微波消毒技术在医疗废物处理中的应用

摘要：本文通过对微波技术的调查，全面总结了医疗废物微波消毒系统的机理、设备组成、影响消毒效果的主要因素、设备的优越性和人体保护注意事项等。
关键词：医疗废物；微波技术；微波消毒
微波属于非电离辐射，是一种波长为0.001mm～1m、频率为300～300000MHz的电磁波。由于其频率较高，所以又称超高频电磁波。微波通常作为一种信息或信息的载体用于电视、广播、通讯技术中。20世纪70年代以来，微波消毒的研究逐渐深入，微波消毒技术己逐渐成为一种新型的医疗废物处理技术，但是目前仍仅限于小批量、间隙式的处理医疗废物，不能满足大批量、连续式处理医疗废物的要求。本文提供了一套连续提升、粉碎、杀菌、干燥、输送打包一体化的医疗废物处理装置，可避免二次污染，并采用蒸汽-微波联合杀菌手段，从而保证了良好的杀菌效果。设备具有投资低、运行操作简单、安全、有效等优点，适用于中小城市医疗废物的集中处理及处置。
1微波杀菌机理
（1）热效应。微波快速穿透物体并直接使物体分子内部摩擦产热，导致细菌死亡。
（2）微波的场效应。生物体处于微波场中时，细胞受到冲击和震荡，细胞外层结构被破坏，使细胞通透性增强，破坏了细胞内外的物质平衡。电镜下可见到细胞肿胀，进而出现细胞质崩解融合致细胞死亡。
（3）量子效应。微波场中量子效应波主要是用于激发水分子产生H2O2及其他自由基，形成毒杀细胞的作用。这种作用可使细胞内的各种蛋白、酶、核酸等受到破坏。另外，光子可以增加分子动能，促进热反应。综上所述，微波杀菌是以热效应为主的一系列综合因素作用的结果。
2微波消毒系统
2.1消毒灭菌微波系统组成（见下图）。

消毒灭菌微波系统组成示意图
整个消毒灭菌微波系统主要由供料机构、消毒烘干机构和尾气处理装置、打包装置四部分组成。
（1）供料机构
1）料斗容量为500～750L，可用于装载医疗废物；
2）提升系统用于医疗废物料斗的提升和倾倒；
3）料仓用于接收倾倒下来的医疗废物，为粉碎作准备；
4）空气抽滤器可使料仓形成负压并净化废气；
5）双轴盘式滚刀破碎机的生产能力500kg/h、刀间距30mm、出料粒度30×100（mm）、配套电机30kW。
（2）消毒烘干机构
1）进料斗连接粉碎箱和螺旋输送管，用于接收破碎的废物；
2）螺旋输送管为夹套式，夹套内走蒸汽，输送管上面配有8个微波发生箱，每个箱内装有6个磁控管（输出功率900W，频率2455MHz）。
（3）尾气处理装置
1）水冷凝器可将废气的温度降低；
2）生物脱臭塔系天津市环境保护科学研究院的专利产品；
3）引风机和烟囱用于造成系统负压；
（4）打包装置
将消毒后的医疗废物进行挤压后装入密封运输箱。
2.2设备参数
设备占地面积约36m2；螺旋输送管Φ600mm，长9m，高3.8m。
2.3工艺流程
医疗废物装入料斗，随提升系统提升至料仓，仓盖打开，废物倒入料仓，而后进入粉碎机，由于配置了空气过滤器，可避免粉碎机中的微细尘粒、气味污染工作环境。废物被刀式粉碎机破碎后，经进料斗进入螺旋传送机。螺旋传送机上配有微波发生器，废物在传送过程中不断被搅拌，在微波的作用下，废物得到快速、均匀、彻底的消毒杀菌，同时被干燥。废物消毒过程产生的废气经水冷凝器冷凝后，进入生物脱臭装置，而后在抽风机作用下经烟囱排出。处理后的废物被装入密封运输箱，再由拖车运到卫生填埋场处置。
车间配有灭菌剂喷射系统，在设备运行过程中或停止后，可及时对设备进行消毒处理。
2.4运行参数和条件
处理能力为125～250kg/h废物，处理时间为40～50min，消毒温度107℃，整套装置总功率为90kW，380V。
3影响消毒效果的主要因素
影响因素可分为两类：
（1）微波本身固有特性的影响，如微波的频率、波长、输出功率、微波照射时间、微波电场均匀性等；
（2）被消毒物品的因素，如物品的性质、温度、负载量、灭菌包装材料、含湿量、物体大小、协同剂等。
3.1微波的波长与频率影响
一般讲，微波频率高（如2450±50MHz），分子在单位时间内改变方向或转动次数多，互相碰撞、摩擦增多，因而物体升温快、消毒时间短、杀菌作用强，但穿透能力差，故只适于处理小件或者厚度不大的物品；微波频率低（如915±25MHz），加热速度慢，消毒时间长，但穿透深度大，故可处理大件物品。
3.2输出功率与照射时间的影响
微波杀菌效果与磁控管输出功率的大小与消毒物品暴露时间的长短有关。
在一定的条件下，微波输出功率越大，作用介质的电场越强，分子运动越剧烈，加热速度越快，物品升温速度越快，杀菌作用就越强。
在微波消毒时，应注意功率与消毒物品相匹配。对小量物品使用过高功率，既浪费能量，又易损坏磁控管。只有综合考虑频率、功率、时间三者的关系，才能达到满意的消毒效果。