医疗垃圾的热解特性

第14卷第3期环境卫生工程Vol. 14 No. 340·2006年6月Environmental Sanitation EngineeringJune 2006医疗垃圾的热解特性*王乔力,张于峰,马洪亭,郭晓娟,张书廷(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要:对几种典型医疗垃圾处理方法进行了比较。重点介绍了热解法处理医疗垃圾的原理和方法,研究了输液管与手术手套、棉签棍、羊肠线和黄连片按不同比例混合时的热解特性。关镱词:医疗垃圾;热解法;热解特性中图分类号:X799.3文獻标识码:A文章编号:1005-8206(2006)03-0040-03Pyrolysis Characteristics of Medical WastesWang Qiaoli, Zhang Yufeng, Ma Hongting, Guo Xiaojuan, Zhang Shuting( School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)Abstract: The typical treatment methods of medical waste were compared, the principle and the methods of disposing medical wastes with the pyrolysis were presented in detail, pyrolysis properties when transfusion tube is mixed with surgical glovescotton slender club, catgut and coptis tablets in different proportion respectively were researched.Key words: Medical waste; Pyrolysis method Pyrolysis characteristics医疗垃圾主要是指医疗机构包括医院和诊所的医务人员在为病人进行诊断、治疗、卫生处理表1医疗垃圾处理方法比较过程中或在医学实验活动中产生的废弃物。医疗方法原理特点垃圾由于含有多种致病微生物,被国家环保局列工艺较简单,投资少,处理量大,但需为危险废物,必须按照有关规定对其进行妥善处将垃圾埋入地下,要较大的填埋面积和大量的运输费通过微生物长期用;不满足卫生要求造成臭气四溢、理,不允许与普通生活垃圾混杂随意处置。又因卫生填埋的分解作用,使之理场不可避免的产生大量气体(CH,苍蝇等虫害生,严重影响环境;填其危害具有潜在性、转移性、迁移性和突发性等分解为无害的化合物NH3,H2S,N2,O2,H2,CO)和挥发性有机物。处理不当会酿成爆炸事故;且特点,医疗垃圾已经成为医院内感染和环境污染填埋场渗沥液极易污染地下资源的重要原因之蒸汽在高压下具有温度高、穿透力强可有效的杀灭医疗垃圾中的各种细几种典型医疗垃圾处理方法的比较高温(压)蒸最常用的常温灭菌、病毒,并避免形成二暖嘆等有害汽灭菌法-3菌方法副产品,但不能使废弃物减容减量如表1所示,热解法具有其它方法无可比拟反而会因为注人蒸汽冷凝有相当的增重的优点。处理速度快,减容性好;可利用回收2热解处理技术原理一种热化学处理热来生产蒸汽和发电,具有一定经济医疗垃圾热解处理技术是近几年世界各国为方法是使垃圾中效益;在垃圾焚烧过程中会产生可造可燃成分与空气成二次污染的有害物质,如伴随焚烧了解决垃圾在焚烧过程中产生二嘌嘆类问题而提焚烧法中氧进行燃烧反剧毒产物、PAH(多环芳香族化合物)、应,将其变为无机残渣的过程PCB(多氯联苯)及有害气体(如HC,出的一种新的技术。热解法是指在无氧或缺氧的HF,SO2等),加大了尾气处理设备投条件下,高温加热有机物,是大分子裂解成为小资把有机废弃物在分子直至变为气体,最终成为可燃气、液态焦油无氧或贫氧条件下加热到600~和少量炭状残余物,一般可燃的医疗垃圾废弃物900℃,用热能使与焚烧法相比温度较低,无明火燃烧均采用热解方式进行处理。热解法化合物的化合键过程,重金属等大都保持原状在残渣之中,可回收大量的热能;具有二暱断裂由大分子嘆产生的逆条件,较好地解决了垃圾的有机物转化成3试验设备和实验方法小分子量的可燃焚烧技术的最大难题实验设备为 SHIMADZU的DTG-60H差分热气体、液体燃料和焦炭的过程重分析仪。试样在流量为40mL/min的高纯氮气下进行试验,坩埚为A2O3坩埚,参比物为Al2O3min,加入热天平试样粒度为0.5mm左右,目的粉末。对所有试样,均采用升温速率B为20℃/是为了使反应过程中试样的温度均匀。放入试样后,向热分析天平炉内通人氮气,将其吹扫20*基金项目:国家自然科学基金项目(50378062)min左右,目的是为了将其中的空气排尽。实验收稿日期:2006-04-02的终温设为900℃。样品在坩埚内混合均匀,目第3期王乔力,等医疗垃圾的热解特性41的是为了在热解过程中反应充分。知,混合物在热解初期主要是由输液管的脱氯化试验结果和讨论氢反应引起的1,且手术手套的存在对其有促进根据原料的性质,大致将其分为6类:塑料作用。类(输液管、尿样盒、一次性医用手套)、橡胶在热解后期,各种比例的混合物的TG曲线类(手术手套、导尿管)、生物质类(棉签棍、卫均比单组分手术手套下降的慢,比输液管的快,生纸、纱布、脱脂棉)、蛋白质类(羊肠线)、纤而且其出现的峰值也比手术手套晚,比输液管维类(敷料内芯)、混合类(医用胶布、敷早,且输液管的比例越大,DTG峰出现的越晚,料)、药物类(黄连片)。因为橡胶类和合成纤因此我们认为在热解后期,输液管对手术手套的维类基本为合成高分子聚合物,所以我们选择其热解起抑制作用中具有代表性的一类进行实验。本实验研究了塑4.2输液管与棉签棍混合料类中的输液管分别与橡胶类中的手术手套、生图2(图中所示比例均为输液管:棉签棍)输物质类中的棉签棍、蛋白质类中的羊肠线、药物液管和棉签棍及两者混合后的TG/DTG曲线。类中的黄连片按不同比例混合时的热解特性。因为医用胶布和敷料本身就为混合物,在文中不加000棉签棍1:44以讨论。据资料输液管的主要成分是PVC,手术手输液管棉签棍套的原料是天然胶乳,棉签棍的主要成分是半纤0.0000.00幅维素,羊肠线主要由胶原蛋白组成,药片含有多DTG 1:4输液管种草本或木本生物质,并且在药品制作过程中做0.50过改性处理100.0000.00200.00400600.00800.004.1输液管与手术手套混合温度/℃图1(图中所示比例均为输液管:手术手套)所图2输液管和棉签棍及两者混合后的TG/DTG曲线示为输液管和手术手套及两者混合后的TG/DTG曲线。从图2可以看出,单组分棉签棍的DG峰的热解温度区间在各种比例混合物之间,在热解初100,00014期,各组分混合物的TC曲线下降速度均比单组分输液管和棉签棍下降快,且各组分的峰值出现输液賞稍早于单组分输液管,明显早与单组分棉签棍。DTG0.000当输液管与棉签棍的比例为3:2和2:3时,两混手术手套3:2裘合物的TG及DrG曲线几乎重合,而当棉签棍与藏输液管的比例为1:4时的TG曲线下降速度比其100.000它3种比例混合时均慢,且DTG曲线出现的峰值0.00200.00400.00600.00800.00温度/℃比其它3种混合比例都晚,认为是棉签棍促进了图1输液管和手术手套及两者混合后的TG/DTG曲线输液管的热解。在热解的后期,即在410℃左右棉签棍几乎由图1可以看出,单组叫分手术手套的DTG不在变化,因为棉签棍中含有木质素6,也有人峰热解温度区域在输液管的两个DTG峰之间,但认为是棉签棍中的半纤维素对焦炭的产生起作用是在各种比例的混合物均没有出现与其一致的的结果。但各种比例混合物的峰值出现时间稍峰,从图中还可以看岀,在热解初期,两种样品早于输液管,说明在热解后期棉签棍对输液管的的混合比例不一样,峰值出现的时间也不一样,热解起催化作用。手术手套的比例越大,峰值出现的时间越早。各因此,在整个热解过程中,棉签辊对输液管种比例的混合物的TG曲线均比手术手套下降的的热解起促进作用。快。但它们各自的下降速度也不一样,输液管所4.3输液管与羊肠线混合占的比例越大,TG曲线下降速度越快,由此可图3(图中所示比例均为输液管:羊肠线)输42·环境卫生工程第14卷液管和羊肠线及两者混合后的TG/DTG曲线。由于黄连片含有多种草本和木本生物质1,在热解的第一阶段,从TG曲线可以看出,其成分复杂多样,所以其热解曲线非常复杂,呈单组分输液管的下降速度均比各种比例混合物的现一系列的阶梯状的失重。在热解初期,单组分快;在DTG曲线中各种比例的混合物其峰值的出药品由于失水而出现明显的DTG峰,而各种比例现均比单组分输液管早,且羊肠线的比例越大,的混合物几乎在相同的温度区间出现了峰值,而峰值出现的时间越早(当输液管:羊肠线=1:4和单组分输液管却没有此峰,且黄连片所占的比例2:3时,其DTG曲线出现阶梯状失重现象,原因越大,峰值出现的时间越早,说明混合物的此峰不祥)。在热解的第二阶段,输液管的比例越主要是由黄连片的失重引起。大,其峰值出现时间越接近单组分输液管。因此在305℃左右,各种比例混合物及两种单组从热解的整个过程来看,在热解的第一阶段,输分样品的TG曲线几乎平行,而在DTG曲线中液管与羊肠线相互促进使热解发生在更低的温度各种比例混合物的峰值出现时间稍稍早与单组分下,两者之间发生了强烈的相互作用;在热解的输液管,且黄连片所占的比例越大,峰值出现的后期主要是输液管的热解起作用。时间越早,认为此时的峰主要是由输液管引起的,且药片促进了其热解的发生。在460℃左100.000线0.50右,黄连片几乎已热解完毕,认为此时各种比例输液管3:2的混合物的热解主要是由输液管引起水0.0000目5结束语DTG 1: 4羊肠线画5.1热解技术在处理医疗垃圾的过程中,是在输液管氮气环境下进行的,这就避免了二咄嘆的产生。100.0000.50都5.2对输液管分别与手术手套、棉签棍、羊肠线和黄连片按1:4、2:3、3:2及4:1混合时的热0.00200.00400.00600.00800.00温度/℃解现象进行分析,发现输液管与另外一种样品混图3输液箐与羊肠线及两者泥合后的TG/DTG曲线合后均发生相互作用,这对以后研究其热解机制打下了基础。4.4输液管与黄连片混合5.3热解技术能够实现资源化、无害化、减量图4(图中所示比例均为输液管:黄连片)所化,因此其具有广阔的发展前景示为输液管和黄连片及两者混合后的TG/DTG曲6参考文献线[1]鄙钢,袁兴中,曾光明,等.医疗垃圾高压蒸汽消毒器的设计[J.环境污染治理技术与设备,203,4(1):69-72片[2JJorge Emmanuel, phD, CHMM, PE. Non-incineration medical waste treat100.0000.50a ment technologies[J]. Health Care Without Harm, 2001, 45(12):346-350[3 ]Diaz L F, Savage G M, Eggerth L L Altermatives for the treatment and dig-液管posal of healthcare wastes in developing countries[J]. Waste Management0.0000.002005,25(6}:626-637DTG黄连片阃[4]邓娜.医疔废物热解特性及动力学模型研究[D].天津大学,2005鬆5]于伯龄,姜胶东.实用热力分析M].北京:纺织工业出版社,1990想16】赵明稻草动力学研究[D].上海理工大学,2000输液管100.000[7]Orfao JJ M, Antunes F J A, Figueiredo J L. Pyrolysis kinetics of lignocel-0.00200.00400.00600.00800.00lusiosc materials-three independent reactions model[J]. Fuel, 1999, 78(3)温度/℃349-358日:4翰菠管与貴莲片及两者混合后的TG/DTG曲线作者简介:王乔力(1980-),在读硕士,研究方向热能工程