医疗废物焚烧炉污泥掺烧技术的应用与设计

李慧颖，邹振裕，林锦棠，王文祥*，项家成

（1.广东环境保护工程职业学院，广东佛山 528216；2.佛山市危险废物安全处置与综合利用工程技术研究中心，广东佛山 528216；3.佛山市绿健医疗废物处置有限公司，广东佛山 528135）

随着疫情的发展，全国医疗污泥的产量大幅增长，及时、安全、妥善处置医疗卫生机构的医疗废水污泥（以下简称“医疗污泥”）是守好疫情防控的重要一环。在医院废水处理工艺流程中有大约80%的病原体和大约90%的寄生虫卵会进入医院污水处理系统产生的污泥中[1]。医疗污泥中致病微生物的潜在威胁引起了科研人员的关注，医疗污泥的无害化处置成为目前的研究焦点。

《医疗机构水污染物排放标准》（GB 18466—2005）中明确规定“栅渣、化粪池和污水处理站污泥属危险废物，应按危险废物进行处理和处置”[2]。2003年我国环保部颁布的《医院污水处理技术指南》第六章中明确规定，医疗污泥必须经由极其严密的消毒工艺处理，才可保证在整个过程中相关人员的人身安全，最终还要进行焚烧处理。但医院医疗污泥委托处理费用昂贵，导致很多医疗污泥长期堆存，造成医疗污泥环境安全风险具有多因性、复杂性和不确定性。目前国内对医疗废物的处理基本上采用焚烧处理，焚烧技术在处理医疗废物方面有许多优点，无害化程度高。将医疗污泥脱水后掺入医疗废物中进入现有医疗废物焚烧炉高温燃烧处置，可保证污泥的无害化处置及节省处理成本。近年来，陆续有医疗污泥处理工程在我国投入运行，采用的技术方案主要是与危险废物掺烧，取得了较好的运行业绩。优化医疗污泥处理与处置设计，实现医疗污泥处置的简便，保证无害化处置对于推动医院污泥处理技术的创新发展具有重要意义，是非常必要的。本文首先对医疗污泥性质和掺烧对焚烧炉的影响进行介绍，然后对医疗污泥掺烧工程设计进行探讨，为医疗废物焚烧炉污泥掺烧项目的建设提供技术参考。

1 医疗污泥的基本性质

掌握医疗污泥的性质和含水率，是合理处置医疗污泥并无害化处置的基础。医疗污泥相对密度较小、比表面积和含水率高。pH在6.7～6.9，属于中性，含水率介于90.7%～96.6%，经机械脱水后含水率可降至 80%以下。大多数样品中检测到汞、镉、铬、砷和铅等重金属的含量都偏小。总大肠杆菌的数量在3.17×106～3.5×107cfu/g[6]。以佛山市某医疗机构污泥为例，对污泥样品进行分析，污泥中铝、硅、铁、钙、磷元素含量较高，与其水处理过程中所用水处理药剂有关，其他重金属元素含量较低。细菌总数5.0×109MPN/kg，超过标准限值，可见处理后的医疗污泥长期堆存可能存在一定的环境风险，通过医疗废物焚烧炉掺烧，在焚烧炉1 000℃以上高温焚烧处置非常有必要。医疗污泥的热值约8 372-12 558kJ/kg，低位热值较低，而且灰分质量分数偏高，所以焚烧性能较差。从成分分析结果来看，医疗污泥中氯质量分数偏低，硫、氮质量分数偏高。

2 医疗污泥掺烧对焚烧炉的影响

医疗污泥的主要成分与医疗废物有较大区别，热值也偏低，污泥掺烧后势必会对焚烧炉的燃烧与污染物的排放产生一定影响。当前国内对医疗污泥掺烧研究较少，对市政污泥掺烧探讨较多。部分学者开始了污泥掺烧技术的研究，包括实验室研究和燃煤电站掺烧实验研究。结果表明，污泥小比例掺烧下，对炉膛温度没有大的影响，焚烧炉及相关设施运行稳定。付建平等以某生活垃圾焚烧厂掺烧10%市政污泥的生活垃圾为研究对象，对废气、飞灰、炉渣及用于掺烧的污泥中 17 种二噁英的含量进行了测定，并分析了其指纹分布特征。结果表明：掺烧10%的市政污泥后，废气中二噁英的去除率为 99.4%，低于国家排放标准。王琳琳以某垃圾焚烧发电厂焚烧炉为实验对象，进行为期 7d的市政污泥掺烧实验，掺烧污泥后飞灰中镉、炉渣中铬、烟气中烟尘污染物浓度增大。烟气中污染物的排放均符合国家污染控制标准，其中二噁英、氯化氢浓度值均控制在较低的范围内，污泥中大部分重金属残留在灰渣中。

3 污泥掺烧技术应用案例介绍

目前，很多大中型城市都存在医疗污泥无害化处置难的问题。仅武汉一市，年产医疗污泥9 000～10 000t左右，且无较好的处置方式。经过环保部门及相关科研机构的研究，陆续开启了现有电厂掺烧污泥试点，武钢有限钢电公司的大型燃煤电厂锅炉具备无害化处理大量医疗污泥的载荷能力，获得医疗污泥处置许可单位，并准予开展武汉市医疗污泥联合处置试点工作，解决了武汉市医疗污泥处置的难点。随之而来，几个医疗污泥处理工程在我国陆续投入运行，采用的技术方案主要是掺烧进入燃煤电厂锅炉或危险废物焚烧炉，取得了较好的运行业绩。东莞市医疗废物处理中心采用立式热解焚烧炉处理，前期进行了医疗污泥掺烧研究，相关环境影响评价已通过评审，目前已开展医疗污泥掺烧工作。清远市永合环保工程有限公司具备医疗废物经营许可证，目前该企业处置医疗废水污泥采用掺烧处置的方式。

佛山市绿健医疗废物处置有限公司具备收运处置医疗废物的能力。老厂具有法国ATI医疗废物卧式热解炉焚烧线1条（设计焚烧量15t/d），高温蒸煮线2条（蒸煮能力共20t/a）；新厂具有一阶段立式热解焚烧炉25t/a（已投产）；二阶段立式热解焚烧炉10t/a（待建），目前整个医废厂处置能力为焚烧规模40t/a、高温蒸煮规模20t/a。老厂入炉医疗垃圾设计低位热值为13 813.8kJ/kg，进炉垃圾热量可在额定值的 60%～110%波动。由于近年来医疗废物种类比例变化，实际入炉医疗垃圾热值为16 744kJ/kg左右，高于设计热值，造成焚烧系统经常出现超温保护，因而影响垃圾处理量。为了解决佛山医疗卫生机构医疗废水污泥处理出路难问题，同时解决医废厂入炉垃圾热值过高的问题，经专家论证评审，生态环境局批复同意，医疗废物掺入低热值的医疗污泥进行掺烧处置。该公司医疗污泥掺烧处置主要技术路线为医疗污泥经化学消毒后，进入移动式脱水设备进行脱水处理，含水率不高于80%，脱水后污泥经过包装消毒后，由医疗废物收运车，送至佛山市绿健医疗废物处置有限公司进行协同焚烧处置，最后灰渣固化后检测达标进入垃圾填埋场专区填埋。2020年下半年对卧式热解炉焚烧线进行了医疗污泥掺烧实验，结合掺烧结果来看，掺烧效果较好，各项指标满足国家标准排放要求。

4 医疗污泥掺烧工程设计关键问题探讨

利用现有焚烧设备掺烧处置医疗污泥是一种趋势，在技术上是可行的，对炉膛温度、焚烧设备和污染物排放的影响比较有限。在污泥掺烧技改过程中，还应重点关注以下问题。

4.1 医疗污泥掺烧量的确定

污泥的掺烧量应根据推荐的污泥掺烧比例、焚烧炉运行情况及污染物排放情况等综合考虑来确定。结合污泥含水率及热值，以及焚烧炉设计热值及入炉医疗废物的热值，选取几组污泥掺烧比进行实验，观察焚烧炉运行情况，分别在各组正常焚烧后采集炉渣样品，每次监测平行采样3次，取平均值，获取烟气在线监测数据及废水水质监测数据。在不同掺烧比情况下，对焚烧炉运行情况、烟气排放情况、焚烧炉渣中的重金属等进行分析。

4.2 医疗污泥的脱水

由于医疗污泥量少、分散且具有一定的传染性，在设备选型方面必须慎之又慎。为提高工作效率，降低处理成本，减少对环境的影响，综合考虑选用叠螺式压滤机脱水设备较为合适。这类设备虽然泥饼含水率较高，但体积小，运行可靠，密封性好，管理难度低。以此同时，为方便后续日常操作，可采用货车车厢撬装模式，将脱水设备安装至专用改装车辆在现场接通水电后即可运行，将污泥含水率控制在80%及以下，并密闭包装，满足后续运输处置的条件。由于医疗污泥可能存在病毒、细菌及异味，有一定的感染性风险，为防止对操作人员造成伤害，保证现场操作人员人身安全，操作期间设置作业专区，操作人员务必佩戴防护目镜、防护手套、防护鞋、防毒面罩/口罩、防护服等防护用品。

4.3 医疗污泥的储运

医疗污泥的特征与感染性医疗废物较为相近，且根据相关管理规定，如具有感染性污泥，应按感染性废物管理。由于感染性很难排除和控制，为防止在运输过程中产生二次污染，建议参照医疗废物收运方式管理医疗污泥最为稳妥的。因此脱水后的医疗污泥，经过密封包装后消毒，进入医废周转桶，由医废收运特种车辆进行全程密闭收运，并做好收运联单的填写和存档。按照《医疗废物专用包装袋、容器和警示标志标准》（HJ 421—2008）中的规定，采用专门定做的专用容器进行医疗废物收集。医疗污泥的转运属于特殊行业，需按照国家和当地有关医疗废物转运的规定进行运输，组建专业运输车队。严格按照《医疗废物转运车技术要求》（GB 19217—2003）进行。

5 结论与建议

对医疗污泥性质、医疗污泥掺烧对焚烧炉的影响及污泥掺烧应用案例进行了介绍，并对掺烧工程设计的相关问题进行了探讨。研究结果表明，依托现有的医疗废物焚烧线进行医疗污泥掺烧在技术上是可行的，可实现医疗污泥的减量化、无害化和规模化处置，符合国家产业政策要求，是一种有效的医疗污泥处理处置途径。建议在项目实施过程中要制定有效的管理规章制度，严格按照相关的制度及规范操作，防止出现事故性排放，务必加强对环保设施的运行管理及实时检测，确保污泥掺烧后污染物排放达到总量控制指标的要求，同时应重视引进和建立先进的环保管理模式。加强医疗污泥在厂内处置期间的环境管理，各污泥来源单位来料时，应核实各单位来料，对污泥的交接过程予以详细台账记录。