CN102172603B

CN102172603B - 医疗固体废物就地处置方法

Info

Publication number: CN102172603B
Application number: CN201110024207.9A
Authority: CN
Inventors: 赵龙章
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: CN102172603A

Abstract

一种医疗固体废物就地处置方法，用同一封闭容器兼作高温高压反应釜和等离子体反应器；该容器与等离子体发生器、抽真空装置、蒸汽发生器和排气净化系统相连接。用该封闭容器内先后进行等离子灭菌和高温蒸汽灭菌。把两种方法相结合，两种灭菌方式先后作用于医疗固体废物，是两个灭菌方法的先后协同作用的综合效果，而不是单一作用的效果，两种方法的互补实现最终效果的完备，特别适用于医疗固体废物。

Description

医疗固体废物就地处置方法

技术领域

本发明涉及一种医疗固体废物处置方法，尤其是医疗固体废物在医院的就地处置方法。

背景技术

我国医疗废物的年产生总量高达68万吨以上[10，11]。医疗废物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。医疗废物分为传染性、病理性、利器、制药、基因污染物和化学品废物放射性废物等[1]。医疗废物中含有多种导致感染的主要病原体，如：细菌、病毒、真菌、放线菌、支原体、螺旋体、衣原体、立克次体等，部分医疗废物的抽样检测，医疗废物中含菌量大，大肠杆菌数高达0.84×1010个/L，细菌总数范围在8.65×105～8.121×1010个/g[2]。医疗废物具有极强的传染性、生物毒性和腐蚀性，排放管理不严或处理不当，会被风扬失或被雨水淋失，造成对水体、大气、土壤的污染及对人体的直接危害。医疗废物由于携带病菌的数量巨大、种类繁多，具有空间传染、急性传染、交叉传染和潜伏传染等特征，其危害性更大[3]。因此，如果我们对医疗废物的种类不明、处置方法不当的话，就会使其成为传染源，给城市、社区和农村带来极大的危害。

医疗固体废物主要处理处置技术：

1.焚烧技术

焚烧基本实现了灭菌，并销毁难降解的污染物。但是，焚烧会产生大量的二恶英等剧毒的气体、残渣和飞灰，这些均属危险废物，对环境和人体造成巨大威胁。因此，焚烧系统配备有烟气净化系统，包括急冷、活性炭喷射吸附装置及袋式除尘器。

焚烧法不但设备复杂，运行成本高，运行时产生难以消除的二次危险废物---焚烧残渣、飞灰、使用过的活性炭和二恶英等剧毒物质。残渣、飞灰和吸呼大量毒性物质的活性炭送到填埋场形成了毒性转移。另外，大量所建设的医疗废物焚烧炉长期处于亏损运行状态，在建设和运行过程中需要国家大量政策性的补助，没有经济效益而言。此方法无法实现在医院现场的废物处置，国内早期建设的医院焚烧炉均已关闭。

2.高压蒸汽灭菌法（或湿热法），是将医疗废物置于金属压力容器（高压釜，有足够的耐压强度）以一定的方式利用过热的蒸汽杀灭其中致病微生物的过程。蒸汽灭菌法，是除焚烧以外应用最广的技术。目前，国内已建设了多家用此方法的集中处置工程。但高压蒸汽灭菌存在一定的处理死区，灭菌不太彻底，而且，现有的高压蒸汽灭菌集中处置装置需要从分散的医疗点收集和运输，不但成本高，而且在运输过程中管理极为困难，很难杜绝散失带来的安全问题。

3.微波灭菌技术

微波能将大部分微生物杀灭。通过微波激发预先破碎且润湿的废弃物以产生热量并释放出蒸汽，微波将废物中的水分加热到95℃，从而完成对医疗废物的灭菌。但微波法一般需进行预处置，医疗废物中存在一定量的金属物质，对微波输出磁控管有较大风险，另外，设备运行现场防护要求较高。

4.化学消毒技术

化学处理法是将破碎后的医疗废物与一定浓度的消毒药剂反应，在消毒过程中有机物质被分解、传染性病菌被杀灭或失活，用于那些无法通过加热或润湿进行消毒灭菌的医疗废物的处理。但为了保证灭菌效果，需要废物与消毒剂有足够的接触面积和接触时间，而且化学药品的使用量较大，有一定的危险性外，同样存在二次污染的问题。

5.卫生填埋处理

填埋处理医疗废物填埋处理法必须非常慎重，一定按有关规定对医疗废物进行严格的预处理。由于医疗废物属于危险废物，极易造成大范围的安全问题。

7.热解技术

热解技术的原理是将医疗废物在高温缺氧的条件下，产生可燃性气体，最终将医疗废物转变成高温烟气和中性灰渣。现有的热解在炉内底层需一焚烧层产生上层热解的温度，焚烧同样产生一定量的二恶英。由于烟气排放等问题，此法也不适合于医院的现场处置。

8.辐照技术

辐照处理是利用电子束杀灭微生物。电离辐射激发所积累的能量可破坏有机化合物将微生物加以裂解破坏。此法由于使用放射性物料的介入，运行要求高，产生的核放射性废物亦属于危险废物，处置难度较大。

到目前为止，国内医疗固体废物绝大多数是采用上述处置技术中的一种建设成集中处置中心，且上述各种处理方法均有一定的使用条件和范围，另外，建设集中处置中心选址难、占用土地多、建设周期长，工程建设后设备运行成本高、设备故障率高、运行时会产生大量的二次污染，到目前为止，还没有一种适合于在医院现场真正达到无害化、减量化、稳定化和彻底毁形的处理方法，此外，由于我国地域广大，医院极为分散，收集难度很大、运输成本很高，作为危险固体废物的医疗固体废物在运输过程中极易产生安全隐患。

【参考文献】

1.中华人民共和国国务院令（2003）第380号.医疗废物管理条例[S]。

2.孟祥和.我国医疗废弃物处理现状及焚烧处理工程实例[J].中国环保产业，2003，9（8）：26-27。

3.马俊伟，聂永丰，白庆中.中国医疗废物处理现状及对策[J].中国城市环境卫生，2003，4:16-18。

4.GB18484拟2001.危险废物焚烧污染控制标准[S]。

发明内容

为了克服现有的医疗固体废物由于处置方法单一，存在一定量的二次污染，加之采用集中处置的方法收集难、运输难和成本高等种种不足，无法满足在医院现场处置的要求。本发明提出一种医疗固体废物的等离子体和高温高压蒸汽复合的就地处置方法，该方法不仅实现了医疗废物的医院就地处置，而且在处置过程中没有任何二次污染。

本发明所采用的技术方案是：一种医疗固体废物就地处置方法，用同一封闭容器兼作高温高压反应釜和等离子体反应器；该容器与等离子体发生器、抽真空装置、蒸汽发生器和排气净化系统相连接。

首先，将需要处置的医疗固体废物装入封闭容器内；启动抽真空装置，待封闭容器内的真空度为3Pa～40Pa后，等离子体发生器进入工作状态，等离子体作用5～10分钟后完成医疗固体废物的首次灭菌；

随后，用蒸汽发生器向容器内送入蒸汽，使容器内保持128℃、绝对压强250～260p/kPa、蒸汽的密度1.35---1.45ρ/kg·m^-3，维持12～15分钟后，完成第二次灭菌目的；

然后，排气，使容器内达到常压后，将医疗固体废物输出，再将灭菌彻底的医疗固体废物进入破碎装置，完成毁形后即可作为一般固体废物或送入生活垃圾处置中心或送到填埋场填埋。

在抽真空和排气过程中释放的气体经过排气净化系统后洁净排放。

作为优选，所述等离子体作用时间8～10分钟。

所述容器的形状是卧倒的圆筒形；所述等离子体发生器均布在容器内的顶端；所述容器内设有辅助加热装置。

所述容器内设有小车和相应的轨道，需要处置的医疗固体废物装在小车内。

本方法区别于现有等离子体灭菌方法：

现有的等离子体灭菌特别是医疗器材方法主要包括过氧化氢等离子灭菌技术和环氧乙烷等离子体灭菌。在等离子体工作过程中，需要注入过氧化氢或环氧乙烷作为灭菌剂，而接触过多的过氧化氢可以致皮炎、支气管或肺脏疾病，环氧乙烷是一种有毒致癌物质，易燃易爆，不易长途运输和贮存。

本方法在灭菌过程中不注入过氧化氢或环氧乙烷作为灭菌剂，基本原理是：医疗固体废物中物质形态极为复杂，不论是哪一种物质状态，组成物质的分子和原子都是电中性的，而且其能量也不太高，最高也不到1eV（电子福特，1eV=13600度）。抽真空时残留的少量的气态水（不可能抽真空抽到绝对0压力）在电磁波激发形成等离子体，其粒子吸收电磁波能量发生跃升形成辉光放电，此时其粒子的能量约从几个eV到几千eV，此时反应器内形成了的等离子体是一种能量很高的物质聚集态，等离子体中活性物质与微生物体内的蛋白质和核酸发生化学反应，能够摧毁微生物的生存功能，达到灭菌的目的。由于省去了灭菌剂的使用，使得更为安全、方便。

本方法区别于现有高温高压蒸汽灭菌方法：

本方法有等离子体灭菌在先，低温等离子灭菌作有在反应器内形成灭菌室，激发产生辉光放电，产生大量的活性成分，这些活性离子以及丰富的紫外线具有很高的热动能，从而极大地提高了与微生物蛋白质和核酸物质的作用效能，可在极短的时间内使微生物死亡，达到灭菌的目的。等离子中活性物质与微生物体内的蛋氢质和核酸发生化学反应，能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能。等离子体活性基团的作用中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而使其变性，使各类微生物死亡。经等离子体作用后的细菌菌体与病毒颗粒，均呈现千疮百孔状，这是由具有高动能的电子和离子产生的击穿蚀刻效应所致。在其作用的基础上，再利用高温高压蒸汽作用在等离子状态未能灭杀但已经过重创的细菌、霉菌及芽孢、病毒，其作用效果更为显著，这比现有的高温高压灭菌的效率要高得多（常规的高温高压灭菌至少要作用二十至四十分钟才能有较好的效果）。

等离子体具有十分优越的灭菌效果，作用很短的时间便产生很好的灭菌效果，处置功耗很小（为高温高压灭菌功耗的十分之一），但对处理植物纤维素制品、纸、尼龙、聚酯纤维和活体反应出不理想的效果，不能用于处理长40cm以上、直径3mm以下或有盲管的物件。高温高压灭菌方式具有原理简单，装置实施容易，效果稳定的优点，特别是热蒸汽比热空气穿透力强，能更加有效地杀灭微生物。但此方式耗能较大，工作时间长，有部分区域有灭菌“死区”现象。

把两种方法相结合，两种灭菌方式先后作用于医疗固体废物，是两个灭菌方法的先后协同作用的综合效果，而不是单一作用的效果，两种方法的互补实现最终效果的完备，特别适用于医疗固体废物。

等离子体对细菌、霉菌等微生物的作用是首先在极快的速度内破坏细胞膜，其次是破坏其内部组织，并很快死亡。而且这种杀灭作用的速度是其它药物杀灭作用无可比拟的。高温高压蒸汽在容器内迅速扩散和渗透到医疗固体废物的的深部，细菌的主要成分蛋白质凝固而达到有效的灭菌，可以有效杀灭细菌和各类病菌、病毒，两种方法先后作用，互为补充，实现完善的灭菌效果。

本发明的有益效果是，将等离子体灭菌和高温高压灭菌先后作用于医疗固体废物形成的一种新方法，并将其应用在医院的废物现场处置。克服了现有医疗固体废物集中处理带来的收集困难、运输成本高、运输流失带来的安全隐患及管理不便。特出的优点是处理过程中不加入任何化学药物，不产生酸性气体、重金属、二恶英、飞灰等有毒有害物质，易于产业化和推广。

附图说明

图1是本发明采用的处理装置原理图。

图2是本发明的医疗固体废物粉碎（毁形）出料示意图。

图1中：1蒸汽发生器，2引风机，3气体净化装置，4气体排放单向阀，5真空泵，6启门及闭锁装置，7活页门，8等离子体发生器，9处置对象---医疗固体废物，10等离子体测试传感器，11温度检测口，12压力检测口，13蒸汽连接单向阀，14等离子体发射装置电源进线，15等离子体发射装置电源出线，16蒸汽控制阀，17辅助加热进线接线端子，18辅助加热出线接线端子，19防爆口，20排气控制阀，21抽真空单向阀，22抽真空控制阀，23电源控制柜，24等离子体电源柜，25系统控制柜，26高温高压反应釜兼等离子体反应器，27装料小车，28小车轨道，29辅助加热元件。

图2中：30灭菌处理好的医疗固体废物，31粉碎（毁形）机，32粉碎（毁形）后的无菌医疗固体废物，33装料车。

图3为等离子体工作状态时反应器内等离子体强度随着时间而变化的关系示意图。

等离子体发生器开机大约3分钟左右，反应容器内建立起稳定的等离子态，继而反应容器进入稳定的等离子体灭菌状态。

图4为高温高压状态灭菌工作过程示意图。

需处置的医疗固体废物在反应容器内经过3-5分钟进入灭菌状态，此时温度为128℃，工作介质为蒸汽，约二十分钟后，高温高压灭菌过程结束。

图5为反应容器内等离子体工作状态时的灭菌效果示意图。

在反应容器两端灭菌效果稍差，但随时间的增加（10分钟以上），两端灭菌效果越来越好。

图6为高温高压状态时的反应容器灭菌效果示意图。

在反应容器的中间区域有小部分的死区现象，在该区域内，灭菌效果稍有差别；但随着时间的增加，该死区的范围会变得很小。

图7为采用先等离子体后高温高压灭菌后的综合效果示意图。

两种方式相继作用后，灭菌效果是很理想的。

具体实施方式

一种医疗固体废物就地处置方法，用同一封闭容器兼作高温高压反应釜和等离子体反应器；该容器与等离子体发生器、抽真空装置、蒸汽发生器和排气净化系统相连接。

首先，将需要处置的医疗固体废物装入封闭容器内；启动抽真空装置，待封闭容器内的真空度为3Pa～40Pa后，等离子体发生器进入工作状态，等离子体作用5～10分钟，优选8～10分钟后完成医疗固体废物的首次灭菌；

本实施例如图1、2所示，将待处置的对象---医疗固体废物9装入装料小车27，通过启门及闭锁装置6打开活页门7，装入装料小车27沿小车轨道28送入高温高压反应釜兼等离子体反应器26内，通过启门及闭锁装置6关闭活页门7，打开抽真空单向阀21和抽真空控制阀22开启真空泵5，待高温高压反应釜兼等离子体反应器26内负压到达一定值时，抽真空控制阀22和真空泵5关闭，通过等离子体发射装置电源进线14和等离子体发射装置电源出线15等离子体发射装置8开始工作，经过一段时间后到达设定的等离子体灭菌处置效果时蒸汽控制阀16打开，蒸汽发生器1通过蒸汽连接单向阀13和蒸汽控制阀16将蒸汽输入高温高压反应釜兼等离子体反应器26内，并通过辅助加热进线接线端子17和辅助加热出线接线端子18将辅助加热元件29接入使蒸汽输入高温高压反应釜兼等离子体反应器26内保持一定的温度和压力，保温保压一段时间达到高温高压的灭菌效果，灭菌结束后，气体排放单向阀4和排气控制阀20打开，气体净化装置3和引风机2开始工作，净化后的气体进行洁净排放，当高温高压反应釜兼等离子体反应器26内达到常压状态后，通过启门及闭锁装置6打开活页门7，将处置好的医疗固体废物通过装料小车27输出。此外，在抽真空的过程中，抽出的气体也将通过气体净化装置3和引风机2进行净化排放。

图1中，等离子体测试传感器10、温度检测口11、压力检测口12将工作参数送到等离子体电源柜24和系统控制柜25实现自动控制，电源控制柜23为整个处置系统实现电源供给，防爆口19在高温高压反应釜兼等离子体反应器26内压力出现异常时自动打开，实施保护。

在图2所，将灭菌处理好的医疗固体废物30送入粉碎毁形机31中，粉碎毁形后的无菌医疗固体废物32进入装料车33，随后作为一般固体废物可送往一般固体废物处置中心进行常规处置，也可送到填埋作填埋处理。

本发明的显著特点在于实现了医疗固体废物在医院的现场无害化处置，以等离子体灭菌作为医疗固体废物在医院的就地灭菌的第一方式，以高温高压灭菌作为医疗固体废物在医院的就地灭菌的第二方式，先后作用于医疗固体废物，实现完善的灭菌效果，灭菌后进行就地粉碎（毁形）后作为一般固体废物处置。本方法克服了现有医疗固体废物集中处理带来的收集困难、运输成本高、运输流失带来的安全隐患及管理不便。特出的优点是处理过程中不加入任何化学药物，不产生酸性气体、重金属、二恶英、飞灰等有毒有害物质，易于产业化和推广。

Claims

1.一种医疗固体废物就地处置方法，其特征是

用同一封闭容器兼作高温高压反应釜和等离子体反应器；该容器与等离子体发生器、抽真空装置、蒸汽发生器和排气净化系统相连接；

随后，用蒸汽发生器向容器内送入蒸汽，使容器内保持128℃、绝对压强250～260p/kPa、蒸汽的密度1.35～ 1.45ρ/kg·m^-3，维持12～15分钟后，完成第二次灭菌目的；

然后，排气，使容器内达到常压后，将医疗固体废物输出，再将灭菌彻底的医疗固体废物进入破碎装置，完成毁形后即可作为一般固体废物或送入生活垃圾处置中心或送到填埋场填埋；

2.根据权利要求1所述的医疗固体废物就地处置方法，其特征是所述等离子体作用时间8～10分钟。

3.根据权利要求1所述的医疗固体废物就地处置方法，其特征是所述容器的形状是卧式的圆筒形；所述容器内设有辅助加热装置。

4.根据权利要求1所述的医疗固体废物就地处置方法，其特征是所述容器内设有小车和相应的轨道，需要处置的医疗固体废物装在小车内。