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新型冠状病毒疫情发生期间，疫情发生地的医疗废物量急剧增加，许多城市的集中处置设备处于满负荷或超负荷运行状态[1]，处置能力、收运能力都出现了不足现象，难以解决急剧增加的医疗废物处理处置需求[2]。特别在边远地区，由于其地理位置偏僻、经济落后、医疗机构分布不集中等因素，医疗废物集中处置设备难以覆盖，导致医疗废物难以得到安全高效及时处理处置[3]。可移动式医疗废物原位消毒处理技术因具有消毒效果好、自动化水平高、占地面积不大以及环境风险低等特点，已成为补齐医疗废物应急处置短板，尤其是在是地方临时新建就地或就近医疗废物应急处理设备的重要选择[4-5]，可以补充地方医疗废物应急处置能力不足问题，以实现在最短时间和最小范围内杀灭病原微生物，从而降低医疗废物转运过程中的疾病传播风险，有效阻断疾病的传播[6-7]。但当前移动式原位处理设备相关行业对医疗废物原位消毒处理工艺及管理要求缺乏了解，且在处理效果方面缺乏有代表性的实践案例，不利于该类工艺技术的推广应用。本研究基于对3种典型医疗废物非焚烧消毒处理工艺设备、车载系统配置、消毒处理设备现场作业操作以及基于典型案例的处理效果对比评估，明确了典型消毒处理的工艺技术类型、关键参数、移动化制造、关键管理环节等关键问题，以期为医疗废物原位消毒处理设备的技术选择、工艺设计、现场运营和风险防控等提供参考。
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1) 总体工艺比较分析。经调研，结合国内应用实际，对国内3种典型并有实际应用案例的医疗废物原位消毒处理技术进行了归纳和整理，以明确技术类型、适用性、设备要求、作业方式、处理规模、运行维护、优缺点及应用场景等[8]，如表1所示。目前，国内应用于医疗废物原位消毒处理技术主要为微波消毒、高温蒸汽消毒和摩擦热消毒3类典型处理技术，主要处理规模一般在1~5 t·d−1不等，在疫情防控及边远地区医疗废物应急处理中得以应用。根据疫情及基层医疗废物产生及分布及处理处置工艺的特点，一般采取可移动式设计，以便于实现原位就地收集和处理处置。
2) 移动式车载式一体化集成设备设计。原位消毒处理设备应具高度集成化和自动化，可快速行驶至指定地点，停车即可开展医疗废物无害化处理作业，也可卸载在原位短期作业，一般采取移动式集成设计。
针对移动车载式集成处理装备的设计，目前国内尚无统一的规范及管理要求。但是，该类集成处理设备本质上是将医疗废物处理技术 (微波、高温蒸汽或摩擦热) 与汽车技术相结合，通过车辆一体化集成设计，形成移动式医疗废物专用处理设备。
移动式医疗废物处理设备同集中式处理设备相比，应增加舱体防水、各水气路接口防震、电气系统防震、降低重心、轻量化等设计，并对能源供应、舱体规格等应符合原位处理及车辆设计的基本要求。
为了满足移动式处理及设备运输要求，医疗废物消毒处理作业车的电气系统需要做抗震设计，水、气路系统需进行可靠性设计，保证各系统在复杂路况下的稳定性和整车安全性，整车应满足《机动车运行安全技术条件》 (GB7258) [13]、《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》 (GB4785) [14]、《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》 (GB1589) [15]等车辆技术标准要求。
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结合微波消毒、高温蒸汽消毒及摩擦热消毒3种典型消毒处理设备分布及应用情况，选择四川、浙江相关区域开展研究。其中，微波消毒作业车在四川成都市武侯区、成都市开发区、凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州、资阳、广安、乐山、广元、巴中、宜宾、眉山；高温蒸汽消毒方舱在绵阳、德阳、南充、泸州、攀枝花等地；摩擦热消毒方舱在浙江省杭州市。从技术类型上总体体现出移动式原位消毒处理技术的类型，3种原位消毒处理设备及应用情况如表2所示。
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1) 微波原位消毒处理设备。2022年7月，眉山市采用微波消毒作业车，在洪雅县原位就地处理封控区医疗废物13.9 t；2022年9月，成都市武侯区与开发区分别采用1台医疗废物微波消毒作业车对涉疫医疗废物进行应急处理，2台设备在此期间共处理医疗废物75.4 t。医疗废微波消毒作业车 (产品型号：LYC5150XXDF6) 用于医疗废物的应急处理，其技术参数如表3所示，消毒作业车外观如图1所示。
2)高温蒸汽原位消毒处理设备。2022年9月，绵阳市采用移动式医疗废物高温蒸汽应急处理车在绵阳市方舱医院、中科绵投医疗废物处置厂等地应急处置涉疫医疗废物41.7 t；2022年11月，绵竹市就地处置医疗废物75.3 t。移动式医疗废物高温蒸汽消毒作业车技术参数如表4所示，消毒作业车外观如图2所示。
3)摩擦热原位消毒处理设备。2021 年1月，设备生产单位委托第三方对设置于临安区中医院的摩擦热原位消毒处理设备 (设备型号NW15 ) 运行状况进行现场测试。设备单批次处理能力为 20~25 kg (容积≤175 L) ，单批次处理时间约为 30~50 min (设备每天工作 8 h，测试期间实际小时处理量约为30 kg，日处理量平均约240 kg) 。医疗废物摩擦热原位消毒处理设备技术参数如表5所示，消毒处理设备外观如图3所示。
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1) 采用《医疗废物处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》 (HJ-BAT-8) [12]、《医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范》 (HJ229-2021) [18]、《医疗废物高温蒸汽消毒集中处理工程技术规范》 (HJ276-2021) [19]中涉及的国家微生物检测标准方法对3种医疗废物原位消毒处理设备进行检测和评估，收集3类设备的具体实践应用案例数据进行对比分析评估。实验方法为：在移动式医疗废物消毒处理设备满载的情况下，在各工艺规定的工艺条件下，随医疗废物投入染菌载体样品进行测试。经3次重复试验，每次试验的阳性对照组回收菌量均应为 1×106~5×106 CFU∙载体−1，阴性对照组应无菌生长，判断消毒效果合格与否。
2) 基于3种设备的现场条件，对设备运行的污染控制措施进行对比分析和评估，明确特点及优劣。
3) 对相对规模情境下3种设备的运行成本进行核算分析，明确设备运行成本效益。
4) 基于应用案例，探讨3种医疗废物原位消毒处理方式的工艺参数控制及配套管理措施。
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1)微波消毒处理效果评估。收集了3个单位微波消毒作业车所做的消毒效果第三方检测报告 (设备使用前的性能测试) ，根据国家相关标准[18]规定，消毒模拟生物指示物均采用的是枯草杆菌黑色变种芽孢 (ATCC 9372) ， 载体均采用长度5 cm 的输液管，每组10个样品，共做3组。在消毒车满载的情况下，在温度 95~100 ℃、消毒时间≥45 min，微波照射总功率12.5 kW的条件下，在设备进料口连续等间距投入染菌载体样品进行测试。满足《医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范》 (HJ229-2021) [18]要求。3各单位使用医疗废物微波消毒车消毒检测结果如表6所示。此3个使用单位所提供的报告检测结果杀灭对数值均大于4，满足《医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范》 (HJ 229—2021) [18]的消毒效果指标要求，可以判定移动式微波消毒处理设备消毒效果合格。
2)高温蒸汽原位消毒处理效果评估。收集了3家单位移动式医疗废物高温蒸汽处理车所做的灭菌效力第三方检测报告 (设备使用前的性能测试) ，根据国家相关标准[19]规定，消毒模拟生物指示物均采用的是嗜热脂肪肝菌芽孢 (ATCC 7953) ，载体均采用长5 cm的输液管，每次6个样品，共测试5次。在满载的情况下，在消毒处理温度≥134 ℃，消毒处理压力≥220 kPa (表压) ，消毒时间≥45 min条件下检测消毒鲜果，满足《医疗废物高温蒸汽消毒集中处理工程技术规范》 (HJ229-2021) [19]要求。3家单位使用的高温蒸汽消毒车消毒检测结果如表7所示。此3家单位所提供的检测报告检测结果杀灭对数值均大于4，消毒效果符合《医疗废物高温蒸汽消毒集中处理工程技术规范》 (HJ 276—2021) [19]消毒指标要求。
3)摩擦热原位消毒处理效果评估。为考核摩擦热技术的消毒处理效果，委托有资质的单位，基于摩擦热消毒机理，消毒模拟生物指示物以枯草杆菌黑色变种芽孢 (ATCC 9372) 和嗜热性脂肪杆菌芽孢 (ATCC 7953) 作为指示菌种，经3次模拟现场试验，结果表明：在现场环境温度为 9~12 ℃，相对湿度为 46 %~57 %的条件下，分别实施对3 批次共染于 30 个载体内的指示菌种的平均杀灭对数值进行检测，消毒检测结果如表8所示。由表8可以看出，针对枯草杆菌黑色变种芽孢以及嗜热脂肪杆菌芽孢的平均杀灭对数值均>4.00。
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由于应急作业的场地选择难以保证足够的环境防护距离，故噪声排放及无组织废气排放是评价作业设备重要的参考因素。本研究通过微波消毒、高温蒸汽消毒、摩擦热消毒处理工艺条件分析各工艺的污染物排放，3种消毒处理工艺对比如表9所示。由表9可看出，微波消毒处理工艺也会产生恶臭气体，但浓度相对较低，由于微波热效应对冷凝水具有二次蒸发作用，故几乎不产生废水；采用双辊式破碎机，噪音较小。高温蒸汽消毒处理工艺由于消毒温度较高，医疗废物中污染物分解较多，消毒过程会产生较多的非甲烷总烃及恶臭气体，故废气排放的源强较高，需要进行妥善处理；由于蒸汽的冷凝量较大，会在消毒容器中形成积水，形成残液；该类设备一般采用双辊式破碎机，噪音较小。摩擦热消毒处理过程以机械摩擦生热为主，废气产生于整个消毒处理过程，废气产生量相对较小；废水主要来源为废物消毒处理过程中所产生蒸汽的冷凝水，产生的废水最终进人医院污水处理池；设备运行过程中会有噪声产生，但在针对医疗废物毁形方面很彻底。消毒处理后的医疗废物含水量小、减容减重效果明显。
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从以供电配置、设施运行安全以及污染控制难易程度进行分析，3种原位消毒处理作业便利性比较如表10所示 (按5 t·d−1产能规模同比比较) 。由表10可以看出，从用电负荷角度来看，微波消毒、摩擦热消毒设备相对于高温蒸汽工艺更易找到合适的作业场地，且电流相对较小，更有利于找到合适的用电。另外，在作业过程中，高温蒸汽工艺每完成1次消毒作业，需要工人重新在消毒容器中铺设防粘臂塑料袋，如不铺设，则需要对消毒容器进行清理粘臂作业；微波和摩擦热消毒处理工艺只需要工人将医疗废物投加到上料桶内即可。在运行安全防护方面，基于设备工艺特点做好运行安全防护工作，微波重点在于辐射防护，高温蒸汽在于高温气体灼伤风险。在污染物控制难易方面，高温蒸汽消毒相对较大，微波消毒、摩擦热消毒较小。可以说，3种工艺技术各具特色，在便利性方面均可满足原位处理要求，但相对而言，微波消毒和摩擦热消毒处理工艺更具有作业便利性。
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以1台处理能力同为5 t·d−1的设备为例，微波消毒、高温蒸汽消毒以及摩擦热消毒3种工艺能耗与物资消耗成本对比 (不含人员、收运、周转箱消毒及其他与设备运行非直接相关的费用) 如表11所示。 由表11可知，与常规的高温蒸汽工艺相比，微波消毒及摩擦热工艺具有更为明显的节能优势。
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为达到相应的消毒处理及二次污染控制要求，经对比分析3种典型医疗废物消毒处理技术移动式设计的共性和关键环节，并结合国家目前针对3种消毒技术的相关标准和规范要求，其处理工艺参数配置至少应满足表12所示要求。
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1) 微波、高温蒸汽、摩擦热3种原位消毒处理设备，具有占地面积小、集成化程度高、性能稳定的特点，适用于医疗废物原位就地处理，以实现在最短时间和最小范围内杀灭病原体，有效阻断疾病的传播，是补齐疫情及基层医疗废物处置短板的重要技术选择。
2) 在技术选择方面，用户可以结合地方医疗废物的产生分布、水电供应、垃圾焚烧设施距离、处理规模、设备提供商服务可获得性等因素，因地制宜，选择相应的工艺技术及设备。
3) 该类技术适用于处理医疗废物中的感染性、损伤性及部分病理性废物，而医疗废物中的药物性废物和化学性废物不适合于采用上述消毒技术进行处理。地方在推进该类设备建设及运营过程中还要综合考虑其他城市基础设施，如危险废物处置设施、生活垃圾处理厂等的匹配衔接，实现各类废物及消毒处理后的残渣能够得到安全处置。
4) 考虑到运行管理的需要，用户应提前规划出医疗废物应急处理标准作业场地，作业场地的布局应按照卸料、贮存、处理、清洗消毒的功能分区设置，划分出消毒作业车停放与作业区、医疗废物暂存区 (卸料堆放) 、物资存放区、消毒清洗区、残渣暂存区、人员准备与活动区等功能区。
5) 涉疫医疗废物必须对到场医疗废物必须做到“即到即处，单独投料”；非涉疫医疗废物按照《医疗废物集中处置技术规范(试行) 》[22]的要求，在规定时间内处置完毕。应急处置单位配制专用消毒药剂，对地面、物体表面喷洒进行消毒。
6) 各地在计划配置移动式医疗废物处理处置设备时，应综合考虑废物特性、处理规模、场地条件、交通状况等因素，在医院内部设置小型医疗废物原位处理设备或移动式处理设备，并加强源头分类管理，减少传染病区生活废物的产生量，从源头上减少感染性医疗废物的产生，确保医疗废物按规定分类、收集、转移、贮存和无害化处置。
移动式医疗废物原位消毒处理工艺和效果比较
Comparative study on the process and effect of mobile in-situ disinfection treatment facilities for medical waste
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摘要: 移动式医疗废物原位处理是解决医疗废物应急处置的重要技术选择，但目前针对移动式原位处理处理的工艺技术、实施效果以及相应的现场应对措施等缺乏系统研究。针对应急处理适用性、处理效果、成本等特性对典型医疗废物原位消毒处理工艺技术及设备进行了分析。微波、高温蒸汽、摩擦热3种原位消毒处理设备，具有占地面积小、集成化程度高、性能稳定的特点，适用于医疗废物原位就地处理，可有效阻断疾病的传播。本研究结果可为确定医疗废物应急处理策略及方法提供参考。Abstract: Mobile medical waste in-situ treatment is an important technical choice to solve the emergency disposal of medical waste, but the industry lacks a systematic understanding of the process technology, implementation effect and corresponding on-site countermeasures of mobile in situ treatment. In this study, typical medical waste in situ disinfection technology and equipment were analyzed according to the characteristics of emergency treatment applicability, treatment effect and cost.Microwave, high temperature steam, friction heat three kinds of in situ disinfection treatment equipment, with small footprint, high degree of integration, stable performance characteristics, suitable for medical waste in situ treatment, can effectively block the spread of diseases. The results of this study can provide reference for determining emergency treatment strategies and methods of medical waste.
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Key words:
- medical waste /
- steam /
- microwave /
- friction heat /
- mobile facilities /
- disinfection /
- emergency treatment
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近年来，热脱附技术因其高效、快速、适应性强等优势，广泛应用于有机物污染土壤治理领域。热脱附技术适用于土壤中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)、多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)、滴滴涕(dichlorodiphenyltrichloroethane, DDT)、总石油烃(total petroleum hydrocarbons, TPH)和汞等挥发性和半挥发性污染物的处理[1]。根据加热火焰与物料的接触方式又可分为直接热脱附和间接热脱附[2]。除了污染物蒸发/解吸的物理过程，直接热脱附过程同时涉及多种去除机制，比如发生热解、氧化、降解等反应[1]。然而，土壤热脱附过程中产生的二恶英问题不容忽视。二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans, PCDD/Fs)是一类结构和化学性质上相关的聚卤代芳烃，主要包括多氯代二苯并二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans, PCDFs)[3]。虽然森林火灾、火山喷发等自然过程中也会产生PCDD/Fs，但从1920年以后，钢铁冶炼、造纸、废物焚烧等行业的热处理过程成为PCDD/Fs的主要来源[4]。
本文综述了直接热脱附过程中PCDD/Fs生成的影响因素与条件，总结了PCDD/Fs生成的催化和抑制机理，以期为直接热脱附过程中PCDD/Fs控制的理论研究和工程实践提供借鉴和参考。
1. 土壤直接热脱附各环节二恶英的生成机理
PCDD/Fs的生成(见图1)有均相(高温气相合成)和非均相(从头合成和前驱物合成) 2种途径[5]，2种机理同时或独立地发生[6-7]。高温气相合成反应主要发生于焚烧阶段，包括五氯酚(pentachlorophenol, PCP)、氯苯(chlorobenzene, CBz)和PCBs等前驱物通过缩合反应生成PCDD/Fs；从头合成即飞灰中残留的C或炭黑在金属催化剂存在时与H、O、Cl等小分子物质逐步结合并生成前驱物或PCDD/Fs的反应过程；前驱物合成反应是含苯环的小分子化合物，如PAHs、CBz、PCP等前驱物在飞灰表面通过异相催化氯化反应合成PCDD/Fs[8]。直接热脱附工艺流程(见图2)中，加热窑和二燃室的焚烧情况相似，其中PCDD/Fs的生成过程亦相似，主要存在于土壤加热脱附和尾气净化过程中。
图 1 热处置过程中PCDD/Fs的一般生成机理Figure 1. General mechanisms of PCDD/Fs formation during thermal treatment1.1 污染土壤中原有二恶英脱附产生
从城市垃圾焚烧、钢铁冶炼、有机氯化物的合成和使用等行业中形成的PCDD/Fs，通过大气沉降、农药施用、废物堆放等多种途径进入土壤，富集于土壤中。比如，印度露天燃烧的城市固体废弃物的PCDDs和PCDFs的毒性当量(toxic equivalent quangtity, TEQ)分别为40 ng·kg−1和300 ng·kg−1[9]；中国华北某钢铁厂周围的表层土壤中17种PCDD/Fs的TEQ为0.2~4.5 ng·kg−1[10]；由于除草剂、五氯苯酚等农药的使用，日本农田中PCDD/Fs年排放量超过10 kg TEQ[11]。在加热窑中大部分PCDD/Fs从土壤中脱附出来，进入尾气处理系统[12]。LEE等[13]采用热脱附技术处理TEQ为35 970 ng·kg−1的PCDD/Fs污染土壤，在750 ℃和850 ℃下处理1 h后，PCDD/Fs去除率均能达到99.99%，但烟气中PCDD/Fs浓度仍超过排放限值。因此，热脱附修复污染土壤时，土壤中的PCDD/Fs就会进入系统，增加脱附尾气中PCDD/Fs含量。
1.2 土壤脱附环节中二恶英的生成
在200~500 ℃的加热窑内，脱附气相中含有未分解污染物和二次副产物，可能发生前驱物生成或从头合成反应，从而生成PCDD/Fs。PCBs[14]、CBz[15]、PCP[16]等含氯有机污染土壤，在脱附环节均易生成PCDD/Fs。因此，应格外注意含氯有机污染土壤热脱附尾气中二次污染物的产生情况，并针对污染场地中主要污染物的物化特征而选择最优热脱附参数，尽量减少PCDD/Fs生成。
1.3 尾气净化环节中二恶英的产生
1)旋风除尘阶段。在旋风除尘器的气固分离阶段，一方面烟气中含有脱附的污染物和经过初次氧化分解的二次产物；另一方面，烟气温度处于生成PCDD/Fs适宜温度区间(300~400 ℃)。大量前驱体化合物(如CBz、PCBs等)在金属氧化物或氯化物催化下生成PCDD/Fs，从而导致固相残留和气相脱附PCDD/Fs总量大大增加[17]。此外，旋风分离器的高湍流环境导致传质效果好[18]，可能会促进PCDD/Fs的生成，但高湍流条件影响PCDD/Fs生成的相关报道较少，值得进一步研究。
2)急冷阶段。急冷塔内的氧气环境与高水分条件促进了PCDD/Fs的生成。当高温烟气中存在大量O2时，冷却过程中极易生成PCDD/Fs。HU等[19]首先在N2气氛中加热土壤至800 ℃，并维持30 min，然后在冷却过程中通入空气，结果发现固相中PCDD/Fs浓度急剧增加至原始含量的131倍；但连续提供N2时，几乎没有PCDD/Fs生成。此外，采用水冷工艺则使急冷塔和管道内存在大量水蒸气，而水分会催化PCDD/Fs的从头合成反应[20-21]，水可能活化飞灰表面活性，为形成PCDD/Fs提供更多的反应位点[21]。在实际热脱附时，可考虑控制二燃室后氧气浓度，或改进冷却方式，如加装高效热交换器对烟气迅速降温[22]，以降低急冷段PCDD/Fs生成量。
3)布袋除尘阶段。集尘设备中的飞灰为PCDD/Fs从头合成反应提供碳源、金属催化剂及活化位置，若温度控制不当(≥200 ℃)，则PCDD/Fs会大量生成[23]。尽管后续尾气处理过程可保证PCDD/Fs达标排放，但飞灰中PCDD/Fs浓度将很高，给飞灰处理带来困难[12]。同时，除尘器堆积飞灰中PCDD/Fs存在释放或发生反应的情况。随着粉尘不断累积，PCDD/Fs可能从粉尘中释放出来，从而增加烟气中PCDD/Fs排放量[24]。因此，布袋除尘器飞灰处置问题应受重视，当前研究缺乏对除尘器中PCDD/Fs行为及机理的深入研究。
2. 土壤热脱附过程中二恶英生成的影响因素
2.1 热脱附工艺参数的影响
1)热脱附温度。由于实验物料或反应条件等因素的不同，PCDD/Fs最佳生成温度区间并不固定。ZHAO等[15]发现热脱附时1,2-二氯苯(1,2-dichlorobenzene, 1,2-DiCBz)生成PCDD/Fs的最高量出现在250 ℃时，而六氯苯(hexachlorobenzene, HCBz)在350~400 ℃左右。THUAN等[16]热处理PCP污染土壤时，250 ℃下PCDD/Fs生成量最高，而350 ℃和400 ℃下生成量无明显差异。在400~600 ℃下处理PCBs污染土壤时，气、固相中PCDD/Fs总生成量和平均氯化度均随温度升高而逐渐降低，说明高温时PCDD/Fs生成弱于分解反应，加氢脱氯反应更强[14]。因此，针对不同污染物选择不同热脱附温度，不仅能提高污染物热脱附效率，同时也能改变PCDD/Fs生成趋势，从源头降低气固相中PCDD/Fs生成。
2)热脱附时间。热脱附时间影响PCDD/Fs脱氯、降解和气固相分配。若热脱附时间选择不当，不仅降低热脱附效率，也会造成PCDD/Fs大量生成。HUNG等[25]对PCDD/Fs、PCP和Hg污染土壤于700 ℃处理后，发现停留时间不足会导致不完全脱氯，从而形成2,3,7,8-TCDD。而随着热脱附时间的增加，土壤中PCDD/Fs总量及TEQ均减小，故随着热脱附时间延长，主要发生脱氯或降解反应[26]。因此，在实际工程中需保证充足处理时间，防止PCDD/Fs不完全脱氯导致源头产生大量PCDD/Fs，对后续尾气处理增加负荷。
3)载气流速。载气流速对污染物脱附率影响较小[27]，但对PCDD/Fs生成影响较大。白四红等[28]采用热脱附处理PCBs土壤时，发现气相中PCDD/Fs生成量随载气流速(100~600 mL·min−1)增加而升高，且600 mL·min−1时TEQ为100 mL·min−1时的42.5倍。载气流速升高意味着脱附或分解的气态有机物停留时间较短，导致热处理时间不足，从而促进PCDD/Fs生成。载气流速变化还会影响气固相PCDD/Fs分配，导致尾气中PCDD/Fs含量升高。高流速惰性气体(4 cm·s−1)可降低粉尘中PCDD/Fs脱氯率，而气相中的PCDFs急剧增加[29]。因此，在热脱附过程中应根据实际情况控制载气流速，避免PCDD/Fs的大量生成。
4)反应气氛。不同性质载气对PCDD/Fs生成的影响存在差异。LIU等[30]发现土壤和尾气中PCDD/Fs生成量与氧气含量(0~100%)正相关，并主要生成PCDFs。YANG等[31]分别在惰性气氛(N2)和还原性气氛(10% H2+90 N2)下将含CuCl2模拟飞灰加热至350 ℃，PCDD/Fs生成总量分别为589.0 ng·g−1和46.1 ng·g−1，还原性气氛对PCDD/Fs有较好抑制作用。氧气是促进PCDD/Fs生成的关键因素，而采用惰性/还原性气氛能减少或抑制气固相中PCDD/Fs的生成[32]。因此，间接热脱附技术适宜处理含氯有机污染土壤，当土壤中存在金属催化物时尤其如此。
2.2 土壤组分的影响
1)金属化合物。实际土壤中存在的金属化合物会影响PCDD/Fs生成，如铜、铬、镍、锌等。LIU等[33]发现CuCl2增强了PCBs热脱附效果，但在300 ℃下催化形成大量PCDFs。金属氧化物主要作为促进PCDD/Fs生成的催化剂，金属氯化物为PCDD/Fs生成提供氯源并产生催化作用。ZHANG等[32]发现不同金属化合物对PCDD/Fs生成的影响作用如下：CdO, ZnO, NiO < CdCl2, Cr2O3 < CuO, ZnCl2 < NiCl2 < CrCl3 << CuCl2。由此可见，金属氯化物的催化作用普遍比金属氧化物更强。其中，CuCl2是已知促进PCDD/Fs生成最有效氯化物[34]。因此，针对复合污染场地，可提前采取预处理措施去除重金属或钝化重金属的催化性质，进而降低其在热脱附过程中的催化特性。
2)水分。加热窑和后续流程会引入或产生一定水分，对PCDD/Fs从头合成具有促进作用[20-21]。水主要通过活化飞灰的活性位置促进PCDD/Fs生成，并提高TEQ；在无外加氧源时，水也能为PCDD/Fs生成过程提供氧[20]。在O2氛围中，PCDD/Fs生成量最大时载气含水率为6%，而N2氛围中则为18%[21]。因此，土壤含水率也是热脱附过程中控制PCDD/Fs生成的一个考虑因素。
3)碳源。碳源是从头合成PCDD/Fs的关键因素，且随着碳含量增加，PCDD/Fs排放总量、有毒PCDD/Fs排放及TEQ排放都随之增加[35]。首先，烟气中生成的炭黑颗粒与PCDD/Fs的关联性较大[36]。炭黑颗粒的老化石墨结构、烟气中氧气、微量氯和吸附在炭黑颗粒上的催化剂为PCDD/Fs合成提供充足条件[37]。其次，活性炭在一定条件下也能生成PCDD/Fs，用于尾气处理的活性炭，在一定温度、催化剂和其他条件综合作用下也会产生PCDD/Fs[35]。再次，部分无氯有机物也是形成PCDD/Fs的另一种主要碳源，在PAHs、CuCl2共同存在时，也能生成PCDD/Fs[38-39]。
4)氯源。在从头合成过程中，氯源可能来自有机氯化合物(PCBs、CBz等)，金属氯化物(CuCl2、FeCl3等)，固体盐(NaCl、KCl等)或气相氯(HCl、Cl2和原子氯等)[40]。土壤热脱附相关研究主要集中于有机氯污染物作为氯源时的PCDD/Fs生成情况，如PCBs、CBz、PCP、DDT等(见表1)。其他有机污染物，如氯化石蜡[41-42]、含氯和金属元素的废润滑油[43]等在热处理过程中能生成PCDD/Fs，但鲜有准确数据支撑。热脱附时土壤中无机氯化物对PCDD/Fs的影响尚未见相关报道。氯源浓度也是土壤热脱附过程中生成PCDD/Fs重要的影响因素。在300 ℃下加热2 h，向模拟飞灰中添加质量分数为0.5%~6%的KCl后，PCDD/Fs生成量随着氯化物含量的增加而增加，并在KCl的质量分数为4%时，PCDD/Fs生成量达到最大值[40]。有机氯(PVC)和无机氯(NaCl)都明显影响PCDD/Fs的形成，Cl含量与PCDD/Fs生成量正相关[44]。因此，对于氯源浓度较高的污染土壤，可通过预处理去除氯和金属降低PCDD/Fs排放量。
表 1 有机污染土壤热脱附过程中PCDD/Fs生成的影响条件Table 1. Influence conditions of PCDD/Fs formation during thermal desorption of organic contaminated soil序号 影响因素 污染物 反应基质 反应气氛 污染物浓度/(μg·g−1) 热脱附温度/℃ 热脱附时间/min 载气流速/(mL·min−1) PCDD/Fs生成量/(ng·kg−1) 来源 土壤 尾气 1 工艺参数 PCBs 实际土壤 N2 505 400~600 40 400 753~1 750 1 100~7 950 [14] 2 工艺参数 1,2-DiCBz 沙土 空气 1 000 250~400 10 400 33.7~61.2 109~223 [15] 3 工艺参数 HCBz 沙土 空气 1 000 350~400 10 400 524~1 200 231~333 [15] 4 工艺参数 PCP 沙土 N2 90 200~400 30 250 10~1 436 — [16] 5 工艺参数 PCP 实际土壤 N2 9.35~12.4 400~750 30 10 — — [25] 6 工艺参数 PCBs 实际土壤 空气 500 — 10~40 400 — — [26] 7 工艺参数 PCBs 实际土壤 N2 8 512 500 60 100~600 — — [28] 8 工艺参数 PCBs 实际土壤 0~100% O2 >6 000 500 60 400 1.91×106~2.53×106 1.84×106~6.51×106 [30] 9 土壤组分 PCBs+CuCl2 实际土壤 N2 >500 300~600 60 400 47~1 120 102~118 [33] 10 土壤组分 PCBs 沉积物 O2/N2:10%/90% 11~62 400 5 — 2.73×104~3.69×104 5.75×104~1.96×105 [46] 11 土壤组分 13C-PCBs 沉积物 O2/N2:10%/90% 10 450 5 1 000 — — [47] 12 场地污染特征 p,p′- DDT 沙土 空气 100 300 10 400 20 8.8 [45] 13 场地污染特征 p,p′- DDT 黏土 空气 100 300 10 400 45.2 6.4 [45] 14 场地污染特征 p,p′- DDT 红土 空气 100 300 10 400 37.1 5.4 [45] 15 场地污染特征 p,p′- DDT 红土 空气 100 300 10 400 806.8 57.7 [45] 16 场地污染特征 p,p′- DDT 红土 空气 200 300 10 400 1 119.7 91.3 [45] 注：—为文中无准确信息。 | Show Table
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2.3 场地污染特征的影响
污染物浓度和土壤质地也会影响热脱附后PCDD/Fs生成量。初始浓度分别为100 mg·kg−1和200 mg·kg−1的p,p′-DDT污染土壤，在热脱附后产生的PCDD/Fs浓度从806.5 ng·kg−1升至1 119.6 ng·kg−1；在300 ℃下对不同土质的p,p′-DDT污染土壤进行10 min热脱附实验，发现沙土、黏土和壤土产生的PCDD/Fs总量分别为331、803和865 ng·kg−1[45]。相比于沙土，黏土和壤土含砂量少，保水性好，且与污染物结合更紧密，污染物质更难从土壤中迅速挥发出来，为PCDD/Fs的形成提供反应时间和场所。此外，腐殖质、有机质等土壤组分会吸附重金属和有机污染物，它们对PCDD/Fs生成的影响有待进一步探讨。有机污染土壤热脱附过程中PCDD/Fs生成的影响条件见表1。
3. 土壤热脱附过程中二恶英生成的抑制机制
3.1 碱基阻滞剂的抑制机制
CaO、CaCO3等碱性阻滞剂较实用，NaOH[48]对PCBs有较好去除效果，但不经济。碱基阻滞剂主要通过吸收或中和烟气中的HCl、Cl2来减少生成PCDD/Fs所必须的氯源[49]，还可通过吸收PCDD/Fs前驱物等途径达到阻滞效果[50]。ZHAO等[51]以CaO、(NH4)2SO4、CO(NH2)2对PCBs污染土壤进行热脱附处理，发现CaO对PCDD/Fs生成量和TEQ的抑制率最高，促进PCBs脱附和降解是抑制PCDD/Fs生成的主要途径。水泥生料中含有大量CaO、CaCO3等碱性物质，对PCDD/Fs也有较好抑制作用[52]，但是添加量过大，不利于推广应用。此外，温度过高会影响PCDD/Fs阻滞剂的抑制性能。在较低温度(280~450 ℃)时，CaO抑制效果均可超过90%[50]，而高温下(850 ℃)却会促进PCDD/Fs生成[53]。尽管如此，热脱附在常用加热温度(200~500 ℃)条件下，碱基阻滞剂的PCDD/Fs生成抑制效果仍然较好，可满足需要。
3.2 硫基阻滞剂的抑制机制
硫基阻滞剂主要有SO2[54]、SO3[55]、单质S[56]、含硫煤[57]等。硫基阻滞剂主要通过与Cl2反应消耗氯源，使金属催化剂中毒失活，与前驱物发生反应，生成的硫酸盐覆盖飞灰活性位置等途径抑制PCDD/Fs[58]。含硫煤和硫铁矿热处理后分解产生SO2，对PCDD/Fs产生抑制作用。但是硫基阻滞剂的抑制效果与S/Cl比有较大相关性。在400 ℃加热条件下，当S/Cl=1时，促进生成PCDD/Fs，生成总量及TEQ达最大值；当S/Cl>1.5时，PCDD/Fs生成总量及TEQ均下降[59]。此外，温度对硫基阻滞剂的抑制效果也有较大影响，200~400 ℃温度区间内，SO2的抑制效果从不足20.0%提升至89.2%[54]。而且，S/Cl和温度具有交互影响作用。当S/Cl=1时，若大于500 ℃则单质S会抑制PCDD/Fs生成，若低于500 ℃则会促进PCDD/Fs生成；当S/Cl>1.5时，若等于400 ℃则单质S能抑制PCDD/Fs生成[56]。
3.3 氮基阻滞剂的抑制机制
氮基阻滞剂主要有CO(NH2)2、(NH4)2SO4等[51, 60]。污泥干化气含有大量NH3，HCN、H2S、SO2等抑制性气体[61]，也可作为一种高效清洁的PCDD/Fs阻滞剂。氮基阻滞剂主要通过消耗氯源，使金属催化剂中毒，与前驱物反应，降低飞灰表面活性等方式抑制PCDD/Fs[58]。热脱附时，CO(NH2)2的抑制效果与CaO相当，CO(NH2)2的主要抑制机制是在高温(400 ℃)下分解产生NH3，与烟气中Cl2或HCl反应，降低气氛中的氯源，从而减少PCDD/Fs的生成；而(NH4)2SO4主要通过将金属催化物转化为硫酸盐，毒化金属催化物，从而达到抑制效果[51]。温度对氮基阻滞剂的抑制效果有一定影响[62]。高温(650 ℃)时CO(NH2)2对PCDD/Fs抑制效果比低温(350 ℃)更好，但高温时从头合成的PCDD/Fs比低温时显著减少，说明温度的变化对PCDD/Fs的生成和抑制影响显著[60]。这与前文温度影响PCDD/Fs生成量的描述一致，因此，实际热脱附过程中需适当考虑温度和阻滞剂的综合影响。针对重金属复合污染场地时，可采用(NH4)2SO4作为阻滞剂，降低金属化合物的催化作用。直接热脱附技术产生的烟气含有一定HCl等酸性气体，故直接热脱附可采用CO(NH2)2作为阻滞剂。
3.4 氮硫协同阻滞剂的抑制机制
硫脲(SC(NH2)2)、氨基磺酸(NH2SO3H)、硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)是3种较为典型的氮硫协同阻滞剂，能高效阻滞从头合成PCDD/Fs。在加热温度350 ℃、载气含12% O2的条件下，三者抑制效果排序为SC(NH2)2 > NH2SO3H > (NH4)2S2O。SC(NH2)2抑制效果较好，主要与粉尘中金属催化剂反应，造成催化剂中毒，从而影响氯化反应。SC(NH2)2产生的SO2、NH3、HCN有抑制作用，但在650 ℃时，产生的抑制性气体持续时间短，导致抑制效果严重降低[63]。LIN等[64]往垃圾焚烧炉中加入SC(NH2)2后，烟气中PCDD/Fs的质量分数降低了55.8%，飞灰中PCDD/Fs的质量分数减少了90.3%，并且PCDD/Fs平均氯化度有所下降，而飞灰中硫含量增加，氯含量下降。热处置过程中碱基、硫基、氮基、氮硫协同阻滞剂的PCDD/Fs抑制条件与效果见表2。
表 2 热处置过程中多种阻滞剂的PCDD/Fs抑制条件与效果Table 2. Inhibition conditions and effects of PCDD/Fs with different inhibitors during thermal treatment序号 阻滞剂类型 抑制手段 反应基质 反应气氛 热脱附温度/℃ 热脱附时间/min 载气流速/(mL·min−1) 抑制效果/% 来源 PCDD/Fs生成量 TEQ 1 碱基 1% NaOH PCBs污染土壤 N2 300 60 400 98.0 — [48] 2 碱基 1% NaOH PCBs污染土壤 N2 600 60 400 99.0 — [48] 3 碱基 50% CaCO3 垃圾衍生燃料 15% O2+85% N2 350~850 30 300 76.6 76.1 [52] 4 碱基 50% CaO 垃圾衍生燃料 15% O2+85% N2 350~850 30 300 64.3 68.4 [52] 5 碱基 CaCO3 PCP 空气 850 45 300 >70 — [53] 6 碱基 CaO PCP 空气 850 45 300 促进生成 — [53] 7 碱基 CaO+飞灰 PCP 空气 850 45 300 促进生成 — [53] 8 碱基 1% CaO PCBs污染土壤 N2 400 40 400 94.3 — [51] 9 氮基 1% (NH4)2SO4 PCBs污染土壤 N2 400 40 400 73.2 — [51] 10 氮基 1% CO(NH2)2 PCBs污染土壤 N2 400 40 400 93.7 — [51] 11 氮基 CO(NH2)2 索提飞灰 10% O2+90% N2 350 60 300 52.8 42.1 [60] 12 氮基 (NH4)2SO4 索提飞灰 10% O2+90% N2 350 60 300 34.6 23.3 [60] 13 氮基 CO(NH2)2 索提飞灰 10% O2+90% N2 650 60 300 80.4 82.0 [60] 14 氮基 (NH4)2SO4 索提飞灰 10% O2+90% N2 650 60 300 81.6 80.5 [60] 15 氮基 污泥干解气 模拟飞灰 12% O2+88% N2 350 50 300 96.7 91.0 [65] 16 硫基 SO2 模拟飞灰 300×10−6 Cl2/10% O2/10% H2O/N2 350 30 — 90.3 91.8 [55] 17 硫基 SO3 模拟飞灰 300×10−6 Cl2/10% O2/10% H2O/N2 320 30 — 90.5 92.4 [55] 18 硫基 单质S(S/Cl=1) PCP+SiO2 空气 >500 30 300 抑制生成 — [56] 19 硫基 单质S(S/Cl=1) PCP+SiO2 空气 <500 30 300 促进生成 — [56] 20 硫基 单质S(S/Cl=1.5) PCP+SiO2 空气 400 30 300 促进生成 — [56] 21 硫基 煤(S/Cl=0.68) PCP 空气 800 30 300 95.0 70.0 [57] 22 硫基 煤(S/Cl=1~3) PCP 空气 800 30 300 >80.0 — [57] 23 氮硫协同 3% SC(NH2)2 模拟飞灰 12% O2+88% N2 350 50 300 99.8 — [63] 24 氮硫协同 3% NH2SO3H 模拟飞灰 12% O2+88% N2 350 30 300 92.4 — [63] 25 氮硫协同 3% (NH4)2S2O3 模拟飞灰 12% O2+88% N2 350 30 300 85.4 — [63] 26 氮硫协同 0.05% SC(NH2)2 烧结料 空气 1 000 23 3.75×105 38.8 67.6 [66] 27 氮硫协同 0.1% SC(NH2)2 烧结料 空气 1 000 23 3.75×105 47.8 72.6 [66] 28 氮硫协同 0.5% SC(NH2)2 烧结料 空气 1 000 23 3.75×105 77.6 76.5 [66] 注：—为文中无相关信息。 | Show TableDownLoad:
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4. 问题与展望
热脱附技术日益广泛地应用于污染场地修复，相关研究和技术应用也逐渐深入和成熟，但在二次污染物处理方面存在一些问题，主要有以下几个方面：1)热脱附过程中各环节PCDD/Fs生成特性不清，成因不明，热脱附过程中污染物化学转化规律尚不明了；2)缺乏热脱附工艺、土壤各因素对PCDD/Fs生成影响的基础性研究和机理性分析；3)缺少针对不同污染场地特征的热脱附调理剂选择开发，特别是能同时提高脱附效率和PCDD/Fs阻滞效果的热脱附调理剂。研发一系列高效、节能、环保的热脱附设备势在必行，进一步明晰热脱附过程中尾气生成机制和抑制措施将成为重点问题。
目前，由于排放标准日趋严格和尾气处理技术的非普适性，为了进一步提升热脱附技术的尾气处理技术，可重点从污染物化学转化机理与机制、污染物抑制机理及防控技术等方面开展深入研究。
1)热脱附全过程中污染物化学转化机理研究。开展各工艺流程中污染物化学转化研究，针对各段工艺区域，如加热窑、除尘器、二燃室等，探索沿程污染物分布特性；开展各段PCDD/Fs行为研究，探明PCDD/Fs分布情况，进行相关动力学及化学转化规律研究；开展各工艺流程间污染物转化成因关联研究，探索各段尾气及PCDD/Fs形成的关联性。
2)热脱附尾气生成机制及影响因素研究，并进行应用优化。一是针对不同基本热脱附工艺参数下PCDD/Fs生成行为及尾气生成机制进行研究，主要包括热脱附温度、载气流速、反应气氛等各单因素的影响，不同工艺参数组合的影响及针对不同污染场地情况的最优热脱附工艺参数优选；二是针对不同污染场地的实际特征，对影响二次污染物生成的各因素进行研究，如金属、水分、土质、土壤矿物组分、污染物组成等，给出各因素对二次污染物生成的影响机制，为实际应用提供污染土壤前处理参考，优化相关操作条件或工艺。基于工艺参数和影响因素等基础性研究，获得从源头上控制PCDD/Fs生成的综合优化措施。
3)热脱附尾气抑制机理及二次污染防控措施研究。开展PCDD/Fs阻滞机理及控制措施研究，探明各阻滞剂对热脱附过程中PCDD/Fs的抑制性能及机理，并探索新型绿色高效PCDD/Fs阻滞剂的开发利用；开展阻滞剂抑制效能影响因素研究，掌握热脱附工艺参数、土壤因素或阻滞剂添加条件对PCDD/Fs抑制效果及影响机理，优化操作条件；开展阻滞剂抑制效能经济性分析和可行性评估，提出一系列可操作二次污染防控措施，满足针对不同污染场地特征选用不同阻滞剂的实际需求。
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图 1 移动式医疗废物微波消毒处理作业车
Figure 1. Mobile microwave disinfection vehicle for medical waste
图 3 医疗废物摩擦热原位消毒设备
Figure 3. In-situ friction heat disinfection vehicle for medical waste
表 1 医疗废物原位消毒处理工艺技术比较分析
Table 1. Comparative analysis of in-situ treatment and disposal technology of medical waste
对比项目 微波消毒 高温蒸汽消毒 摩擦热消毒 消毒原理 利用微波或微波与高温蒸汽组合作用杀灭医疗废物中病原微生物，使其消除潜在的感染性危害的处理方法[9]。 利用高温蒸汽杀灭医疗废物中病原微生物，使其消除潜在的感染性危害的处理方法[9]。 通过控制设备消毒室内特制的合金刀片叶轮，将医疗废物充分研磨打碎的同时产生摩擦热使之均匀加热，医疗废物中致病微生物发生蛋白质变性和凝固，令致病微生物死亡，实现医疗废物无害化的处理方法[10]。 适用范围 可处理《医疗废物分类目录 (2021年版) 》[11]中的感染性、病理例、损伤性3类医疗废物，但药物性、化学性医疗废物不能处置，需要采取焚烧、填埋或回收的方式处置[12]。 设备要求 密闭，耐高温，电磁防护。 密闭保温，耐高温高压。 密闭，耐高温，防噪音控制。 作业方式 连续 间歇 间歇 移动车载后规模范围 1~5 t·d−1 运行维护 运行要求低，成本低。 运行要求高，成本较高。 运行要求低，成本低。 技术优点 运行费用低、适应性强、二次污染少、不产生二恶英等污染物、易于操作管理。 技术缺点 不能处理药物性、化学性医疗废物。 适用场景 疫情及基层边远地区医疗废物消毒处理。
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表 2 3种原位消毒处理设备及应用场所情况
Table 2. Three types of in-situ disinfection treatment facilities and application sites
技术类别 设备规格 设备运行地点 运行及测试时间 委托检测类别 微波消毒 移动式微波消毒作业车 (产品型号：LYC5150XXDF6) 成都市武侯区、成都市开发区、凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州、资阳、广安、乐山、广元、巴中、宜宾、眉山。 运行时间：2022年7月、9月。测试时间 (3次测试) ：2022年6月、8月、9月。 地方政府委托检测 高温蒸汽消毒 可移动式高温蒸汽消毒方舱 (产品型号：MWM-1000×3) 绵阳市、德阳市、南充市、泸州市、攀枝花市。 运行时间：2022年9月、11月。测试时间 (3次测试) ：2022年8月、11月。 地方专项项目委托检测 摩擦热消毒 摩擦热原位消毒处理设备 (产品型号：NW15) 杭州市临安区青山湖街道社区卫生服务中心、临安区中医院等地。 运行时间：2021年全年。测试时间 (3次测试) ：2022年1月。 企业自行委托检测 注：本研究涉及相关案例数据信息已获得用户的许可。
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表 3 移动式医疗废微波原位消毒作业车技术参数
Table 3. Technical parameters of mobile medical waste in-situ microwave disinfection operation vehicle
技术指标 规格/参数 技术指标 规格/参数 处理量 5 t·d-1 (以每天工作16 h计) 箱体 防腐复合板 总功率 120 kW 上料架匹配垃圾桶 660/240 L 整车尺寸 9 780 mm×2 550 mm×3 990 mm 消毒系统配置 进料、破碎、微波消毒、出料、处置、清洗消毒、废气处理、废水处理、固体废物处理处置等单元。 能源种类 柴油 消毒运行参数控制 针对微波频率、消毒温度、消毒时间等符合相应要求。 排放标准 《轻型汽车污染物排放限值及测量方法 (中国第六阶段) 》 (GB 18352.6-2016) [16]；《重型柴油车污染物排放限值及测量方法 (中国第六阶段) 》 (GB 17691-2018) [17]
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表 4 医疗废物高温蒸汽原位消毒作业车技术参数
Table 4. Technical parameters of medical waste in-situ steam disinfection operation vehicle
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表 5 医疗废物摩擦热原位消毒设备技术参数
Table 5. Technical parameters of in-situ friction heat disinfection vehicle
技术指标 规格/参数 技术指标 规格/参数 处理量 0.5 t·d−1 (以每天工作16 h计) 箱体 防腐复合板 总功率 120 kW 消毒系统配置 进料、破碎研磨、尾气处理、出料等单元。 整车尺寸 6 000×2 500×2 500 mm 消毒运行参数控制 消毒温度、消毒时间应符合相应要求。 能源种类 电
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表 6 不同单位使用的微波原位消毒车消毒检测结果
Table 6. Sterilization Test Results of Disinfection Vehicles Used by Different Units
序号 检测日期 消毒时间 不同试验次数各载体的平均杀灭对数值 委托检测单位 指示菌种 1 2 3 1 2022.06.17 51 min 6.27 6.30 6.30 眉山市生态环境局 枯草杆菌黑色变种芽孢 (ATCC9372) 2 2022.08.12 54 min 6.29 6.30 6.30 成都市环境应急指挥保障中心 3 2022.09.09 48 min 6.32 6.40 6.30 河南利盈专用车有限公司
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表 7 不同用户使用的高温蒸汽消毒车消毒检测结果
Table 7. Disinfection test results of high-temperature steam disinfection vehicles used by different user
序号 检测日期 消毒时间 检验结果 委托检测单位 指示菌种 1 2022.8.16 45 min >4.00 绵阳市“移动式医疗废物处置车”项目 嗜热脂肪杆菌芽孢 (ATCC 7953) 2 2022.08.15 45 min >4.00 绵阳市“移动式医疗废物处置车”项目 3 2021.11.23 45 min >4.00 移动式医疗废物处置方舱
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表 8 摩擦热原位消毒设备消毒检测结果
Table 8. Disinfection test results of friction heat in situ disinfection facilities
序号 检测日期 不同实验次数各染菌载体平均杀灭对数值 委托检测单位 消毒时间 指示菌种 1 2 3 1 2021.1.6 >4.00 >4.00 >4.00 浙江微盾环保科技股份有限公司 全程消毒时间≥30 min 枯草杆菌黑色变种芽孢 (ATCC 9372) 和嗜热性脂肪杆菌芽孢 (ATCC 7953) 2 >4.00 >4.00 >4.00 3 >4.00 >4.00 >4.00 4 2021.1.7 >4.00 >4.00 >4.00 5 >4.00 >4.00 >4.00 6 >4.00 >4.00 >4.00 7 2021.1.17 >4.00 >4.00 >4.00 8 >4.00 >4.00 >4.00 9 >4.00 >4.00 >4.00
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表 9 医疗废物原位消毒处理工艺污染物排放情况对比
Table 9. Comparison of pollutant emissions of three in-situ disinfection treatment processes for medical waste
技术类别 消毒温度/ ℃ 消毒时间/min 破碎机结构 废水排放 废气排放 减量减容效果 微波消毒 95 45 双辊式 极少 少 需要少许附加水蒸汽，减容不减重 高温蒸汽消毒 134 45 双辊式 相对较多 相对较多 需要附加水蒸汽，减容增重 摩擦热消毒 90 30 合金叶轮刀片 极少 少 加热过程水分蒸发，减容减重
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表 10 3种原位消毒处理设备的供电要求
Table 10. Power supply requirements for three in-situ disinfection treatment processes
技术类别 接入变压器容量/kVA 运行安全防护 污染物排放控制难易程度 微波消毒 200 微波辐射防护 小 高温蒸汽消毒 500 避免高温蒸汽灼伤 相对较大 摩擦热消毒 200 防止金属类物质进入消毒设施，确保破碎效果。 小
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表 11 3种原位消毒处理工艺能耗与物资消耗成本对比
Table 11. Comparison of energy consumption and material consumption cost of three in-situ disinfection treatment processes
技术类别 单日能耗 (电能) /kW·h 日常物资消耗 单日能耗与物资消耗成本 微波消毒 约1 120 无 约1 120元 高温蒸汽消毒 约2800 防粘壁专用塑料袋约120个 (500 L规格) 约2 860元 摩擦热消毒 约1 820 无 约1 820元
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表 12 原位消毒处理工艺参数配置要求对比
Table 12. Comparison of in-situ treatment process parameter configuration requirements
对比项目 微波消毒 高温蒸汽消毒 摩擦热消毒 消毒参数控制 采用单独微波消毒处理工艺时，微波频率应采用 (915±25) MHz或 (2450±50) MHz，消毒温度应≥95 ℃，消毒时间应≥45 min；采用微波与高温蒸汽组合消毒处理工艺时，微波频率应采用 (2450±50) MHz，压力≥0.33 MPa，消毒温度≥135 ℃时，消毒时间≥5 min[9]。 预真空度≥0.08 MPa，消毒处理温度≥134 ℃，消毒处理压力≥220 kPa (表压) ，消毒时间≥45min[9]。 刀片与医疗废物摩擦过程，机械能转化为热能，实现废物 360°无死角均匀摩擦受热，温度达到150 ℃后叶轮转速减慢，全程消毒时间≥30 min[10]。 系统配置 进料、破碎、微波消毒、出料、处置、清洗消毒、废气处理、废水处理、固体废物处理处置等单元。 蒸汽供给、进料、蒸汽消毒、破碎、压缩、处置、废气处理、废水处理、固体废物处理处置、出料等单元。 进料、破碎研磨、尾气处理、出料等单元。 车载式配置要求 能源供应 (可自带发电机组) 、舱体规格、舱体防水、系统防震、重心控制、轻量化等设计措施。 微生物消毒指标 嗜热脂肪杆菌芽孢和枯草杆菌黑色变种芽孢≥4.00[9] 嗜热脂肪杆菌芽孢 (ATCC 7953) ≥4.00[9] 嗜热脂肪杆菌芽孢和枯草杆菌黑色变种芽孢≥4.00[9] 污染物排放控制 非甲烷总烃限值20 mg·m−3，颗粒物执行《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) [20] 中颗粒物排放限值，臭气浓度执行《恶臭污染物排放标准》 (GB 14554-1994) 指标要求[21]，可配套UV光解氧化催化+过滤+活性炭吸附多重净化工艺实现对气体进行灭菌除臭过滤净化。 毁型要求 毁型比较彻底，减容50%，符合要求。 毁型较好，减容50%，符合要求。 毁型彻底，减容70%，符合要求。 场地要求 在医院、卫生院或其他产生医疗废物的场所等，为原位消毒处理设备提供停放场地即可。 自动化及信息系统 围绕自动上料、消毒处理、尾气及废水处理等环节，实现自动化，有条件的实现信息化，做到全过程可监控。 注：1) 工艺参数调整及采用其他新工艺和技术时，应通过第三方机构的测试评价认定[9]；2) 采用微波与高温蒸汽组合消毒处理工艺时，在消毒时间上会优于传统微波消毒，但基于国内暂未有单位针对该技术进行原位就地处理实践。
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