医疗废物烟气净化处理技术述评

医疗废物含有大量的病毒、细菌, 属重度污染的危险废物, 对人体健康及生态环境具有极大的危害性, 我国于1998年将其列入《国家危险废物名录》47类危险废物中的首要废物。目前我国大多数城市的医疗废物处理处置状况不容乐观, 由于城市医疗单位及其医疗废物处理设施大多数位于城区或居民区, 管理分散, 不便监督, 设施相对简陋, 易造成严重的二次污染;有规模的医院自行采取简易小型的焚烧炉处理医疗废物, 导致其焚烧处理规模小、分布散, 自动控制、尾气净化等技术水平低, 而且成本高、二次污染严重;中小型医院有许多则未建焚烧装置, 将医疗废物混入生活垃圾一并处理, 极易造成病菌失控、肆意传播及其它不良后果。

1 医疗废物烟气的成份及处理

医疗产生的废物种类多, 焚烧、热解的反应千变万化, 产生的二次污染物质也是复杂多变的。一般尾气二次污染物产生的种类及处理治方法为。

(1) 一氧化碳 (CO) :CO是炭燃烧不完全的产物。采用二次燃烧室方式, 适当提高燃烧温度和适当的空气过剩量, 可使CO降到最低水平。最新的研究表明, CO并不能标志二恶英的排放水平。

(2) 氮氧化物 (NOx) :NOx有三种来源: (1) 热力氮; (2) 燃料氮; (3) 猝发氮。热力氮是危险废物焚烧中的主要部分。当温度高于1500℃时, 热力氮的产率迅速增加, 故燃烧温度一般控制在1300℃以下。对于缺乏氧的环境, 基本不会生成NOx。普通的烟气处理系统对NOx的去除无效, 因此应通过控制燃烧参数来控制NOx排放。脱除NOx的技术主要有:选择性催化剂还原技术, 喷氨还原技术和烟气再循环技术等。

(3) 卤化氢:主要指HCl和HF, 为酸性气体的主要成分, 它们的产生主要取决于进入焚烧炉的废物中卤族元素的含量。HCl的排放量还与有机氯化物的存在有关, 有机氯将几乎全部转化成HCl。在残渣和飞灰中可发现大量的氯化物。HF的量取决于进入废物中F的含量, 其排放量比HCl低得多。通常采用中和处理方法脱除酸性气体, 有干法、半干法和湿法三种。

(4) 硫氧化物 (SOx) :是含硫化合物在燃烧过程中产生的, 主要由SO2组成。硫通常以有机化合物形式存在于废物中, 也可能以硫酸盐或硫化物形式存在。在燃烧过程中, 有机硫和硫化物向SO2的转化反应很快。但是在通常燃烧温度下, 硫酸盐可以长时间稳定, 因此它们主要存在于残渣中。最新的研究表明, 燃料中硫的存在可以减少二恶英的合成。

(5) 五氧化二磷 (P2O5) :是由有机磷农药和其他含磷有机物在焚烧过程中产生的。

(6) 粉尘:粉尘中含有重金属及其氧化物。由蒸发而形成的气态金属的排放和在飞灰中的气态金属的冷凝和吸收, 在飞灰中形成较高浓度, 烟气中颗粒物净化系统对于降低重金属的排放非常重要。

对于残渣和飞灰, 包括一些工业发达国家在内, 多采用先集中贮存而后在指定的区域内填埋或经过物理化学稳定处理后填埋的方法。有玻璃化技术、水泥固型化技术、化学中和降解技术等。

2 医疗废物烟气净化处理控制的特点

热解—焚烧炉及回转窑的烟气控制上, 特点主要区别如下。

热解—焚烧炉 (有两个一燃室) 的烟气控制: (1) 热解炉是缺氧焚烧, 不会因大量过剩空气的燃烧而引起扰流发生扬灰, 烟气中烟尘含量较低。 (2) 燃烧温度易控制, 因此可控制烟气中NOx、CO、SO2的产生量。 (3) 钢铁、有色金属等固体无机物不会熔化, 有利于从残渣中对其进行回收;烟气净化系统除去的灰渣金属含量极低, 有时可作一般固体废物处理;烟气中几乎不存在可能造成二英再合成的催化剂 (金属氧化物) , 环境污染风险小。 (4) 烟气净化装置投资和运行费用较低, 排放的烟气中污染物浓度低, 易达到国家标准要求。

回转窑的烟气控制: (1) 回转窑是过氧焚烧, 会由于大量过剩空气的燃烧而引起扰流产生扬灰, 烟气中烟尘含量较高。 (2) 燃烧温度波动大, 不易控制, 只能靠提高上限温度来避免焚烧温度过低, 因此易增加烟气中NOx、CO、SO2的产生量和热污染。 (3) 钢铁、有色金属等固体无机物会熔化, 因此烟气净化系统除去的灰渣中会含有金属颗粒, 灰渣一般应作危险废物处理;烟气中存在可能造成二英再合成的催化剂 (金属氧化物) , 环境污染风险较大。 (4) 烟气净化设施投资和运行费用较高, 排放的烟气中污染物浓度较高, 但能满足国家标准。

3 对医疗废物烟气处理的技术分析

医疗废物焚烧烟气中的污染物包括酸性气体 (HCL、HF、SO2、NOx等) 、颗粒物 (粉尘) 、重金属 (Hg、Pb、Cr等) 和有机毒性污染物 (二恶英、呋喃等) 四大类。为了防止医疗废物焚烧处理过程对环境造成二次污染, 必须采取严格的措施, 利用烟气净化系统控制污染物的排放。目前对于烟气处理采取的工艺方案主要有干法、半干法和湿法。

3.1 干法工艺

这是国外医疗废物焚烧处理采用最多的除有害气体工艺;该工艺是用高压空气将消石灰、反应助剂直接喷入综合反应器内, 使药剂与废气中的有害气体充分接触和反应, 达到除去有害气体的目的。为了提高干法对难以去除的一些污染物质的去除效率, 反应助剂随消石灰一起喷入, 可以有效地吸收二恶英和重金属。综合反应器与布袋除尘组合工艺是各种垃圾焚烧厂尾气处理中常用的方法。其优点是工艺设备简单、管理维护容易、运行可靠性高、投资省、药剂计量准确、输送管线不易阻塞。

3.2 半干法工艺

其典型流程包含反应塔及除尘用的袋式除尘器。一定浓度的石灰浆喷入反应塔, 在反应塔内, 烟气中的酸性气体与石灰乳发生反应, 水分被蒸发, 吸附生成的较大颗粒沉降在反应塔底部, 颗粒与粉尘一起被后面的除尘器捕捉下来。半干法对重金属和二恶英的吸附效果较好。半干法是介于湿法和干法之间的一种工艺, 它具有净化效率高、不产生废水、吸附剂用量相对较少的优点;但它对操作水平 (如烟气在喷雾干燥反应塔中的停留时间、吸收浆液中吸收剂的粒度及浓度等) 和喷嘴的要求高, 管道容易堵塞。

3.3 湿法工艺

在该工艺中, 粉尘和HCL、NOx、SO2等酸性气体在水洗塔内与喷淋下来的水接触, 粉尘和酸性气体被水洗, 去除一部分, 尾气降温至75℃左右;从水洗塔出来的尾气进入碱洗涤塔进一步除酸、除尘, 尾气被进一步降温至50℃左右, 由烟囱排入大气。湿法可使酸性气体得以高度净化, 同时对重金属和二恶英也有消除作用。但湿法产生的废液需要进一步处理, 工艺流程较复杂, 投资和运行费用较高。

以上三种工艺对NOx的净化效率都很低, 所以在燃烧过程中要严格控制对生成NOx有影响的因素, 如控制废物的燃烧温度在1100℃以下, 控制过量空气系数, 从根本上减少NOx的生成率, 实践证明这是一种行之有效的办法。

总之, 医疗废物烟气净化处理技术的措施, 必须达到确保二恶英、呋喃、重金属、酸性气体、烟尘等有害二次污染物得到高效净化, 且能低成本、高效益运作。

摘要：医疗废物烟气净化处理的技术, 必须达到确保二恶英、呋喃、重金属、酸性气体、烟尘等有害二次污染物得到高效净化, 且能低成本、高效益运作。

关键词：医疗废物,烟气净化,技术