CN104651009A

CN104651009A - 一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置及方法

Info

Publication number: CN104651009A
Application number: CN201510064502.5A
Authority: CN
Inventors: 赵培涛; 王龙跃; 黄能
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2015-05-27

Abstract

本发明公开了一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置，包括医疗废弃物筛选设备、进料装置、水热处理设备、固液分离设备和粉碎/造粒设备，所述医疗废弃物筛选设备与进料装置连接，所述进料装置与水热处理设备连接，所述水热处理设备与固液分离设备连接，所述固液分离设备与粉碎/造粒设备连接。使用方法是将医疗废弃物与石灰、生物质及水混合，在水热处理设备中不断搅拌，保温、保压一段时间后完成水热处理过程，把水热处理后的产品进行固液分离，除去水分得到颗粒产品。彻底实现医疗废弃物的无害化、减量化、稳定化和资源化。

Description

一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种医疗废弃塑料的无害化处理、资源化利用的方法，它属于固体废弃物的减量化、无害化、资源化的技术领域，尤其属于危险废弃物的高效减量、无害、资源化利用的领域。

背景技术

医疗废弃物，指医疗机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性的废物，其中废弃塑料是其重要组成部分，主要包括：一次性注射器，一次性输液器，药物塑料容器等硬塑料，以及血袋等医用软塑料废弃物，该废弃物是一种对环境危害极大的物质。同时，由于某种特殊原因而添加进塑料医疗产品中氯元素，进一步增加了医疗废弃塑料无害化处理处置的难度。

全国各级医疗机构拥有的床位数为317.7万张，其中来自医院、卫生院的床位约294.8万张，县级以上的医院、卫生院床位数约215.5张。按照每张床位每日约产生0.8～1.2公斤医疗废物和医院住院率80％计，每日全国约产生医疗废物1880～2800吨，其中产生于县级以上城市每日产生的医疗废物约为1380～2060吨。

主要的医疗废物处置技术包括：卫生填埋法、高压蒸汽灭菌法、化学消毒法、电磁波灭菌法、高温焚烧法(以回转窑、热解焚烧炉、炉排炉以及新型等离子体法等)。填埋法简单易行，成本很低，但占用土地资源的同时，有害物质泄漏容易造成环境污染。综合各种因素，高温焚烧方法因对废物的破坏最为彻底、减容效果最好而最为有效。但焚烧也面临二噁英、多氯联苯类致癌物质的产生，呋喃、重金属、酸性气体、烟尘的排放，以及氯腐蚀等问题，此外，高昂的设备成本，使之难以成为问题的最优解决办法。氯化物对生产装置产生强烈的腐蚀，同时还会造成环境污染，具有极大的危害性，因而脱氯也是医疗废弃物无害化处理处置面临的一大难题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置及方法，彻底实现医疗废弃物的无害化、减量化、稳定化和资源化。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置，包括医疗废弃物筛选设备、进料装置、水热处理设备、固液分离设备和粉碎/造粒设备，所述医疗废弃物筛选设备与进料装置连接，所述进料装置与水热处理设备连接，所述水热处理设备与固液分离设备连接，所述固液分离设备与粉碎/造粒设备连接，所述固液分离设备的分离水回流至进料装置。

基于本发明装置的医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，具体步骤如下：

a)筛选：将医疗废弃有机物与医疗废弃无机物通过医疗废弃物筛选设备进行分离；

b)混合搅拌、水热处理：将步骤a)中分离出的医疗废弃有机物与石灰、生物质及水通过进料装置送入水热处理设备进行水热处理；

c)脱水：将步骤b)中的混合物通入至固液分离设备中进行固液分离，得到固体产物，分离水处理后进行回用；

d)筛分：将步骤c)中得到的固体产物进行筛分，得到固体颗粒生物燃料；

e)造粒成型：将步骤d)中筛分剩下的大颗粒固体产品进一步粉碎/造粒，成型得到固体颗粒生物燃料。

优选的，所述进料装置内的医疗废弃有机物、生物质、石灰和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10。

优选的，所述混合物在水热处理设备中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟。

优选的，所述水热处理设备的保温方式包括直接加热、间接加热或者两者的组合或者采用蒸汽直接加热，本发明优选蒸汽直接加热。

优选的，所述生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便中的一种或多种。

优选的，所述固液分离设备的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合。

优选的，分离出的固体产物增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子可进一步降低固体燃料中氯含量。

有益效果：本发明的构思在于利用水热中水发生的质子催化、亲核反应、氢氧根离子催化、自由基反应，以及特定条件下水所起的酸碱催化剂作用使医疗废弃物中的有机氯元素发生热水解，在生物质中的木质素和调节剂石灰的双重作用下实现有机氯元素向无机氯元素的转化，去氯的同时，提升产品的自然干燥性，缩小了体积，并生产出了高热值，易运输的生物质燃料，实现了资源的再利用。

与现有技术相比，本发明的医疗废弃物处理方法工艺流程简单，可操作性强，技术成熟，可靠性好。水热处理中高温高压条件具有灭菌作用，水热处理后产品无毒害，单位体积的能量密度提高，氯含量减少，大大降低了塑料焚烧过程中二噁英及多氯联苯类致癌物质等的生成几率。医疗废弃物的转化和处理在较低的温度下即可完成，能耗低，效率高。在生物质中的木质素和调节剂石灰的双重作用下实现有机氯可向无机氯的转化，产品中的氯含量大大降低，最高达90％，大大减小了燃料燃烧时释放有毒有害气体的风险。

附图说明

附图1为本发明装置连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，具体步骤如下：

a)筛选：将医疗废弃有机物与医疗废弃无机物通过医疗废弃物筛选设备1进行分离，所述医疗废弃有机物包括塑料制品、生物组织、纱布、口罩等；

b)混合搅拌、水热处理：将步骤a)中分离出的医疗废弃有机物与石灰、生物质及水通过进料装置送入水热处理设备进行水热处理。其中，所述进料装置2内的医疗废弃有机物、石灰/NaOH、生物质和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10，所述的生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便等的一种或多种；

c)脱水：将步骤b)中的混合物通入至固液分离设备4中进行固液分离，得到固体产物，分离水进行处理回用；步骤c)中分离出的固体产物增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子。

e)造粒成型：将步骤d)中筛分剩下的大颗粒固体产品通过粉碎/造粒设备5进一步粉碎，成型得到固体颗粒生物燃料。

上述步骤b)中所述混合物在水热处理设备3中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟；所述固液分离设备4的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合，本发明优选采用离心分离的分式实现；所述水热处理设备3的保温方式包括直接加热、间接加热或者两者的组合或者采用蒸汽直接加热，本发明优选采用蒸汽直接加热的形式实现，此时医疗废弃有机物无需再与水混合。

如附图1所示，一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置，包括医疗废弃物筛选设备1、进料装置2、水热处理设备3、固液分离设备4和粉碎/造粒设备5，所述医疗废弃物筛选设备1与进料装置2连接，所述进料装置2与水热处理设备3连接，所述水热处理设备3与固液分离设备4连接，所述固液分离设备4与粉碎/造粒设备5连接，所述固液分离设备4的分离水出口与进料装置2的进水口连接。

实施例一：

以某医疗废弃物为例，医疗废弃物通过医疗废弃物筛选设备1进行初步筛选，得到医疗废弃有机物，其初始氯含量为6.2％。将得到的医疗废弃有机物与鸡粪、生石灰按质量比为1:1:0.04通过进料装置2送入4m³的水热处理设备3中，搅拌并通入蒸汽加热混合物，在240℃、1.8MPa的条件下反应60分钟。接下来将混合物通入至固液分离设备4中进行机械脱水(本发明优选离心机进行分离)，实现固液分离，脱水后固体产物的含水率达10％，为进一步降低产品的含水率，将所得到的颗粒产品分散，自然风干24小时，产品的含水率达4％，接下来进行筛分，得到固体颗粒生物燃料(筛分剩下的大颗粒固体产品进一步粉碎，成型得到固体颗粒生物燃料)，采用量热仪测得固体颗粒生物燃料的热值为22.5MJ/kg，氯含量降低至2.7％，有机氯的去除率高达56.5％，氯含量显著降低，大大降低了焚烧利用中生成有毒有害物质的机理，同时，由于制得的样品均一性较好，一定程度上使得医疗垃圾焚烧过程的控制更加简单。

实施例二：

以某医疗废弃物为例，医疗废弃物通过医疗废弃物筛选设备1进行初步筛选，得到医疗废弃有机物，其初始氯含量为10％。将得到的医疗废弃有机物与尿布按质量比为1:1通过进料装置2送入水热处理设备3中，搅拌并通入蒸汽加热混合物，在260℃、4MPa的条件下反应60分钟。接下来将混合物送入至固液分离设备4中进行机械脱水(本发明优选离心机进行分离)，实现固液分离，将所得到的颗粒产品分散，自然风干，筛分得到固体颗粒生物燃料(筛分剩下的大颗粒固体产品进一步粉碎，成型得到固体颗粒生物燃料)，采用量热仪测得固体颗粒生物燃料的热值为21.8MJ/kg，氯含量降低至6％，氯的去除率高达40％。为进一步降低固体燃料中的氯含量，增加水洗过程，反复水洗烘干，测得固体中的氯含量降低为3％，氯的去除率达70％。氯含量显著降低，大大降低了焚烧利用中生成有毒有害物质的机理，同时，由于制得的样品均一性较好，一定程度上使得医疗垃圾焚烧过程的控制更加简单。

实施例三：

以某医疗废弃物为例，医疗废弃物通过筛选设备1进行初步筛选，得到医疗废弃有机物，其初始氯含量为10％。将得到的医疗废弃有机物与树皮、生石灰按质量比为1:1:0.4通过进料装置2送入水热处理设备3中，搅拌并通入蒸汽加热混合物，在200℃、2.4MPa的条件下反应180分钟。接下来将混合物送入至固液分离设备4中进行机械脱水(本发明优选离心机进行分离)，实现固液分离，将所得到的颗粒产品分散，自然风干，筛分得到固体颗粒生物燃料(筛分剩下的大颗粒固体产品进一步粉碎，成型得到固体颗粒生物燃料)，采用量热仪测得固体颗粒生物燃料的热值为20.6MJ/kg，氯含量降低至5％，氯的去除率高达50％。为进一步降低固体燃料中的氯含量，增加水洗过程，反复水洗烘干，测得固体中的氯含量降低为3％，氯的去除率达70％。氯含量显著降低，大大降低了焚烧利用中生成有毒有害物质的机理，同时，由于制得的样品均一性较好，一定程度上使得医疗垃圾焚烧过程的控制更加简单。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的装置，其特征在于：包括医疗废弃物筛选设备(1)、进料装置(2)、水热处理设备(3)、固液分离设备(4)和粉碎/造粒设备(5)，所述医疗废弃物筛选设备与进料装置连接，所述进料装置与水热处理设备连接，所述水热处理设备与固液分离设备连接，所述固液分离设备与粉碎/造粒设备(5)连接，所述固液分离设备(4)的分离水回流至进料装置(2)。

2.基于权利要求1所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，具体步骤如下：

a)筛选：将医疗废弃有机物与医疗废弃无机物通过医疗废弃物筛选设备(1)进行分离；

b)混合搅拌、水热处理：将步骤a)中分离出的医疗废弃有机物与石灰、生物质及水通过进料装置(2)送入水热处理设备(3)进行水热处理；

c)脱水：将步骤b)中的混合物送至固液分离设备(4)中进行固液分离，得到固体产物，分离水处理后回用；

3.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：所述进料装置(2)内的医疗废弃有机物、生物质、石灰和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10。

4.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：所述混合物在水热处理设备(3)中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟。

5.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：所述水热处理设备(3)的加热方式包括直接加热、间接加热或者两者的组合，尤其采用蒸汽直接加热。

6.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：所述生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：所述固液分离设备(4)的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求2所述一种医疗废弃物制洁净固体颗粒生物燃料的方法，其特征在于：步骤c)分离出的固体产物增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子，固体颗粒燃料中的氯含量可进一步降低。