Утилизация медицинских отходов и последующая очистка воздуха – методы, алгоритмы и особенности процессов

Одной из серьезных задач, стоящих перед мусороперерабатывающими заводами (МПЗ) и предприятиями рециклинга, является тонкая очистка воздуха после утилизации медицинских, биологических, химических и иных токсичных и опасных отходов.

Это закономерно, поскольку под такими отходами понимается чрезвычайно широкая группа веществ, соединений и материалов, в том числе, – жидкостей, даже высокотемпературная декомпозиция которых далеко не всегда позволяет нейтрализовать их до приемлемой степени.

Наш завод, имеющий более 30 лет опыта в создании профессиональных воздухоочистных систем, предлагает к индивидуальному проектированию и изготовлению высокоэффективные, безотказные и производительные аппараты, системы и комплексы для очистки воздуха после инсинерации, пиролиза и иных типов термической утилизации отходов медицинского, биологического, химического и иных типов.

Задайте вопрос или запросите исчерпывающую консультацию

Цель утилизации медицинских отходов иных опасных материалов

Основной целью утилизации отходов медицинских учреждений и иных генераторов биологически и химически опасных веществ является исключение их вредного влияния на окружающую среду или снижение его до уровней, регламентированных государственными стандартами.

Немного статистики: каждая условная больничная койка является источником до 0,2-0,5 кг. опасных отходов. На 2016 год в России насчитывалось около 1,7 миллионов койко-мест. Несложно посчитать, что это до 850 тонн (!) медицинских отходов в день (!).

Сложность утилизации, обусловленная высокой вариативностью состава спецотходов, ведет к постоянному увеличению их объема. На сегодняшний день на каждого жителя Земли приходится по ≈ 320-350 кг. опасных материалов.

^{Медотходы возле одной из инфекционных клиник Уханя, Китай, весна 2020 года}

Помимо прочего, во многих – особенно, слаборазвитых – странах свалки и полигоны являются обиталищем для значительного числа потенциальных разносчиков инфекции – лиц маргинальной природы и люмпенов (нищие, бродяги, БОМЖи), забота о которых также «законодательно», (но часто лишь на бумаге), лежит на государственной структуре здравоохранения.

Разумеется, депонированные отходы контаминируют воздух, грунтовые воды и почву.

В зависимости от класса материалов, их влияние – а также продуктов их декомпозиции / инсинерации – на персонал и воздушный бассейн прилегающих территорий варьирует. Так, например, класс А (мединвентарь, мебель, инструментарий, канцелярские и иные принадлежности поликлиник, больниц, лабораторий) не представляет особой угрозы, в то время как класс Г (объекты с высокой патогенностью) должен собираться с исключительной осторожностью, а храниться, транспортироваться и перерабатываться с предварительным обеззараживанием. Рассмотрим подробнее классы опасности медматериалов.

^{Инфузионные системы, шприцы, тара, пробирки из ПВХ – основные источники фуранов и диоксинов}

Классы медицинских отходов с точки зрения сложности очистки воздуха после их термической утилизации

Для наглядности представим в таблице классы медотходов; (в России такие определения разработаны по СанПиН 2.1.7.2790 — 10). Зеленым цветом обозначены материалы, инвентарь и объекты, нейтрализация продуктов горения которых вписывается в рамки «традиционных», желтым – следует уделять повышенное внимание, красным – необходим строгий – зачастую индивидуальный – подход к разработке систем газо- и воздухоочистки.

Интересный факт: 1 грамм бытовых отходов содержит не более 1 млрд. бактерий / возбудителей, в то время как такой же объем медотходов – до 250 млрд. и более.

^{О классах опасности бытовых и специализированных отходов (материриал ГТРК "Башкортостан")}

Методы утилизации и соответствующее оборудование для воздухоочистки

Основным подходом к переработке и обезвреживанию биологических и токсических отходов является сжигание или т.н. инсинерация, (этот же процесс, проводящийся в отношении биотканей называется кремацией).

Несмотря на недовольство «зеленых» партий во многих странах, термическое разложение (с доступом воздуха или без такового) остается одним из наиболее эффективных способов уничтожения биоцидов и используется наиболее часто – никакие живые организмы неспособны пережить нагрев до 850-1000 градусов Цельсия (об этом чуть ниже).

^{Несанкционированная свалка отработанных медматериалов, г. Рубцовск, Алтайский Край}

Проводиться сжигание может как централизовано – на специальных, «внешних» МПЗ, так и децентрализовано – прямо на территории медучреждений / ЛПУ, но в последнем случае организация должна с исключительной серьезностью подходить к приобретению и установке наиболее продвинутых и высокоэффективных систем очистки воздуха.

Сжигание в инсинераторах

В общем смысле, инсинераторами именуются специальные печи для сжигания отходов, в том числе медотходов классов Б и В. На рынке представлен широкий ряд моделей печей различных производителей, которые, разнясь по объемам загрузки и некоторым второстепенным параметрам, впрочем, реализуют один и тот же алгоритм работы.

^{Цилиндрические инсинераторы британской фирмы Surefire}

Инсинерация мусора имеет много общего с другими методами термической утилизации, особенно, в разрезе формирования конечных газообразных и зольных загрязнителей. Поэтому, если не указано иное, можно считать аспекты образования поллютантов схожими.

В первой камере инсинератора происходит термическая декомпозиция материалов при температуре 700-900 градусов, после чего образовавшаяся среда поступает в т.н. камеру дожига, где температурный режим держится в диапазоне 1100-1200 по Цельсию.

^{Схема работы инсинераторной печи с дожигом}

Производители инсинераторов заверяют, что такой двухступенчатый алгоритм сжигания позволяет доводить финальную ПДК вредных газов до регламентированных норм, но на деле – особенно, в рамках неселективного сжигания продуктов – предельные концентрации опасных веществ зачастую драматически превышают допустимые нормы, особенно, – на этапах разогрева / выхода печей на рабочие режимы. Визуально это наблюдается как черный едкий (и очень опасный) дым.

Газовые и механические загрязнители и их улавливание, нейтрализация диоксинов

Разнообразие поллютантов, образующихся в результате утилизации отходов медицинских организаций крайне широко. Это и оксиды серы, окислы азота, кислые и щелочные соединения, эфиры, кетоны, спирты, ртуть, кадмий, мышьяк, алюминий, свинец, а также сероводород, хлороводород фураны, диоксины и другие сложные галогениды и углеводороды.

Конечно же, сжигание порождает значительные количества золы и пепла, которые также нередко обладают химически активными свойствами.

Особое внимание при процедурах очистки воздуха следует уделять диоксинам, которые являются чрезвычайно сильными ядами, мутагенами, тератогенами и канцерогенами, к тому же, обладающими кумулятивным эффектом и значительно превосходящими опасность многих БОВ.

Множественные исследования показывают, что имплементация камер дожига в инсинераторы не оказывает существенного влияния на распад диоксинов. Декомпозиция полихлорпроизводных дибензодиоксина (C₁₂H₄Cl₄O₂) в камере дожига (даже при соблюдении т.н. правила «2 секунд», в течение которых диоксины должны находиться в зоне сверхвысокой температуры) временна – исследования показывают, что компоненты распада способны вновь объединяться в опасные ксенобиотики после охлаждения. Более того, повышение температуры в камере дожига приводит к испарению и увеличению концентраций металлов в отходящих газах инсинератора.

Единственным подтвержденным методом безвозвратного захвата диоксинов является их адсорбция в угольных фильтрах.

^{Крупногабаритный высокопроизводительный угольный фильтр производства ООО "ПЗГО"}

Конструирование и внедрение высокоэффективных адсорберов, (в том числе, но не только – угольных фильтров), является одним из ключевых направлений деятельности «ПЗГО». Объемы очищаемой среды – до 100 000 м³ в час. Температурный режим – до 900 °C. КПД ≈ 99.9%. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей продукцией в соответствующем разделе.

Общая схема воздухоочистки после инсинератороной утилизации МО

Дымовые газы покидают инсинератор очень горячими, поэтому первой ступенью идет охлаждение газопотока. Снижение температуры может быть достигнуто несколькими способами:

• Использование контактных или бесконтактных теплообменников / холодильников;
• Подмешивание атмосферного воздуха (увеличивается объем очищаемой среды, но снижается сложность газоочистных мероприятий);
• Направление потока на охлаждение в испарительные колонны.

Следующим этапом является отсечение от потока пылевых, зольных и иных механических частиц крупной дисперсности. Пыле- и золоулавливание может проводиться в циклонах или рукавных фильтрах.

Циклоны имеют чуть меньшую – чем рукавные фильтры – эффективность, но куда более дешевы и просты в эксплуатации. «Проскок» горячих газов не приводит к негативным последствиям для циклонного пылеуловителя, (в отличие от рукавных фильтров, где такой выброс может повредить или сжечь рукавный материал).

В том случае, если в сжигаемом субстрате высоко содержание поливинилхлорида, то для захвата больших количеств диоксинов следующей ступенью рациональна установка адсорбера / угольного фильтра. Порядковое место адсорбера в таких системах может варьировать в зависимости от влажности и запыленности потока, выходящего с первой ступени пылеочистки.

^{Краткий обзор принципов работы и назначений пенных абсорберов, видео с нашего официального Youtube-канала}

Далее, в зависимости от конкретных условий термообработки, поток направляется на химическую очистку в пенный абсорбер или скруббер с псевдоожиженным слоем, где в активном абсорбенте, (обычно – щелочного типа), происходит поглощение газообразных компонентов потока.

Следует понимать, что эффективное удержание опасных веществ в аппаратах мокрой газоочистки обуславливается не только применением определенного жидкого сорбента, но и – в значительной степени – зависит от самой конструкции скрубберов / абсорберов, обеспечивающих надлежащий контакт / массобмен очищающей и очищаемой сред.

Последней ступенью газоочистного тракта выступает дымосос. Установка дымососа обуславливается пневмогидравлическим сопротивлением газоочистного комплекса, структура газоходов и фильтрующих элементов которого не позволяет газам под естественным давлением проходить через аппараты – дымосос (насос), установленный в конце схемы нагнетает обратное давление, что заставляет загрязненную среду двигаться сквозь очистную инфраструктуру в требуемом направлении (и с требуемой скоростью).

Окончанием газоочистного комплекса является труба рассеивания (дымовая труба).

^{Работа газоочистного комплекса на базе скруббера с кипящим слоем, мусороперерабатывающий завод. На выходе видно безопасное белое парение}

Другие способы утилизации биологических и высокотоксичных отходов

На сегодняшний день разработаны (и продолжают совершенствоваться) и другие подходы к обеззараживанию биологических и иных токсических отходов. По понятным причинам практически все они, так или иначе, сопряжены с действием высоких температур. Рассмотрим в таблице другие методы утилизации и их общий рейтинг (согласно нашим индивидуальным воззрениям).

Преимущества газоочистных аппаратов, установок и систем от «ПЗГО»

Вне зависимости от реализуемого на МСЗ способа термического рециклинга медотходов, завод «ПЗГО» готов предложить современные, безотказные, неприхотливые, высокоэффективные системы очистки воздуха после инсинераторов, аппаратов пиролиза и иных агрегатов, где ведется кислородное, бескислородное или комбинированное сжигание.

Наши установки и комплексы обладают нижеследующими преимуществами:

• КПД – до 99.9% при объемах газоочистки от нескольких десятков м³ до сотен тысяч кубометров газопотока в час;
• Широкий перечень аппаратов и их подтипов, изготовленных по собственным уникальным патентам, – для точного, эффективного и экономически выгодного процесса нейтрализации опасных составляющих – скрубберы (с кипящим слоем, пенные, Вентури, гидрофильтры), абсорбционные колонны, физические и каталитические адсорберы / угольные фильтры (с возможностью объединения установок в многоступенчатые комплексы);
• Возможность проведения футеровки (термоупрочнения) ключевых узлов газоочистителей для их работы в экстремальных температурных режимах;
• Широчайший спектр улавливаемых химических и механических загрязнителей: пыль, зола, сажа, пепел и другая «механика» (любой дисперсности); тонкая очистка воздуха от таких поллютантов как диоксины, фураны, кислые, щелочные, спиртовые, кетоновые пары, эфиры, NO_Х, SO_Х, HCl, H₂S, сероуглерод, галогены, галогениды, альдегиды и любые иные соединения, образующиеся на Вашем мусоросжигательном участке;
• Низкое пневмогидравлическое сопротивление;
• Системы мониторинга, управления и полной автоматизации воздухоочистки на базе современных контроллеров и точнейших датчиков;
• Высокая экономическая рациональность внедрения даже для мусоросжигательных участков малого и среднего типа, быстрая окупаемость оборудования.

Индивидуальное проектирование, изготовление и ввод оборудования в эксплуатацию

^{Быстрое знакомство с преимуществами "ПЗГО"}

По вопросам индивидуального проектирования и расчёта любой сложности, производства и приобретения воздухоочистных аппаратов, систем, установок и комплексов для очистки воздуха после инсинерации, пиролиза или иной термообработки отходов медицинских учреждений (и иных источников опасного мусора), пожалуйста, связывайтесь с нами любым удобным способом или заполняйте Анкету Заказчика.

Оперативно изготовим, доставим и профессионально смонтируем оборудование на МПЗ в любой точке России, Европы или Азии. Полная бухгалтерская прозрачность. Гарантия производителя.

ООО «ПЗГО» – дышите легко!