資質的環境監測部門，每季度采樣監測1次。二惡英采樣檢測頻次不少于1次/a。
4.3爐渣和飛灰的處理
醫療廢物焚燒處理的最終固體產物是爐渣和飛灰（含有有害物質，如重金屬和二惡英類物質）、除塵器收集物。根據本項目15a平均焚燒量為5.34t/d，灰渣量約占醫療廢物10%，年產生灰渣量約為149.16t。其中：飛灰為17t，約占灰渣量的11.4%，除塵器收集物主要為中和反應器和活性炭加入裝置噴入的消石灰和活性炭污染物（飛灰）。每噸醫廢消耗消石灰和活性炭平均量分別為44.7、2.98kg，袋式除塵器的去除率為99.5%，則除塵器收集物約75.26t/a。
焚燒爐渣中的重金屬離子的浸出毒性依據(GB5085.8-1996）《危險廢物鑒別標準－浸出毒性鑒別》進行檢測，均能達到標準要求，可運往生活垃圾處理場衛生填埋。
飛灰主要來源于焚燒過程對流時，受面部、尾部重力沉降和布袋振打沉降的飛灰與煙氣凈化系統中急冷、除酸裝置、布袋除塵器、吸附二惡英的消石灰、活性炭等殘余物，其主要成分包括SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3和硫酸鹽、鈉鹽、鉀鹽等，還有Hg、Mn、Mg、Sn、Cd、Pb、Cr等重金屬元素及二惡英等污染物。飛灰處理系統采取機械除灰方式，設有避免飛灰外泄的密封設置，飛灰貯存裝置外部采取保溫、加熱措施以防止灰分板結，在排灰口附近設置水霧除塵設施。飛灰屬于危險廢物，必須按照國家危險廢物管理規定，送往有資質的危險廢物處理場集中處置。
4.4廢水處理系統
醫療廢物按規定分類包裝在防滲漏、防銳器穿透的專用包裝袋中，絕大部分滲濾液隨垃圾進入焚燒爐高溫焚燒處理；急冷除酸裝置噴淋水在600℃高溫狀況下以蒸汽的方式消耗。主要廢水來自焚燒車間消毒沖洗水、生活污水以及初期雨水。正常生產期間污水產生量約15m3/d，初期雨水最大量為21m3／次，采用消毒和二級生化處理技術（具體設計從略），處理規模為50m3/d，廢水排放執行（GB18466-2005）《醫療機構水污染物排放標準》；廢水回用執行（GB/T18920-2002）《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》；污水處理系統產生的污泥送入焚燒爐高溫焚燒處理。
4.5噪聲控制
主要噪聲源為鼓風機、引風機、空壓機、水泵、燃燒機等，在設計中應選擇高品質、低噪音的優質產品，同時采取減振隔聲等措施防止噪聲污染，執行（GB12348-90）《工業企業廠界噪聲標準》。
醫療廢物收集、運送、貯存、處置活動全過程符合《醫療廢物管理條例》和（HJ/T177-2005）《醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》要求。
5治理效果
（1)大氣污染物監測結果詳見表1。
(2)廢水處理排放監測結果詳見表2。
(3）場界噪聲實測值符合（GB12348-90）中1類標準；晝間≤55dB，夜間≤45dB。
4)爐渣運往生活垃圾處理場衛生填埋。
(5)飛灰（含煙氣凈化處理設施收集的各種殘渣）按照國家危險廢物管理規定，運往有資質的危險廢物處置場集中處理。
6存在問題與建議
焚燒法與其它方法相比具有諸多突出的優點，但焚燒過程需要消耗柴油等能源，隨著能源價格的上漲，焚燒成本和運行費用也相應增加；本設計采用AB型熱解兩次焚燒法比單爐熱解兩次焚燒法更為節能，但也相對增加操作控制的難度。建議今后應進一步加強操作控制系統智能化的研究，為該工藝提供更為全面的優化設計。
表1大氣污染物排放監測結果
表2廢水處理排放監測結果
7結語
（1)設計的AB型熱解兩次焚燒（3T控制）和煙氣凈化處理新技術可有效處理醫療廢物，運行結果表明，該工藝技術合理可行，處理效果穩定可靠，可實現醫療廢物的無害化處置，具有明顯的社會、經濟和環境效益。
(2）采用AB型熱解兩次焚燒法其工藝技術符合我國國情，投資和運行費用省，操作簡單方便，設備安全可靠，自動化程度高，各項污染物排放指標均能達到國家排放標準要求，并可實現余熱及廢水回收利用，除害節能。
(3）工程實施過程對環保、衛生、安全、消防、環境監測等各項措施充分落實，可保證處置生產全過程不會對周圍環境和操作人員造成不良影響，焚燒爐可實現連續穩定清潔高效的生產運營，焚燒處置設施投產運營合格率達95%以上，值得在實踐中進一步推廣應用。
（4）該工程項目于2004年列入《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》并于2005年通過相關部門的技術復核。
