and Environmental Protection
http://ago.helion.pl ISSN 1733-4381, Vol. 5 (2007), p-33-50
Spalanie odpadów poszpitalnych – studium przypadku
Pikoń K., Kapral P.
Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice
tel. (+48 32 237 11 23), fax (+48 32) 237 12 13, e-mail krzysztof.pikon@polsl.pl
Streszczenie
Unieszkodliwianie odpadów medycznych, ze względu na specyfikę składu oraz niejedno-rodność materiału może stanowić poważne zagrożenie dla środowiska. Najpowszechniej stosowaną metodą utylizacji odpadów niebezpiecznych jest ich spalanie.
Instalacje przeznaczone do spalania odpadów niebezpiecznych powinny być obiektami inżynierskimi zapewniającymi ochronę biosfery na najwyższym możliwym poziomie. W artykule zaprezentowano studium przypadku – instalację do spalania odpadów medycz-nych pracująca w Centrum Onkologii w Gliwicach.
Sporządzony został bilans ekologiczno-energetyczny z uwzględnieniem wszystkich stru-mieni substancji, które mogą stanowić zagrożenie dla środowiska oraz przedstawiono wskaźniki uciążliwości ekologicznej i wyliczono wskaźniki uciążliwości ekologicznej dla analizowanej instalacji.
Abstract
Medical waste incineration – case study
Medical waste utilization could cause serious environmental impact – mainly because of its compositions and inhomogeneous structure. The most widespread method of special waste utilization is incineration.
Installation created for medical waste incineration should be designed in way that ensure the highest possible level of environmental protection.
In the article case study of waste incineration installation working in Oncology Center in Gliwice has been described. Eco-energetic balance has been made. Under consideration has been taken all available data about compounds causing environmental impact. Envi-ronmental impact indicators for installation under analyze has been quoted.
1. Wprowadzenie
W dzisiejszych czasach pod pojęciem „gospodarka odpadami” rozumiemy zarówno wszystkie działania zmierzające do zahamowania procesu powstania odpadów, unieszko-dliwienia ich jak to tylko możliwie nieuciążliwego, wielokrotnego czy ponownego użycia lub prowadzące do końcowej utylizacji różnych typów odpadów, oczywiście biorąc pod uwagę ekonomiczne oraz ekologiczne kryteria. [1]
Unieszkodliwienie odpadów niezbzpiecznych – w tym medycznych – stanowi problem, który najczęściej jest rozwiązywane poprzez ich uniedzkodliwianie metodami termicznymi. [2].
Integralną częścią systemu gospodarki odpadami stanowią spalarnie odpadów medycznych. Spalarnia Odpadów Medycznych prowadzi działalność, która polega na termicznej destruk-cji odpadów szpitalnych metodą pirolizy, z zastosowaniem urządzeń serii Hoval GG7, co w konsekwencji może stwarzać zagrożenie dla środowiska. Bezpośrednie zagrożenie istnieje w wyniku emisji zanieczyszczeń do atmosfery, które stanowi skutek wprowadzania spalin po termicznej utylizacji odpadów niebezpiecznych, jakimi są odpady szpitalne.
Równocześnie powstające w trakcie spalania odpady stałe (popioły, żużel) w przypadku niewłaściwego postępowania stanowić mogą również zagrożenie dla środowiska.
Zagrożeniem są same utylizowane odpady szpitalne, z których przy nieprawidłowo wyko-nanych działaniach (transport, załadunek, dezynfekcja) mogą przedostać się do środowiska (głównie powietrze, gleba) skażone ciecze lub wszelkie organiczne związki
Zakład pracuje w ruchu ciągłym z wyłączeniem sobót, niedziel, poniedziałków i dni świą-tecznych.
Ponadto w kotłowni zainstalowane są dwa kotły parowe o mocy 5 200 kW każdy opalane gazem ziemnym (kotły zostały zgłoszone w 2002 roku, w trybie artykułu 152 ustawy POŚ, zgodnie z ówczesnym rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 20 listopada 2001 roku w sprawie rodzajów instalacji, których eksploatacja wymaga zgłoszenia (Dz. U. Nr 140 poz. 1585).
2. Charakterystyka spalarni
Instalacja do spalania odpadów medycznych może pracować z maksymalną wydajnością 1200 kg/dobę. Rzeczywista wydajność instalacji w 2004 roku, to jest ilość spalonych odpa-dów wyniosła 184,5 Mg/rok.
Parowy wymiennik ciepła HOVAL o mocy cieplnej 456 kW, wytwarza 0,7 kg pary wodnej w ciągu godziny.
Teoretyczna, maksymalizowana ilość wytworzonej energii cieplnej w ciągu roku przez rozpatrywaną instalację wynosi 6,9 GJ.
Tabela 2.1. Zużycie mediów przez Zakład Utylizacji Odpadów i Kotłownię w roku 2003
[4]
Medium Wartość Jednostka
Energia elektryczna 184,89 [MWh]
Woda 3 868 [m3/rok]
Olej opałowy 120 [m3/rok]
NaOH techniczne 3 375 [kg/rok]
Gaz ziemny 71 567 [m3/rok] (Centrum Onkologii + Zakład Utylizacji)
Instalacja firmy HOVAL typ GG7 służy do unieszkodliwiania odpadów medycznych po-przez termiczne ich przekształcenie. W skład wchodzi: spalarka, parowy wymiennik ciepła i stacja oczyszczania spalin.
Spalarnia opalana jest olejem opałowym lekkim EKOTERM – PLUS. Parametry spalarni HOVAL GG7:
• Wydajność nominalna spalarki 1200 kg odpadów/dobę • Roczny przerób odpadów 312 Mg
• Całkowity czas pracy spalarki 3120 h/a • Temperatura w komorze pirolizy max 800°C • Temperatura w komorze dopalania max 1200°C
• Czas przebywania spalin w komorze dopalania min. 2 sekundy • Paliwo pomocnicze – olej opałowy – zużycie 600 l/dobę • Rok budowy - 1996
• Roczny czas pracy 4242 [h] • Paliwo - olej opałowy
• Parowy wymiennik ciepła HOVAL o mocy - 456 kW
• Stacja oczyszczania spalin obejmuje filtr suchy pulsacyjny i dwustopniową płucz-kę z ługiem sodowym
W skład Zakładu wchodzi kotłownia, w której zainstalowane są dwa kotły parowe firmy Thyssen Henschel typu GK/RD 8000 o mocy 5,2 MW każdy, opalane gazem ziemnym. Kotłownia pracuje tylko jako rezerwa. Podstawowym źródłem ciepła jest ciepłociąg z Za-kładów Tworzyw Sztucznych „ERG” w Gliwicach oraz ciepło pochodzące ze spalarni odpadów.
Tabela 2.2. Parametry paliwa – olej opałowy Ekoterm – Plus [4]
Parametr Wartość Jednostka
Wartość opałowa 44100 [kJ/kg]
Zawartość siarki 0,155 [%]
Emitor spalarki E1 o wysokości h=36 metrów i średnicy d=0,2 metra wykorzystywany podczas normalnej pracy spalarki do odprowadzania do powietrza oczyszczonych gazów odlotowych powstających w wyniku unieszkodliwiania odpadów, w ilości V=1536 m3/h. Emitor kotłowni E2 o wysokości h=36 metrów i średnicy d=1,2 metra, odprowadzający spaliny powstające ze spalania gazu ziemnego w kotłach.
Skład spalanych odpadów medycznych przedstawia się następująco:
• odpady tkaninowe 10 – 30 %
• pochirurgiczne i ze zwierzęcarni 5 -10 %
• tworzywa sztuczne 40 - 50 %
• inne (kartony, papier) 5 - 20 % W skład tworzyw sztucznych wchodzą:
• strzykawki jednorazowe z igłami • aparaty do przetaczania krwi • worki
• rękawice
• worki po płynie infuzyjnym
Odpady przyjmowane do unieszkodliwienia należą do następujących grup:
• inne odpady, których zbieranie i składowanie podlega specjalnym przepisom ze względu na zapobieganie infekcji numer kodu 18 01 03
• przeterminowane i wycofane ze stosowania chemikalia i leki numer kodu 18 01
05
• inne odpady, których zbieranie i składowanie podlega specjalnym przepisom ze względu na zapobieganie infekcji numer kodu 18 02 02
• przeterminowane i wycofane ze stosowania chemikalia i leki numer kodu 18 02
04
Do podstawowych maszyn i urządzeń stosowanych w procesie termicznej utylizacji odpa-dów medycznych należą:
• wstępna komora spalania, • termoreaktor,
• podajnik z komorą ładowania,
• hydrauliczne urządzenie do rozładunku kontenerów, • parowy wymiennik ciepła,
• urządzenie do mokrego oczyszczania spalin z kwaśnych zanieczyszczeń i pyłu,
• centralny układ kontroli i sterowania procesu
2.1. Technologia
Zakład pracuje w ruchu ciągłym z wyłączeniem sobót, niedziel i dni świątecznych. Proces technologiczny pirolitycznego unieszkodliwiania odpadów według technologii Hoval
po-dzielony jest na niezależne od siebie operacje. Odpady do ciągu spalania wprowadzane są mechanicznie.
Proces technologiczny rozpoczyna się w komorze pirolitycznej, w której wsad podlega gazyfikacji w temperaturze około 650 °C, przy ograniczonym dostępie tlenu. W tych wa-runkach następuje osuszenie, wydzielanie się gazów i spopielenie odpadów. Komora piroli-tyczna wyposażona jest w urządzenie do mieszania odpadów w trakcie trwania procesu zgazowania. Wydzielające się w procesie pirolizy gazy spalinowe kierowane są do termo-reaktora, w którym w temperaturze 1200 °C, w czasie dwóch sekund, ulegają rozkładowi. Termoreaktor spełnia istotną rolę w procesie oczyszczania gazów umożliwiając kraking zawartych w nich cząstek związków organicznych.
Temperatura w komorze pirolitycznej oraz w termoreaktorze podtrzymywana jest dodat-kowym paliwem – olejem opałowym – doprowadzonym za pośrednictwem palników, któ-rych praca sterowana jest w nawiązaniu do warunków panujących w urządzeniach.
Gorące gazy z termoreaktora doprowadzane są do wymiennika ciepła, w którym energia cieplna zamieniana jest w parę i kierowana do kotłowni. Warunkiem prawidłowej pracy spalarni jest stały odbiór ciepła. Ochłodzone w wymienniku ciepła gazy kierowane są do instalacji oczyszczania.
Całość procesu unieszkodliwiania odpadów metodą ich zgazowania (załadunek, parametry procesu pirolizy oraz termicznego rozpadu cząstek związków organicznych zawartych w gazach uwolnionych z pierwotnych struktur odpadów, a także odzyskiwanie ciepła) jest kontrolowana i sterowana automatycznie. Dzięki temu proces utylizacji odpadów przebiega zawsze w stałych warunkach bezpiecznych dla środowiska.
Powstający popiół wygarniany jest z komory pirolitycznej ręcznie po zakończeniu cyklu spalania, dopalania i studzenia.
Gazy powstałe w procesie pirolizy, poddane termicznemu rozkładowi, a następnie schło-dzone w wymienniku ciepła, oczyszczane są w specjalnej instalacji.
Oczyszczanie rozpoczyna się w filtrze suchym. Przed wprowadzeniem do filtra, gazy pod-legają dalszemu wychłodzeniu, oddając swoje ciepło na odparowanie wody ze ścieków drugiego stopnia oczyszczania tj. z płuczki przeciwprądowej. Temperatura gazów dopro-wadzonych do filtra regulowana jest automatycznie.
W strumień gazów spalinowych, ochłodzonych ściekami z płuczki, dodawana jest miesza-nina wapna hydratyzowanego i węgla aktywnego.
Wytrącające się po odparowaniu wody zanieczyszczenia wraz z zanieczyszczeniami zaad-sorbowanymi przez węgiel aktywny, zatrzymywane są w filtrze suchym.
Konstrukcja filtra umożliwia czyszczenie go bez przerywania pracy. Czyszczenie dokonuje się okresowo, pulsacyjnymi uderzeniami sprężonego powietrza uruchamianymi przez apa-raturę sterującą. W suchym filtrze wyłapywana jest cała gama cząstek aerozolu aż do wiel-kości 0,1 mikrometra.
Z suchego filtra gazy kierowane są do płuczki dwustopniowej. Tu następuje dalszy stopień oczyszczania przy użyciu ługu sodowego, dawkowanego przez urządzenia sterowane w zależności ode poziomu wskaźnika pH.
Ścieki z płuczki zawierające zanieczyszczenia wytrącone i rozpuszczone oraz pewne ilości „wolnego” reagentu, utrzymywane są w obiegu zamkniętym, z którego część kierowana jest do chłodzenia gazów odlotowych przed filtrem suchym. Obieg tych ścieków uzupeł-niany jest nowym roztworem ługu sodowego, pod kontrolą czujników aparatury sterującej. Oczyszczone z zanieczyszczeń gazy odciągane są z płuczki wentylatorem o zmiennych, automatycznie regulowanych obrotach i wydajności zależnej od warunków panujących w instalacji. Gazy te, poprzez odkraplacz, kierowane są przez komin do atmosfery.
Proces pirolizy w komorze wstępnej oraz spalanie powstałego gazu w termoreaktorze są nowoczesnymi sposobami unieszkodliwiania odpadów szpitalnych.
W tradycyjnych kotłach w czasie odparowania i suszenia załadowanych odpadów następo-wać mogło porywanie zarazków chorobotwórczych z prądem spalin. W urządzeniach piro-lizy gazy w całej swej masie przebywają przez długi okres w temperaturze powyżej 850 °C. Zapewnia to absolutną ich czystość biologiczną.
Wysoka temperatura powoduje również rozkład złożonych związków organicznych na związki proste typu kwas solny, dwutlenek siarki, fluorowodór czy dwutlenek węgla. Wszystkie istotne procesy przekazywane są do komputera sterującego procesem, poprzez urządzenia kontrolno-pomiarowe. Sterowanie jest w pełni zautomatyzowane.
Każda linia wyposażona jest w schemat synoptyczny na tablicy rozdzielczej, pozwalający na odwzorowanie procesu w sterowni. Pracz urządzeń kontrolowana jest przez szereg ak-tywnych i pasywnych systemów zabezpieczających.
2.3. Węzeł oczyszczania spalin i emisje
Przed wylotem do emitora spaliny z instalacji odpadów oczyszczone są w instalacji do redukcji zanieczyszczeń. Składa się on z dwóch części:
• pierwszy stopień redukcji – suchy filtr pulsacyjny • drugi stopień – dwustopniowa płuczka z ługiem sodowym
Całkowity stopień redukcji substancji zanieczyszczających wynosi >99,9 %.
Suchy filtr pulsacyjny składa się z 60 worków o długości dwóch metrów i średnicy 15 cm, podzielonych na 12 sekcji po 5 worków. Worki sznurowe, nasączone teflonem, są połączo-ne do komputera, który ustawia czas wstrząsania co 15-20 minut przez czas 1/12 sekundy. Worki regularnie, w miarę ich zużycia, zostają wymieniane na nowe. Praca filtra pulsacyj-nego sterowana jest komputerowo.
Ponadto zainstalowane są dwie płuczki z ługiem sodowym:
• płuczka współosiowa – zainstalowana po wymienniku ciepła, przed filtrem su-chym, o wysokości 2,5 metra i średnicy 1 metra, do której doprowadzany jest
roz-twór NaOH o wskaźniku pH 8 i ciśnieniu 20 barów – powstaje „parasol” mgły, którego zadaniem jest zrosić i schłodzić strumień spalin do temperatury 175 °C • płuczka przeciwprądowa – wypełniona pierścieniami Raschinga; wypełnienie
po-dzielono na dwa segmenty o wysokości 0,5 metra i średnicy 1 metra każdy. W części dolnej płuczki znajduje się zbiornik NaOH o objętości 1,5 m3. Dwa razy w roku następuje wymiana całego roztworu NaOH oraz oczyszczenie pierścieni Ra-schinga.
Spaliny ze spalania gazu ziemnego w kotłach grzewczych z kotłowni oraz ze spalania od-padów medycznych w spalarni, odprowadzane są emitorem o wysokości 36 metrów. Ko-min posiada dwa wyloty, jeden odprowadzający spaliny kotłów grzewczych o średnicy 1,2 metra oraz drugi włożony w pierwszy, odprowadzający zanieczyszczenia ze spalarni o średnicy 0,2 metra.
Konstrukcja komina prefabrykowanego typu KMB-Ł składa się z nośnego rdzenia, wyle-wanego na mokro z betonu odpornego na podwyższoną temperaturę, izolacji zapobiegają-cej spadkowi temperatury odprowadzanych spalin na wysokości komina oraz prefabryka-tów stanowiących deskowanie zewnętrzne.
Przewód spalinowy 0,2 wykonany jest ze stali odpornej na korozję.
Emitor wyposażony jest w dwa wloty czopuchowe do przewodu 1,2 metra i jeden kanał czopuchowy do przewodu 0,2 metra. Emitor wyposażony jest w króćce kontrolno-pomiarowe.
Do ich obsługi przewidziano galerię stałą.
Tabela 2.3. Parametry emitora [4]
Parametr Wartość Jednostka
Wysokość 36 [m]
Średnica wylotu 1,2* oraz 0,2** [m]
Czas pracy 4242 [h]
*
emitor kotłowni **
emitor spalarni
Termiczna destrukcja odpadów wiąże się z emisją szkodliwych dla zdrowia człowieka i środowiska naturalnego substancji powstałych w wyniku złożonych procesów chemicznych zachodzących w wysokich temperaturach. Substancje te zawarte są zarówno w gazowych jak i stałych produktach spalania, a w przypadku zastosowania w instalacji
„mokrego” systemu oczyszczania spalin także w ściekach poprocesowych. Zawartość szkodliwych substancji w gazach odlotowych zależy obok składu odpadów i stopnia ich rozdrobnienia, od sposobu prowadzenia procesu oczyszczania spalin oraz warunków panu-jących w komorze spalania i dopalania. Poza głównymi składnikami spalin takimi jak dwu-tlenek węgla, para wodna, w wyniku spalania powstają również wykazujące właściwości toksyczne związki nieorganiczne i organiczne. Są to między innymi: tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), chlorowodór (HCl), fluorowodór (HF), cyjanowodór (HCN), metale
ciężkie (As, Co, Pb, Cd,), a także wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) oraz dioksyny i furany.
Zanieczyszczenia powietrza występują w trzech stanach skupienia: • faza stała – zawieszone względnie opadające pyły, • faza ciekła – unoszone lub opadające kropelki, • faza gazowa – głównie tlenki węgla, siarki, azotu
2.3.1. Emisja zanieczyszczeń
Pomiary stężeń substancji pyłowo-gazowych zanieczyszczających powietrze atmosferycz-ne, prowadzone są dwa razy do roku. Wyniki badań substancji zanieczyszczających do powietrza z instalacji do unieszkodliwiania odpadów HOVAL GG7, przeprowadzonych w miesiącu maju 2004 roku oraz w styczniu 2005 roku, przez Przedsiębiorstwo Badań i Eks-pertyz Środowiska „Sepo” Sp. z o.o. z Knurowa, przy wydajności instalacji 50 kg spala-nych odpadów w ciągu godziny, przedstawiono poniżej:
Tabela 2.4. Wyniki pomiarów stężeń substancji pyłowo-gazowych z instalacji
unieszko-dliwiania odpadów HOVAL GG-7 w spalarni odpadów medycznych w Centrum Onkologii w Gliwicach z dnia 20 stycznia 2005 roku [4]
Lp. Zakres badań Średnia z wyników pomiarów (maj 2004 rok) Średnia z wyników pomiarów (styczeń 2005 rok) Jednostka 1. Ciśnienie atmos-feryczne 2. Warunki meteorolo-giczne Temperatura powietrza 974 285 980 327 [hPa] [K] 3. Średnica 0,2 0,2 [m]
4. Przekrój pomiarowy Powierzchnia 0,03 0,03 [m2]
5. Temperatura 320,1 315,5 [K] 6. Ciśnienie sta-tyczne 973 982 [Pa] 7. Ciśnienie dyna-miczne 76 - - - [Pa] 8. Stopień zawilże-nia gazu 6,1 6,2 [%] 9. Prędkość średnia 12,14 12,10 [m/s] 10. Zawartość O2 16 16,2 [%] 11. Zawartość CO2 2,8 2,7 [%] 12. Parametry gazu w przewodzie Gęstość gazu suchego w wa-runkach umow-nych 1,3 1,3 [kg/m3]
13. Gęstość gazu wilgotnego w warunkach umownych 1,26 1,256 [kg/m3] 14. Gęstość gazu wilgotnego w warunkach po-miaru 1,03 1,255 [kg/m3] 15. Czas zasysania próbki 00:30:00 00:30:00 [g:m:s] 16. 17. Częściowy stru-mień gazu wil-gotnego w wa-runkach
umow-nych
7,12 7,05 [m3/h]
Częściowy stru-mień gazu
suche-go w warunkach umownych 18. Pomiar zapylenia Masa pyłu 6,86 6,80 [m3/h] 19. Gazu wilgotnego w warunkach pomiaru 1373 1368 [m3/h] 20. Gazu wilgotnego w warunkach umownych 1125 1148 [m3/h] 21. Gazu suchego w warunkach umownych 1025 1042 [m3/h] 22. Strumień objętości gazu Gazu suchego w warunkach umownych dla 11% O2 516 498 [m3/h] 23. Pył ogółem 6,2 5,4 [mg/m3] 24. Tlenek węgla 23,5 22,0 [mg/m3] 25. Dwutlenek azotu 35 50 [mg/m3] 26. Dwutlenek siarki 4 17 [mg/m3] 27. Węgiel organicz-ny 1,006 4,07 [mg/m 3 ] 28. Chlorowodór 1,453 0,250 [mg/m3] 29. Fluorowodór 0,0223 0,019 [mg/m3] 30. Kadm .0,00080 <0,00080 [mg/m3] 31. Nikiel 0,0043 0,0206 [mg/m3] 32. Stężenie w gazie suchym w warun-kach umownych Antymon <0,0020 <0,0020 [mg/m3]
33. Arsen 0,000110 0,00014 [mg/m3] 34. Ołów 0,0026 0,1063 [mg/m3] 35. Miedź <0,0023 <0,0075 [mg/m3] 36. Chrom <0,0023 <0,0023 [mg/m3] 37. Mangan <0,0023 0,0075 [mg/m3] 38. Kobalt <0,0041 <0,0041 [mg/m3] 39. Wanad <0,00022 <0,0002 [mg/m3] 40. Cyna <0,078 <0,0078 [mg/m3] 41. Rtęć 0,0025 0,0004 [mg/m3] 42. Dioksyny 0,0017 0,030 [ng/m3] 43. Furany 0,026 0,018 [ng/m3] 44. Pył ogółem 12,36 11,27 [mg/m3] 45 Tlenek węgla 47,0 46,1 [mg/m3] 46 Dwutlenek azotu 69,0 102,7 [mg/m3] 47 Dwutlenek siarki 7,8 35,5 [mg/m3] 48 Węgiel organicz-ny 2,0 8,563 [mg/m 3 ] 49 Chlorowodór 2,867 0,526 [mg/m3] 50 Fluorowodór 0,0466 0,0395 [mg/m3] 51 Kadm 0,00161 <0,0016 [mg/m3] 52 Nikiel 0,00853 0,04316 [mg/m3] 53 Antymon <0,00403 <0,0042 [mg/m3] 54 Arsen 0,00022 0,00029 [mg/m3] 55 Ołów 0,00526 0,22362 [mg/m3] 56 Miedź <0,00463 0,01577 [mg/m3] 57 Chrom <0,00463 <0,0048 [mg/m3] 58 Mangan <0,00463 0,01577 [mg/m3] 59 Kobalt <0,00826 <0,00865 [mg/m3] 60 Wanad <0,00044 <0,00045 [mg/m3] 61 Cyna <0,1571 <0,0164 [mg/m3] 62 Rtęć 0,00475 0,00087 [mg/m3] 63 Dioksyny 0,0345 0,0630 [ng/m3] 64 Stężenie w gazie suchym w warun-kach umownych przeliczone na za-wartość 11% O2 Furany 0,0528 0,0367 [ng/m3] W wyniku przeprowadzonych pomiarów i analizy spalin, wykazano w gazach emitowanych do atmosfery bardzo niskie stężenia szkodliwych związków chemicznych.
2.3.2. Gospodarka ściekami
W Zakładzie powstają ścieki technologiczne i socjalno bytowe. Ścieki technologiczne po-chodzą głównie z mycia kontenerów oraz z oczyszczania gazów odlotowych. Ścieki z oczyszczania gazów odlotowych, w tym ścieki z płuczki zawierające zanieczyszczenia wytrącone i rozpuszczone oraz pewne ilości „wolnego” reagentu, utrzymywane są w obie-gu zamkniętym, z którego część kierowana jest do chłodzenia gazów odlotowych przed filtrem suchym. Obieg tych ścieków uzupełniany jest nowym roztworem ługu sodowego,
pod kontrolą czujników aparatury sterującej. Ścieki socjalno-bytowe powstają w niewiel-kich ilościach i są kierowane do kanalizacji zakładowej.
2.3.3. Odpady stałe
Produktem ubocznym spalania odpadów szpitalnych są popioły gromadzone w szczelnych pojemnikach. Ilość popiołu zależy od rodzaju spalanych odpadów.
Odpady stałe nie są unieszkodliwiane na miejscu, lecz odbierane są one przez firmę Mo-BRUK z Korzennej, która wykorzystuje je gospodarczo. Firma ta, z która Zakład posiada odpowiednią umowę (z dnia 23 marca 2001 roku) odbiera odpady niebezpieczne o kodach 19 04 02 i 19 04 03.
Tabela 2.5.Wyniki analizy chemicznej popiołu z komory pirolitycznej oraz zużytego
sor-bentu [5]
Analizowana substancja Żużel i popioły
(kod 19 04 03)
Sorbent z oczyszczania spalin (kod 19 04 02) Skład podstawowy w % Na2O 36,634 36,634 K2O 0,863 0,863 CaO 4,261 4,261 MgO 0,432 0,432 Fe2O3 0,014 0,014 TiO2 29,289 29,289 SiO2 6,790 6,790 SO3 1,308 1,308 Cl - 29,289 Pierwiastki śladowe w ppm
As Nie wykryto Nie wykryto
Ba 1100,885 46,035 Cd 17,882 487,785 Co 77,000 75,472 Cr 1301,960 13,884 Cu 125,371 26,351 Hg 2,360 - Mn 314,078 17,831 Mo 32,206 2,849 Ni 570,233 4,628 Pb 22,484 184,752 Sb 36,526 76,496 Sn 336,297 1474,225 Sr 463,132 14,091 Zn 1255,494 4139,070
2.3.4. Bilans odpadów przyjmowanych do unieszkodliwiania
W Zakładzie spalane są odpady medyczne z Instytutu Onkologii oraz od dostawców ze-wnętrznych. Wśród ważniejszych jednostek, w których odpady są odbierane do spalania zaliczyć można: Fundację Unii Brackiej Gliwice, Dom Pomocy Społecznej Wiśnicze, Wo-jewódzki Szpital w Rybniku, ZOZ Żory, Szpital Pyskowice, ZOZ Rydułtowy, ZOZ Knu-rów, ZOZ Wodzisław Śląski, Szpital rejonowy Zabrze, Szpital Biskupice, Szpital Psychia-tryczny Toszek, Szpital Odwykowy Gorzyce, Dom Pomocy Społecznej Gorzyce, Szpital Jastrzębie, Szpital Wojskowy Gliwice, Hospicjum Gliwice. Zakład zawarł również umowy na odbiór odpadów z dwustu prywatnymi gabinetami lekarskimi.
Poniżej przedstawiono ilość odpadów utylizowanych w poszczególnych miesiącach za rok 2004.
Tabela 2.6. Masa spalanych odpadów w poszczególnych miesiącach za rok 2004 [4]
Miesiąc Masa spalanych odpadów
w roku 2004 [kg] Styczeń 11 598 Luty 13 614 Marzec 18 208 Kwiecień 14 227 Maj 14 568 Czerwiec 16 643 Lipiec 17 188 Sierpień 15 381 Wrzesień 15 112 Październik 16 332 Listopad 14 817 Grudzień 16 806 Suma 184 494 3. Uciążliwość ekologiczna
Rozdział ten zawiera analizę dopuszczalnej wielkości emisji substancji zanieczyszczają-cych do powietrza z instalacji spalającej odpady szpitalne.
Do wyznaczenia wielkości emisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych z instalacji posłużono się najbardziej aktualnymi pomiarami, które zostały przeprowadzone w miesiącu styczniu 2005 roku (opisanymi w poprzednim rozdziale, gdzie została określona emisja rzeczywista przy wydajności instalacji 50 kg/h). Dopuszczalną emisję określono przy maksymalnej wydajności instalacji, to jest 60 kg spalanych odpadów w ciągu godziny.
Do obliczeń wielkości emisji rocznej przyjęto czas pracy instalacji równy 21 h/dobę (4242 h/rok).
Tabela 3.1. Maksymalizowana emisja z instalacji do spalania odpadów Lp. Substancja Emisja maksy-malna [g/s] Emisja średnia [kg/h] Emisja rocz-na [Mg/rok] Emisja 1) [Mgs/Mgc] Emisja 2) [Mgs/MJ] 1 Pył ogółem 1,87 x 10-3 6,72 x 10-3 28,51 x 10-3 1,545 x 10-4 5,15 x 10-9 2 Tlenek węgla 7,63 x 10-3 27,48 x 10-3 116,57 x 10-3 1,489 x 10-4 4,964 x 10-9 3 Dwutlenek azotu 17,23 x 10 -3 62,04 x 10-3 263,17 x 10-3 1,426 x 10-3 4,754 x 10-8 4 Dwutlenek siarki 5,90 x 10 -3 21,24 x 10-3 90,10 x 10-3 4,883 x 10-4 1,627 x 10-8 5 Węgiel orga-niczny 1,41 x 10 -3 5,08 x 10-3 21,53 x 10-3 1,166 x 10-4 3,889 x 10-9 6 Chlorowodór 0,09 x 10-3 0,31 x 10-3 1,32 x 10-3 7,154 x 10-6 2,384 x 10-10 7 Fluorowodór 0,0067 x 10-3 0,024 x 10-3 0,10 x 10-3 5,420 x 10-7 1,806 x 10-11 8 Kadm 0,00028 x 10-3 0,001 x10-3 0,0042 x 10-3 2,276 x 10-8 7,58 x 10-13 9 Nikiel 0,0071 x 10-3 0,026 x 10-3 0,11 x 10-3 5,962 x 10-7 1,987 x 10-11 10 Antymon 0,00067 x 10-3 0,0024 x 10-3 0,010 x 10-3 5,420 x 10-8 1,806 x 10-12 11 Arsen 0,000033 x 10-3 0,00012 x 10-3 0,00051 x 10-3 2,764 x 10-9 9,214 x 10-14 12 Ołów 0,037 x 10-3 0,13 x 10-3 0,56 x 10-3 3,035 x 10-6 1,011 x 10-10 13 Miedź 0,0026 x 10-3 0,0094 x 10-3 0,040 x 10-3 2,168 x 10-7 7,226 x 10-12 14 Chrom 0,00083 x 10-3 0,0030 x 10-3 0,013 x 10-3 7,046 x 10-8 2,348 x 10-12 15 Mangan 0,0026 x 10-3 0,0094 x 10-3 0,040 x 10-3 2,168 x 10-7 7,226 x 10-12 16 Kobalt 0,0015 x 10-3 0,0054 x 10-3 0,023 x 10-3 1,246 x 10-7 4,155 x 10-12 17 Wanad 0,000077 x 10-3 0,00028 x 10-3 0,0012 x 10-3 6,504 x 10-9 2,168 x 10-13 18 Cyna 0,0028 x 10-3 0,010 x 10-3 0,043 x 10-3 2,330 x 10-7 7,768 x 10-12 19 Rtęć 0,00013 x 10-3 0,00048 x 10-3 0,0020 x 10-3 1,084 x 10-8 3,613 x 10-13 20 Dioksyny 0,010 x 10-6 0,037 x 10-6 0,16 x 10-6 8,672 x 10-10 2,890 x 10-14 21 Furany 0,0060 x 10-6 0,022 x 10-6 0,092 x 10-6 4,986 x 10-10 1,662 x 10-14
1) - Wartości wyliczone – stosunek ilości substancji zanieczyszczających do całkowitej ilości spalanych odpadów
2) - Wartości wyliczone - stosunek emisji 1) do wartości opałowej mieszanki odpadów (Wd = 30 MJ/kg)
3.1. Standardy emisyjne
Analizę dotrzymania standardów emisyjnych przeprowadzono na podstawie Rozporządze-nia Ministra Środowiska z dRozporządze-nia 4 sierpRozporządze-nia 2003 roku w sprawie standardów emisyjnych (Dz. U. Nr 163, poz. 1584), tj. średnie trzydziestominutowe standardy emisyjne w mg/m3 u (dla dioksyn i furanów w ng/m3), przy zawartości 11 % tlenu w gazach odlotowych z wyni-kami uzyskanymi z przeprowadzonych pomiarów w miesiącu maju 2004 roku oraz w mie-siącu styczniu 2005 roku.
Analiza pracy instalacji spalania odpadów medycznych, wykazała dotrzymanie wszystkich standardów emisyjnych [4].
Tabela 3.2. Analiza dotrzymania standardów emisyjnych z instalacji spalania odpadów Medycznych [4] na podstawie [3] Standardy emisyjne przy zawar-tości 11% O2 [mg/m3 u] Zmierzone stężenie przy zawartości 11% O2 [mg/m 3 u] Nazwa substancji średnie 30-min. maj 2004 rok styczeń 2005 rok
pył ogółem 30 12,36 11,27 standard dotrzymany
substancje organiczne (w postaci gazów i par
wyra-żone jako całkowity wę-giel organiczny)
20 2,0 8,6 standard dotrzymany
chlorowodór 60 2,87 0,526 standard dotrzymany
fluorowodór 4 0,0466 0,0395 standard dotrzymany
dwutlenek siarki 200 7,8 35,5 standard dotrzymany
tlenek węgla 100 47,0 46,1 standard dotrzymany
tlenek azotu i dwutlenek azotu w przeliczeniu z istniejących instalacji o zdolności przerobowej do
6 Mg odpadów szpital-nych w ciągu godziny
- 69,0 102,7 -
matale ciężkie i ich związki wyrażone jako metal
kadm + tal 0,05 0,00161 < 0,00165 standard dotrzymany
rtęć 0,05 0,00475 0,00087 standard dotrzymany
Antymon + arsen + ołów + chrom + kobalt + miedź + mangan + nikiel +
wa-nad + cyna 0,5 < 0,197 < 0,333 standard dotrzymany dioksyny i furany (ng/m3u) 0,1 0,0973 0,0997 przyjęto współczyn-nik równoważności toksycznej = 1 (brak pomiarów o czasie trwania od 6 do 8 godzin)
3.2. Wskaźnik emisji jednostkowej
Wskaźnik emisji poszczególnych zanieczyszczeń gazowo-pyłowych w gazach odlotowych z analizowanej instalacji spalającej odpady szpitalne, obliczono na jednostkę spalanych odpadów na podstawie danych [4].
Tabela 3.3.Wskaźnik emisji przypadający na jednostkę spalanych odpadów
Lp. Substancja
zanieczyszczająca
Wskaźnik emisji zanieczyszczeń [mg zanieczyszczeń / 1 Mg odpadów] 1 Pył ogółem 112 2 Tlenek węgla 458 3 Dwutlenek azotu 1034 4 Dwutlenek siarki 354 5 Węgiel organiczny 84,6 6 Chlorowodór 5,2 7 Fluorowodór 0,4 8 Kadm 0,017 9 Nikiel 0,428 10 Antymon 0,04 11 Arsen 0,002 12 Ołów 2,212 13 Miedź 0,156 14 Chrom 0,05 15 Mangan 0,156 16 Kobalt 0,09 17 Wanad 0,0046 18 Cyna 0,17 19 Rtęć 0,008 20 Dioksyny 0,00062 21 Furany 0,00036
3.3. Bilans energetyczno – ekologiczny analizowanej spalarni odpadów
Spalarnia odpadów medycznych prowadzi działalność polegającą na termicznej destrukcji odpadów medycznych metodą pirolizy z zastosowaniem urządzeń serii Hoval GG7 o wy-dajności 1200 kg/dobę.
Charakterystyka strumieni doprowadzonych:
Odpady – zostały bardzo dokładnie omówione i scharakteryzowane w poprzednich rozdzia-łach niniejszej pracy. W instalacji spalane są odpady medyczne o następującym składzie morfologicznym:
• odpady tkaninowe 10 – 30 %,
• pochirurgiczne i ze zwierzęcarni 5 – 10 %, • tworzywa sztuczne 40 – 50 %,
• inne (kartony, papier) 5 – 20 %.
Energia elektryczna – zużycie energii elektrycznej przez Zakład Utylizacji Odpadów i Kotłownię w ciągu roku wynosi 184,89 MWh. Średnie zużycie energii elektrycznej to 32 kWh.
Paliwo pomocnicze – olej opałowy Ekoterm Plus. Zużycie tego paliwa wynosi 600 l/dobę. Wartość opałowa oleju opałowego Wd = 44,100 MJ/kg. Średnie godzinowe zużycie tego paliwa to 0,5 l/kg odpadów.
Strumienie wyprowadzone:
Emisja – została dokładnie opisana, scharakteryzowana i obliczona w poprzednich rozdzia-łach.
Energia cieplna – maksymalizowana ilość wytworzonej energii cieplnej w ciągu roku przez analizowaną instalację wynosi 6,9 MJ.
Popiół i żużel – produktem ubocznym spalania odpadów szpitalnych są popioły i żużle gromadzone w szczelnych pojemnikach. Ilość popiołu zależy od rodzaju spalanych odpa-dów. Odpady stałe nie są unieszkodliwiane na miejscu, lecz odbierane są one przez firmę Mo-Bruk z Korzennej, która wykorzystuje je gospodarczo.
4. Podsumowanie i wnioski końcowe
Przedstawiona instalacja do spalania odpadów medycznych Hoval typ GG7 jest instalacją nowoczesną o wysokim stopniu spalania odpadów i oczyszczania spalin, która spełnia aktualne normy ochrony środowiska. W urządzeniach „pirolizy” gazy w całej swojej masie przebywają przez długi okres czasu w temperaturze 850 ° C, co zapewnia ich czystość biologiczną. Wysoka temperatura w drugim etapie procesu powoduje rozkład złożonych chemicznych związków. Przed wylotem do komina gazy oczyszczane są w wysokospraw-nych urządzeniach oczyszczających. Stąd nie obserwuje się ponadnormatywwysokospraw-nych emisji wszystkich analizowanych substancji do powietrza atmosferycznego. Podczas spalania odpadów medycznych w analizowanej instalacji emitowane są następujące substancje za-nieczyszczające: • Pył ogółem • Tlenek węgla • Dwutlenek azotu • Dwutlenek siarki • Węgiel organiczny • Chlorowodór • Fluorowodór • Metale ciężkie • Dioksyny oraz Furany
Obliczenia emisji tych zanieczyszczeń posłużyły do określenia uciążliwości ekologicznej instalacji na stan zanieczyszczenia powietrza. Z analizy emisyjności poszczególnych sub-stancji wynika, że w największej ilości do środowiska emitowane są dwutlenek azotu (263,17 x 10-3 Mg/rok), tlenek węgla (116,57 x 10-3 Mg/rok), dwutlenek siarki (90,10 x 10-3
Mg/rok), oraz pył ogółem (28,51 x 10-3 Mg/rok), natomiast w najmniejszym stopniu emi-towane są dioksyny (0,16 x 10-6 Mg/rok), oraz furany (0,092 x 10-6 Mg/rok).
Z obliczeń tych wynika również, że emitowane zanieczyszczenia nie przekraczają norma-tywów stężeń dopuszczalnych w otoczeniu Zakładu w zakresie wszystkich emitowanych substancji zanieczyszczających, w tym także dla najbliższej chronionej zabudowy, tj. szpi-tala oraz przedszkola. Ponadto wprowadzane do powietrza substancje zanieczyszczające nie przekraczają 10% dopuszczalnych poziomów substancji w powietrzu. Wykonany i scharakteryzowany został energetyczno – ekologiczny bilans analizowanej spalarni odpa-dów medycznych, w którym opisane zostały doprowadzone i wyprowadzone strumienie z instalacji Unieszkodliwianie medycznych odpadów na drodze destrukcji termicznej w ana-lizowanym Zakładzie prowadzone jest zgodnie ze szczegółowymi instrukcjami technolo-gicznymi oraz stanowiskowymi i nie powoduje przekroczeń dopuszczalnych norm, które określone są dla spalarni.
Analiza wpływu Zakładu na stan zanieczyszczenia powietrza wykazała spełnienie norma-tywów stężeń imisyjnych w otoczeniu Zakładu w zakresie wszystkich emitowanych sub-stancji zanieczyszczających. Pozostałe strumienie procesu technologicznego (ścieki, odpa-dy) również nie wpływają ponadnormatywnie na stan środowiska naturalnego. Ponadto analiza pracy instalacji wykazała dotrzymanie średnich trzydziestominutowych standardów emisyjnych określonych w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 roku w sprawie standardów emisyjnych (Dz. U. Nr 163, poz. 1584).
LITERATURA
[1] B. Bilitewski, G. Härdtle, K. Marek, Podręcznik gospodarki odpadami. Teoria i prakty-ka, Siedel-Przywarecki Sp. z .o.o. Warszawa 2003
[2] J.W. Wandrasz, J. Biegańska, Odpady niebezpieczne. Podstawy teoretyczne, Wydaw-nictwo Politechniki Śląskiej Gliwice 2003
[3] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 roku w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 163, poz. 1584) – załącznik nr 5.
[4] Dokumentacji Studium Ochrony Powietrza, opracowanej w kwietniu 2005 roku przez Przedsiębiorstwo Projektowo-Badawczo Usługowe Inżynierii i Ochrony Środowiska Invest-Eko z Katowic
[5] Przegląd Ekologiczny Zakładu Utylizacji Odpadów Centrum Onkologii – Instytut im. Marii Skłodowskiej – Curie w Gliwicach, Główny Instytut Górnictwa, 2002
