医疗废弃物焚烧处理研究的发展概况

由于PCDD/Fs是由氧原子键合含氯苯环，废弃物在没有氧气参与的情况下热解，就能有效地抑制PCDD/Fs的生成。因此热解排放物中的PCDD/Fs的浓度极低。
5、 PCDD/Fs的排放
PCDD/Fs是由苯环与氧、氯等组成的族有机化合物，无色无味的固体，在大部分有机溶剂中溶解度很小，但是有很强的脂溶性，极易溶于脂肪，因此也极易蓄积在人和动物的脂肪、肝脏和乳汁内。PCDD/Fs具有很高的致死性，其毒性是氰化钾的1000倍，砒霜的900倍，是至今已知物质中毒性最强的化合物。而且PCDD/Fs在环境中化学稳定性很好，很难分解，其半衰期一般长达5～10年，因而蓄积在环境中或在环境中运动时常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染。
研究表明[33]，PCDD/Fs对人体产生的主要危害有以下几个方面：可产生氯痤疮、出现黑头粉刺、淡黄色囊肿，主要分布在眶周、颞部、耳后、阴囊等；可引起软组织、结缔组织、肺、肝、胃癌及非何杰氏淋巴瘤；对生殖系统也有很多的影响，可以降低男性精子数、可致睾丸畸形、行为反应女性化等；可改变女性激素水平，降低受孕率，增加流产率等；出生缺陷如腭裂、生殖器异常等。比如在1962～1971年间，美国在越南北部喷洒了4163万升含有PCDD/Fs的脱叶剂，使至少100万人身患精神错乱、癌症、生育能力丧失或降低等疾病，同时造成了数十万计的畸形儿；1998～1999年间，在德国、比利时等国先后发生人和家禽PCDD/Fs中毒及多氯联二苯中毒等恶性事件，造成了巨大的经济损失[34]。
5.1 焚烧过程中PCDD/Fs的合成
环境中PCDD/Fs的一个重要来源是燃烧反应。含铅汽油由于添加了由四乙基铅及含氯有机物例如1－氯萘、二氯乙烷等配成的铅水，燃烧时就容易生成少量PCDD/Fs；焚烧氯丁橡胶制品、聚氯乙烯制品(废弃轮胎、管线、一次性医疗用具、日用品等)，焚烧PCBs，PHAs等危险化学品污染物、医疗废弃物，甚至焚烧城市垃圾，其烟气、飞灰和残渣中都含有PCDD/Fs。据报道，[38]焚烧生活垃圾1kg能产生11～255ng PCDD／Fs(以I—TEQ 计，以下同)，而焚烧废弃塑料1kg则会产生高达370ng的PCDD／Fs。医疗废弃物中塑料制品的比例明显高于生活垃圾，因此焚烧医疗废弃物时如处理不当极易产生PCDD/Fs，而且焚烧医疗废弃物时PCDD/Fs的产生量是一般垃圾的数倍或数十倍。[33]
PCDD/Fs的产生和废弃物的焚烧温度有密切的关系， 

图6 热解过程中温度对二噁英类毒物生成的影响 [21]
图6是热解温度对二噁英类毒物生成的影响，在医疗废弃物热解过程中，700℃～850℃这个温度段最容易产生PCDD/Fs。研究结果表明[35]，PCDD/Fs在900℃下2秒或是1000℃下1秒会彻底分解。但当尾气温度为300℃～400℃时，前驱体在铜、铁等重金属的催化下会再合成PCDD/Fs，350℃时是合成的峰值。当CO的浓度在10～2144ppm之间时，PCDD/Fs的排放因数和CO的排放因数存在线性关系[36]。尾气中PCDD/Fs的含量与原料中的有机氯含量并不呈现线性关系，无机氯也会在降温过程中参与合成PCDD/Fs。例如：CuC12就是较好的氯化催化剂。Gullett从3个方面概括了铜络合物在形成PCDD／Fs时的催化活性：使HCl和O2生成C12；使芳环结构被Cl2氯化；使氯代芳烃形成双环结构。Ronald用浸渍CuC12的活性炭于300 ℃,在体积分数为5%的HC1湿空气流中燃烧，模拟垃圾焚烧飞灰在有无机氯源时低温催化燃烧的情况，证实了上述过程，并进一步阐述了垃圾焚烧时PCDD／Fs的形成机理，提出有氯酚前体存在时形成PCDD／Fs的速率比从残碳开始 “从头合成”(the de novo synthesis)约快3 000倍。[36]
5. 2 焚烧过程中降低PCDD/Fs排放量的方法[33, 35]
在医疗废弃物焚烧过程中，降低PCDD/Fs的排放可采取下列的方法：（1）高温稳定燃烧：第二燃烧室温度要大于900℃，并且烟气停留时间≥2s，约99.9％的PCDD/Fs可被分解。（2）添加助燃物混合焚烧：焚烧时在炉内加入纸、木等助燃物，也可明显降低PCDD/Fs浓度。(3)急速冷却或活性喷射碳吸附：烟气飞出燃烧炉后，在0.2s内将烟气温度急速降到100℃，烟尘和PCDD/Fs的驱除率达99％。也可用活性喷射碳吸附，减少PCDD/Fs的排放。(4)尽量减少废弃物中氯的含量；(5)采用三乙醇胺、乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺与NaOH、KOH的混合物作为PCDD/Fs再合成反应的抑制剂；(6)用V2O5和WO3作为氧化分解PCDD/Fs的催化剂；(7)采用湿法洗涤烟气，用布袋除尘器除尘可以将吸附在飞灰上的PCDD/Fs滤除；(8)尾气中含有硫会毒化重金属，降低催化作用，减少PCDD/Fs再合成，可将废弃物与煤混烧。
6、 烟气净化系统
医疗废弃物焚烧烟气中还含有大量的污染物，主要包括酸性气体（HCl、HF、SOx、NOx等）、固体颗粒物（惰性金属盐类、金属氧化物等）、重金属（Hg、Pb、Cr等）和有机剧毒性污染物（PCDD/Fs等）四大类。为了防止医疗废弃物焚烧处理过程对环境造成二次污染，必须采取严格的措施，利用烟气净化系统控制污染物的排放。
6.1烟气冷却
烟气冷却是将高温烟气迅速冷却到300℃以下，一方面使烟气的温度适合于烟气净化设备的工作温度，另一方面防止PCDD/Fs再生。