книги / Снижение экологической нагрузки при обращении с отходами лечебно-профилактических учреждений
..pdfтируя 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.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3. 3 |
||
|
Серийные модели инсинераторов ИН-50 [42] |
|
||||||
|
С р ед н яя |
|
|
|
|
|
|
|
|
п р о и зв о д и |
М акс, |
|
М и н и м а л ь |
С р о к |
М и н и м а л ь |
|
|
|
те л ьн о сть , |
М ак с и |
п о ставки |
|
||||
|
п о т р еб л я е |
ная п л о |
ная вы со та |
Н о р м о -ч а - |
||||
М о д ел ь * |
кг/ч (при |
м ал ьн ы й |
«п о д |
|||||
м ая м о щ |
щ ад ь п о м е |
п о м ещ е |
сы |
|||||
|
к ал о р и й н о |
вес, т |
к лю ч», |
|||||
|
н о сть, кВ т |
щ ен и я, м 2 |
ния, м |
|
||||
|
сти 25 0 0 |
|
м ес. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
кк ал /кг) |
|
|
|
|
|
|
|
ИН-50.02 |
20 |
5 |
6,5 |
20 |
2 |
6 |
300 |
|
ИН-50.1 |
50 |
18 |
16 |
80 |
3 |
6 |
300 |
|
ИН-50.2 |
100 |
18 |
18 |
100 |
3 |
6 |
6300 |
|
ИН-50.3 |
80 |
18 |
15 |
80 |
3 |
6 |
300 |
|
ИН-50.ЗК |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
ИН-50.4 |
150 |
25 |
22,3 |
150 |
3 |
6 |
300 |
|
ИН-50.4В |
|
45 |
27,5 |
200 |
5 |
|
400 |
|
ИН-50.5 |
500 |
40 |
45 |
250 |
6 |
6 |
350 |
|
ИН-50.5В |
|
50 |
55 |
300 |
6 |
|
450 |
|
ИН-50.6 |
1000 |
65 |
60 |
400 |
7 |
6 |
- |
|
ИН-50.6В |
|
65 |
60 |
|
9 |
|
|
|
ИН-50.7В |
2000 |
80 |
75 |
600 |
9 |
6 |
- |
|
ИН-50.8В |
3000 |
120 |
90 |
800 |
10 |
6 |
- |
♦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).