醫(yī)療垃圾是指各類醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以及其他相關(guān)活動(dòng)中產(chǎn)生的含有大量致病微生物及化學(xué)藥劑的醫(yī)療廢物，是《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中列出的一種影響廣泛危害極大的特殊危險(xiǎn)廢物。

　　醫(yī)療垃圾處理目的是使醫(yī)療垃圾安全化、無害化和減量化。目前醫(yī)療垃圾的處理方法主要有：高溫焚燒、化學(xué)消毒、高溫高壓蒸汽滅菌、電磁波滅菌、衛(wèi)生填埋等。在所有可行的醫(yī)療垃圾處置技術(shù)中，高溫焚燒已成為當(dāng)今醫(yī)療垃圾處理領(lǐng)域的主流技術(shù)。高溫焚燒法是破壞傳染性有毒物質(zhì)、減少體積和重量的最有效的方法之一。特別是2003年爆發(fā)“非典”疫情后，國(guó)家明確規(guī)定醫(yī)療垃圾必須進(jìn)行焚燒處理，以便有效控制病原體的擴(kuò)散，保障人民身體健康。

　　2醫(yī)療垃圾焚燒煙氣中有害物質(zhì)的種類及來源

　　醫(yī)療垃圾焚燒是一個(gè)十分復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，產(chǎn)生的高溫焚燒煙氣中的污染物種類繁多，主要有塵、酸性氣體、重金屬及二惡英類等對(duì)人體和環(huán)境有害的二次污染物。

　　2.1煙塵顆粒物

　　醫(yī)療廢物焚燒的煙氣中含有顆粒物，其稱謂甚多，如塵、煙塵、總懸浮微粒(TSP)或顆粒物(PM)，這些顆粒物包括以碳為主的微粒，垃圾中不可燃燒的灰分以及未燃盡的凝結(jié)成液態(tài)、固態(tài)的碳?xì)浠衔铮淞＝?jīng)分布較廣，從不足1μm至100μm，其中小于10μm的對(duì)人危害較大，稱可吸入顆粒物PM10;其生成過程可分為氣相析出型、液相析出型和殘?zhí)啃?類。

　　2.2氯化氫(HCl)及鹵素化合物

　　煙氣中HCl主要是醫(yī)療衛(wèi)生垃圾中的含氯有機(jī)廢物，如塑料、橡膠、紙張等(特別是聚氯乙烯塑料PVC)燃燒后的產(chǎn)物。氯化氫是無色有刺激性氣味的發(fā)煙氣體，刺激眼睛、皮膚和黏膜，毒性較強(qiáng)。除了氯化氫外，煙氣中還可能含有少量的其他鹵素化合物，如氟化氫(HF)，氟化物主要是含氟塑料(如聚四氟乙烯等)燃燒后的產(chǎn)物，由于醫(yī)療廢物中這類物質(zhì)極少，產(chǎn)生煙氣中的氟化氫也十分少。

　　2.3二氧化硫(SO2)

　　醫(yī)療垃圾焚燒后煙氣中的硫氧化物(SOx)主要來自含硫垃圾高溫氧化所致，包括SO2和SO3，主要是SO2，在重金屬催化作用下有少量SO3生成。醫(yī)療垃圾中的硫主要以有機(jī)硫狀態(tài)為主，無機(jī)硫甚少;除醫(yī)療垃圾中的硫外，硫還來自輔助燃料———柴油。

　　SO2是比空氣重，具有特殊刺激性氣味的氣體。

　　2.4氮氧化物(NOx)

　　垃圾中含氮有機(jī)物受熱揮發(fā)分解，在燃燒過程中和空氣中的氧生成NOx。垃圾中的氮并不一定全部轉(zhuǎn)化為NOx，當(dāng)供氧不足也有一部分轉(zhuǎn)化為N2。根據(jù)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究資料，醫(yī)療廢物焚燒煙氣中NOx含量低于400mg/m3。

　　2.5一氧化碳(CO)

　　一氧化碳主要是不完全燃燒的產(chǎn)物，不完全燃燒可能是由于供氧不足、燃燒溫度不夠高、停留時(shí)間不夠長(zhǎng)抑或是氣體混合不夠所致。

　　2.6其他未完全燃燒產(chǎn)生的碳?xì)浠衔?/span>

　　不完全燃燒情況下煙氣中還可能產(chǎn)生其他碳?xì)浠衔?，主要有苯并?BaP)、多環(huán)芳烴(PAHS)和其他有機(jī)物(VOC)。燃燒不完全主要是供氧不足、燃燒溫度不高、停留時(shí)間較短和混合不充分所致，故其產(chǎn)生量和一氧化碳往往呈正相關(guān)。

　　這些碳?xì)浠衔锟赡墚a(chǎn)生惡臭，導(dǎo)致基因變異和致癌等，毒害較大，PAHS是總稱。

　　2.7二惡英類

　　二惡英(Dioxin)是指含有一個(gè)或二個(gè)氧鍵連結(jié)二個(gè)苯環(huán)并被氯取代的高穩(wěn)定含氯有機(jī)化合物。它包括二個(gè)氧連結(jié)的多氯對(duì)二苯并二惡英系列(PCDDS)和一個(gè)氧連結(jié)的多氯二苯并呋喃系列(PCDFS)，由于氯原子在1-9的取代位置不同，前者PCDDS的異構(gòu)體有75種，后者PCDFS的異構(gòu)體有135種，總稱二惡英類，共有210種異構(gòu)體。

　　二惡英類物質(zhì)沸點(diǎn)高，熔點(diǎn)高，常溫下是固態(tài)，在煙氣中常以氣態(tài)、冷凝狀態(tài)被吸附在亞微米級(jí)的細(xì)顆粒物上，溶解度低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，溫度在750℃以上時(shí)破壞分解(從640℃即開始分解)。其可經(jīng)皮膚、黏膜、呼吸道、消化道進(jìn)入人體，有致癌、致畸及生殖毒性。二惡英的毒性LD50(半致死劑量)是氰化鉀(KCN)的千分之一，其中17種(2，3，7，8位被氯取代的)被認(rèn)為對(duì)人類和生物危害最嚴(yán)重。研究表明，燃燒中二惡英主要是在270～600℃范圍生成，其中350~470℃溫度下出現(xiàn)生成的高峰值。而在640℃即開始破壞分解。在270～600℃范圍內(nèi)，垃圾中的有機(jī)物揮發(fā)，燃燒氧化;在不完全燃燒時(shí)，以各種碳?xì)浠衔镄问酱嬖凇Ａ硪环矫嬗袡C(jī)氯化物(如PVC)燃燒中產(chǎn)生氯化氫，在氯化銅、氯化鐵等化合物的催化作用下，被進(jìn)一步氧化為氯，在燃燒中氯與有機(jī)物反應(yīng)即生產(chǎn)氯苯(CB)、氯酚(CP)等二惡英類前提物，并經(jīng)二聚化反應(yīng)最終生成二惡英。即使煙氣溫度進(jìn)一步升高至850℃以上，二惡英被破壞分解，當(dāng)煙氣溫度再降至600～270℃時(shí)，在飛灰中銅等金屬氧化物的催化作用下，吸附于飛灰表面的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氣、固反應(yīng)生成雜環(huán)化合物，并最后可能再次合成二惡英。

　　2.8重金屬

　　汞主要來自醫(yī)療廢物中的體溫計(jì)、干電池等，其在焚燒時(shí)溫度大于356℃時(shí)蒸發(fā)為氣體，在有氯化氫存在時(shí)大部分轉(zhuǎn)化為氯化汞。汞蒸氣有劇毒，人吸入后和細(xì)胞中存在的具有-SH基的各種酶和細(xì)胞蛋白結(jié)合，破壞這些酶的功能，產(chǎn)生急性中毒。除汞之外，焚燒煙氣中還含有極微量的鎘(Cd)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鉛(Pb)等重金屬。

　　3煙氣組成及凈化要求

　　按《醫(yī)療廢物焚燒爐技術(shù)要求(試行)》(GB19128-2003)的要求，某引進(jìn)日本醫(yī)療垃圾焚燒項(xiàng)目(0.75t/h，煙氣處理量7500Nm3，處理煙氣溫度600℃)煙氣組成及主要污染物的含量和排放要求見表1、表2。

　　4煙氣凈化工藝的選擇

　　在過去的幾十年中，各種各樣的焚燒技術(shù)都獲得了成功的工程實(shí)踐。近年來，國(guó)內(nèi)外已將問題的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到焚燒煙氣凈化技術(shù)上，以滿足越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。要選擇適合的煙氣處理技術(shù)，首先必須對(duì)焚燒煙氣的特性有一個(gè)全面的了解。

　　4.1焚燒煙氣特點(diǎn)

　　(1)煙氣溫度高且波動(dòng)大;煙氣含濕量大。

　　(2)煙氣中酸性氣體含量高，會(huì)提高煙氣酸露點(diǎn)溫度，也就增加了對(duì)袋式除塵器的使用要求。

　　(3)煙氣中含有毒性有機(jī)物二惡英類及重金屬類;而且焚燒產(chǎn)生的金屬化合物顆粒的粒度也較細(xì)，黏度較高。

　　4.2煙氣凈化措施

　　焚燒煙氣凈化工藝的選擇，應(yīng)充分考慮各種污染物的產(chǎn)生量的變化及物理、化學(xué)性質(zhì)的影響;它們各自的凈化原理和采用的技術(shù)措施并不相同。需要通過分析比較，采用經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、操作方便的凈化方式。

　　4.2.1酸性氣體的去除

　　煙氣中的HCl，HF，SO2，NOx等為酸性氣體，其性質(zhì)相似。特別是鹵化氫(HCl，HF)和SO2均較活潑，可以合并進(jìn)行脫除。一般采用堿性藥劑進(jìn)行中和反應(yīng)去除之。常用的堿性藥劑為CaO，NaOH等。

　　按照中和工藝中CaO的含水情況和產(chǎn)物，中和工藝分為干法、半干法和濕法。

　　濕法常采用消石灰的漿液為吸收劑，吸收煙氣中的SO2，HCI，HF等酸性氣體。該法能夠有效的去除污染物，可以滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，但工藝流程較復(fù)雜，一次性投資(約占總投資的30%)和運(yùn)行費(fèi)用高，普遍存在著設(shè)備腐蝕結(jié)垢、阻塞、風(fēng)機(jī)帶水以及污水需要二次凈化處理等特點(diǎn)。

　　干法脫除酸性氣體，是利用壓縮空氣將高比表面積的消石灰粉末直接噴入煙氣管道中與酸性廢氣充分接觸和反應(yīng)進(jìn)行中和吸收加以去除。工藝簡(jiǎn)單，無廢水產(chǎn)生，設(shè)備投資少(約占總投資的8%)，占地少，但脫除效率較低，藥劑消耗較多。

　　半干法介于上述干、濕法之間，是用高效霧化噴嘴將配制好的消石灰漿液噴入脫酸塔中與含酸煙氣充分接觸反應(yīng)加以中和吸收。由于霧化效果好，氣液接觸面積大，噴入的堿性漿液中的水分可在噴霧脫酸塔內(nèi)完全蒸發(fā)，石灰漿同酸性氣體反應(yīng)生成干粉狀產(chǎn)物，不產(chǎn)生廢水而且可以有效降低煙氣溫度并增濕。二惡英類有機(jī)污染物、重金屬等均傾向于與煙氣中顆粒物結(jié)合，從而使其附著在飛灰上。該法與布袋除塵配套，對(duì)酸性氣體、二惡英類有機(jī)物及重金屬具有良好的去除效率，可達(dá)90%以上。與濕法相比，具有流程短、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、耗能低、無腐蝕、無廢水排放、工程投資較低(約占總投資的15%)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，凈化效率一般能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求;但也存在缺點(diǎn)，噴嘴上會(huì)結(jié)垢或堵塞。表3給出了這3種脫酸方法的對(duì)比。

　　按照《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)要求(試行)》“7.5.2.3應(yīng)優(yōu)先采用半干法煙氣凈化方法”建議，本項(xiàng)目采用半干法煙氣處理系統(tǒng)，工藝主要通過吸收劑在脫酸反應(yīng)塔內(nèi)高效霧化噴淋，使煙氣中的SO2，HCl等酸性氣體與吸收劑充分接觸，從而大大提高了吸收劑的利用率。

　　4.2.2脫除二惡英及去除重金屬等的措施

　　資料表明，高溫?zé)煔饨?jīng)過冷卻溫度降低后由于均相成核和異相成核作用，幾乎所有的重金屬、二惡英和一些多環(huán)芳烴極易吸附在煙氣中的顆粒物上。石灰粉末顆粒附著在袋式除塵器濾布表面，對(duì)汞有較強(qiáng)的吸附作用，增加了吸附性能，也提高了除塵效果?；钚蕴坑袠O大的比表面積，吸附能力強(qiáng)。在袋式除塵器前設(shè)活性炭噴入裝置，使活性炭粉末與脫酸后的煙氣在煙道內(nèi)充分接觸，將有效提高活性炭吸附二惡英、重金屬等各類污染物的能力，再通過布袋除塵加以去除。脫二惡英和除汞效果可達(dá)90%～95%以上，含塵量降至10mg/m3以下，相應(yīng)的二惡英也可望降至0.1ng/m3TEQ以下。

　　因此選好袋式除塵器，除去顆粒物，特別是細(xì)微的顆粒物，降低煙氣中的重金屬、二惡英、PAHs等各種污染物，對(duì)煙氣凈化有重大意義。袋式除塵器在凈化垃圾焚燒煙氣方面這種獨(dú)特的功能，已經(jīng)作為環(huán)發(fā)[2004]15號(hào)《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)要求(試行)》中煙氣凈化系統(tǒng)末端應(yīng)優(yōu)先選用的除塵設(shè)備。

　　4.3煙氣凈化工藝

　　綜合考慮上述各種污染物去除的技術(shù)措施，確定本項(xiàng)目的煙氣凈化工藝流程組合，見圖1。

　　圖1煙氣凈化工藝流程

　　4.3.1煙氣凈化工藝過程簡(jiǎn)述

　　本項(xiàng)目采用回轉(zhuǎn)窯作為熱解焚燒一燃室(窯尾出口煙氣溫度控制≥850℃)和豎式二燃室(進(jìn)口配二次環(huán)向助燃空氣，使熱解煙氣充分燃燒，出口煙氣溫度控制≥1100℃，煙氣停留時(shí)間≥2s)焚燒工藝。焚燒熱煙氣從急冷塔的上部進(jìn)入，與噴入的霧化急冷水順流接觸，依靠水的迅速汽化，熱煙氣在1s鐘內(nèi)冷卻到200℃，避開了二惡英類前提物再次生成二惡英的條件。急冷器除降溫外，還有除塵作用。在煙氣急冷的過程中，急冷水全部氣化，使煙氣降溫，體積變小。同時(shí)也脫除一部分飛灰從急冷器下部排出，去后續(xù)工藝固化處理。

　　經(jīng)急冷的煙氣從急冷塔下部進(jìn)入旋風(fēng)除塵器脫除掉較大顆粒物，然后進(jìn)入脫酸塔上部，在塔頂與噴嘴噴灑出的霧化石灰漿進(jìn)行充分接觸。煙氣與石灰漿霧滴一起向下流動(dòng)并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，完成對(duì)煙氣酸性污染物的吸收凈化。其主要反應(yīng)式為：

　　2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O

　　2HF+Ca(OH)2→CaF2+2H2O

　　SO2+Ca(OH)2→CaSO3+H2O

　　在脫酸塔內(nèi)，石灰漿中的水分在高溫?zé)煔庾饔孟峦耆舭l(fā)，無多余的廢水生成，同時(shí)也使煙氣溫度降至130℃左右。反應(yīng)后的生成物呈干態(tài)粉末狀。除部分連同飛灰從脫酸塔底部排出至后續(xù)工藝固化外，其余隨煙氣從脫酸塔下部排出，經(jīng)煙道再進(jìn)入脈沖布袋除塵器。

　　活性炭的噴射位置在脫酸塔后袋式除塵器前的煙氣管道上。粉狀活性炭從活性炭?jī)?chǔ)槽流出，借助壓縮空氣進(jìn)入煙氣管道中，與煙氣強(qiáng)烈混合，利用活性炭具有極大的比表面積和極強(qiáng)的吸附能力特點(diǎn)，對(duì)煙氣中的二惡英和重金屬等污染物進(jìn)行吸附。除塵器除塵的同時(shí)亦除去吸附在顆粒中的二惡英和重金屬，進(jìn)行最終焚燒煙氣除塵凈化。凈化后的氣體已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)由引風(fēng)機(jī)和35m高煙囪排入大氣。為防止布袋損壞，煙氣溫度在過高(>180℃)時(shí)除塵器煙氣進(jìn)口閥自動(dòng)關(guān)閉，旁通閥打開，煙氣不經(jīng)除塵器而直接從旁通管進(jìn)入引風(fēng)機(jī)。

　　排放的煙氣，經(jīng)環(huán)保部門檢測(cè)排放濃度符合《醫(yī)療廢物焚燒爐技術(shù)要求(試行)》(GB19128-2003)中有關(guān)規(guī)定，見表4。

　　4.3.2煙氣凈化系統(tǒng)組成

　　二燃室高溫?zé)煔馔ㄟ^換熱器和煙道，依次進(jìn)入尾氣凈化系統(tǒng)的急冷塔、旋風(fēng)除塵器，煙氣中大顆粒粉塵、飛灰被初步分離，而后進(jìn)入脫酸塔去除酸性氣體。未反應(yīng)的中和劑、相對(duì)清潔的煙氣進(jìn)入袋式除塵器，脫除粉塵。活性炭噴射口布置在脫酸塔出口及布袋除塵器進(jìn)口的煙道上。煙氣凈化系統(tǒng)主要包括急冷塔等部件。

　　急冷塔：降低煙氣溫度，使之滿足脫除酸性氣體以及布袋除塵入口煙氣溫度的需要。噴嘴采用316L二流體高效霧化噴嘴。

　　脫酸塔：即中和反應(yīng)塔，采用316L高效霧化噴嘴使含酸煙氣在此與熟石灰進(jìn)行中和反應(yīng)實(shí)現(xiàn)酸性氣體的去除。

　　旋風(fēng)除塵器：作為布袋除塵器的預(yù)處理設(shè)備，除去煙氣中的較大顆粒物，減少布袋除塵器的負(fù)荷并兼有阻火器作用。

　　布袋除塵器：選用脈沖袋式除塵器，離線清灰，選用適合垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫、高濕及腐蝕性強(qiáng)的濾袋，將煙氣中的粉塵除去(同時(shí)除去二惡英類及重金屬)，使煙氣達(dá)到排放要求。同時(shí)，袋式除塵器還具有二次脫酸的效果。

　　急冷塔附屬設(shè)備：儲(chǔ)水罐、水泵、管路及控制閥門、噴射裝置。

　　熟石灰儲(chǔ)存及制漿、輸送系統(tǒng)：熟石灰倉(cāng)、下料器、攪拌裝置石灰乳儲(chǔ)槽、泵、管道閥門等。

　　活性炭?jī)?chǔ)存及輸送設(shè)備：活性炭倉(cāng)、鼓風(fēng)機(jī)、給料器及輸送噴入系統(tǒng)等。

　　電氣控制系統(tǒng)。

　　4.3.3飛灰處置

　　煙氣凈化系統(tǒng)的飛灰及除塵灰屬危險(xiǎn)廢棄物，必須運(yùn)至固化間內(nèi)，經(jīng)合格固化后運(yùn)至危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)安全填埋。

　　本系統(tǒng)與一般半干法煙氣處理系統(tǒng)相比較具有以下特點(diǎn)：(1)增加預(yù)除塵設(shè)備，減小了布袋除塵器的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了布袋的使用壽命同時(shí)提高了活性炭的吸附效率。(2)兩級(jí)降溫系統(tǒng)，滿足變工況要求，調(diào)節(jié)性能強(qiáng)。獨(dú)立的急冷塔設(shè)計(jì)以及脫酸塔內(nèi)的二次降溫，不僅降低了煙氣溫度，使之既滿足脫酸的要求，又滿足了布袋除塵器入口溫度的要求，同時(shí)減少了脫酸塔黏壁積灰的可能性，增加了系統(tǒng)的可靠性。

　　5結(jié)語

　　(1)采用煙氣急冷、預(yù)除塵、半干法脫酸、活性炭吸附、袋式除塵的煙氣凈化系統(tǒng)，主要煙氣污染物排放符合我國(guó)GB19128-2003標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)配套煙氣在線監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)運(yùn)行管理穩(wěn)定可靠，維護(hù)檢修方便，適宜推廣應(yīng)用。

　　(3)選用綜合性能好且價(jià)格適宜的濾料及選用優(yōu)質(zhì)防腐布袋骨架，是影響布袋除塵器檢修和清灰性能及使用壽命的關(guān)鍵，這還有待于進(jìn)一步的研發(fā)性價(jià)比較好的濾料。