高溫蒸汽滅菌處理技術處置醫療廢物工藝設計
摘要：高溫蒸汽滅菌處理技術是近幾年開發的新型醫療廢物處置技術，并在全國部分地區得到了應用和推廣。以西北某市醫療廢物處置工程中高溫蒸汽滅菌處理技術的應用為例，通過對其工程原理、系統組成、工藝流程等的分析論證共同探討其工程原理和性能特點，為今后在工程實際中的運用提供參考。
關鍵詞：高溫蒸汽滅菌處理技術, 醫療廢物, 工藝設計
醫療廢物主要來源于醫療、預防、保健、醫學科研、教學等部門產生的具有直接和間接感染性、毒性及其危害性的廢物。醫療廢物分為感染性廢物、病理性廢物、損傷性廢物、藥物性廢物、化學性廢物5種類型，由于醫療廢物攜帶有大量的病菌、病毒，其病菌和病原體含量是普通垃圾的數百倍甚至成千上萬倍，因此，具有很強的生物毒性和傳染性。
由于醫療廢物具有很強的生物毒性和傳染性，因此，不經處理的醫療廢物隨意排放或選擇的處置方法不當，就會對水體、大氣、土壤等的環境安全造成污染、甚至是致命性的危害，而環境污染最終將導致人類多種疾病的發生及人類生存環境的破壞，因此，技術可靠、環保性能優良，經濟節約，而且符合地方實際的醫療廢物處置技術的運用就顯得尤為重要。本工程位于西部地區，由于經濟不太發達，不僅初期投資資金緊張，而且運行維護費用短缺，因此選擇投資低，運行費用低，而技術可靠、環保性能優良的高溫蒸汽滅菌處理技術作為本工程醫療廢物處置技術，用于處理某市范圍內產生的感染性廢物和損傷性廢物，將病理性廢物送至市火葬場處理，藥物性廢物、化學性廢物送至省危廢中心處理。
1 高溫蒸汽滅菌處理技術
1．1工作原理
高溫蒸汽滅菌處理技術是通過高溫、高壓蒸汽作用于醫療廢物實現醫療廢物毀形、減容和無害化的過程。高壓蒸汽具有溫度高、穿透力強的特點，將醫療廢物暴露于一定溫度的高壓蒸汽氛圍中并停留適當的時間，利用水蒸氣停留期間所釋放出的潛熱，將醫療廢物中致病微生物的蛋白質凝固變性而殺滅，達到醫療廢物處置無害化目的的濕熱處理過程。高溫蒸汽滅菌溫度一般為124—150 oC溫度、壓力為0．2 MPa，維持時間20—90 min。
1．2性能特征
高溫蒸汽滅菌處理技術的優點是沒有酸性氣體、重金屬、二惡英等有毒有害物質產生；可以有效殺滅細菌和各類病菌、病毒；工程造價較低、運行維護簡單、運行費用低，是一種簡便、可靠、經濟、快速的滅菌方法。然而，高溫蒸汽處理系統也存在著一定的缺點，如受傳統觀念的影響，不適合處理人體組織器官和肢體；會產生微生物、揮發性有機化合物(VOC)，以及難聞氣體和有毒廢液，廢氣、廢液需要處理；處理后的垃圾相對于焚燒處置技術在體積和重量上較大。
1．3醫療廢物適應性
醫療廢物成分的多樣性、復雜性決定了醫療廢物處置時對其處置技術具有選擇性，不同的醫療廢物處置技術對醫療廢物的適應性是不同的，高溫蒸汽滅菌處理技術對醫療廢物適應性具體見表1。
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2高溫蒸汽滅菌處理技術系統組成
2．1 系統性能參數設計
高溫蒸汽滅菌系統的設計性能參數：滅菌溫度134℃；滅菌壓力0．24 MPa；消毒時間一般為45 min。
2．2系統組成設計
高溫蒸汽滅菌處理技術設備主要有：廢物粉碎系統、滅菌系統、卸料系統、廢氣處理系統、廢液處理系統、高溫蒸汽供給系統、殘渣處理系統、自動控制系統。
2．2．1廢物粉碎系統
廢物粉碎系統主要設備、設施包括：保護罩、地磅、提升傾斜裝置、漏斗、粉碎機、中間漏斗。a．保護罩設置于粉碎系統外部，用于保護整個提升傾斜裝置和粉碎設備區域，并將此區域與外部環境隔離，防止醫療廢物粉碎過程中臭氣、病菌、病毒的擴散，防護罩上設置了輥式卷簾門，用于醫療廢物的進入和進入后保護罩的密閉，保護罩除有現場控制關閉按鈕外，還與其他配套設備有必備連接，用于緊急情況時的聯動應急關閉。b．地磅設置于進料口、輥式卷簾門后，用于計量進入系統的廢物量，并將記錄結果傳輸給計算機進行統計，以此作為消毒系統工況自動調整的依據。c．提升傾斜裝置用于將地磅上經過稱重計量的醫療廢物提升并倒入粉碎機上方的漏斗。d．漏斗用于接受提升傾斜裝置輸送的醫療廢物，并將其導入粉碎機內，漏斗上部設置有與提升傾斜裝置可以聯動、并帶有垂直壓力的漏斗蓋，其作用是將醫療廢物注入粉碎機并防止堆積堵塞，整個漏斗蓋邊緣為彈性密封圈，在粉碎機運轉時保證漏斗口密閉。e．粉碎機采用轉子切割技術，無噪音，無振動，低速運轉；粉碎機設計要求既能破碎強大的固形物料(如玻璃、針頭、手術刀等)，又能夠破碎軟的物料(如紗布，包裝袋等)，要求破碎的粒度控制在30 rain以下。f．中間漏斗用于連接粉碎機和螺旋輸送機，并有臭氣收集管道與廢氣處理系統聯接。
2．2．2滅菌系統
滅菌系統主要設備包括：螺旋輸送機、緩沖器、螺旋上料機和消毒室。a．螺旋輸送機用于將粉碎后的物料從中間漏斗注入到緩沖罐。b．緩沖器對醫療廢物的輸送在量上起到緩沖調節的作用。c．螺旋上料機用于把醫療廢物從緩沖器輸送到消毒室，為了保證物料在傳送過程中廢液的傳輸效率，螺旋輸送機的傳送速度可根據螺旋輸送管的傾斜度和長度來調整設定。d．消毒室是醫療廢物高溫蒸汽滅菌處理系統的核心設備，由硬件和軟件兩部分構成，硬件部分主要由高溫高壓蒸汽滅菌內腔、蒸汽管路、保溫夾套、廢液消毒裝置、廢氣過濾處理器、PIE過程控制面板以及與其配套的測控部件等組成。消毒室的功能是將進入室內的醫療廢物中所含的病毒與病菌利用高溫蒸汽徹底殺滅。軟件部分采用先進的PLC控制技術，完成整個處理過程的自動控制。包括：真空預熱控制，升溫、加壓、自啟停控制，循環處理工程中對時間、溫度等參數的調節控制以及殘液、廢冷凝水的消毒控制。
2．2．3卸料系統
卸料系統主要由螺旋輸送機和卸料站組成：
1)螺旋輸送機用于將消毒后的醫療廢物從消毒室卸出，并輸送至卸料站。
2)卸料站位于螺旋輸送機卸料機下方，卸料門開啟后，卸料容器將被推放至卸料機的下方，卸料容器中預放塑料袋，容器裝滿后，將塑料袋封口取出，然后運往垃圾填埋場填埋處理。
2．2．4廢氣處理系統
尾氣處理系統主要是由一套紫外線消毒器、一級過濾系統、一級吸附系統組成。紫外線能夠將氣體中的病菌、病毒進行滅活處置，而過濾系統由0．2 ttm的高效過濾器組成，保證細菌或芽孢全部截留下來，截留效率在99．99％以上。另一級為活性炭氈吸附器，由活性炭完成對不凝氣體中的揮發性有機物及重金屬的吸附，經過處理的氣體由車間外20m高的排氣管達標排放。
2．2．5廢液處理系統
廢液處理系統包括冷凝液消毒裝置、循環泵等設備。在預真空過程中形成的冷凝液及在傳輸過程中產生的廢液經過收集管網收集，由循環泵輸送進入消毒罐，在消毒罐中經煮沸后達到完全滅菌的效果。消毒裝置的設計溫度為125℃，持續維持時間為30 min。經過消毒處理的廢液排放至廠區的污水調節池，經過進一步消毒處理后，與生活垃圾填埋場滲瀝液一起排人城市污水管網，冷凝水排放標準遵循CB978．1996(一級)《污水綜合排放標準》和GBl8466．2005／(醫療機構水污染排放標準》。
2．2．6高溫蒸汽供給系統
蒸汽供給系統包括蒸汽鍋爐和軟化水處理機。蒸汽鍋爐用于提供滅菌系統所需高溫蒸汽；而軟化水處理設備用于提供給蒸汽鍋爐產生蒸汽所需要的軟化水。
2．2．7殘渣處理系統
醫療廢物處置廠產生無毒、無害醫療廢物滅菌殘渣經過塑料袋裝封口后，由機械車輛運往生活垃圾填埋場填埋處理。
2．2．8自動控制系統
2．2．8．1系統組成
控制系統采用先進的PIE控制技術，完成整個過程的自動控制。控制系統構成包括硬件及軟件兩部分：1)硬件部分包括PIE控制面板、傳感元件、控制調節閥等單元構成。控制面板采用中文菜單式觸摸屏設計，使操作工易于掌握；所有控制閥門的執行方式均為氣動形式。2)軟件部分控制程序編程使用梯形圖或模塊編程，系統設置參數設置模式，BD試驗模式，滅菌處置模式有3種運行模式：a．參數設置模式：進入參數設置模式，操作人員可對滅菌器的滅菌時間、溫度、壓力等參數，依據醫療廢物性質進行在線修改，同時也可對廢液處置裝置的消毒時間、溫度、壓力，依據廢液量的多少進行在線修改。b．B．D試驗模式：B．D試驗的目的是測試檢測空氣排除效果或抽真空性能，以保證正常滅菌時的滅菌效果。c．滅菌處置模式：進入滅菌處置，系統將開始進行醫療廢物的滅菌處置程序。
2. 2. 8. 2 自動控制應達到的功能
自動控制應達到的功能有：1)處置過程狀態顯示功能：實時顯示當前運行所處的狀態。具體包括：所處階段、滅菌時間(或剩余滅菌時間)、干燥時間(或剩余干燥時間)。2)運行過程中主要參數當前值的顯示及打印功能：在運行過程中，實時跟蹤反饋滅菌器內部的溫度、壓力。滅菌結束后，應將整個處置過程的參數，如脈動次數、滅菌時間、滅菌溫度、干燥時間、操作號打印出來，作為備份記錄保存。3)門的互鎖功能：即在整個滅菌過程中，如果沒有完成所有的滅菌操作，前、后門均不能打開，而且出料、進料門不能夠同時打開，這樣既保證了人員安全，也達到有菌端和無菌端的有效隔離，同時保證即使因為突發故障使得滅菌操作沒有進行完畢，物料也不會因為人為因素被取出進入下一環節。4)操作號的記錄功能：每次操作員都要將自己的操作號輸入系統，處理完畢后，將其自行記錄的所有參數打印出來作為存根，以備復查和溯源使用。5)滅菌質量自檢功能：為了保證滅菌處置達到要求，每天第一次滅菌前都應進行B．D試驗。6)應急保護功能：為了防止如突然斷電、斷水、員工的誤操作等事件的發生，系統設有特殊工況下的安全應急保護功能。如出現上述情況，系統都不會繼續運轉，滅菌處置循環就不能夠完成，導致進出料的前后門均不能打開，這樣滅菌系統內的傳染性物料與外界環境隔離，待故障解決后，重新進行滅菌處置循環即可。
3高溫蒸汽滅菌處理技術系統工藝設計
醫療廢物高溫蒸汽滅菌處置工藝包括3個階段：提升破碎階段、滅菌階段、輸出袋裝階段。其工藝流程見圖l。
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1)帶包裝的醫療廢物由進料窗口投入地磅上的進料斗，經過稱重計量的醫療廢物經提升傾斜裝置提升后卸入破碎機漏斗。
2)醫療廢物由漏斗進入粉碎設備后將被破碎成30 mm×30 mill的小碎片，實現醫療廢物的毀形和減容，碎片落人碎料儲倉。
3)破碎后的醫療廢物由螺旋輸送裝置自碎料儲倉輸送至緩沖器。
4)進入緩沖器的醫療廢物碎片由螺旋上料機輸送進入消毒室。
5)蒸汽發生器產生蒸汽作用于消毒室內的醫療廢物，并輔助機械攪拌，快速、徹底殺滅所有細菌和病毒。
醫療廢物滅菌處置過程包括預真空階段、滅菌階段、干燥階段：a．預真空階段：高溫高壓蒸汽滅菌過程中，滅菌介質設定為飽和蒸汽，而醫療廢物中的干冷空氣是熱的不良導體，是影響蒸汽滅菌的主要因素之一，因此必須排除空氣等不凝性氣體的干擾，當醫療廢物進入內腔前，通過飽和蒸汽加熱內腔和持續攪動消毒室，排出部分空氣和碎質材料中混入的空氣。然后充入高壓蒸汽，預真空達到0．06～0．09 MPa(一般0．07 MPa)，滅菌蒸汽壓力為0．24 MPa，為使其內腔中所有局部密閉區域均達到真空狀態。預真空過程能夠保證高壓蒸汽更易滲透至物料內部，使物料與蒸汽更加充分接觸，最終保證滅菌的效果。另外經短時間內交替的真空和充壓過程，其中部分水分被潛熱蒸發，隨排汽過程排出，經廢氣處理系統消毒、過濾、吸附等無害化處理后達標排放。b．滅菌階段：經過預真空后，開始不斷的充蒸汽，使溫度升至134℃，進入滅菌階段，該過程主要是溫度調節過程。當溫度低于設定溫度時，繼續充蒸汽，當溫度高于設定溫度時，停止充蒸汽。在設定的溫度為0．24 MPa的蒸汽壓力下保持45 min，以達到完全滅菌的效果，滅菌室溫度控制誤差為±2℃。c．干燥階段：當在134℃的溫度，維持45 rain的時間后，可以消除壓力，抽真空，進入干燥階段。通過強力抽真空，在一定的壓力(0．06。0．09 MPa)下維持12 min，以強力排出醫療廢物內部的水分和積液(即冷凝液)，冷凝液回收后進冷凝液消毒罐，干燥后的箱體內充人空氣達到壓力平衡后完成干燥。
6)經過設定的消毒程序并得到控制系統確認后，醫療廢物從消毒滅菌室中排出，落人出料儲倉。
7)出料儲倉中消毒后的醫療廢物由螺旋出料器輸送，經出料口排入卸料站，完成消毒過程。
8)卸料站中的無毒害殘渣經過塑料袋裝后送往生活垃圾填埋場填埋處理。
9)消毒過程中產生的氣體經過廢氣處理系統消毒、凈化后達標排放。
lO)消毒過程中產生的冷凝液及醫療廢物中攜帶的廢液經過收集后進入冷凝液消毒罐，在消毒罐消毒后進人廢液處理系統，經過再次凈化處理后與生活垃圾滲瀝液一起進入城市污水管網。
4結論
通過本工程高溫蒸汽處理技術的設計運用認為，控制高溫蒸汽滅菌處理技術系統的各個設計環節，選擇符合法規、規范要求的設備，在病理性廢物、藥物性廢物、化學性廢物已有處理技術或處理途徑的情況下，高溫蒸汽處理技術是適合地方經濟不太發達地區選用的一種技術可靠、經濟節約、環保性能優良的醫療廢物處理技術。
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