[01380600]医疗废物高温蒸汽处理中热穿透时间研究

医疗废物是头号危险品废物,对其进行无害化处理不仅是环境保护及建设生态文明的需要,也符合国家对医疗废物管理政策和投资政策。以高温蒸汽湿热灭菌的方式对医疗废物进行集中处理是目前普遍采用的非焚烧处理技术。但国内外制定的与该处理工艺相关的技术标准规定的中灭菌时间差别很大,其原因主要是灭菌时间中的热穿透时间难以测量。分析影响热穿透时间的因素并用科学的方法对其进行确定,不仅可以为国内标准的编制提供依据,也可以依此优化医疗废物高温蒸汽处理工艺。项目组成员是国内相关标准的起草人,有责任使该标准制定得更科学更合理。另外,本项目的合作单位也委托项目组进行相关的基础研究,以优化其医疗废物处理装置的处理工艺。因此,本项目得以在天津市科委立项,此即本项目的研究背景、目的和课题来源。 本项目按照湖北三家医疗废物处理中心提供的2013医疗废物收集数据及项目组成员现场取样结果,对医疗废物的种类、成分、比例进行了分析,得出了医疗废物基本组成数据。其种类按重量比例为：病理性废物占1%,传染性废物占91%,损伤性废物占8%;其成分按重量比例为：塑料占50%,废纸类占15%,纱布类占10%,玻璃类占10%,金属类占5%,组织类占2%,其他占8%。按致密性物料与多孔性物料进行分类,其种类组成比例为：致密性物料占46%,多孔性物料占54%。通过实验研究,确定了灭菌室内原有空气对热穿透性具有很大的影响,并对其进行了理论分析。通过理论计算的方法发现了实际医疗费中致密性物料的代表性物质塑料的热穿透时间为0.054秒,通过实验的方法测定了实际医疗废物单片多孔物料的热穿透时间,得出的结论是单片多孔性物料的最大热穿透时间是15秒,从而得出单片物料对热穿透时间影响较小的结论。通过实验验证还得到了不同的松散程度、不同的装填体积和不同的灭菌参数下的热穿透时间的数值。不同的压实状态、不同的灭菌温度和不同的空气排除率都对热穿透时间有影响。得到的结论是当空气排除率为90%时,134℃的灭菌温度下,对于压实状态的热穿透时间是9分钟;而120℃的灭菌温度下,压实状态的热穿透时间是13分钟,并以此作为热穿透时间的确定依据。 依据本项目的研究结论,所确定的灭菌时间是当灭菌温度为134℃时10分钟;当灭菌温度为120℃时30分钟。 创新点： 1、首次从不同的角度分析了医疗废物的组成; 2、实验研究灭菌室内空气残余对宏微观层次医疗废物热穿透时间的影响,发现其对宏观热穿透时间影响最为显著; 3、首次将医疗废物分为致密性物料和多孔物料,并研究两类物料的热穿透时间,得到了单片物料的热穿透时间不会对整体物料热穿透时间造成很大影响的结论; 4、首次以实际的医疗废物为实验对象,按照不同的堆积状态和不同的灭菌条件对医疗废物高温蒸汽处理工艺中的热穿透时间进行了确定。 本项目的成果主要有两个方面,一方面通过理论和实验论证,考察了医疗废物高温蒸汽灭菌工艺中,灭菌室内原有空气对灭菌效果的影响,得出的结论是抽真空操作是保证灭菌效果的必要条件。该结论可以指导医疗废物高温蒸汽灭菌工艺的设计,并在实际工程中得到了应用,本课题的合作单位天津格林泰科环保科技有限公司生产的GTMS-Ⅲ型医疗废物预真空灭菌器就是该项目组设计的工艺过程,相比此前的工艺路线,降低能耗达到30%,并已经应用于7个国内医疗废物集中处理的实际工程中。 本项目的另一个主要成果是对医疗废物湿热灭菌工艺中热穿透时间进行了科学的确定,该项目对于国家相关标准的制定提供了依据。 此外,本项目的研究也对医疗废物安全处置、防范疾病的传播及稳定社会环具有深远的意义。 存在的问题及建议 自2003年《国家医疗废物管理条例》实施以来,医疗废物处理成为人们关注的对象。鉴于历史原因,焚烧技术起初成为唯一的选择手段而曾经广为采用。非焚烧技术是近十年来逐渐被人们认可的技术路线,由于技术的新颖性,其原理性的研究国内外尚处于起步状态。 本课题仅仅对医疗废物湿热灭菌工艺中的热穿透时间进行了研究,与医疗废物湿热灭菌相关的原理性研究及应用性研究上尚有很大的空间,比如医疗废物处理中的低成本恶臭控制技术,医疗废物处理中的全自动零接触技术,医疗废物便携式处理技术,以及医疗废物资源化利用技术等等,均是该领域亟待解决的问题。本课题组是国内唯一进行医疗废物非焚烧处理技术的研发团队,下一步的研究设想是着眼于为实际工程服务,兼从理论研究和工程应用出发进行上述相关课题的研究。