1.2. Опасные отходы: медицинские и биологические
1.2.1. Методы обезвреживания и переработки опасных отходов
(биологических и медицинских)
Методы обработки медицинских отходов можно разделить на две группы:
Ликвидационные методы:
- захоронение (на специальном полигоне, без обеззараживания);
- обеззараживание химическими или физическими методами и складирование на полигонах ТБО;
- сжигание с последующим захоронением остатков от сжигания.
Утилизационные методы (повторное использование и использование в качестве вторичного сырья):
- люминесцентных ламп, термометров,
- фиксажного раствора, проявителя, рентгеновской пленки,
- полимерных одноразовых изделий,
- металлических изделий,
- пищевых отходов,
- бумаги, картона.
Утилизационные методы, помимо экономических целей, направлены на ограничение неблагоприятного влияния деятельности человека на окружающую среду.
Наиболее распространенным методом обезвреживания трупов животных является термическое обезвреживание: от огневых установок с обычными температурами сжигания и до плазменных, работающих при высоких температурах (от 2000°С). Для обезвреживания опасных медицинских отходов (отходы ЛПУ) применимы процессы, используемые для уничтожения отходов ЛПУ: автоклавирование, инсинерация, плазменная переработка и др. Сравнение российских технологий переработки биологических отходов представлены в Таблице 15.
Таблица 15
Российские технологии переработки биологических отходов1
Наименование оборудования
|
Характеристика
|
ЗАО «Плазма-Тест» (Россия)
|
Используется плазма дугового разряда постоянного тока. Производительность от 500 до 10 000 т/год. Изначально проектировались для уничтожения медицинских отходов, но может быть использована и для обезвреживания трупов животных. Токсичные отходы перерабатываются в расплаве шлака, образующегося в электродуговой плазменной печи при температуре 1600ºС и более. Установка блочно-модульного типа, размещена в стандартных транспортных 20-футовых контейнерах, что дает возможность быстро перевозить и монтировать установку для использования.
|
ЗАО «Турмалин» (Россия)
|
Компоновка оборудования выполнена в едином внутреннем пространстве стандартного 20-ти фунтового «морского» контейнера с габаритами 6058*2430*2990 мм. Температура обеззараживании 250°С и выше. Температура в камере прокаливания 850°С. В зависимости от состава перерабатываемого материала оснащается сухой или мокрой системой очистки уходящих газов. Автоматическая система ворошения сжигаемых отходов – вращающийся (плавающий) колосник. Кроме окислительного применяется и пиролизный режим для повышения эффективности сжигания высококалорийных отходов.
Интенсивное насыщение отходящих газов атмосферным кислородом в камере смешения и их дожигание при температуре 1100-1200°С в камере дожигания не менее двух секунд с предварительным прохождением газов через факел горелки с температурой 1500°С. Резкое охлаждение отходящих газов до температуры 200°С, исключающее повторное образование диоксинов.
|
Инсинерация - «термический метод» уничтожения отходов, сжигание – наиболее распространенный метод. Установки, предназначенные для сжигания отходов, были широко распространены в мире еще 10-15 лет назад, но с тех пор существенно изменился подход к решению проблемы. Сжигание отходов приводит к образованию диоксинов, служит источником загрязнения ртутью, другими тяжелыми металлами (свинец, кадмий, мышьяк и хром), а также другими опасными веществами.
Всемирная организация здравоохранения допускает использование инсинерации медицинских отходов в тех странах, которые не имеют экологически безопасных вариантов для управления отходами ЛПУ.
Надо отметить, что метод инсинерации вполне пригоден для уничтожения (кремации) большого количества биомассы (трупы павших животных, массивные операционные отходы и т.д.). Альтернативой ему в данном случае может служить только пиролиз и захоронение. Проблема токсичных веществ при этом не столь актуальна, поскольку белковые организмы содержат галогеновые соединения в исключительно малых, следовых количествах.
Сейчас на российском рынке широкое распространение получили инсенераторы ЗАО «Турмалин», технология которого предусматривает пиролиз, а также контролируемое сжигание отходов в камере сжигания при температуре 850-900°С.
Инсенераторы ИН-50.21 предназначены для переработки и утилизации следующих видов отходов:
- Медицинские отходы класса А, Б, В, част. Г;
- Биологические и биоорганические отходы, включая трупы бродячих животных и птиц;
- Органические «хвосты» от разборки ТБО;
- Архивы, конфискат, контрафакт, отходы с воздушных и морских судов и т. д.;
- Высокотоксичные отходы 1, 2, 3 классов, содержащие фтор, хлор, серу, фенол, йод, бром и т. д., включая сельскохозяйственные ядохимикаты (пестициды, гербициды и т. д.);
- Жидкие и вязкопластичные углеводородсодержащие отходы;
- Патологоанатомические отходы.
Содержание загрязняющих веществ в зольном остатке и отходящих газах на границе санитарно-защитной зоны < 10% от предельно допустимых концентраций, установленных в РФ, а именно (по факту, в соответствии с санитарно-эпидемиологическим заключением):
- СО < 30 мг/м3;
- NOx < 30 мг/м3;
- HCI < 8 мг/м3;
- HF < 5 мг/м3;
- S02< 10 мг/м3;
- пыль s 30 мг/м3; диоксины < 100 пг/м3.
Показатели эффективности инсенераторов приведены в таблице 16.
Таблица 16
Эффективность инсенераторов
|
Сокращение исходной массы отходов на:
|
90-95%
|
Характеристика остаточного объема отходов
|
Зола, летучая зола и шлам - нейтральные вещества, IV класс опасности
|
Очистка отходящих газов от твёрдых веществ
|
Не менее 93%
|
Обеззараживание отходов от патогенных микроорганизмов
|
100%
|
Обезвреживание токсичных органических соединений
|
100%
|
Фактор экологической безопасности
|
Инсенераторы ИН-50 работают под "разрежением", что исключает выброс продуктов сгорания в рабочую зону
|
Экономические факторы
|
Возможность получения из 1 тонны ТБО до 400кВт электроэнергии. Возможность уничтожать отходы непосредственно в местах их образования
|
Пиролиз - альтернатива обычным методам термической переработки отходов. Метод предусматривает предварительное разложение органической составляющей отходов в бескислородной атмосфере (пиролиз), после чего образовавшаяся концентрированная парогазовая смесь (ПГС) направляется в камеру дожигания, где в режиме управляемого дожига газообразных продуктов происходит перевод токсичных веществ в менее или полностью безопасные.
Принципиальными положительными особенностями безкислородных пиролизных технологий уничтожения органических материалов, позволяющих обеспечить экологическую безопасность выбросов, в том числе и хлорсодержащих, являются:
возможность управляемого сжигания при высокой температуре концентрированной неразбавленной парогазовой смеси (теплота сгорания 6680-10450 кДж/м3), что позволяет обеспечить высокую (1200-1300ºС) температуру всего объема продуктов сгорания;
выделяющийся при пиролизе хлорсодержащих материалов активный хлор уже в камере термического разложения немедленно реагирует с обязательным продуктом пиролиза любой органики - водородом, образуя стойкое соединение HCl, которое далее легко нейтрализуется на стадии доочистки. Тем самым предотвращается образование диоксинов и фуранов.
Сейчас на российском рынке медицинской техники представлена одна установка пиролиза: «ЭЧУТО».
Установки ЭЧУТО1 предназначены для переработки и утилизации следующих видов отходов:
медицинские отходы ЛПУ (классы А, Б, В) и ветстанций;
бытовые отходы коммунального хозяйства и пищевые отходы;
технические отходы: резинотканевые и текстильные, в том числе промасленная ветошь, пластмассы, резина, автомобильные шины, твердые отходы лакокрасочных производств, нефтешламы, отбросы с решеток станций аэрации и другие отходы, содержащие органику.
За счет использования пиролизной технологии выброс в атмосферу вредных компонентов не превышает норм ПДК, принятых на территории РФ. Кроме того, за счет маломасштабности и территориальной рассредоточенности нет опасности негативного влияния выбросов от каждой отдельной установки на атмосферный фон даже без дополнительных средств очистки дымовых газов.
Наиболее целесообразной с технико-экономической точки зрения можно считать установку ЭЧУТО (завод Переславль-Залесский), опыт использования которой уже есть. Технические характеристики установки и затраты на ее строительство приведены в Таблицах 17, 18.
Таблица 17
Технические характеристики установки «ЭЧУТО-150.03»
Производительность
|
До 20 кг/час
|
До 50 кг/час
|
До 100 кг/час
|
Габариты
(с площадкой обслужива-ния), м
|
2,5х1,6х0,8
|
4,75х2,06х2,06
|
6,6х2,06х2,06
|
Масса, кг
|
450
|
3800
|
5500
|
Высота трубы, м
|
10
|
10
|
10
|
Энергопотребление: электроэнергия, кВт- час
|
до 4
|
до 8
|
до 15
|
Диз. топливо*, кг/час
|
до 2
|
до 5
|
до 12
|
Продолжительность рабочего цикла, час
|
1,0 - 1,5
|
1,0 - 1,5
|
1,0 - 1,5
|
Производимая тепловая энергия (гор. вода), Гкал/ч**
|
-
|
0,03
|
0,05
|
Численность обслуживающего персонала
|
один человек
|
один человек
|
один человек
|
* или природный газ
** модификация установки с контуром для систем отопления.
Таблица 18
Экономические показатели установок ЭЧУТО-150.03
Мощность установки, кг/час
|
Стоимость, тыс. руб.
|
20
|
1 950
|
50
|
2 250
|
100
|
3 150
|
Пуско-наладочные работы
|
120
|
Установка монтируется под навесом, или в ангаре легкого типа, или специальном помещении высотой не менее 4,5 м на освещенной, бетонированной площадке.
Одним из достоинств установок пиролиза (кроме улучшенных, по сравнению с инсенераторами, экологических показателей) является то, что для них нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.
Плазменный метод: используется электрический ток, который ионизирует инертный газ (например, аргон), и формирует электрическую дугу с температурой около 6 000ºC. Медицинские отходы в этих установках нагреваются до 1 300 – 1 700ºC, в результате чего уничтожаются потенциально патогенные микробы. Плазменная печь состоит из двух секций: отходы подаются в первую секцию (плазмотрон), где происходит их перевод в жидкое и газообразное состояние с последующим растворением в шлаковом расплаве. Кессонная перегородка исключает проникновение непереработанных частиц отходов во вторую секцию, соединенную с системой пыле-газоочистки. Высокая экологическая эффективность при обезвреживании опасных отходов обеспечивается за счет барботажа кислых отходящих газов в основном шлаке. Отходы преобразовываются в гладкий шлак, металлические слитки и инертные газы.
Плазменный метод имеет следующие преимущества:
- экологическая и биологическая безопасность системы для среды обитания человека;
- стерильность и экологическая чистота продуктов переработки;
- биологическая и экологическая безопасность для персонала;
- герметичность зоны переработки;
- отсутствие жидких стоков.
В химических утилизаторах измельченные или не измельченные отходы подвергаются воздействию обеззараживающих химических веществ (таких как негашеная известь), в результате чего отходы утрачивают свою эпидемиологическую опасность. Проблемой является образование опасных отходов, которые в свою очередь, необходимо перерабатывать. В химических утилизаторах Стеримед - 1 происходит механическое измельчение загружаемых отходов (что делает их непригодными для повторного использования) с одновременной обработкой дезинфицирующей жидкостью Стерицид (Stеricid), состоящую из глютарового альдегида, составов четвертичного аммония и спирта. За один цикл продолжительностью 15 – 20 минут установка Стеримед – 11 способна переработать около 70 литров исходных отходов. Выгрузка в подставленную предварительно емкость происходит автоматически, отработанный дезинфектант отделяется и сливается в канализацию. Установки перерабатывают практически любые медицинские отходы, кроме биологических.
Среди достоинств способа, надо отметить сравнительно небольшие габариты оборудования, отсутствие образования в ходе обеззараживания токсических веществ (хотя дезинфектант сам по себе токсичен) и значительно меньшую, по сравнению с инсинераторами, стоимость. Стеримед можно установить в сравнительно небольшом помещении, для его обслуживания достаточно получить инструктаж у поставщика. Стеримед перерабатывает и дезинфицирует отбросы для захоронения с уменьшением объема в 10 раз.
Главным недостатком химических утилизаторов является необходимость постоянного использования дорогого запатентованного дезинфектанта, при отсутствии которого процесс теряет смысл, а также необходимость утилизировать опасные отходы, образующиеся по результатам обработки. Кроме того, пользователи отмечают повышенную шумность при работе аппарата и чересчур высокую влажность отходов на выходе. Дороговизна технического обслуживания и запасных частей (например, измельчителя), также заставляет некоторых потенциальных покупателей отказаться от приобретения таких установок.
Термохимические установки сочетают нагревание отходов с обработкой их дезинфицирующими составами. На российском рынке представлена установка итальянская Ньюстер1, предназначенная для переработки обычных несортированных медицинских отходов классов Б и В (за исключением значимых количеств биомассы и токсических отходов). В установке загруженные в реакционную камеру отходы измельчаются быстро вращающимися в горизонтальной плоскости массивными острыми ножами. Одновременно, за счет трения измельчаемых отходов о стенки камеры, происходит их нагревание до 150 – 160ºС. При этом в камеру впрыскивается раствор гипохлорита натрия (NaClO). Обеззараживание отходов происходит вследствие их нагрева и контакта с продуктами распада гипохлорита (газообразным хлором и окисью хлора). Токсичность и взрывоопасность выделяющихся газов обуславливают необходимость оснащения установки мощными фильтровентиляционными устройствами и, как следствие, ограниченность ее применения.
К достоинствам этого аппарата стоит отнести высокую производительность (100 – 130 л. отходов в час) и высокую степень измельчения, следовательно, и уменьшения объема отходов (при условии исправности измельчающих ножей, которые достаточно дороги и быстро выходят из строя). Также иногда отмечается раздражение слизистых оболочек у обслуживающего персонала, а также повышенную шумность установки в процессе работы.
Микроволновые установки работают на свойстве микроволнового (сверхвысокочастотного - СВЧ) излучения нагревать воду. При их использовании требуется предварительное измельчение и увлажнение отходов для получения высокой температуры (95ºC или выше). Для увлажнения применяют специальный сенсибилизирующий раствор, содержащий поверхностно-активные вещества, разрушающие клеточную стенку микроорганизмов и усиливающие воздействие тепла.
Отечественная СВЧ-установка УОМО-01/1501 разработана и выпускается «Обнинским Центром Науки и Технологий». Установка не позволяет воспроизвести весь технологический процесс удаления отходов, для ее функционирования необходимо дополнительно приобрести измельчитель (шредер) и сепаратор жидкости.
Стерилизаторы2 – автоклавы достаточно давно используются для стерилизации хирургических инструментов, медицинских устройств, термостабильных жидкостей.
Испытаниями установлено, что в результате обработки паром погибают все известные виды микроорганизмов (грам-положительные и грамотрицательные микробы, в том числе споровые формы, грибы и вирусы) и отходы утрачивают возможность повторного использования в связи с их механическим деструктурированием.
В автоклавах (паровых утилизаторах) можно перерабатывать изделия из пластика (планшеты, емкости, катетеры и др., в т.ч. гемодиализаторы); изделия из стекла (флаконы, бутылки, ампулы, предметные стекла, лабораторная посуда и др.); изделия из резины (латекса), дерева, бумаги и картона; перевязочные материалы; одноразовые инструменты (скальпели, бритвы, ланцеты, ножницы); чашки Петри, шприцы, иглы, коробки из-под игл; гигиенические прокладки, пеленки (памперсы); емкости для крови и мочи и им подобные, а также другие виды отходов, за исключением ртутьсодержащих и других токсических компонентов, массивных металлических деталей, источников радиации, телефонных справочников и других толстых книг, а также значимых количеств биомассы – по той причине, что при этом не будет достигнута эпидемиологическая безопасность отходов – белковая масса, простерилизуется, но через самое короткое время повторно контаминируется микроорганизмами, представляя собой прекрасную питательную среду. Также не рекомендуется обрабатывать в таких установках изделия из легкоплавких пластиков, температура плавления которых ниже 135ºС (полиэтилена высокого давления, например), впрочем, такие пластики не разрешены для использования в медицине.
Автоклавирование имеет преимущество перед другими методами дезинфекции, но есть и недостаток его применения в обработке отходов: стандартные автоклавы не могут использоваться вследствие сложного механизма загрузки и выгрузки неупакованных отходов, а обработка в автоклаве упакованных в мешки или иные емкости отходов не имеет смысла, так как в этом случае к отходам не проникает водяной пар. Кроме того, необходимо дополнительно приобретать измельчающие устройства.
Более прогрессивными являются смешанные системы, пригодные для переработки практически любых медицинских отходов. Технология включает измельчение в процессе обработки, что, наряду с видоизменением отходов гарантирует лучшее проникновение пара. Кроме того, такие системы существенно сокращают объем отходов (до 85 %). В России внедряются "Stеricomat" фирмы "Prеussag Wassеr und Rohrtеchnik GmbH" (Германия), установки SAS фирмы "Bеznеr Maschinеn GmbH" (Германия), итальянские стерилизаторы "CLAVO". Особенностью данных технологий является отсутствие химических добавок. Наиболее популярными являются две установки – утилизаторы марки «Т» («ЭКОС») компании Еcodas и утилизатор Стерифлэш (Stеriflash) компании Теchnologiеs Еnvironnеmеnt еt Mеdical (T.Е.M).
Преимуществами паровых утилизаторов являются:
- легкость подключения и управления,
- высокая безопасность для персонала,
- высокая экономическая эффективность,
- отсутствие необходимости в расходных материалах,
- переработанные отходы незаразны согласно международным стандартам,
- переработанные отходы невозможно идентифицировать и использовать повторно,
- значительно уменьшается объем и масса отходов,
- в ходе переработки не производятся опасные или ядовитые побочные продукты,
- процесс переработки является экологически приемлемым,
- установка имеет автоматический контроль и отказоустойчивые механизмы,
- отходы не могут миновать процесс обработки.
Стоимостные характеристики некоторых установок приведены в таблице 19.
Таблица 19
Установки для переработки отходов ЛПУ
Наименование
|
Производи-тельность
|
Стоимость
|
Стоимость годового обслуживания
|
Установка для обеззараживания и утилизации медицинских отходов «Stеrimеd-1» (Израиль)
|
до 60 кг/час
|
159 800$
|
20 000$
|
Установка для сжигания инфицированных медицинских и биологических отходов «Mеdiburn»
|
32 кг/ч
|
62 000$
|
5 000$
|
Установка для измельчения и автоклавирования медицинских отходов Стерифлэш
|
80л/20 мин
|
52 500 €
"под ключ"
|
<1 500 €
|
Установка для термического уничтожения твердых отходов «ЭЧУТО-150.03»,
|
20 кг/ч
|
2,1 млн.руб.
|
н/д
|
Установка для термического уничтожения медицинских и биологических отходов – инсенератор ИН-50.02
|
40 кг/час
|
5,4 млн. руб. (под ключ)
|
н/д
|
Вывод: учитывая годовые объемы образования в п. Красное-на-Волге опасных отходов ЛПУ обезвреживание отходов ЛПУ А, Б и В класса предусматривается на установке ЭЧУТО-150-03 производительностью 20 кг/ч. Утилизацию отходов класса Г и Д рекомендуется осуществлять по договорам на специализированных предприятиях.
</1>
|
