книги / Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами

Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами.

_____________________ Я. И. Вайсман, Е. В. Кельберг, В. Н. Коротаев, А. С. Зомарев

ее наведением из гранулированного шлака, либо путем заливки в печь жидкого шлака. В расплав ниже уровня его поверхности подается воздушно-кислородное дутье. Отходы замешиваются в расплав, рас­ пределяясь по его объему. В результате быстрого нагрева из отходов удаляется влага и происходит их пиролиз. Пиролизный газ сжигается, а минеральная часть отходов, в том числе значительная часть золы, растворяется в шлаке. Для корректировки химического состава шла­ ка и обеспечения его жидкоподвижности в печь подаются флюсы (известняк, известь или сталеплавильный шлак).

Эта технология пока не получила распространения за рубежом, в России коммерческие разработки находятся в стадии проектов (АО НПО «Алгон», АО «Стальпроект», Московский государствен­ ный институт стали и сплавов).

Недостатками этой технологии, применительно к небольшим установкам по уничтожению отходов ЛПУ, являются большой объем капитальных затрат на сооружение установки; высокий уровень затрат электроэнергии (при наведении шлаковой ванны); большой расход кислорода для дутья; необходимость применения дополнительных материалов (извести, известняка, гранулированного шлака).

При подобного рода высокотемпературных процессах образу­ ются значительные пылегазовые выбросы, включающие такие опас­ ные компоненты, как аэрозоли тяжелых металлов, N0*, ЗО2, НС1. Для обеспечения санитарно-гигиенической и экологической безо­ пасности такого рода установок необходимо высокоэффективное пылегазоочистное оборудование, капитальные и эксплуатационные затраты на функционирование которого очень высоки. Уловленные продукты (зола уноса) и шламы, образующиеся после газоочистки, также опасны и требуют специальных технологий по их обезврежи­ ванию и захоронению.

Внастоящее время ведутся работы по повышению технологич­ ности этих установок, их санитарно-гигиенической безопасности, снижению капитальных и эксплуатационных затрат.

Вэтом отношении определенный интерес представляет техно­ логия «Пироксэл»- пиролизно-металлургическая (термохимическая)

переработка медицинских и твердых бытовых отходов лечебных учреждений с получением целевых продуктов для использованияпирозита, коагулянта и пигмента фирмой НПО «Термоэкология» (ВНИИЭТО).

51

Гпава 2. Технологические схемы обращения с медицинскими отходами

В технологии удачно сочетаются как известные (опубликован­ ные в открытой печати), так и оригинальные решения, защищенные патентами Российской Федерации. Несомненным достоинством тех­ нологии, по сравнению с другими приемами термической перера­ ботки твердых отходов, является возможность экологически безо­ пасной переработки МО и отходов с высокой влажностью, при этом происходит остеклование токсичных шлаков с получением экологи­ чески безопасного гранулята.

Процесс переработки отходов включает сушку МО, пиролиз, обжиг твердого остатка в шлаковом расплаве, утилизацию вторич­ ных отходов и очистку отходящих газов.

Отходы поступают из сушильного барабана в ванну электропла­ вильной печи, где происходит ошлакование неметаллических компо­ нентов отходов и образование чугуноподобного сплава из металличе­ ских компонентов. Расплав шлака и металла расслаивается и при сливе жидкого шлака производится остеклованный, экологически безопасный гранулят.

Технология «Пироксэл» отработана на двух предприятиях Москвы с использованием специальных отечественных установок производительностью 2,5 и 25 тыс. тонн в год. Эти установки снабжены автоматизированной и компьютерной системами управ­ ления процессами и контроля, которые обеспечивают предотвра­ щение аварийных ситуаций.

Использование технологии предусмотрено в комплексной про­ грамме г. Москвы по утилизации ТБО и МО. При этом определены технические средства для сбора и транспортировки МО, порядок их сбора, проведения дезинфекционной обработки и санитарного кон­ троля, транспортировки, хранения и переработки, требования безо­ пасности при проведении работ.

Один из наиболее интересных проектов высокотемпературной переработки отходов ЛПУ в шлаковом расплаве разработан АО «Стальпроект». Особенность печи заключается в том, что высокая температура в шлаковой ванне и ее наведение поддерживаются ре­ генеративными горелочными устройствами, использующими тепло отходящих газов. Такая технология менее энергозатратна, снижает капитальные и эксплуатационные расходы.

52

Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами.

_____________________ Я.И. Вайсман, Е. В. Кельберг, В. Н. Коротаее, А. С. Зомарее

Существенным недостатком технологий сжигания отходов в шла­ ковом расплаве является то, что они еще не прошли полномасштаб­ ные натурные испытания и не вышли из стадий проектов.

Из других методов обезвреживания отходов ЛПУ довольно широко применяется автоклавирование. Само по себе автоклавиро­ вание паром используется в медицинских учреждениях достаточно давно для стерилизации материалов, питательных сред и т.д. Для обеззараживания отходов этим методом применяются установки различных размеров: от настольных - для кабинетов врачей до цен­ трализованных - для крупных сооружений. Одной из современных систем этого типа является комплекс «Кетес1у-Опе-К.о1ос1ауе» (США), состоящий из автоклава с внутренним вращающимся бара­ баном, сушильной вакуумно-конденсационной системы и измельчи­ телей. Комплекс способен принимать любую смесь отходов ЛПУ, включающую различные мелкогабаритные колюще-режущие инст­ рументы, патологоанатомические отходы, органические отходы опе­ рационных и другие виды отходов в мешках или закрытых контей­ нерах, кроме крупногабаритных металлических инструментов. В авто­ клав подается пар под высоким давлением, под воздействием которого происходит разрушение упаковок. После разрушения упа­ ковок и первичного измельчения содержимое поступает в ротацион­ ный барабан, в котором под воздействием температуры, давления и влажности происходит обработка отходов. После пропаривания отходы высушиваются с помощью вакуумно-конденсационной системы и измельчаются вторичным измельчителем. При этом объем отходов уменьшается на 85 %. Система полностью автома­ тизирована и контролируется компьютером.

При проведении автоклавирования происходит стерилизация, в результате чего обеспечивается высокая степень эпидемиологиче­ ской безопасности отработанных отходов. Однако при этом сохраня­ ется токсикологическая опасность, если в составе отходов были ток­ сичные материалы, не разрушающиеся в диапазоне температур, при­ нятых при автоклавировании. С учетом этого для обеспечения необходимой санитарно-гигиенической безопасности этого метода обезвреживания отходов ЛПУ необходима глубокая сортировка отходов, эффективный входной и выходной контроль. Целесообраз­ но использование этого метода совместно с термическими, физико­ химическими и другими методами обезвреживания отходов.

53

Гпава 2. Технологические схемы обращения с медицинскими отходами

Технология дезинфекции отходов ЛПУ методом СВЧ-облучения

(частота ~ 2500 Мгц) включает их измельчение, увлажнение паром с последующей микроволновой термической обработкой. Имеются коммерческие установки, в которых используются несколько СВЧгенераторов мощностью более 1 кВт каждый. Температура нагрева составляет примерно 100 °С. Установка должна быть снабжена сис­ темой отбора проб для проведения обязательной процедуры тести­ рования. Она обычно представляет собой камеру с несколькими шнековыми питателями, перемещающими отходы под расположен­ ными в ряд источниками микроволнового излучения. Для обеспече­ ния экономически выгодной и эффективной обработки микроволно­ вое облучение сочетается с термообработкой.

Лазерная обработка предложена в качестве метода уничтоже­ ния МО недавно. В настоящее время еще изучается возможность использования лазера для обработки отходов. Использование лазера считается очень перспективным методом, позволяющим уничтожать с его помощью ряд органических и неорганических продуктов.

Кроме того, проводятся исследования о возможности примене­ ния лазера для обезвреживания радиоактивных отходов. Лазер может сократить период полураспада радиоактивных отходов с миллионов лет до минут, позволяя не только полностью решить проблему отхо­ дов, но и значительно снизить их токсичность. Однако до использова­ ния этого способа в практических целях предстоит еще серьезная до­ работка технологии, пока лазерная обработка отходов требует затраты огромного количества энергии

Электротермическая обработка. В основе метода лежит обра­ ботка отходов длинноволновым низкочастотным излучением. Перед обработкой излучением отходы подвергают измельчению. Разраба­ тываются установки, в которых помимо измельчения предполагается еще обработка горячим паром.

Химико-механическая обработка заключается в механическом измельчении отходов и химической дезинфекции их такими распро­ страненными реагентами, как хлор, спирты, альдегиды и др. Известны коммерческие установки (фирма «Сопбог» - США), где весь процесс от загрузки, измельчения и химической обработки до выгрузки пол­ ностью автоматизирован и ведется без участия оператора. Такие уста­ новки имеют различные типоразмеры. Метод не пригоден для обез­ вреживания органических отходов операционных, других патолого­ анатомических отходов, трупов лабораторных животных.

54

Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами.

_____________________ Я. И. Вайсман, Е. В. Кельберг, В. Н. Коротаее, А. С. Зомарев

Гамма-облучение представляет собой надежную техноло­ гичную дезинфекцию отходов ЛПУ. Гамма-излучение, получаемое от излучателя - элемента (кобальт-60), глубоко приникает в отхо­ ды и дезактивирует микробиологические загрязнения без индуци­ рования радиоактивности в облучаемом материале. Глубину про­ никновения излучения, а значит, и глубину дезинфекционного воздействия, можно достаточно надежно контролировать просты­ ми методами. Такого типа установки из-за высоких технических требований к защите от радиации обычно используют при центра­ лизованном обезвреживании отходов ЛПУ.

Кроме рассмотренных методов, могут применяться и другие, основанные на использовании эффектов воздействия электронными пучками, облучения ультрафиолетовыми лучами, воздействия удар­ ными импульсами, электрогидравлической обработкой, окислением в жидкой фазе, обработкой низкотемпературной плазмой и т.д. Ана­ лиз этих методов показал, что они могут эффективно использоваться только для обезвреживания узкоспецифических групп вредных и за­ грязняющих веществ - компонентов отходов ЛПУ при условии про­ ведения дорогостоящих подготовительных операций, тщательной сортировки, при наличии высококвалифицированного персонала. При применении этих методов необходимо использование дорого­ стоящего контрольно-измерительного оборудования. Для надежного обезвреживания отходов ЛПУ нужно применять эти методы в ком­ бинации с другими, например, термическими, физико-химическими.

Внастоящее время для надежного в санитарно-гигиеническом

иэкологическом отношениях обезвреживания отходов ЛПУ может быть использовано большое число методов и установок для их реали­ зации, различающихся производительностью, капитальными и экс­ плуатационными затратами, энергопотреблением; уровнем квалифи­ кации обслуживающего персонала; количеством, качеством и степе­ нью безопасности конечных продуктов обезвреживания и другими факторами.

Учитывая большой удельный вес выбора метода обезврежива­ ния отходов и устройств для его реализации в рамках общей задачи по созданию (реконструкции) системы управления движением отхо­ дов ЛПУ, представляется целесообразным выбор метода обезврежи­ вания решать в рамках создания всей системы в целом.

Проведенный обзор существующих методов определяет преиму­ щество термических методов обезвреживания отходов перед прочими,

55

Глава2. Технологические схемы обращения с медицинскими отходами

так как при использовании термических установок оптимально сочета­ ются экологические и экономические параметры - приемлемая стои­ мость обезвреживания, простота установки, обслуживание специально обученными работниками ЖГУ без привлечения дорогостоящих спе­ циалистов, надежность дезинфекции отходов, невозможность дальней­ шего применения использованного инструментария, качество и количе­ ство отходящих газов, образующихся шлаков, сточных вод, сокращение объемов отходов, отправляемых на захоронение.

Из всех рассмотренных методов термического обезвреживания отходов ЖГУ можно выделить пиролиз и сжигание, как наиболее целе­ сообразные к использованию для локальных стационарных установок.

В зависимости от вида пиролиза можно добиться либо макси­ мального выхода пиролизных газов (в случае, если выгоднее очищать больше отходящих газов, чем направлять на захоронение большие объемы шлака), либо максимального объема получаемого шлака (если захоронение несгоревшего остатка рентабельнее). Пиролизные печи обычно имеют более сложное устройство и, соответственно, требуют более квалифицированного обслуживающего персонала по сравнению с печами сжигания, поэтому рекомендуются к использованию в цен­ трализованных крупных установках.

Недостатком сжигательных печей является значительная масса летучих компонентов в дымовых газах, однако эти летучие состав­ ляющие могут быть уловлены на 95 % и более системами газоочист­ ки. Сжигательные печи предпочтительнее для небольших локальных установок. Наиболее целесообразно использование метода огневой ликвидации отходов (т.е. собственно сжигания), так как при обез­ вреживании МО, ввиду их повышенной опасности, не преследуется цель получения какого-либо побочного продукта или извлечения ценных составляющих или реагентов. Простота и надежность метода обусловливают его широкое применение.

Сжигание в печи - хорошо апробированный прием в Западной Европе, США, Японии. Тем не менее, необходима взвешенная оцен­ ка, учитывающая теплотворную способность и содержание влаги от­ хода. Несомненно, что использование системы сжигания обеспечи­ вает высокую эффективность (свыше 90 %), однако этому способу уничтожения присущи большие капитальные затраты и соблюдение жестких требований законодательства по защите окружающей сре­ ды. Исследования показывают, что лишь очень немногие сжигатель­ ные печи при клиниках соответствуют выдвигаемым требованиям.

56

Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами.

_____________________ Я. И. Вайсман, Е. В. Кельберг, В. Н. Коротаев,А. С. Зомарев

Остальные не могут быть использованы для сжигания клинических отходов без дорогостоящего усовершенствования.

Несмотря на то, что энергетическая ценность МО варьируется от 3000 до 4000 ккал/кг из-за высокого содержания пластика, пере­ работка этих МО в небольших сжигательных установках обычных типов очень трудна и проблематична.

В ближайшем будущем в России не прогнозируется появление современных мусоросжигательных заводов и предприятий по терми­ ческому уничтожению опасных отходов. Реконструкция устаревших установок нецелесообразна из-за сложности и высокой стоимости работ. Использование для обезвреживания МО установок, разрабо­ танных на Западе, невозможно для большинства российских ЛПУ по экономическим соображениям. Поэтому рациональным решением проблемы обезвреживания МО и выполнения требований СанПиН [59] представляется разработка и применение отечественных локаль­ ных установок для термического обезвреживания МО.

Установки, независимо от конструкции, должны обеспечивать:

-уничтожение патогенной микрофлоры;

-поддержание температур, гарантирующих воспламенение и ус­ тойчивое горение отходов;

-деформацию внешнего вида отходов для невозможности их повторного использования;

-дожигание газообразных и твердых продуктов неполного сго­

рания МО;

-необходимую степень очистки отходящих газов, чтобы выбро­ сы не превышали допустимых значений с учетом фона загрязнения атмосферы;

-максимальное ограничение запыленности и загазованности воздуха, исключение образования неприятных запахов;

-образование шлаков Ш-1У класса опасности;

-шум на рабочем месте в допустимых пределах;

-надежную защиту окружающей среды в аварийных ситуациях;

-безопасность обслуживающего персонала.

Этим высоким требованиям отвечает ряд отечественных устано­ вок, в частности, разработанные в Санкт-Петербурге ЗАО «Турмалин» инсинераторы ИН-50, показавшие достаточно высокую эффектив­ ность в рамках климатогеографических условий РФ, в частности, на Урале в г. Перми.

57

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ

3.1.Морфологический и физико-химический

состав медицинских отходов. Эпидемиологическая

ИТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯОПАСНОСТЬ

3.1.1.МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ

Медицинские учреждения генерируют сложные по составу отходы, включающие много полимерных материалов (до 60 % всей массы), повсеместно использующихся сегодня в медицине, остатки дезинфицирующих агентов, радиоактивные и патологоанатомиче­ ские отходы, остатки широкого спектра медикаментов и лекарст­ венных препаратов, отходы, сходные по составу с ТБО, отходы лабо­ раторий и вивариев и т.п. [12].

Объем МО стабильно растет из года в год во всем мире [1,6,11, 12, 86], по данным АКХ им. К. Д. Памфилова, в настоящее время в России увеличение количества отходов составляет 2-3 % в год. Соответственно возрастает и объем затрат на их сбор, хранение, транспортирование, переработку, обезвреживание и уничтожение.

К МО относят все отходы, образующиеся в больницах, поли­ клиниках, диспансерах, учреждениях длительного ухода за больными, родильных домах, стоматологических и ветеринарных учреждениях, питомниках лабораторных животных, медицинских лабораториях, научно-исследовательских учреждениях медицинского профиля, апте­ ках, фармацевтических производствах, оздоровительных учреждениях, медицинских кабинетах.

Твердые МО отличаются от обычных твердых бытовых отходов (ТБО) не только наличием специфических компонентов, но и соста­ вом и процентным соотношением составляющих.

Морфологическим составом МО называют содержание компо­ нентов отходов (бумага, текстиль, пищевые отходы и др.), выражен­ ное в процентах к общему весу.

Морфологический состав учитывается при выборе инвентаря и расходных материалов для организации системы обращения с МО,

58

Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами.

___________________ Я. И. Вайсман, Е. В. Кельберг, В. Н. Коротаее, А. С. Зомарев

методов и установок для обезвреживания, при оценке качества вто­ ричного сырья и т.п. [1, 12, 34].

На соотношение составляющих МО большое влияние оказывают степень благоустройства и специализация ЛПУ, благосостояние насе­ ления, сезоны года, климатические и другие условия. В связи с быст­ рым ростом использования полимерных материалов в здравоохранении доля полимерных отходов в составе МО за последние годы возрос­ ла в несколько раз. В зависимости от места образования МО (палаты, операционные, лаборатории, административные помещения и т.п.) их состав различен. Различие морфологического состава МО для ЛПУ разного уровня на примере г. Москвы [1] приведен в табл. 3.1.

Морфологический состав МО отражает состояние экономики страны, уровень благосостояния населения, санитарную культуру ЛПУ и больных, степень соблюдения санитарных правил обраще­ ния с отходами.

Проведенными нами исследованиями определен морфологиче­ ский состав МО для крупных ЛПУ различных стран (см. цветную вклейку, рис. 4, 5,6) - России, Японии, Австрии.

При исследовании морфологии МО в университетском госпи­ тале Киото (Япония) [12, 86] (см. цветную вклейку, рис. 5) не вклю­ чали пищевых отходов от ресторана или столовой внутри больницы,

59

Гпава 3. Характеристики медицинских отходов

таким образом, уровень жидкости и плотность по объему были низ­ кими. Доля пластика в инфекционных отходах составляла 42,7 %, потому что многие расходные материалы и сменные части обычного медицинского оборудования изготовлены из пластмасс: шприцы, трубки и катетеры, а также емкости, которые состоят из поливинил­ хлорида (ПВХ). ПВХ составляет 20-30 % всех пластиковых отходов. При сжигании этих МО образуются газы, которые содержат НС1 высокой концентрации (более 1000 ррш).

Типичный для западноевропейских стран морфологический состав отходов ЛПУ представлен на примере центральной больницы Вены (Австрия) (см. цветную вклейку, рис. 6).

Как видно из приведенных данных, в МО Японии и западно­ европейских стран существенно больше доля бумаги, полимерных материалов, текстиля, стекла и относительно меньше доля пищевых отходов, чем в российских.

Сравнительный анализ морфологических составов МО ЛПУ различных стран мира, городов России, отличающихся числом коек, степенью благоустройства, развитостью инфраструктуры по управ­ лению движением отходов, позволяет прогнозировать на период до 2010 г. изменение морфологии МО в российских ЛПУ в направле­ нии сближения с существующим морфологическим составом МО ЛПУ западноевропейских стран. Существенно возрастет доля поли­ мерных материалов, бумаги, текстиля, стекла при относительном снижении доли пищевых отходов. Это необходимо учитывать при проектировании схем санитарной очистки ЛПУ.

3.1.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ

Величина составляющих компонентов - фракционный состав - одна из важнейших характеристик отходов ЛПУ.

Фракционным составом МО называют содержание частей отходов разного размера, определяемого величиной ячеек сит при грохочении, выраженное в процентах к общему весу.

Согласно исследованиям, проведенным в АКХ им. К. Д. Пан­ филова, фракции менее 150 мм составляют 80-90 % общей массы отходов [1,12].

Так как основная часть отходов имеет размерность менее 350 мм, тщательному обследованию подвергалась именно эта часть, однако в отходах встречаются и более крупные предметы (непригодная мебель,

60