книги / Снижение экологической нагрузки при обращении с отходами лечебно-профилактических учреждений

тируя процесс стерилизации массы во влажном жаре методом протеино­ вого лизиса. Вода подается до тех пор, пока масса не охлаждается до 95 °С. На этом этапе цикл завершается, и продукт, уже стерилизован­ ный, автоматически отгружается.

Образующиеся при испарении жидкостей пары осаждаются пото­ ком воды внутри специальных колонок, присоединенных к стерилиза­ ционной камере. Для рассеивания тепла, производимого системой, часть воды непрерывно пополняется свежей водой. Избыток воды и неконденсируемых газов выводится в канализационную трубу с установленными внутри ограничителями.

Отходы, обработанные этим способом, являются стерильными, что исключает возможность распространения инфекций за пределами ЛПУ (при складировании и транспортировании); обезвреженные отходы име­ ют IV класс опасности, могут захораниваться на полигонах, где легко перегнивают, не приводя к загрязнению водных горизонтов инфильтра­ тами дезинфектантов. При рациональном подходе отходы, обезврежен­ ные с помощью этой технологии, могут использоваться в качестве топ­ ливной добавки для различных печей и на теплоэлектростанциях (тепло­ творность 6000-7000 ккал/кг).

Независимая европейская комиссия, которая проводила оценку су­ ществующих технологий для их внедрения в систему здравоохранения Польши, признала данную технологию наиболее эффективной и эконо­ мичной локальной установкой для обезвреживания потенциально инфи­ цированных и инфицированных опасных медицинских отходов [13].

3.1.3. Высокотемпературные процессы обезвреживания потенциально инфицированных, инфицированных опасных медицинских и токсичных отходов (сжигание)

Сжигание отходов - процесс окисления материала отходов, который происходит при высокой температуре (выше 600 °С) и приводит к полному разложению органических соединений. Для уничтожения некоторых цито­ токсинов требуются температуры порядка 1200 °С, которые не могут быть достигнуты в пиролизных процессах (800 °С) или при сжигании в однока­ мерных печах и в кустарных печах, изготовленных из железных бочек или из кирпича. Оптимальная температура сжигания отходов (не только меди­ цинских) составляет 850-1000 °С, для токсичных отходов - 1200 °С.

Высокие температуры при сжигании отходов достигаются не только за счет сгорания самих отходов. При регулируемом сжигании необходимо ис­ пользовать добавление топлива и обеспечивать подачу достаточного коли­ чества воздуха (кислорода), требуемого для окисления отходов.

Для достижения распада диоксинов в конструкции печи необходи­ мо предусмотреть нагревание отходящих газов до 1200 °С и обеспечить нахождение их при этой температуре в течение нескольких секунд. Кро­ ме того, требуется очистка отходящих газов от соединений серы и хло­ ра, которые образуются при сжигании МО при любых температурах.

При высокотемпературном окислении органических соединений образуются газообразные оксиды, главным образом диоксид углерода и вода. Неорганические соединения при этом минерализуются с образо­ ванием золы и дымовых газов.

При сжигании потенциально инфицированных, инфицированных опасных медицинских и токсичных отходов в плазменных печах (2000-5000 °С) происходит полное разложение на атомы почти всех мо­ лекул, в том числе и неорганических. Для создания этих условий про­ цесс горения отходов должен быть организован с постоянной значитель­ ной энергетической подпиткой, поскольку сами отходы не имеют тре­ буемого энергетического запаса. Поддержание рабочего режима таких печей связано с высокими энергозатратами.

В общем виде технологическая схема установки термического обез­ вреживания органических отходов включает в себя следующие блоки (стадии):

1)блок предварительной подготовки отходов (растаривание, сорти­ ровка, дробление, реагентная обработка и др.);

2)блок собственно термической (высокотемпературной, огневой) обработки (обезвреживания) отходов (термический реактор);

3)блок обработки высокотемпературных газообразных продуктов обезвреживания для их теплоиспользования;

4)блок получения побочных органических продуктов (синтез-газа, жидкого топлива, активированного угля) или минеральных продуктов (керамики, цемента, минеральных солей, кислот, металлов и др.);

5)блок очистки дымовых газов перед их выбросом в атмосферу. К термическим методам относятся:

-Газификация. Она предназначена для переработки твердых, жид­ ких и пастообразных отходов с получением горючего газа, золы и шла­

ка. Процесс пригоден для ограниченного числа отходов - дроблены*, сыпучих, газопроницаемых.

- Огневое сжигание. Заключается в сжигании горючих и огневой пе­ реработки негорючих отходов высокотемпературными (более 1000 °С) продуктами сгорания топлива. При этом токсические компоненты под­ вергаются окислению, термическому разложению и другим химическим превращениям с образованием ССЬ, Н2О, N2 и твердых остатков - оки­ слов металлов, солей.

Недостаток метода - образование значительных количеств летучей золы, сажи и аэрозолей тяжелых металлов в дымовых газах.

-Пиролиз. Существует окислительный (термическое разложение отходов при их частичном сжигании) и сухой пиролиз (термическое раз­ ложение без доступа воздуха). При этом содержание загрязняющих ве­ ществ в отходящих газах меньше, чем при обезвреживании газификаци­ ей и огневым методом.

-Плазменный метод. Его использование осуществляется в сочета­ нии с огневым сжиганием. Производится переплавка зольно-шлакового остатка. Выходной шлак после расплава остекловывается, превращаясь

вгигиеническом и экологическом отношении в безопасный продукт.

-Лазерная обработка. Позволяет уничтожать ряд органических и неорганических продуктов лазером. Требует затрат огромного количе­ ства энергии.

-Электротермическая обработка. Обработка отходов длинноволно­ вым низкочастотным излучением. Предварительно отходы подвергают­ ся измельчению.

После термической деструкции МО их масса уменьшается в 4-5 раз, зола и шлак имеют III, IV класс опасности и могут быть захоронены на полигоне промышленных отходов, а отходящие газы представляют большую опасность из-за наличия хлора в своем составе.

Анализ эффективности работы ряда зарубежных локальных и груп­ повых установок для термического обезвреживания МО показал, что наиболее целесообразно использовать установки огневого и пиролизно­ го обезвреживания как наиболее простые в эксплуатации и не требую­ щие наличия высококвалифицированного персонала.

Для выбора установки термического обезвреживания МО необхо­ димы данные об объеме образования МО в ЛПУ в настоящее время и на расчетный период времени с учетом периодичности образования МО

в суточном, недельном, месячном и квартальном разрезе; морфологиче­ ский состав МО с разбивкой на фракции (бумага, стекло, текстиль, поли­ мерные материалы, резина, дезинфицирующие агенты, металл, гипс, строительные отходы, ртутьсодержащие, патологоанатомические); теп­ лотехнические свойства МО; влажность; зольность; выход летучих ве­ ществ; характеристики пылегазовых выбросов, золы и шлаков.

Одним из самых эффективных на данный момент термических ме­ тодов обезвреживания МО, обеспечивающих высокую токсическую и эпидемиологическую безопасность, является высокотемпературный (огневой) метод.

Возможность превращения любых органических соединений, в том числе эпидемиологически и химически опасных, при высоких темпера­ турах в безвредные продукты реализуется только при обеспечении опре­ деленных технологических, конструктивных и режимных параметров процесса - температурного уровня в печи-реакторе, удельной нагрузки по отходам, достаточного времени пребывания газов и частиц в высоко­ температурной зоне, аэродинамической структуры, степени турбулент­ ности газового потока в реакторе и др.

В настоящее время локальные установки малой мощности получи­ ли широкое распространение в США, Германии, Японии, Франции и других странах, что обусловлено относительно небольшими капиталь­ ными вложениями, быстрыми сроками сооружения, а также опасностью транспортировки высокотоксичных, в том числе инфицированных, МО на большие расстояния к региональной установке большой мощности.

Стокгольмская конвенция идентифицирует установки для сжигания МО как один из основных источников поступления диоксинов в окру­ жающую среду. Здесь следует отметить, что установки для сжигания МО выбрасывают в окружающую среду не только диоксины и фураны, но и широкий спектр других загрязняющих веществ: тяжелые металлы (свинец, ртуть и кадмий), частицы тонкодисперсной пыли, хлористый водород, диоксид серы, монооксид углерода, оксиды азота и другие за­ грязняющие вещества, в том числе продукты неполного сгорания. В ре­ зультате эксплуатации этих установок также образуется сильно загряз­ ненная зола, которая является потенциально опасной для здоровья чело­ века. Научные исследования подтверждают, что эти загрязняющие могут оказывать серьезное негативное влияние на здоровье персонала, обслуживающего установку, а также и окружающую среду [13]. Осна­

щение установок для сжигания отходов современными системами очи­ стки отходящих газов увеличивает стоимость этих установок в 5-10 раз.

Внастоящее время сжигание является одним из основных методов обезвреживания потенциально инфицированных, инфицированных опасных медицинских и токсичных отходов.

Вцелях обеспечения эффективного контроля за образующимися выбросами, а также обеспечения безопасности работ и надежности ре­ зультатов желательно использовать единый централизованный объект (завод, установку) для сжигания опасных МО, образующихся в макси­ мально возможно большем числе ЛПУ В отдельных случаях может быть оправдано и применение менее крупных локальных установок. Экологические воздействия при эксплуатации мусоросжигательных объектов (заводов, установок) должны сводиться к минимуму на основе сокращения объема выбросов в атмосферу, сбросов в водные горизонты

ипочву с помощью эффективных передовых методов сжигания и посто­ янного контроля за выбросами, сбросами и отходами.

За более чем десятилетний период накоплен значительный опыт применения методов, позволяющих сократить выбросы загрязняющих веществ, образующихся на установках для сжигания отходов. Помимо загрязняющих выбросов в атмосферу в мусоросжигательных печах всех типов образуются те или иные количества остаточных продуктов горе­ ния, таких как зольный остаток или летучая зола, а также другие дис­ персные вещества, улавливаемые очистными устройствами. В случаях, когда они обладают опасными свойствами, к ним следует относиться как к дополнительно образующимся опасным отходам, применяя соот­ ветствующие экологически обоснованные методы обращения.

Сжигание отходов приводит к значительному сокращению их объе­ ма и массы. Отходы, не прошедшие предварительную обработку, с це­ лью инактивации или обезвреживания должны сжигаться в установках, конструкция и эксплуатация которых отвечают требованиям, предъяв­ ляемым к установкам для обезвреживания потенциально инфицирован­ ных и инфицированных опасных МО или иных опасных отходов. Если потенциально инфицированные и инфицированные опасные МО прихо­ дится сжигать в условиях, не отвечающих установленным нормам (низ­ кая температура, отсутствие надлежащей системы контроля за выброса­ ми), то такому сжиганию не следует подвергать цитотоксичные отходы, химические вещества, галогенизированные материалы, отходы с высо-

Инсинераторы позволяют не только решить санитарно-эпидемиоло­ гические и экологические проблемы, возникающие при обезвреживании МО, но и улучшить санитарию, обеспечивая требования экологической безопасности, и превратить эту отрасль из затратной в доходную.

Серийные модели инсинераторов приведены в табл. 3.3.

♦Индекс модели: В - с вращающейся камерой сжигания; К - в стандартном 20-футо­ вом («морском») контейнере.

Удельный расход топлива, потребляемого форсуночными агрегата­ ми: дизельное - 0,15-0,17 кг/кг отходов; природный газ - 0,20-0,25 м3/кг отходов.

Технологический процесс эксплуатации инсинераторов состоит из сле­ дующих этапов: селективный сбор отходов; контрольная сортировка; сжига­ ние отходов; очистка дымовых газов; выгрузка и вывоз зольного остатка.

Селективный сбор отходов производится непосредственно на мес­ тах их образования. Контрольная сортировка (при необходимости) осу­ ществляется перед загрузкой в камеру сжигания. Отходы, не подлежа­ щие сжиганию, собираются в контейнер и вывозятся на захоронение. Отходы, подлежащие сжиганию, собираются в полиэтиленовые мешки и доставляются к инси|1ераторному комплексу для сжигания.

Установка для сжигания отходов - это 2- или 3-камерный агрегат, который обеспечивает сжигание отходов в количестве от 10 до 1000 кг отходов/ч (в зависимости от модификации) при их средней калорийно­ сти 2500 ккал/кг. Установка работает под разрежением 2,0-2,5 мм вод. столба. Разрежение в камере сжигания позволяет максимально обезопа­ сить обслуживающий персонал.

Камера сжигания оборудована форсуночными агрегатами, рабо­ тающими на дизельном или газовом топливе и обеспечивающими тем­ пературу в камере сжигания в пределах 800-1000 °С. В камере смеше­ ния происходит интенсивное перемешивание и насыщение дымовых газов кислородом воздуха, в камере дожигания - горение этой смеси до полного выгорания углеводородов и образования С 02 и Н20. Камера дожигания отходящих газов оборудована форсуночным агрегатом, обеспечивающим температуру в пределах 1100-1400 °С.

Из камеры дожигания отходящие газы поступают в водяной тепло­ обменник, где охлаждаются до температуры 200-300 °С, нагревая цир­ кулирующую в теплообменнике воду, которая используется для нужд водо- и теплоснабжения, от 40 до 90 °С.

Резкое (ударное) охлаждение дымовых газов способствует прекраще­ нию окислительных процессов и исключает вторичное образование диок­ синов в случае сжигания галогеносодержащих отходов. При отсутствии те­ плообменника функцию ударного охлаждения дымовых газов осуществля­ ет скруббер, в котором установлен водовоздушный смеситель.

Анализы состава отходов показали, что кроме основных составляю­ щих элементов - углерода, водорода, кремния, металлов - присутствуют такие элементы, как хлор, фтор, сера, азот и другие, которые в процессе го­ рения образуют токсичные соединения в виде НС1, HF, S02, NO*. Нейтра­ лизация данных соединений возможна в скруббере путем насыщения ды­ мовых газов щелочными растворами с образованием солей и воды. Реакция нейтрализации кислых газов протекает под воздействием мелкодисперсно­ го щелочного раствора, вводимого в поток дымовых газов.

В процессе сжигания периодически, 3-4 раза в сутки, происходит увлажнение и выгрузка зольного остатка с перегрузкой в контейнер для последующего вывоза на использование или захоронение. На террито­ рии РФ и ближнего зарубежья аналогов нет.

Управляемое сжигание при высоких температурах является наибо­ лее завершенным и гарантированным методом ликвидации отходов. Анализ результатов расчетов рассеивания выбросов вредных веществ, образующихся при эксплуатации инсинераторов, показывает, что мак­ симальные приземные концентрации всех ингредиентов на границе 50, 100 и 300 м зон (величины санитарно-защитных зон для различных мо­ дификаций инсинераторов) не превышает 0,1 ПДК по соответствующим ингредиентам [42].

Предлагаемая схема сбора и сжигания отходов предотвращает за­ грязнение окружающей среды отходами и обеспечивает снижение объе­ ма отходов, вывозимых на захоронение. Отходы, образующиеся при эксплуатации инсинераторных установок, относятся к IV классу.

Расчеты экономической эффективности применения инсинераторов на различных предприятиях показывают, что срок их окупаемости нс превышает 2 лет, а при использовании инсинераторов для утилизаций биоорганических отходов - 1 года.

Эквивалентные уровни звукового давления, воздействующие на об­ служивающий персонал при эксплуатации инсинераторных комплек­ сов, а также уровни звукового давления на территории жилой застройки соответствуют требованиям санитарных норм.

Вышеприведенные материалы показывают, что инсинераторы ИН-50 удовлетворяют техническим, санитарно-гигиеническим и эколо­ гическим требованиям, предъявляемым к установкам данного типа.

Достоинства и преимущества применения инсинераторов: утилиза­ ция отходов на месте их образования; утилизация тепла для использова­ ния на собственные нужды; широкая морфология сжигаемых отходов; уменьшение объема отходов до 95 %; эффективная система газоочист­ ки; замкнутая циркуляция системы газоочистки.

Установка NEWSTER-10

Технология базируется на переработке, термическом обезврежива­ нии и утилизации МО классов А, Б, В.

Установка предназначена для обеззараживания, стерилизации и де­ зинфекции потенциально инфицированных МО (рис. 3.4).