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医疗垃圾集中焚烧烟气污染物净化技术述评

2012-05-15 09:26 环卫科技网 作者:许大平

  摘要:论述了医疗垃圾焚烧烟气中主要污染物的来源、危害和净化技术,结合国内引进日本某焚烧线项目工程设计和生产实践,对医疗垃圾焚烧烟气的处理工艺进行了介绍和评述。
  关键词:医疗垃圾;焚烧;烟气净化;急冷塔;脱酸塔;布袋除尘;活性炭;消石灰
  中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1674-1021(2012)02-0046-05
1引言
  医疗垃圾是指各类医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的含有大量致病微生物及化学药剂的医疗废物,是《国家危险废物名录》中列出的一种影响广泛危害极大的特殊危险废物。
  医疗垃圾处理目的是使医疗垃圾安全化、无害化和减量化。目前医疗垃圾的处理方法主要有:高温焚烧、化学消毒、高温高压蒸汽灭菌、电磁波灭菌、卫生填埋等。在所有可行的医疗垃圾处置技术中,高温焚烧已成为当今医疗垃圾处理领域的主流技术。高温焚烧法是破坏传染性有毒物质、减少体积和重量的最有效的方法之一。特别是2003年爆发“非典”疫情后,国家明确规定医疗垃圾必须进行焚烧处理,以便有效控制病原体的扩散,保障人民身体健康[1]。
2医疗垃圾焚烧烟气中有害物质的种类及来源
  医疗垃圾焚烧是一个十分复杂的化学反应过程,产生的高温焚烧烟气中的污染物种类繁多,主要有尘、酸性气体、重金属及二恶英类等对人体和环境有害的二次污染物。
2.1烟尘颗粒物
  医疗废物焚烧的烟气中含有颗粒物,其称谓甚多,如尘、烟尘、总悬浮微粒(TSP)或颗粒物(PM),这些颗粒物包括以碳为主的微粒,垃圾中不可燃烧的灰分以及未燃尽的凝结成液态、固态的碳氢化合物,其粒经分布较广,从不足1μm至100μm,其中小于10μm的对人危害较大,称可吸入颗粒物PM10;其生成过程可分为气相析出型、液相析出型和残炭型3类。
2.2氯化氢(HCl)及卤素化合物
  烟气中HCl主要是医疗卫生垃圾中的含氯有机废物,如塑料、橡胶、纸张等(特别是聚氯乙烯塑料PVC)燃烧后的产物。氯化氢是无色有刺激性气味的发烟气体,刺激眼睛、皮肤和黏膜,毒性较强。除了氯化氢外,烟气中还可能含有少量的其他卤素化合物,如氟化氢(HF),氟化物主要是含氟塑料(如聚四氟乙烯等)燃烧后的产物,由于医疗废物中这类物质极少,产生烟气中的氟化氢也十分少。
2.3二氧化硫(SO2)
  医疗垃圾焚烧后烟气中的硫氧化物(SOx)主要来自含硫垃圾高温氧化所致,包括SO2和SO3,主要是SO2,在重金属催化作用下有少量SO3生成。医疗垃圾中的硫主要以有机硫状态为主,无机硫甚少;除医疗垃圾中的硫外,硫还来自辅助燃料———柴油。
  SO2是比空气重,具有特殊刺激性气味的气体。
2.4氮氧化物(NOx)
  垃圾中含氮有机物受热挥发分解,在燃烧过程中和空气中的氧生成NOx。垃圾中的氮并不一定全部转化为NOx,当供氧不足也有一部分转化为N2。根据国内试验研究资料,医疗废物焚烧烟气中NOx含量低于400mg/m3。
2.5一氧化碳(CO)
  一氧化碳主要是不完全燃烧的产物,不完全燃烧可能是由于供氧不足、燃烧温度不够高、停留时间不够长抑或是气体混合不够所致。
2.6其他未完全燃烧产生的碳氢化合物
  不完全燃烧情况下烟气中还可能产生其他碳氢化合物,主要有苯并芘(BaP)、多环芳烃(PAHS)和其他有机物(VOC)。燃烧不完全主要是供氧不足、燃烧温度不高、停留时间较短和混合不充分所致,故其产生量和一氧化碳往往呈正相关。
  这些碳氢化合物可能产生恶臭,导致基因变异和致癌等,毒害较大,PAHS是总称。
2.7二恶英类
  二恶英(Dioxin)是指含有一个或二个氧键连结二个苯环并被氯取代的高稳定含氯有机化合物。它包括二个氧连结的多氯对二苯并二恶英系列(PCDDS)和一个氧连结的多氯二苯并呋喃系列(PCDFS),由于氯原子在1-9的取代位置不同,前者PCDDS的异构体有75种,后者PCDFS的异构体有135种,总称二恶英类,共有210种异构体。
  二恶英类物质沸点高,熔点高,常温下是固态,在烟气中常以气态、冷凝状态被吸附在亚微米级的细颗粒物上,溶解度低,化学性质稳定,温度在750℃以上时破坏分解(从640℃即开始分解)。其可经皮肤、黏膜、呼吸道、消化道进入人体,有致癌、致畸及生殖毒性。二恶英的毒性LD50(半致死剂量)是氰化钾(KCN)的千分之一,其中17种(2,3,7,8位被氯取代的)被认为对人类和生物危害最严重。研究表明,燃烧中二恶英主要是在270~600℃范围生成,其中350~470℃温度下出现生成的高峰值。而在640℃即开始破坏分解。在270~600℃范围内,垃圾中的有机物挥发,燃烧氧化;在不完全燃烧时,以各种碳氢化合物形式存在。另一方面有机氯化物(如PVC)燃烧中产生氯化氢,在氯化铜、氯化铁等化合物的催化作用下,被进一步氧化为氯,在燃烧中氯与有机物反应即生产氯苯(CB)、氯酚(CP)等二恶英类前提物,并经二聚化反应最终生成二恶英。即使烟气温度进一步升高至850℃以上,二恶英被破坏分解,当烟气温度再降至600~270℃时,在飞灰中铜等金属氧化物的催化作用下,吸附于飞灰表面的碳氢化合物进行气、固反应生成杂环化合物,并最后可能再次合成二恶英。

来源:环境保护与循环经济

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