医疗废物具有很强的空间传染、急性传染和潜伏性传染的危险,已经成为国际公认的危险废物。医疗废物安全处置方法主要有焚烧法和非焚烧法(包括高温蒸汽灭菌、微波消毒、化学消毒)。

焚烧法主要适用于大规模医疗废物的集中处置,非焚烧法较适用于规模相对较小的医疗废物的集中处置。高温蒸汽灭菌处置技术是近几年世界各国应用较广泛的一种非焚烧技术,我国也将此作为主要的处置法,并制定了相应的标准和技术规范,如《医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范(试行)》等。

高温蒸汽系统工艺形式的确定

医疗废物高温蒸汽处理工艺可以采用先蒸汽处理后破碎、先破碎后蒸汽处理或蒸汽处理与破碎同时进行等三种工艺形式。先蒸汽处理后破碎工艺技术成熟,系统可靠,能长时间无故障运行,维修比较简单,目前在国内具有较为成熟的运行经验,本工程采用先蒸汽处理后破碎的工艺形式。

高温蒸汽灭菌工艺原理

医疗废物高温蒸汽灭菌处理工艺的基本原理是利用121~134℃的蒸汽对医疗废物进行高温加热,使其中含有病原微生物的蛋白质在高温作用下失去活性。具有代表性的一种工艺流程是将废物装载于密闭容器中,先进行交替抽真空和高温蒸汽的操作,然后在一定的温度和时间下进行保温,从而杀灭固体废物中可能存在的病菌。该过程产生的冷凝液排至废液处理罐当中,以待进一步处理。抽出的气体需要经过高效过滤器和高效吸附器处理后达到无害化排放。

高温蒸汽灭菌系统工艺流程

高温蒸汽灭菌系统工艺流程见图1。

图1 高温蒸汽灭菌系统工艺流程

高温蒸汽系统总体工艺设计

(一)贮存系统

盛放医疗废物的周转箱运到贮存冷藏库,在5℃以下冷藏,贮存时间不得超过72h。贮存设施地面和1.0m高的墙裙进行防渗处理,地面具有良好的排水性能,以利于排出冲洗消毒水,污水经排水管道收集后排至污水处理站集中处理;为避免臭气外泄,贮存库采用全封闭、微负压设计,并在上部空间装设多组紫外线杀菌灯,用以对库内空气中的病菌进行消毒杀菌;为防止外界热风侵入冷藏库和库内冷空气外流,在库门上方设有风幕,用来隔绝或减少库内外冷热空气的对流交换,减少库内耗冷量。

设计贮存冷藏库10.0m×8.0m×4.0m1间,配置LH124/4N-12.2型风冷压缩冷凝机组1台,DL110型吊顶冷风机1台,KM15-12LM/A型风幕机2台,用电总功率22kW。

(二)进料系统

进料系统主要包括:保护罩、地磅及提升机。

1)保护罩设置于进料系统外部,用于保护整个上料设备区域,并将此区域与外部环境隔离,防止医疗废物上料过程中臭气、病菌、病毒的扩散,保护罩上设置了辊式卷帘门,用于医疗废物进入后保护罩的密闭,保护罩除有现场控制关闭按钮外,还与其他配套设备有必备连接,用于紧急情况时的联动应急关闭。

2) 地磅设置于进料口、辊式卷帘门后,用于计量进入系统的废物量,并将记录结果传输给计算机进行统计,以此作为灭菌系统工况自动调整的依据。

3) 提升机用于将地磅上经过称重计量的医疗废物提升并倒入灭菌车内,避免了操作人员与医疗废物的直接接触。

(三)高温蒸汽灭菌处理系统

高温蒸汽灭菌处理系统主要包括:脉动真空灭菌器及转盘、地轨、冷却水循环泵、空气压缩机等辅助设施。

脉动真空灭菌器是医疗废物高温蒸汽灭菌处理系统的核心设备,由硬件和软件两部分构成,硬件部分主要由高温高压蒸汽灭菌内腔、蒸汽管路、保温夹套、废液消毒装置、废气过滤处理器、控制面板以及与其配套的测控部件等组成。脉动真空灭菌器的功能是将医疗废物中所含的病毒与病菌利用高温蒸汽彻底杀灭。软件部分采用先进的PLC控制技术,完成整个处理过程的自动控制。包括:脉动真空控制、升温控制、灭菌过程中的温度压力等参数的控制、废气废水等的除菌处理控制等。灭菌工艺参数见表1。

表1 灭菌工艺参数

(四)破碎系统

破碎系统主要包括:卸料机及回转式剪切破碎机。

1) 卸料机用于将内车中的物料提升倾倒至破碎机的漏斗内,避免了操作人员与医疗废物的直接接触。

2) 回转式剪切破碎机用于将灭菌后的医疗废物进行有效的毁形和减容,破碎的粒度控制在50mm以下。

(五)残渣处理系统

经过灭菌毁形的医疗废物由机械车辆运往生活垃圾填埋场的指定区域进行最终处置。

(六)废液处理系统

废液处理系统部分由冷凝液消毒装置、循环泵、板式换热器等设备组成。从高压蒸汽灭菌器内排放出来的废液排至消毒罐,消毒罐中的废液通过循环泵、板式换热器组成的循环系统进行连续加热至121℃后,在罐内维持12min进行消毒处理,以达到完全消毒灭菌的效果。经过消毒处理的废液排至污水处理站进一步处理,排放标准遵循《医疗机构水污染物排放标准》。

(七)废气处理系统

废气处理系统由高效过滤器及高效吸附器组成。高效过滤器( 孔径0.2μm)保证细菌或芽孢全部截留下来,截留效率在99.99%以上。高效吸附器(活性炭) 完成对不凝气体中的挥发性有机物及重金属的吸附,使得排放的气体完全无害化。

(八)高温蒸汽供给系统

蒸汽供给系统包括蒸汽锅炉和软化水处理机。蒸汽锅炉用于提供灭菌系统所需高温蒸汽;软化水处理设备用于提供给蒸汽锅炉产生蒸汽所需要的软化水。

电热蒸汽锅炉型号WDQ1-1.0,额定工作压力1.0MPa,额定蒸发量1.0t/h,电功率720kW。

(九)自动控制系统

本系统采用先进的PLC控制技术,完成整个处理过程的自动控制。控制系统构成包括硬件及软件两部分。硬件:包括PLC控制面板、传感元件、控制调解阀等单元构成。控制面板采用微机或中文菜单式触摸屏设计,使操作人员易于掌握;软件:控制程序编程使用梯形图或模块编程, 编程简单;系统设置了三种运行模式。分别为参数设置模式,BD试验模式,灭菌处置模式。

1) 参数设置模式:进入参数设置模式,操作人员可对灭菌器的灭菌时间、温度、压力等参数,依据医疗废物性质进行在线修改,同时也可对废液处置装置的消毒时间、温度、压力,依据废液量的多少进行在线修改。

2) BD试验模式:目的是测试检测空气排除效果或抽真空性能,以保证正常灭菌时的灭菌效果。

3) 灭菌处置模式:进入灭菌处置,系统将开始进行医疗废物的灭菌处置程序。

建设医疗废物集中处置工程是解决医疗废物环境问题的重要途径,它能最大限度地实现医疗废物的减量化和无害化,保证环境安全。医疗废物集中处置工程在我国各大城市刚开始筹建,选择合理的工艺和先进的设备,可有效提高医疗废物处理效果、降低工程造价以及便于日后的管理维护。本文的工程实例为城市医疗废物高温蒸汽集中处置工艺设计提供了一定的依据和经验。