微波消毒技術在醫療廢物集中處理工程中的應用
摘要：通過對微波消毒機理的研究，根據其節能、快速、污染小、消毒效果徹底等特點，提出了微波消毒技術適用于醫療廢物集中處置工程，并且列舉國際應用實例為證。通過對醫療廢物微波處理技術標準、微波消毒適用范圍、系統組成、安全與防護等方面對我國已頒布的《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范》（試行）（HJ/T229-2006）主要內容作了客觀闡述，提出在我國目前《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》實施的情況下，醫療廢物微波消毒處理法將與其它幾種非焚燒處置法，共同作為醫療廢物焚燒法的合理補充技術在中國應用，將有效地推進中國醫療廢物處理進程。
1 微波消毒處理技術概述
1.1微波消毒機理
微波是波長 1~1000mm的電磁波，頻率在數百兆赫至 3000MHz之間。用于消毒的微波頻率一般為（2450±50）MHz與（915±25）MHz兩種。微波在介質中通過時被介質吸收而產生熱，熱能的產生是通過物質分子以每秒幾十億次振動、摩擦而產生熱量，從而達到高熱消毒的作用，微波的消毒機理一般認為有以下幾種。
1.1.1熱效應微波照射熱效應的產生是由分子內部激烈運動所致。極性物質（如水）的分子兩端分別帶有正負電，形成偶極矩，此種分子稱為偶極子。當置于電場中時，偶極子即沿外加電場的方向排列，在高頻電場中，物質內偶極子的高速運動引起分子相互摩擦，從而使溫度迅速升高。因此微波加熱與其他加熱方式不同，不是使熱從外到內傳熱，微波加熱時產熱均勻，微波能達到的地方，吸收介質均能吸收微波并很快將微波轉化為熱能，使微生物死亡。
1.1.2非熱效應微波的振蕩改變了細胞膠體的電動勢，改變細胞膜的通透性，因而影響細胞及組織器官的某些功能；微波照射后，由于細胞核內物質吸收微波能量的系數不同，致使細胞核內物質受熱不均勻，影響細胞的遺傳與生殖；諧振吸收，微波中的頻率較接近于有機分子的固有振蕩頻率，當細胞受到微波照射時，細胞中的蛋白質特別是以氨基酸、肽等成分可選擇性地吸收微波能量，改變了分子結構或個別部分的結構，破壞生物酶的活性，因而影響細胞的生化反應，影響微生物的生長代謝。
1.1.3綜合效應經過分析研究結果發現，單純熱效應或非熱效應都不能解釋微波的消毒特性，微波快速廣譜的消毒作用是復雜的綜合因素作用的結果。認為只存在熱效應或非熱效應觀點的差異主要是各自實驗方法都存在一定的不足。
綜上所述，微波消毒是以熱效應為主，非熱效應為輔，通過多種效應共同作用的結果。
1.2微波消毒的特點
微波的消毒具有節能，作用溫度低、熱損失慢，作用快速，消毒之后的廢物無毒性、無殘留物，損壞輕，環境污染小等特點。
1.3微波消毒的效果
微波消毒菌譜廣，可殺滅各種微生物。
在國外早有研究發現，微波照射 1min可殺滅玻璃容器中各種細菌繁殖體，包括真菌，對巨大桿菌芽孢照射 2min，其殺滅率可達 9990%。據 Kohrer研究證明，對受細菌、真菌、脊髓灰質炎病毒、皰疹病毒Ⅰ型污染的假牙、牙托、牙鉆，用 600W微波照射 5min，可將污染微生物全部殺滅。照射 8min可殺滅芽孢。照射 3min可將 HBsAg抗原性全部破壞。
國內研究證明，采用某型號快速消毒器，經過 5~15min照射可將金屬表面上及其他物體表面上細菌芽孢全部殺滅。同時發現，類炭疽桿菌芽孢、炭疽桿菌芽孢、蠟狀桿菌芽孢、嗜熱脂肪桿菌芽孢和枯草桿菌黑色變種芽孢等對微波的抗力較強。微波照射 5min之內可完全滅活乙型肝炎病毒、艾滋病病毒和其他病毒。微波對各種微生物的殺滅作用詳見表1。
表1 微波對不同微生物的殺滅作用
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2 醫療廢物微波消毒處理技術國外應用情況
在目前國際上應用較多的醫療廢物處理方法中，微波處理技術是繼焚燒之后經證實并取得廣泛應用的醫療廢物處理技術之一，近幾年在美國、歐洲、澳洲等發達國家已經得到應用。由于微波消毒技術所體現出的建設成本和處理成本低、處理達標難度小、公眾可接受程度高、無國際公約要求，在美國和歐洲得到了應用和發展的機會，目前在美國、歐洲、澳洲等國家應用微波消毒處理醫療廢物量呈上升趨勢。表2顯示了世界各地處理醫療廢物的非焚燒技術應用概況，其中微波消毒法的應用已日趨成熟。
表2 世界各地處理醫療廢物的非焚燒技術應用概況
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3 醫療廢物微波消毒處理標準要求
針對醫療廢物非焚燒處理技術，美國、歐洲和加拿大分別于1994年、2001年和2002年發布了非焚燒處理標準（歐洲和加拿大參照美國制定，基本要求是一致的）。 美國各州的管理機構的聯合體(即STAATT),在第一次會議中對微生物的殺滅水平做了如下的定義：
第一級：對細菌繁殖體、真菌和親脂性病毒的殺滅率達到6 log10或更高。
第二級：對細菌繁殖體、真菌、親脂性/親水性病毒、寄生蟲和分支桿菌的消毒率達到6 log10或更高。
第三級（第三級是STAATT推薦的最低標準）：對細菌繁殖體、真菌、親脂性/親水性病毒、寄生蟲和分支桿菌的殺滅率達到6 log10以上。對嗜熱脂肪桿菌芽孢（B. stearothermophilus-ATCC 7953）或枯草桿菌黑色變種芽孢（B. subtilis-ATCC 9372）的殺滅率達到4 log10以上。
第四級：對細菌繁殖體、真菌、親脂性/親水性病毒、寄生蟲、分支桿菌和嗜熱脂肪桿菌芽孢（B. stearothermophilus -ATCC 7953）的殺滅率達到6 log10以上（ATCC指美國分類繁殖總匯）。
6 log10殺滅率是指106殺滅率，相當于微生物百萬分之一的可能存活率，或經過處理后999999%的微生物殺滅率，即殺滅對數值≥6。
4 log10殺滅率是指104殺滅率，相當于微生物百萬分之一的可能存活率，或經過處理后9999%的微生物殺滅率，即殺滅對數值≥4。
我國目前已經頒布的《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范》（試行），其中7.1.6條款規定：微波消毒處理的消毒效果應能達到：對繁殖體細菌、真菌、親脂性/親水性病毒、寄生蟲和分支桿菌的殺滅對數值≥6；對枯草桿菌黑色變種芽孢（B.Subtilis ATCC 9372）的殺滅對數值≥4。與國際要求相統一。
4醫療廢物處理中微波消毒的適用范圍
各種不同廢物對微波的吸收能力有所不同，對微波吸收的多少可影響消毒效果，因此一般根據廢物的性質，分為三類：
吸收介質（如水、肉類和含水量高的廢物，均是強吸收介質）、良導體類（如鋼、黃銅、銀、鐵、不銹鋼等金屬能引起反射而不吸收微波）、絕緣體類（如石英、陶瓷、玻璃、聚氟乙烯等塑料制品，微波大部分能透過、小部分反射）。
微波消毒技術適用于處理醫療廢物分類目錄中的感染性廢物、損傷性廢物、病理性廢物（人體器官和傳染性的動物尸體等除外），不適用于處理藥物性廢物、化學性廢物。
損傷性廢物、病理性廢物以及傳染性廢物混合破碎后加濕，和濕毛巾包裹金屬具有同樣效果，可見微波可以處理損傷性醫療廢物。由于微波的熱效應會使藥物性廢物和化學性廢物產生不同的化學變化，釋放復雜的有毒有害物質。因此微波消毒不適于處理這兩類廢物。
5 醫療廢物微波消毒處理系統簡介
我國目前出臺的《醫療廢物微波消毒集中處理工程技術規范》（試行）（HJ/T229-2006）要求，微波消毒處理系統一般應包括如下單元：進料單元、破碎單元、微波消毒處理單元、卸料單元、自動化控制單元、廢氣處理單元、廢水處理單元。其中進料單元、破碎單元的操作均在密閉及負壓狀態下進行。微波處理單元包括反應室、微波發射源、攪拌器、噴霧裝置、出料裝置等。出料單元設置自動輸送裝置直接卸入廢物接受容器中，并對包裝有專門要求，在此環節完成對廢渣的污染控制。自動控制單元要實現廢物供給及自動啟停、實時顯示當前運行狀態、具備安全互鎖功能、自動記錄及打印、自我監測、異常情況緊急停車、遠程聯網監控等目標。
該系統運行過程中產生的顆粒物、微生物、揮發性有機物（VOC）、重金屬等污染物，通過尾氣過濾器、活性炭吸附裝置，脫臭裝置等來消除。
6 防止微波輻射的安全防護要求及突發事件應急計劃
設置屏蔽，阻擋微波擴散。目前應用屏蔽的材料有反射性和吸收性材料兩大類。屏蔽可用反射性的，如用金屬纖維與合成纖維混合編制而成者；亦可用吸收性的如木板、有機硅橡膠、含羰基鐵填料的聚氯乙烯樹脂等制成者，可吸收 95%左右微波。亦可兩種性質的屏蔽合用。
遙控操作，減少照射劑量。微波照射強度與距離平方成反比，遠離箱體可減少所受照射強度。開機時，工作人員應退出到屏蔽之外。如要進入高場強范圍內進行特殊工作時，可穿上直徑為 0457mm、線間隙為1mm涂銀尼龍線編織成的“尼龍布”工作服。戴防護眼鏡。
提供防護裝備，加強個人防護。工作人員進入微波場操作時，必須穿用金屬絲織成的屏蔽防護服、帽、手套等，對微波有較好的阻擋作用，佩戴涂有二氧化鉛層的防護眼鏡，對眼睛有良好的保護作用。
制定嚴密的應急和突發事件處理計劃。內容至少應包括：
(1)處理技術設備出現問題時的應急計劃
(2)機械故障（如破碎設備堵塞等）時的應急計劃
(3)處理過程中設備突然停止的應急計劃
(4)發生微波泄漏時的應急計劃
(5)醫療廢物未處理或處理不徹底時的廢物收集應急計劃。
7結論
根據《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》，“——小于10t/d的醫療廢物處置設施，也可采用其他處理技術,但必須做到殺菌、滅活、毀形和無害化,防止二次污染。積極發展和鼓勵其他新技術的開發和示范” 的規定。目前國際上應用較為廣泛的醫療廢物微波處理技術已正式作為中國處理醫療廢物的技術。
該技術具有建設成本和處理成本低、可以達到消毒、毀形的處理要求。微波消毒技術同化學消毒處理法、高溫蒸汽消毒法，作為焚燒法的合理補充技術在中國得到廣泛應用，能夠有效地推進中國醫療廢物處理進程。
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