高温蒸汽灭菌处理技术处置医疗废物工艺设计.pdf

固 废 处 理 高温蒸汽灭菌处理技术处置医疗废物工艺设计 裴照堂 白雪梅 修 菲 中国市政工程西北设计研究院有限公司 , 兰州 730000 摘要 高温蒸汽灭菌处理技术是近几年开发的新型医疗废物处置技术, 并在全国部分地区得到了应用和推广。以西北 某市医疗废物处置工程中高温蒸汽灭菌处理技术的应用为例, 通过对其工程原理、系统组成、工艺流程等的分析论证 共同探讨其工程原理和性能特点, 为今后在工程实际中的运用提供参考。 关键词 高温蒸汽灭菌处理技术;医疗废物; 工艺设计 THE PROCESS DESIGN OF TREATING MEDICAL WASTES BY HIGH TEMPERATURE STEAM STERILIZATION Pei Zhaotang Bai Xuemei Xiu Fei Northwest Design and Research Institute Co. , Ltd, China Municipal Engineering, Lanzhou 730000, China Abstract High temperature steam sterilizationis a new medical waste handling technology which has been developed in recent years. It has been applied and promoted in some areas. Taking a medicalwastes disposal project in a city in northwest area as the research subject on the basis of using high temperature steam sterilization, it was explored that the principles and features through the analysis of the project principle, the system composition and the technical flow chart. Which provided a reference for its actual use in future. Keywords high temperature steam sterilization; medical wastes; process design 0 引言 医疗废物主要来源于医疗 、预防 、保健、医学科 研、 教学等部门产生的具有直接和间接感染性 、 毒性 及其危害性的废物。医疗废物分为感染性废物、 病理 性废物、 损伤性废物 、 药物性废物、化学性废物 5种类 型 [ 1] ,由于医疗废物携带有大量的病菌 、 病毒, 其病菌 和病原体含量是普通垃圾的数百倍甚至成千上万倍, 因此 ,具有很强的生物毒性和传染性。 由于医疗废物具有很强的生物毒性和传染性 ,因 此,不经处理的医疗废物随意排放或选择的处置方法 不当,就会对水体 、大气、土壤等的环境安全造成污 染、 甚至是致命性的危害 ,而环境污染最终将导致人 类多种疾病的发生及人类生存环境的破坏, 因此, 技 术可靠、 环保性能优良,经济节约, 而且符合地方实际 的医疗废物处置技术的运用就显得尤为重要。本工 程位于西部地区 ,由于经济不太发达, 不仅初期投资 资金紧张 ,而且运行维护费用短缺 ,因此选择投资低, 运行费用低 ,而技术可靠 、 环保性能优良的高温蒸汽 灭菌处理技术作为本工程医疗废物处置技术 ,用于处 理某市范围内产生的感染性废物和损伤性废物,将病 理性废物送至市火葬场处理, 药物性废物 、 化学性废 物送至省危废中心处理。 1 高温蒸汽灭菌处理技术 1. 1 工作原理 高温蒸汽灭菌处理技术是通过高温 、 高压蒸汽作 用于医疗废物实现医疗废物毁形、 减容和无害化的过 程。高压蒸汽具有温度高、穿透力强的特点 ,将医疗 废物暴露于一定温度的高压蒸汽氛围中并停留适当 的时间 ,利用水蒸气停留期间所释放出的潜热, 将医 疗废物中致病微生物的蛋白质凝固变性而杀灭,达到 医疗废物处置无害化目的的湿热处理过程 。高温蒸 汽灭 菌 温 度 一般 为 124 ～ 150 ℃温 度 、压 力 为 0. 2 MPa ,维持时间 20 ～ 90 min。 1. 2 性能特征 高温蒸汽灭菌处理技术的优点是没有酸性气体、 重金属 、 二恶英等有毒有害物质产生; 可以有效杀灭 细菌和各类病菌、病毒 ; 工程造价较低、运行维护简 单、 运行费用低 ,是一种简便、可靠、经济 、 快速的灭菌 58 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 方法。然而 , 高温蒸汽处理系统也存在着一定的缺 点,如受传统观念的影响 ,不适合处理人体组织器官 和肢体; 会产生微生物、 挥发性有机化合物 VOC ,以 及难闻气体和有毒废液, 废气 、 废液需要处理 ; 处理后 的垃圾相对于焚烧处置技术在体积和重量上较大 。 1. 3 医疗废物适应性 医疗废物成分的多样性、复杂性决定了医疗废物 处置时对其处置技术具有选择性, 不同的医疗废物处 置技术对医疗废物的适应性是不同的, 高温蒸汽灭菌 处理技术对医疗废物适应性具体见表 1。 表 1 高温蒸汽灭菌处理技术对医疗废物的适应性[ 2] 感染性废物病理性废物损伤性废物 药物性废物化学性废物 可以处理处理极小部分可以处理不能处理部分处理 2 高温蒸汽灭菌处理技术系统组成 2. 1 系统性能参数设计 高温蒸汽灭菌系统的设计性能参数 灭菌温度 134 ℃; 灭菌压力0. 24MPa ; 消毒时间一般为45 min。 2. 2 系统组成设计 高温蒸汽灭菌处理技术设备主要有 废物粉碎系 统、 灭菌系统、 卸料系统、废气处理系统 、废液处理系 统、高温蒸汽供给系统 、残渣处理系统、自动控制 系统 。 2. 2. 1 废物粉碎系统 废物粉碎系统主要设备 、设施包括 保护罩、地 磅、 提升倾斜装置 、 漏斗 、 粉碎机 、中间漏斗。a. 保护 罩设置于粉碎系统外部, 用于保护整个提升倾斜装置 和粉碎设备区域 ,并将此区域与外部环境隔离 ,防止 医疗废物粉碎过程中臭气 、 病菌、 病毒的扩散 ,防护罩 上设置了辊式卷帘门 ,用于医疗废物的进入和进入后 保护罩的密闭, 保护罩除有现场控制关闭按钮外, 还 与其他配套设备有必备连接, 用于紧急情况时的联动 应急关闭。b. 地磅设置于进料口 、 辊式卷帘门后, 用 于计量进入系统的废物量 ,并将记录结果传输给计算 机进行统计, 以此作为消毒系统工况自动调整的依 据。c. 提升倾斜装置用于将地磅上经过称重计量的 医疗废物提升并倒入粉碎机上方的漏斗 。d . 漏斗用 于接受提升倾斜装置输送的医疗废物, 并将其导入粉 碎机内,漏斗上部设置有与提升倾斜装置可以联动、 并带有垂直压力的漏斗盖 ,其作用是将医疗废物注入 粉碎机并防止堆积堵塞, 整个漏斗盖边缘为弹性密封 圈,在粉碎机运转时保证漏斗口密闭 。e . 粉碎机采用 转子切割技术, 无噪音, 无振动 , 低速运转 ; 粉碎机设 计要求既能破碎强大的固形物料 如玻璃 、 针头、 手术 刀等 ,又能够破碎软的物料 如纱布, 包装袋等 , 要 求破碎的粒度控制在30 mm以下。f . 中间漏斗用于连 接粉碎机和螺旋输送机, 并有臭气收集管道与废气处 理系统联接 。 2. 2. 2 灭菌系统 灭菌系统主要设备包括 螺旋输送机、 缓冲器、 螺 旋上料机和消毒室。a . 螺旋输送机用于将粉碎后的物 料从中间漏斗注入到缓冲罐。b. 缓冲器对医疗废物的 输送在量上起到缓冲调节的作用。c . 螺旋上料机用于 把医疗废物从缓冲器输送到消毒室,为了保证物料在 传送过程中废液的传输效率,螺旋输送机的传送速度 可根据螺旋输送管的倾斜度和长度来调整设定。d. 消 毒室是医疗废物高温蒸汽灭菌处理系统的核心设备 , 由硬件和软件两部分构成, 硬件部分主要由高温高压 蒸汽灭菌内腔 、 蒸汽管路、 保温夹套 、 废液消毒装置、 废 气过滤处理器、 PLC 过程控制面板以及与其配套的测 控部件等组成 。消毒室的功能是将进入室内的医疗废 物中所含的病毒与病菌利用高温蒸汽彻底杀灭 。软件 部分采用先进的 PLC 控制技术, 完成整个处理过程的 自动控制。包括 真空预热控制,升温、 加压 、 自启停控 制,循环处理工程中对时间 、 温度等参数的调节控制以 及残液、 废冷凝水的消毒控制。 2. 2. 3 卸料系统 卸料系统主要由螺旋输送机和卸料站组成 1 螺旋输送机用于将消毒后的医疗废物从消毒 室卸出,并输送至卸料站 。 2 卸料站位于螺旋输送机卸料机下方 ,卸料门开 启后, 卸料容器将被推放至卸料机的下方 ,卸料容器 中预放塑料袋, 容器装满后,将塑料袋封口取出,然后 运往垃圾填埋场填埋处理 。 2. 2. 4 废气处理系统 尾气处理系统主要是由一套紫外线消毒器、 一级 过滤系统、一级吸附系统组成 。紫外线能够将气体中 的病菌 、 病毒进行灭活处置, 而过滤系统由0. 2 μ m的 高效过滤器组成 ,保证细菌或芽孢全部截留下来, 截 留效率在 99. 99以上。另一级为活性炭毡吸附器, 由活性炭完成对不凝气体中的挥发性有机物及重金 属的吸附, 经过处理的气体由车间外 20m 高的排气 管达标排放 。 2. 2. 5 废液处理系统 废液处理系统包括冷凝液消毒装置 、 循环泵等设 59 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 备。在预真空过程中形成的冷凝液及在传输过程中 产生的废液经过收集管网收集 ,由循环泵输送进入消 毒罐 ,在消毒罐中经煮沸后达到完全灭菌的效果。消 毒装置的设计温度为125 ℃, 持续维持时间为30 min。 经过消毒处理的废液排放至厂区的污水调节池,经过 进一步消毒处理后, 与生活垃圾填埋场渗沥液一起排 入城市污水管网 , 冷凝水排放标准遵循 CB978 -1996 一级 污水综合排放标准和 GB18466-2005医疗机 构水污染排放标准 。 2. 2. 6 高温蒸汽供给系统 蒸汽供给系统包括蒸汽锅炉和软化水处理机。蒸 汽锅炉用于提供灭菌系统所需高温蒸汽; 而软化水处理 设备用于提供给蒸汽锅炉产生蒸汽所需要的软化水。 2. 2. 7 残渣处理系统 医疗废物处置厂产生无毒 、 无害医疗废物灭菌残 渣经过塑料袋装封口后, 由机械车辆运往生活垃圾填 埋场填埋处理。 2. 2. 8 自动控制系统 2. 2. 8. 1 系统组成 控制系统采用先进的 PLC 控制技术 , 完成整个 过程的自动控制。控制系统构成包括硬件及软件两 部分 1 硬件部分包括 PLC 控制面板、 传感元件、控制 调节阀等单元构成 。控制面板采用中文菜单式触摸 屏设计 ,使操作工易于掌握 ; 所有控制阀门的执行方 式均为气动形式。2 软件部分控制程序编程使用梯 形图或模块编程 ,系统设置参数设置模式 ,BD 试验模 式,灭菌处置模式有 3 种运行模式 a . 参数设置模式 进入参数设置模式, 操作人员可对灭菌器的灭菌时 间、 温度、压力等参数 ,依据医疗废物性质进行在线修 改,同时也可对废液处置装置的消毒时间、温度、压 力,依据废液量的多少进行在线修改。b . B-D 试验模 式 B-D试验的目的是测试检测空气排除效果或抽真 空性能 ,以保证正常灭菌时的灭菌效果。c . 灭菌处置 模式 进入灭菌处置 , 系统将开始进行医疗废物的灭 菌处置程序。 2. 2. 8. 2 自动控制应达到的功能 自动控制应达到的功能有 1 处置过程状态显示 功能 实时显示当前运行所处的状态 。具体包括 所 处阶段、 灭菌时间 或剩余灭菌时间 、 干燥时间 或剩 余干燥时间 。2 运行过程中主要参数当前值的显示 及打印功能 在运行过程中 ,实时跟踪反馈灭菌器内 部的温度 、 压力 。灭菌结束后, 应将整个处置过程的 参数 ,如脉动次数、 灭菌时间、灭菌温度、干燥时间 、 操 作号打印出来, 作为备份记录保存。3 门的互锁功 能 即在整个灭菌过程中 ,如果没有完成所有的灭菌 操作, 前、 后门均不能打开, 而且出料、进料门不能够 同时打开, 这样既保证了人员安全, 也达到有菌端和 无菌端的有效隔离, 同时保证即使因为突发故障使得 灭菌操作没有进行完毕, 物料也不会因为人为因素被 取出进入下一环节。4 操作号的记录功能 每次操作 员都要将自己的操作号输入系统 , 处理完毕后, 将其 自行记录的所有参数打印出来作为存根 ,以备复查和 溯源使用。5 灭菌质量自检功能 为了保证灭菌处置 达到要求, 每天第一次灭菌前都应进行 B- D 试验。6 应急保护功能 为了防止如突然断电 、 断水、 员工的误 操作等事件的发生, 系统设有特殊工况下的安全应急 保护功能。如出现上述情况, 系统都不会继续运转, 灭菌处置循环就不能够完成, 导致进出料的前后门均 不能打开, 这样灭菌系统内的传染性物料与外界环境 隔离 ,待故障解决后 ,重新进行灭菌处置循环即可 。 3 高温蒸汽灭菌处理技术系统工艺设计 医疗废物高温蒸汽灭菌处置工艺包括 3个阶段 提升破碎阶段、灭菌阶段、输出袋装阶段 。其工艺流 程见图1。 图 1 高温蒸汽灭菌处理工艺流程 1 带包装的医疗废物由进料窗口投入地磅上的 进料斗,经过称重计量的医疗废物经提升倾斜装置提 升后卸入破碎机漏斗 。 2 医疗废物由漏斗进入粉碎设备后将被破碎成 30 mm 30 mm的小碎片, 实现医疗废物的毁形和减 容,碎片落入碎料储仓。 3 破碎后的医疗废物由螺旋输送装置自碎料储 仓输送至缓冲器 。 4 进入缓冲器的医疗废物碎片由螺旋上料机输 60 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 送进入消毒室。 5 蒸汽发生器产生蒸汽作用于消毒室内的医疗废 物,并辅助机械搅拌,快速、 彻底杀灭所有细菌和病毒。 医疗废物灭菌处置过程包括预真空阶段 、 灭菌阶 段、 干燥阶段 a . 预真空阶段 高温高压蒸汽灭菌过程 中,灭菌介质设定为饱和蒸汽, 而医疗废物中的干冷 空气是热的不良导体 ,是影响蒸汽灭菌的主要因素之 一,因此必须排除空气等不凝性气体的干扰 ,当医疗 废物进入内腔前 ,通过饱和蒸汽加热内腔和持续搅动 消毒室,排出部分空气和碎质材料中混入的空气。然 后充入高压蒸汽, 预真空达到 0. 06～ 0. 09 MPa 一般 0. 07 MPa ,灭菌蒸汽压力为0. 24 MPa, 为使其内腔中 所有局部密闭区域均达到真空状态。预真空过程能 够保证高压蒸汽更易渗透至物料内部, 使物料与蒸汽 更加充分接触, 最终保证灭菌的效果。另外经短时间 内交替的真空和充压过程 , 其中部分水分被潜热蒸 发,随排汽过程排出, 经废气处理系统消毒、过滤、吸 附等无害化处理后达标排放。b. 灭菌阶段 经过预真 空后, 开始不断的充蒸汽 ,使温度升至134 ℃, 进入灭 菌阶段,该过程主要是温度调节过程。当温度低于设 定温度时 ,继续充蒸汽,当温度高于设定温度时,停止 充蒸汽 。在设定的温度为0. 24 MPa的蒸汽压力下保 持45 min, 以达到完全灭菌的效果, 灭菌室温度控制 误差为 2 ℃。c. 干燥阶段 当在134 ℃ 的温度, 维持 45 min的时间后, 可以消除压力 ,抽真空, 进入干燥阶 段。通过强力抽真空,在一定的压力 0. 06～ 0. 09MPa 下维持12min,以强力排出医疗废物内部的水分和积液 即冷凝液 ,冷凝液回收后进冷凝液消毒罐,干燥后的 箱体内充入空气达到压力平衡后完成干燥。 6 经过设定的消毒程序并得到控制系统确认后, 医疗废物从消毒灭菌室中排出 ,落入出料储仓 。 7 出料储仓中消毒后的医疗废物由螺旋出料器 输送 ,经出料口排入卸料站,完成消毒过程。 8 卸料站中的无毒害残渣经过塑料袋装后送往 生活垃圾填埋场填埋处理 。 9 消毒过程中产生的气体经过废气处理系统消 毒、 净化后达标排放 。 10 消毒过程中产生的冷凝液及医疗废物中携带 的废液经过收集后进入冷凝液消毒罐,在消毒罐消毒 后进入废液处理系统 ,经过再次净化处理后与生活垃 圾渗沥液一起进入城市污水管网。 4 结论 通过本工程高温蒸汽处理技术的设计运用认为, 控制高温蒸汽灭菌处理技术系统的各个设计环节 ,选 择符合法规 、 规范要求的设备 ,在病理性废物 、 药物性 废物、化学性废物已有处理技术或处理途径的情况 下,高温蒸汽处理技术是适合地方经济不太发达地区 选用的一种技术可靠、经济节约、环保性能优良的医 疗废物处理技术 。 参考文献 [ 1 ] 医疗废物分类目录. 卫生部、国家环保总局文件[ S] . 卫医发 [ 2003] 287 号. [ 2] 周丰, 刘永, 郭怀成, 等. 医疗废物安全处理技术优选方法[ J] . 环境科学, 2006, 27 6 . 作者通信处 裴照堂 730000 兰州市城关区定西路 459 号 中国市 政工程西北设计研究院有限公司环境工程所 2008- 03-11 收稿 害草变宝物 养猪又制炭 贵州省安顺市关岭苗族布依族自治县引进新技术, 把害草紫茎泽兰变为宝物, 一是用紫茎泽兰养猪获得成功, 二是利用紫茎 泽兰制炭取得成效。 紫茎泽兰的营养成分含量高, 云南省农科院研究表明, 幼嫩的紫茎泽兰粗蛋白含量达 20, 氨基酸种类齐 全, 达 16 种之多, 其总量为 12. 49, 超过许多禾谷类饲料。经过脱毒、脱臭、脱苦处理的紫茎泽兰制成的饲料, 能有效地刺激禽 畜的生长发育。 今年 3月, 用紫茎泽兰饲喂的关岭自治县示范猪肉经农业部农产品检验测试中心按无公害食品猪肉标准检测, 结果判定为合格。 紫茎泽兰植株高大, 关岭县新铺乡白云环保木炭农民专业合作社引进新技术和设备, 利用紫茎泽兰粉碎加工, 制成炭棒, 然后烧制成炭, 可以广泛应用于生产和生活中。 秸秆气化技术通过鉴定 由江苏大学、镇江市农机局、江苏沃得农机有限公司、江苏镇江海特新能源科技有限公司联合研制开发的秸秆气化技术, 近 日通过了由江苏省农业机械试验鉴定站主持的科技成果和技术推广两项鉴定。 据了解, 这种汽化炉一次加料 3～ 4 kg , 可连续产气近 4 h, 点燃灶头时火焰呈绿色, 火焰温度高达960 ℃, 灶头没有烟及焦油, 与液化气相当, 农村 5 口之家可用 1. 5～ 2 d, 每月花费仅为用于鼓风机的 2 元钱电费。 这种产品各项性能优于沼气, 且克服了沼 气前期投资大和冬季产气不稳定、夏季产气过多等缺点。 使用这项技术的秸秆气化炉在镇江市所辖句容市、丹阳市、丹徒区和新 区 4个行政村试点, 产品性能良好、稳定。 目前, 这项秸杆气化技术在镇江市范围内推广使用了 400多台秸秆汽化炉。摘自“中国环境报” 61 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期