加拿大醫(yī)療廢棄物處理技術述評

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簡介： 自50年代起，醫(yī)療廢棄物處置已引起世界各國廣泛重視。我國1998年頒布的《國家危險廢棄物名錄》中規(guī)定，與醫(yī)療廢棄物有關的HW01(醫(yī)院臨床廢棄物)、HW03(廢藥物、藥品)和HWl6(感光材料廢棄物)均屬于危險廢棄物，特別是醫(yī)院臨床廢棄物不加以嚴格處理與管理，則在包裝、貯存和處理過程中可能發(fā)生傳染性物質(zhì)、有害化學物質(zhì)的流散，直接危害居民健康和安全。
關鍵字：加拿大 醫(yī)療廢棄物 處理技術

1. 前言

    自50年代起，醫(yī)療廢棄物處置已引起世界各國廣泛重視，1989年制定的《控制危險廢棄物越境轉移及其處置的巴塞爾公約》，將“從醫(yī)院、醫(yī)療中心和診所的醫(yī)療服務中產(chǎn)生的臨床廢棄物”列為“應加控制的廢棄物類別”中Y1組，其危險特性等級為6.2級，屬傳染性物質(zhì)。我國1998年頒布的《國家危險廢棄物名錄》中規(guī)定，與醫(yī)療廢棄物有關的HW01(醫(yī)院臨床廢棄物)、HW03(廢藥物、藥品)和HWl6(感光材料廢棄物)均屬于危險廢棄物，醫(yī)療廢棄物是一種危害極大的特殊廢棄物，這些廢棄物主要來自于病人的生活廢棄物、醫(yī)療診斷、治療過程中產(chǎn)生的各類固體廢棄物，它含有大量的病原微生物、寄生蟲，還含有其它有害物質(zhì)。國內(nèi)醫(yī)療機構大多集中在市中心區(qū)域，如對醫(yī)療廢棄物，特別是醫(yī)院臨床廢棄物不加以嚴格處理與管理，則在包裝、貯存和處理過程中可能發(fā)生傳染性物質(zhì)、有害化學物質(zhì)的流散，直接危害居民健康和安全。

2. 醫(yī)療廢棄物的分類與危害

2.1 分類

    1988年WHO規(guī)定：(1)一般廢棄物；(2)病理廢棄物(組織、臟器)；(3)感染性廢棄物；(4)損傷性廢棄物(鋒利性物質(zhì))；(5)化學性廢棄物；(6)藥劑廢棄物；(7)放射線廢棄物；(8)爆炸性廢棄物(壓縮器)。

    從病房和檢驗室產(chǎn)生的廢棄物及感染性廢棄物包括：(1)注射針頭、針管、采血針；(2)各種導管(導尿、洗腸管，引流管)；(3)微生物檢查用過的器材、敷料(培養(yǎng)皿、試管、尿杯、尿袋、脫脂棉、紗布、膠布、手套)；(4)病理檢查廢棄物(組織、臟器)；(5)被病人血液、體液、胸水、腹水、膽汁污染的敷料；(6)傳染病病人用過的物品。

2.2 危害

    在不久前“抗擊非典”的斗爭中，醫(yī)療廢棄物的問題再一次浮出水面，受到格外關注。據(jù)調(diào)查，醫(yī)療廢棄物中含有大量的病原體，如：細菌、病毒、真菌、放線菌、支原體、螺旋體、衣原體、立克次體等。有的醫(yī)療廢棄物中查出含有大量乙肝病毒，表面抗原陽性率高達89%。此外，廢棄物中的有機物不僅孳生蒼蠅、蚊蟲造成疾病的傳播流行，并且在腐敗分解過程中釋放出難聞的NH₃、H₂S、SO₂、碳氫化合物等惡臭氣體和多種有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)及病原體大量附著在廢棄物中的微粒物質(zhì)上，在風和氣流的作用下，飄散于空氣中，污染大氣，危害人體健康。

    醫(yī)療廢棄物不僅危害社會環(huán)境，在醫(yī)院中也是造成院內(nèi)交叉感染和空氣污染的主要因素。在實行城市垃圾袋裝化之前，病區(qū)廢棄物在垃圾間及垃圾道內(nèi)堆積，病房常有臭氣，蚊蠅肆虐。實行袋裝垃圾化后，一些廢棄物仍被拾荒者撿拾，流入社會生活中。因此，盡量地減少醫(yī)療廢棄物的堆放、收集、運輸過程和環(huán)節(jié)，盡快進行無害化處理，是一項保護醫(yī)院和社會環(huán)境免受其危害，保護醫(yī)院病員、工作人員身體健康，防治環(huán)境污染的重要措施。

3. 加拿大醫(yī)療廢棄物的處理技術

3.1 高溫高壓粉碎技術

    目前，可供選擇的醫(yī)療廢棄物的處理方法日益增多，隨著醫(yī)療廢棄物焚燒法規(guī)的不斷完善，促使人們?nèi)で蠛褪褂酶?jīng)濟、可行的等效處理替代法。在這些新的處理替代法中，加拿大協(xié)德技術公司(SHRED-TECH)的醫(yī)療廢棄物高溫高壓粉碎處理技術，就是其中頗具代表性的一種方法。

圖1. 高溫高壓粉碎設備

圖2 安裝調(diào)試中的高溫高壓粉碎設備

    高溫高壓粉碎技術的工作原理是將醫(yī)療廢棄物通過鋁制小車送入特種壓力容器中，由計算機控制對廢棄物進行真空、高溫和高壓蒸汽等消毒處理，使廢棄物達到規(guī)定的安全排放標準，再送入特種粉碎機徹底銷毀。經(jīng)過處理后的醫(yī)療廢棄物體積減少50～85%左右，重量減輕20%左右，成為普通的無菌無病毒無害的城市垃圾。適用于醫(yī)院和衛(wèi)生所的醫(yī)療固廢處理，完全達到并超過目前一般醫(yī)療廢棄物處理所要求達到的LOG4（病原體消毒滅菌指標）標準，使高危的醫(yī)療廢棄物成為一般的生活垃圾，最終進入城市垃圾收集和處理系統(tǒng)。該技術在有效地減少醫(yī)療廢棄物的同時，從根本上解決了廢棄醫(yī)療器具等重復使用所造成的二次污染。目前，協(xié)德技術公司提供的設備配置工藝采用LOG6消毒滅菌標準。

    高溫高壓粉碎技術的工藝流程簡述如下：醫(yī)療廢棄物放入高溫高壓容器（專用防腐材料小車）→推入密封壓力容器→抽真空10psi→高溫120～150℃+高壓24～28”Hg 蒸汽→排放冷凝水和蒸汽降溫降壓→送出高溫高壓容器→粉碎銷毀處理→無菌無病毒和無害的一般城市垃圾。加拿大協(xié)德技術公司醫(yī)療廢棄物高溫高壓粉碎處理技術特點為：

① 自動化程度高。醫(yī)療廢棄物處理工藝循環(huán)過程由電腦自動控制完成，電腦通過安裝在各個部位的特種探頭等將反饋信號同提前設置的標準進行自動跟蹤，將設備狀態(tài)調(diào)整到規(guī)定要求。在廢棄物整個處理過程中，自動記錄儀器會將設備壓力、溫度、真空和時間自動記錄下來便于管理和監(jiān)控。

② 安全可靠。設備中特種壓力容器由特種鋼材生產(chǎn)，其安全門開啟由機械、液壓和電子三重保護裝置控制，確保在任何錯誤操作情況下，設備處于絕對安全狀態(tài)。粉碎機采用電腦PLC邏輯控制系統(tǒng)，低速強扭矩防水設計，可以粉碎各種金屬刀片和器械。

③ 操作簡便。操作過程中廢棄物裝載由自動升降導軌將特制鋁合金小車送入和送出壓力容器，而垂直液壓升降機可以將廢棄物直接喂入粉碎設備。由于不直接接觸各種醫(yī)療廢棄物，對設備操作、維修以及處理各種應急事故人員沒有病菌病毒傳染危險。如選擇螺旋輸送設備和特種自擠壓防滲漏醫(yī)療廢棄物運輸箱，使廢棄物可以自動送出廠房到垃圾箱中。

④ 生產(chǎn)現(xiàn)場不產(chǎn)生污染問題。無空氣污染：經(jīng)過蒸汽消毒滅菌后排放（可配置特殊過濾器）；無廢水污染：水蒸汽經(jīng)過冷凝系統(tǒng)變成潔凈水排入下水管道；無噪音污染：處理過程噪音低。

⑤ 相對于焚燒設備，高溫高壓粉碎處理技術設備投資小、維修方便、運營成本低、回收期短。

    高溫高壓粉碎技術的缺點在于廢棄物減量化程度不高，且無法處理人體器官及肢體。協(xié)德技術公司生產(chǎn)的醫(yī)療廢棄物處理成套設備根據(jù)型號不同可以每45min處理45～1020kg，目前產(chǎn)品已經(jīng)成為北美使用量最大的主流產(chǎn)品并在歐洲、亞洲、非洲和中東地區(qū)成功運行。

3.2 逆聚合處理技術

    作為替代焚燒處理工藝的微波處理技術曾經(jīng)在美國引起廣泛關注，最先采用這種技術來處理醫(yī)療廢棄物的是聯(lián)邦德國，該技術既適用于現(xiàn)場處理，又可應用于廢棄物轉移后的集中處理。90年代初期，美國北卡來羅納州率先建立了微波技術現(xiàn)場處理設施．這個處理系統(tǒng)；在控制的條件下浸濕并將廢棄物破碎之后，放置于槽中，用微波對廢棄物消毒．廢棄物體積減少60～90%，處理過的廢棄物與其它廢棄物沒有差別，對微小桿菌微生物芽胞試驗指示物進行試驗，發(fā)現(xiàn)處理的廢棄物已無害化。微波技術經(jīng)過不斷地完善，目前已由加拿大EWI (Environmental Waste International)公司將其衍生為擁有專利權的逆聚合處理技術(Reverse Polymerization)。

    逆聚合廢棄物處理技術系采用高能量微波在充滿氮氣（無氧）的密閉艙進行消毒滅菌的醫(yī)療廢棄物處理方式。它能非常迅速且有效地將感染性醫(yī)療及生化廢棄物分解并處理成無毒無菌且無法識別的碳化殘渣。能在操作溫度150～250℃將處理的廢棄物消毒并達到LOG6的滅菌效果。下圖為EWI公司的MD-1000醫(yī)療廢棄物處理系統(tǒng)示意圖及工藝流程。

    該系統(tǒng)由三個Chamber組成，每一個Chamber完成一個處理階段，分為三個階段。Chamber1為稱量和凈化室，完成第一階段，主要進行4個過程：自動進料→自動密封→充氮/廢棄物稱重→除氧；第一階段完成后，開啟Chamber1和Chamber2之間的自動閘門將廢棄物移入Chamber2—微波減量室進入第二處理階段，主要進行3個過程：廢棄物移入減量室→激活磁控管產(chǎn)生微波→尾氣排至尾氣處理單元，在此階段，應用超微波能量按廢棄物形成中的分子鏈轉動，當分子鏈轉動時產(chǎn)生窄波紅外線光子，處理物吸收紅外線能量之后，促使分

    子鏈產(chǎn)生變化并產(chǎn)生更高能量的紅外線，打破原有的分子鏈，使其完全分解還原并減量滅菌成無法識別的碳化物，從而實現(xiàn)減量化；第二階段完成后，開啟Chamber2和Chamber3之間的自動閘門將減量后的廢棄物移入Chamber3—冷卻粉碎室進入第三處理階段，主要進行2個過程：廢棄物冷卻以及粉碎→排出粉碎后的無公害碳化殘渣。

表1 逆聚合技術與其它處理方法比較

焚化技術

此種方法是目前處理感染性廢棄物最主要的方法，但因焚燒而產(chǎn)生的有毒氣體—二惡英，所衍生的空氣污染，將無法通過環(huán)保的空氣排放標準?，F(xiàn)代機械化爐設施相當復雜，建造成本高昂，且需要相關的污染防治設備及訓練有素的專業(yè)人員進行操作，所以不論是設置成本或管理操作成本均非常的高昂。

超微波消毒法

利用超微波所產(chǎn)生的蒸汽抑制病菌的活動，處理效果只能達到第三級的消毒。此種方式因無法處理所有廢棄物，故必須將廢棄物做預處理處理、分類及磨碎，使工作人員遭到感染或意外傷害。

高溫蒸汽分裂

使用此種方式得事先將廢棄物分類，將不同種類的廢棄物，采用不同的方式處理。經(jīng)處理后的固態(tài)廢棄物，必須再運送至掩埋場掩埋，液態(tài)廢棄物則再送至污水廠進行處理。

化學消毒法

醫(yī)院內(nèi)的日用品，設備或設施表面一般大多均采用此種方式處理。此種處理通常需配合其它事前處理程序。經(jīng)化學消毒 處理后之廢棄物，它仍保持原來體積，無法達成減量。

熱裂解法

極大溫差（90℃～5,500℃）無氧或少氧狀態(tài)下進行的處理方式。此種方式需要極大的能源輸入且需持續(xù)操作。其建造及操作費用為所有感染性事業(yè)廢棄物處理技術中最高的。

熔融法

為搭配利用煉鋼爐設備中3,000℃高溫來處理感染性事業(yè)廢棄物的一種方式，其方法為以100噸鋼配1噸感染性事業(yè)廢棄物處理，但必須得先作好事前準備工作，此技術處理可達到第四級消毒。

輻射線照射法

使用輻射線(Gamma, Electron bean 或E-bean)照射技術處理。其效果可達到第四級消毒程度，但縱使有事前、事后之相關工作配合卻仍不能達到減量效果。這類技術目前仍屬于實驗階段，將被應用到商業(yè)用途，且輻射線需要輻射源，例如鈷60之使用，它需要較高的資金投入且操作費用高昂。

逆聚合法

對所有傳染性生物、解剖后之廢棄物、注射針筒和尖銳物品且有效去毒(Sterilization)、減量的效果且操作簡單容易，更不須做預處理，安定性高，處理后可達到第四級消毒程度且減量80%以上，不僅符合環(huán)保消毒、減量之效果，且因其無煙、無臭、不會造成二次公害，完全符合環(huán)保要求。處理程序可達到第四級消毒程度。

EWI公司逆聚合技術的特點在于：

① 在低溫(150～250℃)低壓無氧狀態(tài)下使用微波對廢棄物進行分解。

② 處理后的殘余物可直接掩埋—無臭、無噪音，固、液、氣可實現(xiàn)無污染排放。

③ 廢棄物減量化程度高—80%以上。

④ 滅菌程度高—Log6(99.9999%)。

⑤ 處理過程無二次污染。

⑥ 營運成本低，能耗少(<1.65KWh/kg廢棄物)。

⑦ 序批式處理，自動化程度高，計算機控制。

    目前，逆聚合技術缺點在于處理量不大，一年僅能處理448 噸，專門處理醫(yī)療廢棄物，不可處理醫(yī)療及生活廢棄物的混合物，因此它不適于醫(yī)療廢棄物的大規(guī)模集中處理。EWI公司MD-1000系統(tǒng)已經(jīng)在英國利物浦和臺灣等地區(qū)成功運行。

3.3 熱氣化處理技術

    目前醫(yī)療廢棄物處理最普遍采用的仍然是焚燒技術，焚燒能夠做到廢棄物的減量化、穩(wěn)定化、無害化。在所有可行的醫(yī)療廢棄物處理中，焚燒法已被證明是破壞傳染性和有毒性物質(zhì)、減少體積和重量的最有效的方法之一。我國采用焚燒方法處理醫(yī)療廢棄物歷史雖不短，但由于沒有嚴格的處理標準，絕大多數(shù)醫(yī)院是采用簡易的焚燒爐或焚燒坑來焚燒醫(yī)療廢棄物，這種分散的簡單的處理帶來的環(huán)境污染是十分嚴重的。70年代曾發(fā)生過由于醫(yī)療廢棄物處理不當引起乙型肝炎傳播流行的事件，特別是焚燒設備的簡陋使得長期從事這項工作的人易患癌癥。80年代末期，我國的一些城市出現(xiàn)了專門焚燒場，這對分散處理帶來的環(huán)境污染有所改善，可這些爐型多參照一般工業(yè)爐設計，專業(yè)化程度不高，焚燒的質(zhì)量特別是對尾氣的凈化效率不高。

圖3 Eco廢棄物氧化系統(tǒng)

    加拿大Eco廢棄物置理公司開發(fā)的熱氣化處理技術是一項將廢棄物轉化成可回用氣體、可回用及無害化材料的先進技術，生成的氣體可以充當燃料，用于發(fā)電、加熱水或蒸汽。熱氣化是一種與傳統(tǒng)焚燒方法完全不同的技術。氣化是利用廢棄物能量來加熱，因此不需要高溫，無需壓縮空氣；而傳統(tǒng)焚燒爐則需要高溫條件，并且要將空氣壓入初級室。其設備如圖3所示。

    由于Eco處理廢棄物氧化系統(tǒng)的溫度低于金屬及玻璃的熔點，因此金屬和玻璃不發(fā)生變化，可以沉積在底灰中而被去除或進入完備的再生系統(tǒng)回用。由于傳統(tǒng)焚燒爐的溫度比較高，金屬和玻璃會嵌入耐火襯里中，在清灰過程中會損傷襯里表面。此外，熔化的金屬和玻璃可能會污染尾氣，并且在灰渣中殘留污染環(huán)境。氣化過程只需要供給少量的氧氣就能進行，其需要空氣與廢棄物的比率不到傳統(tǒng)焚燒爐需氣量的10%。為了能夠連續(xù)地填充廢物，傳統(tǒng)焚燒系統(tǒng)初級室的門會有規(guī)律地開關，攪拌作用提高了微粒和化學污染的幾率。與傳統(tǒng)焚燒工藝相反，為了精確地控制反應過程，Eco廢棄物氧化系統(tǒng)的初級室在整個運行周期內(nèi)是密封的，這一點使得該技術在環(huán)境清潔和處理效率方面優(yōu)于其他處理系統(tǒng)。其工藝流程如圖4所示：

圖4 Eco廢棄物氧化系統(tǒng)工藝流程

    Eco廢棄物氧化系統(tǒng)的運行由計算機自動控制，由PLC(可編程連續(xù)控制器)對重要的參數(shù)進行連續(xù)的監(jiān)控。工藝處理流程簡述如下：①將待處理的廢棄物裝入初級室。②密封初級室后運行系統(tǒng)，氣化周期開始。完備的計算機和邏輯控制器自動啟動，對整個運行周期內(nèi)的時間、溫度以及所有相關參數(shù)進行監(jiān)控以確保運行安全和污染物處理效果。③在260℃左右，廢棄物中的揮發(fā)性物質(zhì)開始氣化揮發(fā)，將初級室溫度進一步升高至426℃，廢棄物中的所有有機成分將完全氣化。④在缺氧狀態(tài)下，有機化合物將首先轉化成揮發(fā)性有機物(VOC)而氣化，然后生成的VOC將逐漸遷入二級室，在二級室中通過控制熱和空氣將遷入的VOC完全氧化，從而避免生成任何有毒副產(chǎn)物。⑤將次級室的溫度保持在1000℃左右，熱氣和VOC在此停留時間為兩秒，通過保持系統(tǒng)高溫(1000℃)來確保對病原體的殺滅效果。

當該系統(tǒng)在次級室最低溫度1000℃、停留時間2秒的狀態(tài)下運行，廢氣經(jīng)過尾氣洗滌塔處理后，經(jīng)加拿大ORTECH環(huán)境實驗室1999年6月在Eco廢棄物處理現(xiàn)場(Burlington,Ontario)測試表明排放的尾氣完全符合美國EPA規(guī)定的排放標準，測試項目和方法按照EPA規(guī)定執(zhí)行。該醫(yī)療廢棄物處理技術的應用優(yōu)點在于：

① 處理性能通過加拿大ETV程序認證。

② 處理前不需要預先分類和處理。

③ 減量化程度高，廢棄物減量化超過90%

④ 滅菌程度高—Log10，有效阻止疾病以及傳染性物質(zhì)的傳播。

⑤ 自動化程度高。

⑥ 設備壽命長，達20年以上。

⑦ 從廢棄物中回收能量，節(jié)省能源。

    盡管該技術設備昂貴，但其融資渠道廣泛，可申請加拿大政府貸款，另外也可實現(xiàn)本土化生產(chǎn)。相對于高溫高壓粉碎處理技術和逆聚合處理技術，此工藝運行費用較高。目前，Eco廢棄物氧化系統(tǒng)在加拿大、古巴以及菲律賓等國已成功運行。

4. 結束語

    總而言之，上述各種處理方法各有其有缺點，沒有十全十美的處理方法。因此我國在引進和借鑒發(fā)達國家先進的醫(yī)療廢棄物處理工藝要因地制宜，結合當?shù)貙嶋H情況對醫(yī)療廢棄物處理技術加以選擇。例如，在上海,廣州,北京等土地資源緊張且醫(yī)療廢棄物量又很大的城市，Eco公司的熱氣化技術相對于其它兩種技術更為適合；對于貴州,青海等地域廣闊且經(jīng)濟欠發(fā)達的省份而言，高溫高壓粉碎處理技術和逆聚合技術更具優(yōu)勢。

參考文獻(略)

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公司說明：上?？嫡\科貿(mào)實業(yè)公司為加拿大協(xié)德(Shred-Tech)、EWI(Environmental Waste International)公司以及加拿大Eco廢棄物置理公司設備代理。