高温蒸汽灭菌处理技术处置医疗废物工艺设计
摘要：高温蒸汽灭菌处理技术是近几年开发的新型医疗废物处置技术，并在全国部分地区得到了应用和推广。以西北某市医疗废物处置工程中高温蒸汽灭菌处理技术的应用为例，通过对其工程原理、系统组成、工艺流程等的分析论证共同探讨其工程原理和性能特点，为今后在工程实际中的运用提供参考。
关键词：高温蒸汽灭菌处理技术, 医疗废物, 工艺设计
医疗废物主要来源于医疗、预防、保健、医学科研、教学等部门产生的具有直接和间接感染性、毒性及其危害性的废物。医疗废物分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物、化学性废物5种类型，由于医疗废物携带有大量的病菌、病毒，其病菌和病原体含量是普通垃圾的数百倍甚至成千上万倍，因此，具有很强的生物毒性和传染性。
由于医疗废物具有很强的生物毒性和传染性，因此，不经处理的医疗废物随意排放或选择的处置方法不当，就会对水体、大气、土壤等的环境安全造成污染、甚至是致命性的危害，而环境污染最终将导致人类多种疾病的发生及人类生存环境的破坏，因此，技术可靠、环保性能优良，经济节约，而且符合地方实际的医疗废物处置技术的运用就显得尤为重要。本工程位于西部地区，由于经济不太发达，不仅初期投资资金紧张，而且运行维护费用短缺，因此选择投资低，运行费用低，而技术可靠、环保性能优良的高温蒸汽灭菌处理技术作为本工程医疗废物处置技术，用于处理某市范围内产生的感染性废物和损伤性废物，将病理性废物送至市火葬场处理，药物性废物、化学性废物送至省危废中心处理。
1 高温蒸汽灭菌处理技术
1．1工作原理
高温蒸汽灭菌处理技术是通过高温、高压蒸汽作用于医疗废物实现医疗废物毁形、减容和无害化的过程。高压蒸汽具有温度高、穿透力强的特点，将医疗废物暴露于一定温度的高压蒸汽氛围中并停留适当的时间，利用水蒸气停留期间所释放出的潜热，将医疗废物中致病微生物的蛋白质凝固变性而杀灭，达到医疗废物处置无害化目的的湿热处理过程。高温蒸汽灭菌温度一般为124—150 oC温度、压力为0．2 MPa，维持时间20—90 min。
1．2性能特征
高温蒸汽灭菌处理技术的优点是没有酸性气体、重金属、二恶英等有毒有害物质产生；可以有效杀灭细菌和各类病菌、病毒；工程造价较低、运行维护简单、运行费用低，是一种简便、可靠、经济、快速的灭菌方法。然而，高温蒸汽处理系统也存在着一定的缺点，如受传统观念的影响，不适合处理人体组织器官和肢体；会产生微生物、挥发性有机化合物(VOC)，以及难闻气体和有毒废液，废气、废液需要处理；处理后的垃圾相对于焚烧处置技术在体积和重量上较大。
1．3医疗废物适应性
医疗废物成分的多样性、复杂性决定了医疗废物处置时对其处置技术具有选择性，不同的医疗废物处置技术对医疗废物的适应性是不同的，高温蒸汽灭菌处理技术对医疗废物适应性具体见表1。
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2高温蒸汽灭菌处理技术系统组成
2．1 系统性能参数设计
高温蒸汽灭菌系统的设计性能参数：灭菌温度134℃；灭菌压力0．24 MPa；消毒时间一般为45 min。
2．2系统组成设计
高温蒸汽灭菌处理技术设备主要有：废物粉碎系统、灭菌系统、卸料系统、废气处理系统、废液处理系统、高温蒸汽供给系统、残渣处理系统、自动控制系统。
2．2．1废物粉碎系统
废物粉碎系统主要设备、设施包括：保护罩、地磅、提升倾斜装置、漏斗、粉碎机、中间漏斗。a．保护罩设置于粉碎系统外部，用于保护整个提升倾斜装置和粉碎设备区域，并将此区域与外部环境隔离，防止医疗废物粉碎过程中臭气、病菌、病毒的扩散，防护罩上设置了辊式卷帘门，用于医疗废物的进入和进入后保护罩的密闭，保护罩除有现场控制关闭按钮外，还与其他配套设备有必备连接，用于紧急情况时的联动应急关闭。b．地磅设置于进料口、辊式卷帘门后，用于计量进入系统的废物量，并将记录结果传输给计算机进行统计，以此作为消毒系统工况自动调整的依据。c．提升倾斜装置用于将地磅上经过称重计量的医疗废物提升并倒入粉碎机上方的漏斗。d．漏斗用于接受提升倾斜装置输送的医疗废物，并将其导入粉碎机内，漏斗上部设置有与提升倾斜装置可以联动、并带有垂直压力的漏斗盖，其作用是将医疗废物注入粉碎机并防止堆积堵塞，整个漏斗盖边缘为弹性密封圈，在粉碎机运转时保证漏斗口密闭。e．粉碎机采用转子切割技术，无噪音，无振动，低速运转；粉碎机设计要求既能破碎强大的固形物料(如玻璃、针头、手术刀等)，又能够破碎软的物料(如纱布，包装袋等)，要求破碎的粒度控制在30 rain以下。f．中间漏斗用于连接粉碎机和螺旋输送机，并有臭气收集管道与废气处理系统联接。
2．2．2灭菌系统
灭菌系统主要设备包括：螺旋输送机、缓冲器、螺旋上料机和消毒室。a．螺旋输送机用于将粉碎后的物料从中间漏斗注入到缓冲罐。b．缓冲器对医疗废物的输送在量上起到缓冲调节的作用。c．螺旋上料机用于把医疗废物从缓冲器输送到消毒室，为了保证物料在传送过程中废液的传输效率，螺旋输送机的传送速度可根据螺旋输送管的倾斜度和长度来调整设定。d．消毒室是医疗废物高温蒸汽灭菌处理系统的核心设备，由硬件和软件两部分构成，硬件部分主要由高温高压蒸汽灭菌内腔、蒸汽管路、保温夹套、废液消毒装置、废气过滤处理器、PIE过程控制面板以及与其配套的测控部件等组成。消毒室的功能是将进入室内的医疗废物中所含的病毒与病菌利用高温蒸汽彻底杀灭。软件部分采用先进的PLC控制技术，完成整个处理过程的自动控制。包括：真空预热控制，升温、加压、自启停控制，循环处理工程中对时间、温度等参数的调节控制以及残液、废冷凝水的消毒控制。
2．2．3卸料系统
卸料系统主要由螺旋输送机和卸料站组成：
1)螺旋输送机用于将消毒后的医疗废物从消毒室卸出，并输送至卸料站。
2)卸料站位于螺旋输送机卸料机下方，卸料门开启后，卸料容器将被推放至卸料机的下方，卸料容器中预放塑料袋，容器装满后，将塑料袋封口取出，然后运往垃圾填埋场填埋处理。
2．2．4废气处理系统
尾气处理系统主要是由一套紫外线消毒器、一级过滤系统、一级吸附系统组成。紫外线能够将气体中的病菌、病毒进行灭活处置，而过滤系统由0．2 ttm的高效过滤器组成，保证细菌或芽孢全部截留下来，截留效率在99．99％以上。另一级为活性炭毡吸附器，由活性炭完成对不凝气体中的挥发性有机物及重金属的吸附，经过处理的气体由车间外20m高的排气管达标排放。
2．2．5废液处理系统
废液处理系统包括冷凝液消毒装置、循环泵等设备。在预真空过程中形成的冷凝液及在传输过程中产生的废液经过收集管网收集，由循环泵输送进入消毒罐，在消毒罐中经煮沸后达到完全灭菌的效果。消毒装置的设计温度为125℃，持续维持时间为30 min。经过消毒处理的废液排放至厂区的污水调节池，经过进一步消毒处理后，与生活垃圾填埋场渗沥液一起排人城市污水管网，冷凝水排放标准遵循CB978．1996(一级)《污水综合排放标准》和GBl8466．2005／(医疗机构水污染排放标准》。
2．2．6高温蒸汽供给系统
蒸汽供给系统包括蒸汽锅炉和软化水处理机。蒸汽锅炉用于提供灭菌系统所需高温蒸汽；而软化水处理设备用于提供给蒸汽锅炉产生蒸汽所需要的软化水。
2．2．7残渣处理系统
医疗废物处置厂产生无毒、无害医疗废物灭菌残渣经过塑料袋装封口后，由机械车辆运往生活垃圾填埋场填埋处理。
2．2．8自动控制系统
2．2．8．1系统组成
控制系统采用先进的PIE控制技术，完成整个过程的自动控制。控制系统构成包括硬件及软件两部分：1)硬件部分包括PIE控制面板、传感元件、控制调节阀等单元构成。控制面板采用中文菜单式触摸屏设计，使操作工易于掌握；所有控制阀门的执行方式均为气动形式。2)软件部分控制程序编程使用梯形图或模块编程，系统设置参数设置模式，BD试验模式，灭菌处置模式有3种运行模式：a．参数设置模式：进入参数设置模式，操作人员可对灭菌器的灭菌时间、温度、压力等参数，依据医疗废物性质进行在线修改，同时也可对废液处置装置的消毒时间、温度、压力，依据废液量的多少进行在线修改。b．B．D试验模式：B．D试验的目的是测试检测空气排除效果或抽真空性能，以保证正常灭菌时的灭菌效果。c．灭菌处置模式：进入灭菌处置，系统将开始进行医疗废物的灭菌处置程序。
2. 2. 8. 2 自动控制应达到的功能
自动控制应达到的功能有：1)处置过程状态显示功能：实时显示当前运行所处的状态。具体包括：所处阶段、灭菌时间(或剩余灭菌时间)、干燥时间(或剩余干燥时间)。2)运行过程中主要参数当前值的显示及打印功能：在运行过程中，实时跟踪反馈灭菌器内部的温度、压力。灭菌结束后，应将整个处置过程的参数，如脉动次数、灭菌时间、灭菌温度、干燥时间、操作号打印出来，作为备份记录保存。3)门的互锁功能：即在整个灭菌过程中，如果没有完成所有的灭菌操作，前、后门均不能打开，而且出料、进料门不能够同时打开，这样既保证了人员安全，也达到有菌端和无菌端的有效隔离，同时保证即使因为突发故障使得灭菌操作没有进行完毕，物料也不会因为人为因素被取出进入下一环节。4)操作号的记录功能：每次操作员都要将自己的操作号输入系统，处理完毕后，将其自行记录的所有参数打印出来作为存根，以备复查和溯源使用。5)灭菌质量自检功能：为了保证灭菌处置达到要求，每天第一次灭菌前都应进行B．D试验。6)应急保护功能：为了防止如突然断电、断水、员工的误操作等事件的发生，系统设有特殊工况下的安全应急保护功能。如出现上述情况，系统都不会继续运转，灭菌处置循环就不能够完成，导致进出料的前后门均不能打开，这样灭菌系统内的传染性物料与外界环境隔离，待故障解决后，重新进行灭菌处置循环即可。
3高温蒸汽灭菌处理技术系统工艺设计
医疗废物高温蒸汽灭菌处置工艺包括3个阶段：提升破碎阶段、灭菌阶段、输出袋装阶段。其工艺流程见图l。
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1)带包装的医疗废物由进料窗口投入地磅上的进料斗，经过称重计量的医疗废物经提升倾斜装置提升后卸入破碎机漏斗。
2)医疗废物由漏斗进入粉碎设备后将被破碎成30 mm×30 mill的小碎片，实现医疗废物的毁形和减容，碎片落人碎料储仓。
3)破碎后的医疗废物由螺旋输送装置自碎料储仓输送至缓冲器。
4)进入缓冲器的医疗废物碎片由螺旋上料机输送进入消毒室。
5)蒸汽发生器产生蒸汽作用于消毒室内的医疗废物，并辅助机械搅拌，快速、彻底杀灭所有细菌和病毒。
医疗废物灭菌处置过程包括预真空阶段、灭菌阶段、干燥阶段：a．预真空阶段：高温高压蒸汽灭菌过程中，灭菌介质设定为饱和蒸汽，而医疗废物中的干冷空气是热的不良导体，是影响蒸汽灭菌的主要因素之一，因此必须排除空气等不凝性气体的干扰，当医疗废物进入内腔前，通过饱和蒸汽加热内腔和持续搅动消毒室，排出部分空气和碎质材料中混入的空气。然后充入高压蒸汽，预真空达到0．06～0．09 MPa(一般0．07 MPa)，灭菌蒸汽压力为0．24 MPa，为使其内腔中所有局部密闭区域均达到真空状态。预真空过程能够保证高压蒸汽更易渗透至物料内部，使物料与蒸汽更加充分接触，最终保证灭菌的效果。另外经短时间内交替的真空和充压过程，其中部分水分被潜热蒸发，随排汽过程排出，经废气处理系统消毒、过滤、吸附等无害化处理后达标排放。b．灭菌阶段：经过预真空后，开始不断的充蒸汽，使温度升至134℃，进入灭菌阶段，该过程主要是温度调节过程。当温度低于设定温度时，继续充蒸汽，当温度高于设定温度时，停止充蒸汽。在设定的温度为0．24 MPa的蒸汽压力下保持45 min，以达到完全灭菌的效果，灭菌室温度控制误差为±2℃。c．干燥阶段：当在134℃的温度，维持45 rain的时间后，可以消除压力，抽真空，进入干燥阶段。通过强力抽真空，在一定的压力(0．06。0．09 MPa)下维持12 min，以强力排出医疗废物内部的水分和积液(即冷凝液)，冷凝液回收后进冷凝液消毒罐，干燥后的箱体内充人空气达到压力平衡后完成干燥。
6)经过设定的消毒程序并得到控制系统确认后，医疗废物从消毒灭菌室中排出，落人出料储仓。
7)出料储仓中消毒后的医疗废物由螺旋出料器输送，经出料口排入卸料站，完成消毒过程。
8)卸料站中的无毒害残渣经过塑料袋装后送往生活垃圾填埋场填埋处理。
9)消毒过程中产生的气体经过废气处理系统消毒、净化后达标排放。
lO)消毒过程中产生的冷凝液及医疗废物中携带的废液经过收集后进入冷凝液消毒罐，在消毒罐消毒后进人废液处理系统，经过再次净化处理后与生活垃圾渗沥液一起进入城市污水管网。
4结论
通过本工程高温蒸汽处理技术的设计运用认为，控制高温蒸汽灭菌处理技术系统的各个设计环节，选择符合法规、规范要求的设备，在病理性废物、药物性废物、化学性废物已有处理技术或处理途径的情况下，高温蒸汽处理技术是适合地方经济不太发达地区选用的一种技术可靠、经济节约、环保性能优良的医疗废物处理技术。
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