蒸汽灭菌对建筑内空气质量的影响：以泰国为例的案例研究

《Green Technologies and Sustainability》：Impact of steam sterilization of infectious medical waste on air quality in a building: A case study in Thailand

本研究提出一种新型医疗废物蒸汽灭菌空气处理系统，包含R-22蒸发压缩热泵、ECODAS-T1000高压灭菌器及高容碳过滤器。实验显示系统EER达4.64，可降低排风湿度至80%，但菌落数、PM2.5和PM10仍超标。经济分析表明，系统投资回收期为5.466年，单位处理成本0.186美元/公斤，优于常规焚烧但高于本地标准。研究建议完善空气质量监测体系并优化系统设计。

　　在现代医疗体系中，医疗废物的处理一直是一个重要的环境与公共卫生议题。特别是在泰国，随着对空气质量的关注不断上升，蒸汽灭菌过程中产生的空气污染问题逐渐受到重视。本文旨在介绍一种新型系统，用于管理蒸汽灭菌过程中产生的空气污染，该系统结合了多种技术手段，包括蒸汽灭菌设备、冷却系统以及碳吸附装置等，以确保在处理医疗废物的同时，不会对周围环境造成显著的空气污染。

### 蒸汽灭菌技术与空气污染的挑战

蒸汽灭菌是一种广泛应用的医疗废物处理技术，它通过高温蒸汽对医疗废物进行灭菌，将其转化为可接受的市政废物。在泰国，这一过程受到《公共卫生部医疗废物处理条例》的规范。然而，随着蒸汽灭菌技术的普及，其对空气质量和环境的影响也日益显现。例如，在灭菌过程中，高温蒸汽会释放出一定量的挥发性有机化合物（VOCs）和臭气，这些物质可能对操作人员的健康和环境空气质量产生负面影响。此外，蒸汽灭菌过程中产生的颗粒物，如PM2.5和PM10，也可能超出标准范围，影响周围空气的清洁度。

为了应对这些问题，研究团队开发了一种新型的空气污染管理系统，旨在减少蒸汽灭菌过程对空气质量的负面影响，同时确保系统的高效运行。该系统的核心组件包括一个冷却能力为5 TR的R-22蒸汽压缩系统（VCHP）、一个ECODAS-T1000蒸汽灭菌器，以及具有超过25%重量吸附能力的碳吸附装置。系统还采用了一个厚度为75毫米的高效隔热材料，以减少热量损失并提高整体性能。

### 系统设计与工作原理

该系统的工作原理基于热力学定律和空气处理技术。蒸汽灭菌过程产生的高温废气首先经过一个专门设计的干燥过滤器，以去除其中的水分。随后，废气进入R-22蒸汽压缩系统，该系统通过蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀的协同作用，将空气中的水分冷凝并回收，从而降低空气的湿度。经过冷却处理的低湿度空气随后进入碳过滤装置，以进一步去除空气中的臭气和挥发性有机化合物。最终，处理后的空气通过排气风机释放到环境中。

该系统的设计不仅考虑了对空气质量的改善，还注重了经济性。通过热力学分析，可以确定系统的能量效率比（EER）为4.64 kW（热）/kW（电），这一数值表明该系统在能量利用方面表现优异。此外，通过经济分析，该系统的投资回收期约为5.466年，内部收益率为17.578%，而单位固体废物的平均处理成本为0.186美元/千克。这些数据表明，尽管该系统在初期投资较高，但其长期运行的经济效益是显著的。

### 空气质量评估与标准对照

在空气质量评估方面，该系统采用了多种检测方法，包括鼻腔嗅觉仪（用于检测臭气）、气相色谱法（用于检测VOCs）以及由专业人员进行的嗅觉强度评估。测试数据表明，该系统在大多数方面均符合泰国的空气质量标准，但仍有四个因素超出标准范围：细菌、真菌、PM2.5和PM10。这一结果可能与蒸汽灭菌过程中某些特定类型的医疗废物有关，特别是来自手术室的废物，其可能含有较高的微生物负荷。因此，研究团队建议在未来的系统优化中，进一步加强对这些因素的控制，以确保空气质量达到更高的标准。

### 系统的环境与经济影响

从环境角度来看，该系统的应用有助于减少蒸汽灭菌过程中对空气的污染。通过冷凝和碳吸附技术，系统能够有效去除空气中的水分和污染物，从而降低对周围环境的影响。此外，研究还提到，该系统的运行不仅符合国际标准，如ISO/IEC 17025:2017，还得到了泰国工业标准机构（TISI）、科学服务部（DSS）和医学科学部（DMSC）的认可，进一步验证了其可靠性。

在经济方面，该系统的运行成本和收益分析显示，其投资回收期为5.466年，这在医疗废物处理领域是一个相对较短的周期。同时，系统的内部收益率为17.578%，表明其具备良好的经济效益。单位固体废物的平均处理成本为0.186美元/千克，略高于普通蒸汽灭菌设备的处理成本（0.180美元/千克），但考虑到其在空气净化方面的附加功能，这一成本仍具有较高的性价比。此外，该系统的建设成本包括设备采购、安装以及相关设施的投入，其中蒸汽灭菌设备的成本最高，约为710,631美元，占总投资的较大比例。

### 未来发展方向与建议

尽管该系统在多个方面表现出色，但仍有一些改进空间。例如，目前的空气质量评估主要依赖于实验室标准，未来可以进一步引入更广泛的空气监测技术，以确保系统的全面适用性。此外，该系统的概念设计需要得到泰国公共卫生部和劳动保护与福利部的批准，以确保其符合相关法规要求。

研究团队建议，在未来的开发过程中，应更加关注蒸汽灭菌和空气净化系统的协同作用，以进一步提高系统的效率和环保性能。同时，对于某些特定类型的医疗废物，如来自手术室的废物，应采取额外的措施，以确保其处理过程中不会对空气质量造成过大的影响。此外，随着技术的进步，还可以考虑引入更先进的碳吸附材料，以提高其吸附能力并延长使用寿命。

### 系统的可靠性与标准化

该系统的可靠性不仅体现在其运行性能上，还体现在其符合多项国际和国家标准。例如，其热力学性能和经济指标均符合ISO 9001:2015和ISO 14001:2015标准，这表明该系统在质量管理和环境管理体系方面具有良好的表现。此外，该系统的运行还得到了泰国公共卫生部的指导和支持，确保其在实际应用中能够满足相关法规要求。

通过综合分析该系统的热力学性能、经济指标和空气质量评估，研究团队得出结论：该系统在蒸汽灭菌过程中能够有效控制空气污染，同时具备较高的经济效益。因此，该系统可以作为医疗废物处理领域的一个重要创新，为其他地区提供可借鉴的解决方案。

### 总结

本文介绍了一种新型的蒸汽灭菌空气污染管理系统，该系统结合了多种技术手段，包括蒸汽压缩冷却、碳吸附和干燥过滤等，以确保在处理医疗废物的同时，不会对空气质量造成显著影响。通过热力学分析和经济评估，该系统被证明在性能和成本方面均具有优势。然而，仍有部分因素，如细菌、真菌、PM2.5和PM10，需要进一步优化以确保空气质量达到更高的标准。未来的研究应关注这些方面的改进，并推动该系统的标准化和广泛应用，以更好地服务于医疗废物处理领域。