譜析分享:焚燒醫(yī)療廢物煙氣污染處理措施

醫(yī)療廢物作為一種特殊的危險(xiǎn)廢物，危害包括傳播疾病和污染環(huán)境的危害非 常大。焚燒法與非焚燒法是現(xiàn)階段醫(yī)療廢物處置的兩大類方式。焚燒法適用于多種醫(yī)療廢物，工藝設(shè)備相對(duì)成熟，應(yīng)用最廣。化學(xué)或微波消毒、高溫蒸煮等屬于非焚燒法，雖然應(yīng)用較少，卻被認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢欠贌ǖ娜秉c(diǎn)比較明顯，首先對(duì)醫(yī)療廢物適用范圍較窄，其次處理效率相比焚燒法低。結(jié)合我國(guó)的具體情況以及各地已經(jīng)建成的醫(yī)療廢物集中處置廠所采用的工藝設(shè)備，現(xiàn)階段仍首選焚燒法處理。醫(yī)療廢物焚燒法的優(yōu)點(diǎn)是，能有效分解長(zhǎng)鏈有機(jī)物，殺滅致病菌；燃燒釋放的熱量可用來(lái)發(fā)電等。本文根據(jù)醫(yī)療廢物焚燒煙氣中污染物的主要成分，歸納了各類污染物的可行治理技術(shù)，給醫(yī)療廢物焚燒廠籌建階段選擇污染物治理工藝路線提供參考。

 

1 焚燒煙氣污染物

 

醫(yī)療廢物的物理組成：有機(jī)物如棉簽、紙、機(jī)體組織等約占80%；無(wú)機(jī)物如金屬、玻璃等約占10%；其他如廢藥劑藥品等約占10%。鑒于上述醫(yī)療廢物成分，可以判斷出焚燒廢氣所含污染物主要有：酸性氣體（氯化氫、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物）、煙塵、二噁英及重金屬。

 

2 焚燒煙氣控制措施

 

2.1 源頭控制

 

醫(yī)療廢物中塑料制品的占比相當(dāng)大，其主要成分含有聚氯乙烯，是焚燒煙氣中酸性氣體、二噁英的主要來(lái)源[4]。塑料制品是可再生資源，強(qiáng)化醫(yī)療廢物的前期管理，進(jìn)行分類收集、聯(lián)單儲(chǔ)運(yùn)及處置監(jiān)管，將分類收集的塑料進(jìn)行滅菌、消毒后再利用，其余廢物可直接焚燒。這樣既減少了資源浪費(fèi)，又降低了參與焚燒的醫(yī)療廢物中的氯含量, 從而減少二噁英和酸性氣體的生成，降低了后續(xù)煙氣處理的難度。

 

2.2 醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)

 

醫(yī)療廢物焚燒處置系統(tǒng)主要包括：進(jìn)料裝置、焚燒爐、燃燒空氣供給、余熱利用、煙氣凈化、灰渣處理等。焚燒爐內(nèi)分為一燃室和二燃室，是該技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。物料在一燃室進(jìn)行烘干和熱解，在二燃室完全燃燒[8]。焚燒煙氣凈化系統(tǒng)一般包括以下工藝：急冷、除酸、吸附和除塵。

 

2.3 酸性氣體控制措施

 

要去除煙氣中的含酸物質(zhì)（以氯化氫為主），可以采用濕法、半干法或者干法。濕法是將吸收劑配制成溶液或漿液，然后大量噴灑至篩板塔、噴淋塔、填料塔等凈化設(shè)備內(nèi)，此時(shí)煙氣中的酸性污染物被中和吸收而去除。吸收劑常采用燒堿或生石灰。干法是將干粉吸收劑噴入煙道或其他反應(yīng)器內(nèi)，煙氣中的酸性物質(zhì)與吸收劑發(fā)生反應(yīng)，再整體送至除塵裝置，反應(yīng)物及煙氣中的其他顆粒一同被脫除。半干法工作原理同濕法相似，液態(tài)吸收劑噴入量應(yīng)嚴(yán)格控制，以能被高溫?zé)煔庹舭l(fā)生成粉狀產(chǎn)物為準(zhǔn)。

 

半干法煙氣脫酸工藝兼具干法和濕法的優(yōu)點(diǎn)，能耗少，設(shè)備簡(jiǎn)單，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多。半干法脫酸設(shè)備主要包括急冷塔和半干脫酸塔。

 

焚燒煙氣首先進(jìn)入急冷塔，主要作用是使煙氣迅速降溫，減少二噁英類物質(zhì)在300~500℃溫度區(qū)間再次生成。經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備后煙溫降低到550℃左右，向急冷塔內(nèi)噴入水作為直接冷卻介質(zhì)，煙氣經(jīng)過(guò)急冷塔時(shí)與霧化后的水接觸，使得傳熱速度較快，迅速將煙溫降低至200℃左右，控制這一過(guò)程的反應(yīng)時(shí)間小于2 s。煙氣與水霧在一同混合下落過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了汽化，塔底基本不產(chǎn)生污水。

 

煙氣經(jīng)過(guò)急冷塔后即進(jìn)入半干脫酸塔，目的是去除煙氣中酸性氣體。入口煙溫約200℃，出口煙溫約170℃，采用噴吸收劑的方式，脫除煙氣中大部分酸性氣體。現(xiàn)以石灰漿為例說(shuō)明，這一反應(yīng)共分兩步，首先：在半干脫酸塔內(nèi)，待處理煙氣與石灰漿霧滴充分混合，氯化氫等酸性氣體與漿液霧滴中的堿性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；第二階段：煙氣本身攜帶的熱量使?jié){液霧滴中的水分蒸發(fā)，使得漿液中石灰及反應(yīng)生成物變成固態(tài)顆粒，在塔下部以及后續(xù)的煙氣處理設(shè)備內(nèi)，與氣態(tài)污染物繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，總的污染物凈化效果有所提高。

 

也可同步進(jìn)行煙氣急冷和半干法脫酸。采用噴射含堿水溶液急冷法（一種換熱效率較高的換熱方式），先用高效霧化噴嘴將氫氧化鈉溶液霧化成極小的霧滴，爾后與煙氣直接發(fā)生熱交換，將水滴快速變成水蒸氣，在短時(shí)間內(nèi)（≤ 1s）即可將煙氣溫度降低至160 ～ 200℃，從而遏制“飛灰”在中溫段發(fā)生異相催化，防止二噁英再次生成，同時(shí)中和大部分酸性污染物。

             

為提高脫酸效率，有的工藝路線在急冷和半干法脫酸后，再加一步干法脫酸，將消石灰粉噴入煙道內(nèi)，與煙氣中的剩余酸性物質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)。由于急冷或半干法脫酸后煙氣中仍含有部分水汽，用這種方法脫酸效果更佳。

 

焚燒煙氣中的氮氧化物也是常見(jiàn)的酸性污染物，通過(guò)控制燃燒條件來(lái)抑制其產(chǎn)生屬于源頭治理，接下來(lái)再考慮末端處理。氮氧化物的去除技術(shù)包括選擇性非催化還原法、氨還原法以及煙氣再循環(huán)法等。

 

2.4 煙塵控制措施

 

焚燒煙塵包括燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧以及飛灰顆粒。煙霧一般指焚燒時(shí)產(chǎn)生的固體顆粒氣溶膠，它是熔融物質(zhì)揮發(fā)冷卻后形成的氣態(tài)物質(zhì)冷凝物。飛灰可認(rèn)為是隨著燃燒煙氣排出的較細(xì)灰分。收集焚燒產(chǎn)生的大顆粒飛灰（5~50mm）可采用沉降室和旋風(fēng)除塵器，收集小顆粒飛灰最常用的是布袋除塵器，除塵效率可達(dá)99.9%。

 

2.5 二噁英類控制措施

 

二噁英是在焚燒過(guò)程中，不完全燃燒條件下煙氣中苯環(huán)和氯離子于一定溫度下結(jié)合生成的，在煙氣和飛灰中含量較高。降低二噁英排放的途徑主要有兩種，一種是通過(guò)控制物料燃燒工藝，切斷其生成條件：根據(jù)相關(guān)法規(guī)，醫(yī)療廢物焚燒爐需設(shè)置二燃室，燃燒溫度保持在 850 ℃以上，煙氣停留時(shí)間大于等于2 s，是有效減少二噁英形成的必要條件。

 

控制煙道內(nèi)二噁英低溫再合成，在前述急冷塔即可實(shí)現(xiàn)。另外一種是對(duì)燃燒煙氣進(jìn)行凈化，可采用活性炭吸附或布袋除塵器捕集。

 

去除已生成的二噁英主要有活性炭法，包括固定床吸附技術(shù)和粉末噴注吸附技術(shù)以及選擇性催化還原法等。目前國(guó)內(nèi)主要采用的是活性炭噴注吸附技術(shù)：噴入活性炭粉，利用活性炭顆粒對(duì)有機(jī)氣體較強(qiáng)的吸收能力，進(jìn)一步除去煙氣中的二噁英。

 

二噁英常附著在飛灰顆粒物上，布袋除塵器通過(guò)捕集99.9% 的顆粒物而將二噁英一并去除[14]。二噁英類物質(zhì)的特點(diǎn)是沸點(diǎn)較高，氣化壓力較低。當(dāng)煙氣溫度在 150 ～ 280 ℃時(shí)，二噁英以細(xì)小的顆粒狀態(tài)存在，覆膜布袋除塵器是在常規(guī)的布袋表面涂覆一層有機(jī)聚合物，使濾袋形成初濾層，故覆膜布袋除塵器可以有效捕集二噁英。提倡以覆膜布袋除塵器代替普通布袋除塵器。

 

2.6 重金屬

 

醫(yī)療廢物焚燒時(shí)，煙氣中還包含一些重金屬如含汞、鉻、砷、銅、鉛等的物質(zhì)。它們主要以各種鹽類和氧化物的形式存在于煙氣、飛灰中，目前尚無(wú)單獨(dú)針對(duì)重金屬的處理措施，可通過(guò)酸洗、活性炭吸附和布袋除塵等多種方法與煙氣中其他污染物協(xié)同去除[。

 

2.7 醫(yī)療廢物焚燒爐煙氣處理工藝路線

 

根據(jù)前述焚燒爐煙氣中各種污染物的治理措施，結(jié)合焚燒爐技術(shù)參數(shù)，通常采用的工藝路線為：

 

急冷、半干法脫酸→干法脫酸→噴活性炭粉末→覆膜布袋除塵器→排放應(yīng)當(dāng)看到，工藝路線中的各項(xiàng)治理措施并非獨(dú)立存在，而是有機(jī)整體，例如急冷和半干法脫酸可以先后進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行，冷卻介質(zhì)有所不同。而袋式除塵器在過(guò)濾顆粒物的同時(shí)，也截留了重金屬和二噁英類物質(zhì)。在工藝選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)忽略組合技術(shù)之間的聯(lián)系和協(xié)同作用，宜統(tǒng)籌考慮其綜合效果。

 

3 結(jié)語(yǔ)

 

結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)的國(guó)情，焚燒法仍是處置醫(yī)療廢物的主流技術(shù)，妥善處理焚燒煙氣所含有害物質(zhì)成為醫(yī)療廢物焚燒處置的關(guān)鍵。焚燒法的缺點(diǎn)主要是焚燒煙氣成分復(fù)雜，所含污染物種類較多。實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放是基本條件，還應(yīng)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能收嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)療廢物焚燒煙氣處置可行技術(shù)的研究，對(duì)于開(kāi)展行業(yè)內(nèi)示范工程、全面推廣進(jìn)而提高行業(yè)整體技術(shù)水平意義重大。

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