医院废物焚烧:读懂 WHO 的技术阶梯

读完这一篇,你应该能把一台正在为医院考虑的焚烧炉放进 WHO 2019 年《医疗机构感染性与锐器废物处理技术概览》所划分的三档里,说清这一档让医院承担什么,并判断关于医院废物焚烧的哪些说法是这一档支持得了、哪些支持不了。

装在带轮拖车上、带燃烧器与烟囱的二燃室医疗废物焚烧炉
Incineration & flue gas

医院废物焚烧在 WHO 阶梯上的位置

在讨论设备之前,每一份医院废物焚烧的方案都会撞上同一个问题:对这批废物来说,焚烧炉是不是正确的答案?如果是,又该采用哪一种配置?WHO 2019 年《医疗机构感染性与锐器废物处理技术概览》给出的回答是一套层级,而不是一本样本册。它把这些技术分成三档,而档位由工艺决定,不由设备的大小决定。

这些档位来自《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,该公约要求:只要存在等效的方案,就选择那个避免生成二噁英和呋喃的方案。阶梯之所以长成这样,原因就在这里:不烧废物的处理排在最前,焚烧排在其后,而焚烧只有在烟气经过处理时才够得着第一档。把医院废物焚烧当作阶梯上的一个位置来读,比读一堆机器的对比更有用。

三档,以及它们之间的分界

第一档装的是公约所倾向的方案:高压蒸汽灭菌、微波和摩擦热这类低温处理,次氯酸钠化学消毒,以及后面接烟气处理的焚烧。第二档是一个过渡位置——概览把这一档的技术称为过渡性技术,是应当改进而不是就此定下来的:自动脉动真空重力灭菌器、不带烟气处理的二燃室焚烧炉,以及单燃室炉。第三档是无控燃烧,概览把它当作一种应当消除的做法,而不是一种可以选用的技术。

医院里使用的焚烧炉类型中,落在中间一档的是二燃室炉和单燃室炉;只有后面带一套烟气处理流程的装置才够得着第一档。中间一档的这两类医疗废物焚烧炉有一个共同的局限:二燃室与烟囱之间什么都没有。

概览还给出了每一档的工作处理能力。

  • 带烟气处理的焚烧:50 至 3000 kg/h 及以上。
  • 不带烟气处理的二燃室焚烧:5 至 500 kg/h。
  • 单燃室焚烧:5 至 50 kg/h。

第一档:一套达标的焚烧装置必须做到什么

非焚烧方案在《焚烧、高压蒸汽灭菌与微波:如何选择医疗废物处理方式》一文中有对比,本文只谈焚烧炉。焚烧只有一种形态能够进入第一档:一段把有机物破坏掉的燃烧部分,后面接一套在烟气进烟囱之前把它净化的流程。概览把这件事分成炉内的初级措施和炉后的次级措施。

  • 二噁英和呋喃排放不高于 0.1 ng I-TEQ/Nm³,折算到 11 % 含氧量。
  • 装置排出的废水低于 0.1 ng I-TEQ/L。
  • 初级措施:一燃室 850 °C、二燃段 1100 °C、辅助燃烧器、足够的停留时间、氧气与湍流。
  • 次级措施:一套烟气净化流程——除尘、陶瓷过滤、旋风洗涤器、静电除尘——外加废水处理。

概览对这一档有多难达到说得很直白。市场上很少有中小型焚烧炉能满足它,而一座高技术装置的年处理量要达到至少 10 万吨,才谈得上成本效益。这个数字描述的是集中处置设施,而不是一家医院,这也正是概览没有继续展开这套设计的原因。这项规格中燃烧那一半,见《焚烧炉为什么要在 850 °C 下停留两秒》一文。

第二档:二燃室焚烧炉与它的温度规则

二燃室焚烧炉把燃烧分在两个腔室里。一燃室由燃油或燃气燃烧器保持在 850 °C 及以上,它释放出的烟气进入二燃室,被升到 1100 至 1200 °C——这正是概览给含氯医疗废物的温度区间。二燃室后面什么都没有:烟气未经处理就排出。

概览给出的这一档工作范围是 5 至 500 kg/h,每小时耗柴油 3 至 65 L,供电为 220、230 或 240 V,燃料为柴油或天然气。一个算例是:15 kg 的装料,60 分钟一个周期,约耗 3 L 柴油。

这台设备不会自己运行。概览指出,这类低自动化焚烧炉依赖一名受过培训的操作员,他要盯着两个腔室的温度、投料速度和送入每个腔室的空气量。这就把一件设备变成了一项人员与培训上的承诺。

它列出的优点是真实的:大幅减容,以及残渣已经辨认不出原貌。缺点也是真实的——对环境和健康影响大,底灰和飞灰本身就是潜在的危险废物,以及一句明确的表述:这种配置不符合《斯德哥尔摩公约》。这一档产生的灰必须按危险废物处置:专用填埋单元、封包进单一废物填埋场,或者专用灰坑。

第二档的底部:单燃室、砖砌与桶式焚烧炉

二燃室炉之下是单燃室炉,用耐火砖和砂浆砌成,带不锈钢部件,通常以生物质为燃料。概览引用一项 2004 年的研究,把它的二噁英和呋喃排放定为最高可达推荐值的 400 倍,并给出 5 至 50 kg/h 的处理能力和不足五年的使用寿命。

它为自身辩护的理由很窄:只有当唯一的替代方案是无控倾倒时,它才可接受。概览里那份失效清单读起来像一份凭经验写成的维护计划。

  • 不用生物质预热炉体就运行,结果腔室处于低温。
  • 投料超过装料量,把腔室装得过满。
  • 门框和铰链变形,门不再密封。
  • 炉排条变形、断裂或堵塞。
  • 烟囱腐蚀、拉索松弛。
  • 砌体和灰缝开裂。

露天焚烧不是医院可以指望的一档

坑式焚烧和露天焚烧排在阶梯的最后一位。它们没有燃烧控制、没有停留时间、也没有烟气处理流程,所以第一档所围绕的那些参数一个都保不住;概览把它们当作应当消除的做法,而不是一种可以改进的方法。它对完全不处理烟气的焚烧列出的排放物包括:以飞灰形式携带的颗粒物;砷、镉、铬、铜、汞、锰、镍和铅等重金属;酸性气体;一氧化碳;以及二噁英和呋喃。

这份清单里有两项容易被略过。二噁英会在生物组织中蓄积,在极低浓度下就有很高毒性。另外,在设计或运行不良的设备上,概览记载残渣和烟气中都检出过活的病原体。

这套阶梯对采购焚烧炉的医院意味着什么

阶梯里没有任何一条禁止医院使用焚烧炉。它要求医院在采购文件、以及随后形成的医院废物管理计划里写明这台焚烧炉属于哪一档,并围绕这个答案把计划其余部分搭起来。医院用的焚烧炉往往是按一个处理量数字和一张场地布置图买的,档位则被留成隐含项;而档位恰恰是设备日后无法自行纠正的那一项规格。

由此有三项后果。人员必须经过培训并明确到人,因为这一档靠的是有人盯着温度和投料速度,而不是一个控制回路。灰必须有去处,因为无论第二档还是单燃室炉,底灰和飞灰都是危险废物。监测必须存在,因为一档只被声称却从未被测量,就只是一个说法,而不是一套系统。

一份采购建议书对档位的写法值得细读。作为过渡方案提给没有集中处置设施的场地的二燃室炉,做的正是它被设计要做的事;被写成达标装置的同一台炉,则会引来一次检查结论。这类用途的设备选型,以及随现场排放标准确定的烟气配置,见医疗废物焚烧炉选型页。

常见错误

  • 把二燃室炉当成符合《斯德哥尔摩公约》的装置。概览说的正相反,而燃烧控制改变不了从烟囱排出的东西未经处理这一点。
  • 把二燃室读成整套规格。档位由炉子和烟气处理流程一起定义,而缺的正是烟气处理那一半。
  • 忘了灰。底灰和飞灰是潜在的危险废物,需要在第一次点火之前就把处置路线安排好。
  • 不预热就运行小炉子,或者让腔室过载。两者都会把温度压下去,而那些排放数字正是从低温腔室里来的。
  • 只按每小时多少公斤来选型号。这个数字属于某种废物和某个周期,不属于样本册上的一行。
  • 以为操作员随便找个人就行。培训和监测是被点名写进这项技术里的,而不是技术之外的良好做法。

医院选定档位前的自查

  • 这批废物是按每天的质量、按类别、按含氯量描述的,而不是只写了医疗废物四个字吗?
  • 档位是否已经书面写明,并且与现场主管机构对公约的理解一致?
  • 每个腔室的温度,以及二燃室之后烟气的处理方式,是否都已写明,并且那些数字有出处可循,而不是出自供应商?
  • 底灰和飞灰有没有一条有记录的出场路线,并指明了接收设施?
  • 操作员培训、温度记录和灰渣转移联单,是否都有一个人负责?
  • 如果那些排放说法被实测而不是被信任,这套装置还站得住吗?

医院不必够到第一档才能有一套站得住的系统,而且对大多数场地来说,集中处置设施本来就不是够得到的。医院真正必须知道的是自己处在哪一档,并且说出来。腔室配置、处理能力和灰渣去处取决于废物描述、每天的质量和现场适用的标准——这些参数与制造商按具体废物流逐项确认,而不是从一张通用表格上取。

请告诉我们现场要处理什么。