Streszczenie Abstract Medical waste incineration – case study

Archives of Waste Management
Archiwum Gospodarki Odpadami
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 [email protected]
Streszczenie
Unieszkodliwianie odpadów medycznych, ze względu na specyfikę składu oraz niejednorodność 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 medycznych pracująca w Centrum Onkologii w Gliwicach.
Sporządzony został bilans ekologiczno-energetyczny z uwzględnieniem wszystkich strumieni 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. Environmental impact indicators for installation under analyze has been quoted.
34
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
1. Wprowadzenie
W dzisiejszych czasach pod pojęciem „gospodarka odpadami” rozumiemy zarówno
wszystkie działania zmierzające do zahamowania procesu powstania odpadów, unieszkodliwienia 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 destrukcji 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 wykonanych 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 świątecznych.
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 odpadów 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.
35
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Tabela 2.1. Zużycie mediów przez Zakład Utylizacji Odpadów i Kotłownię w roku 2003
[4]
Medium
Energia elektryczna
Woda
Olej opałowy
NaOH techniczne
Gaz ziemny
Wartość
184,89
3 868
120
3 375
71 567
Jednostka
[MWh]
[m3/rok]
[m3/rok]
[kg/rok]
[m3/rok] (Centrum Onkologii + Zakład Utylizacji)
Instalacja firmy HOVAL typ GG7 służy do unieszkodliwiania odpadów medycznych poprzez 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 płuczkę 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 Zakładów Tworzyw Sztucznych „ERG” w Gliwicach oraz ciepło pochodzące ze spalarni
odpadów.
Tabela 2.2. Parametry paliwa – olej opałowy Ekoterm – Plus [4]
Parametr
Wartość opałowa
Zawartość siarki
Zawartość popiołu
Wartość
44100
0,155
0,003
Jednostka
[kJ/kg]
[%]
[%]
36
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
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
pochirurgiczne i ze zwierzęcarni
tworzywa sztuczne
inne (kartony, papier)
10 – 30 %
5 -10 %
40 - 50 %
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 odpadów 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-
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
37
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 warunkach następuje osuszenie, wydzielanie się gazów i spopielenie odpadów. Komora pirolityczna wyposażona jest w urządzenie do mieszania odpadów w trakcie trwania procesu
zgazowania. Wydzielające się w procesie pirolizy gazy spalinowe kierowane są do termoreaktora, 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 dodatkowym paliwem – olejem opałowym – doprowadzonym za pośrednictwem palników, których 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 schłodzone w wymienniku ciepła, oczyszczane są w specjalnej instalacji.
Oczyszczanie rozpoczyna się w filtrze suchym. Przed wprowadzeniem do filtra, gazy podlegają dalszemu wychłodzeniu, oddając swoje ciepło na odparowanie wody ze ścieków
drugiego stopnia oczyszczania tj. z płuczki przeciwprądowej. Temperatura gazów doprowadzonych do filtra regulowana jest automatycznie.
W strumień gazów spalinowych, ochłodzonych ściekami z płuczki, dodawana jest mieszanina wapna hydratyzowanego i węgla aktywnego.
Wytrącające się po odparowaniu wody zanieczyszczenia wraz z zanieczyszczeniami zaadsorbowanymi 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 aparaturę sterującą. W suchym filtrze wyłapywana jest cała gama cząstek aerozolu aż do wielkości 0,1 mikrometra.
38
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
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 uzupełniany 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 następować mogło porywanie zarazków chorobotwórczych z prądem spalin. W urządzeniach pirolizy 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 aktywnych 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 połączone 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 pulsacyjnego sterowana jest komputerowo.
Ponadto zainstalowane są dwie płuczki z ługiem sodowym:
•
płuczka współosiowa – zainstalowana po wymienniku ciepła, przed filtrem suchym, o wysokości 2,5 metra i średnicy 1 metra, do której doprowadzany jest roz-
39
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
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 podzielono 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 Raschinga.
Spaliny ze spalania gazu ziemnego w kotłach grzewczych z kotłowni oraz ze spalania odpadów medycznych w spalarni, odprowadzane są emitorem o wysokości 36 metrów. Komin 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, wylewanego na mokro z betonu odpornego na podwyższoną temperaturę, izolacji zapobiegającej spadkowi temperatury odprowadzanych spalin na wysokości komina oraz prefabrykatów 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 kontrolnopomiarowe.
Do ich obsługi przewidziano galerię stałą.
Tabela 2.3. Parametry emitora [4]
Parametr
Wysokość
Średnica wylotu
Czas pracy
*
emitor kotłowni
**
emitor spalarni
Wartość
36
1,2* oraz 0,2**
4242
Jednostka
[m]
[m]
[h]
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 panujących w komorze spalania i dopalania. Poza głównymi składnikami spalin takimi jak dwutlenek 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
40
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
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 atmosferyczne, 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 Ekspertyz Środowiska „Sepo” Sp. z o.o. z Knurowa, przy wydajności instalacji 50 kg spalanych odpadów w ciągu godziny, przedstawiono poniżej:
Tabela 2.4. Wyniki pomiarów stężeń substancji pyłowo-gazowych z instalacji unieszkodliwiania odpadów HOVAL GG-7 w spalarni odpadów medycznych w Centrum Onkologii
w Gliwicach z dnia 20 stycznia 2005 roku [4]
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Zakres badań
Warunki meteorologiczne
Przekrój pomiarowy
Parametry gazu w
przewodzie
Ciśnienie atmosferyczne
Temperatura
powietrza
Średnica
Powierzchnia
Temperatura
Ciśnienie statyczne
Ciśnienie dynamiczne
Stopień zawilżenia gazu
Prędkość średnia
Zawartość O2
Zawartość CO2
Gęstość gazu
suchego w warunkach umownych
Średnia z
wyników
pomiarów
(maj 2004
rok)
Średnia z
wyników
pomiarów
(styczeń
2005 rok)
Jednostka
974
980
[hPa]
285
327
[K]
0,2
0,03
320,1
0,2
0,03
315,5
[m]
[m2]
[K]
973
982
[Pa]
76
---
[Pa]
6,1
6,2
[%]
12,14
16
2,8
12,10
16,2
2,7
[m/s]
[%]
[%]
1,3
1,3
[kg/m3]
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
13.
14.
15.
16.
17.
Pomiar zapylenia
18.
Gęstość gazu
wilgotnego w
warunkach
umownych
Gęstość gazu
wilgotnego w
warunkach pomiaru
Czas zasysania
próbki
Częściowy strumień gazu wilgotnego w warunkach umownych
Częściowy strumień gazu suchego w warunkach
umownych
41
1,26
1,256
[kg/m3]
1,03
1,255
[kg/m3]
00:30:00
00:30:00
[g:m:s]
7,12
7,05
[m3/h]
6,86
6,80
[m3/h]
1373
1368
[m3/h]
1125
1148
[m3/h]
1025
1042
[m3/h]
516
498
[m3/h]
6,2
23,5
35
4
5,4
22,0
50
17
[mg/m3]
[mg/m3]
[mg/m3]
[mg/m3]
1,006
4,07
[mg/m3]
1,453
0,0223
.0,00080
0,0043
<0,0020
0,250
0,019
<0,00080
0,0206
<0,0020
[mg/m3]
[mg/m3]
[mg/m3]
[mg/m3]
[mg/m3]
Masa pyłu
19.
20.
21.
Strumień objętości
gazu
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
Stężenie w gazie
suchym w warunkach umownych
Gazu wilgotnego
w warunkach
pomiaru
Gazu wilgotnego
w warunkach
umownych
Gazu suchego w
warunkach
umownych
Gazu suchego w
warunkach
umownych dla
11% O2
Pył ogółem
Tlenek węgla
Dwutlenek azotu
Dwutlenek siarki
Węgiel organiczny
Chlorowodór
Fluorowodór
Kadm
Nikiel
Antymon
42
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Arsen
0,000110
0,00014
[mg/m3]
Ołów
0,0026
0,1063
[mg/m3]
Miedź
<0,0023
<0,0075
[mg/m3]
Chrom
<0,0023
<0,0023
[mg/m3]
Mangan
<0,0023
0,0075
[mg/m3]
Kobalt
<0,0041
<0,0041
[mg/m3]
Wanad
<0,00022
<0,0002
[mg/m3]
Cyna
<0,078
<0,0078
[mg/m3]
Rtęć
0,0025
0,0004
[mg/m3]
Dioksyny
0,0017
0,030
[ng/m3]
Furany
0,026
0,018
[ng/m3]
Pył ogółem
12,36
11,27
[mg/m3]
Tlenek węgla
47,0
46,1
[mg/m3]
Dwutlenek azotu
69,0
102,7
[mg/m3]
Dwutlenek siarki
7,8
35,5
[mg/m3]
Węgiel organicz48
2,0
8,563
[mg/m3]
ny
49
Chlorowodór
2,867
0,526
[mg/m3]
50
Fluorowodór
0,0466
0,0395
[mg/m3]
51
Kadm
0,00161
<0,0016
[mg/m3]
Stężenie w gazie
52
Nikiel
0,00853
0,04316
[mg/m3]
suchym w warun53
Antymon
<0,00403
<0,0042
[mg/m3]
kach umownych
przeliczone na za54
Arsen
0,00022
0,00029
[mg/m3]
wartość 11% O2
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
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.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45
46
47
2.3.2. Gospodarka ściekami
W Zakładzie powstają ścieki technologiczne i socjalno bytowe. Ścieki technologiczne pochodzą 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 obiegu zamkniętym, z którego część kierowana jest do chłodzenia gazów odlotowych przed
filtrem suchym. Obieg tych ścieków uzupełniany jest nowym roztworem ługu sodowego,
43
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
pod kontrolą czujników aparatury sterującej. Ścieki socjalno-bytowe powstają w niewielkich 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 MoBRUK 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 sorbentu [5]
Analizowana substancja
Żużel i popioły
(kod 19 04 03)
Sorbent z oczyszczania spalin
(kod 19 04 02)
Skład podstawowy w %
Na2O
K2O
CaO
MgO
Fe2O3
TiO2
SiO2
SO3
Cl
36,634
0,863
4,261
0,432
0,014
29,289
6,790
1,308
-
36,634
0,863
4,261
0,432
0,014
29,289
6,790
1,308
29,289
Pierwiastki śladowe w ppm
As
Ba
Cd
Co
Cr
Cu
Hg
Mn
Mo
Ni
Pb
Sb
Sn
Sr
Zn
Nie wykryto
1100,885
17,882
77,000
1301,960
125,371
2,360
314,078
32,206
570,233
22,484
36,526
336,297
463,132
1255,494
Nie wykryto
46,035
487,785
75,472
13,884
26,351
17,831
2,849
4,628
184,752
76,496
1474,225
14,091
4139,070
44
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
2.3.4. Bilans odpadów przyjmowanych do unieszkodliwiania
W Zakładzie spalane są odpady medyczne z Instytutu Onkologii oraz od dostawców zewnętrznych. Wśród ważniejszych jednostek, w których odpady są odbierane do spalania
zaliczyć można: Fundację Unii Brackiej Gliwice, Dom Pomocy Społecznej Wiśnicze, Wojewódzki Szpital w Rybniku, ZOZ Żory, Szpital Pyskowice, ZOZ Rydułtowy, ZOZ Knurów, ZOZ Wodzisław Śląski, Szpital rejonowy Zabrze, Szpital Biskupice, Szpital Psychiatryczny 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
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Sierpień
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
Suma
Masa spalanych odpadów
w roku 2004 [kg]
11 598
13 614
18 208
14 227
14 568
16 643
17 188
15 381
15 112
16 332
14 817
16 806
184 494
3. Uciążliwość ekologiczna
Rozdział ten zawiera analizę dopuszczalnej wielkości emisji substancji zanieczyszczających 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).
45
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Tabela 3.1. Maksymalizowana emisja z instalacji do spalania odpadów
Lp.
Substancja
1
2
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Pył ogółem
Tlenek węgla
Dwutlenek
azotu
Dwutlenek
siarki
Węgiel organiczny
Chlorowodór
Fluorowodór
Kadm
Nikiel
Antymon
Arsen
Ołów
Miedź
Chrom
Mangan
Kobalt
Wanad
Cyna
Rtęć
20
21
3
4
5
Emisja maksymalna
[g/s]
1,87 x 10-3
7,63 x 10-3
Emisja
średnia
[kg/h]
6,72 x 10-3
27,48 x 10-3
Emisja roczna
[Mg/rok]
28,51 x 10-3
116,57 x 10-3
Emisja 1)
[Mgs/Mgc]
Emisja 2)
[Mgs/MJ]
1,545 x 10-4
1,489 x 10-4
5,15 x 10-9
4,964 x 10-9
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
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
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
-3
-3
-3
-6
0,09 x 10
0,0067 x 10-3
0,00028 x 10-3
0,0071 x 10-3
0,00067 x 10-3
0,000033 x 10-3
0,037 x 10-3
0,0026 x 10-3
0,00083 x 10-3
0,0026 x 10-3
0,0015 x 10-3
0,000077 x 10-3
0,0028 x 10-3
0,00013 x 10-3
0,31 x 10
0,024 x 10-3
0,001 x10-3
0,026 x 10-3
0,0024 x 10-3
0,00012 x 10-3
0,13 x 10-3
0,0094 x 10-3
0,0030 x 10-3
0,0094 x 10-3
0,0054 x 10-3
0,00028 x 10-3
0,010 x 10-3
0,00048 x 10-3
1,32 x 10
0,10 x 10-3
0,0042 x 10-3
0,11 x 10-3
0,010 x 10-3
0,00051 x 10-3
0,56 x 10-3
0,040 x 10-3
0,013 x 10-3
0,040 x 10-3
0,023 x 10-3
0,0012 x 10-3
0,043 x 10-3
0,0020 x 10-3
7,154 x 10
5,420 x 10-7
2,276 x 10-8
5,962 x 10-7
5,420 x 10-8
2,764 x 10-9
3,035 x 10-6
2,168 x 10-7
7,046 x 10-8
2,168 x 10-7
1,246 x 10-7
6,504 x 10-9
2,330 x 10-7
1,084 x 10-8
2,384 x 10-10
1,806 x 10-11
7,58 x 10-13
1,987 x 10-11
1,806 x 10-12
9,214 x 10-14
1,011 x 10-10
7,226 x 10-12
2,348 x 10-12
7,226 x 10-12
4,155 x 10-12
2,168 x 10-13
7,768 x 10-12
3,613 x 10-13
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
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 Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 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 wynikami uzyskanymi z przeprowadzonych pomiarów w miesiącu maju 2004 roku oraz w miesiącu styczniu 2005 roku.
Analiza pracy instalacji spalania odpadów medycznych, wykazała dotrzymanie wszystkich
standardów emisyjnych [4].
46
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Tabela 3.2. Analiza dotrzymania standardów emisyjnych z instalacji spalania odpadów
Medycznych [4] na podstawie [3]
Nazwa substancji
pył ogółem
substancje organiczne (w
postaci gazów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny)
chlorowodór
fluorowodór
dwutlenek siarki
tlenek węgla
tlenek azotu i dwutlenek
azotu w przeliczeniu z
istniejących instalacji o
zdolności przerobowej do
6 Mg odpadów szpitalnych w ciągu godziny
Standardy
emisyjne
przy zawartości
11% O2
[mg/m3u]
średnie 30min.
30
maj 2004
rok
12,36
styczeń
2005 rok
11,27
standard dotrzymany
20
2,0
8,6
standard dotrzymany
60
4
200
100
2,87
0,0466
7,8
47,0
0,526
0,0395
35,5
46,1
standard dotrzymany
standard dotrzymany
standard dotrzymany
standard dotrzymany
-
69,0
102,7
-
Zmierzone stężenie
przy zawartości 11%
O2 [mg/m3u]
matale ciężkie i ich związki wyrażone jako metal
kadm + tal
rtęć
Antymon + arsen + ołów
+ chrom + kobalt + miedź
+ mangan + nikiel + wanad + cyna
dioksyny i furany (ng/m3u)
0,05
0,05
0,00161
0,00475
< 0,00165
0,00087
standard dotrzymany
standard dotrzymany
0,5
< 0,197
< 0,333
standard dotrzymany
0,0997
przyjęto współczynnik równoważności
toksycznej = 1
(brak pomiarów o
czasie trwania od 6
do 8 godzin)
0,1
0,0973
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].
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
47
Tabela 3.3.Wskaźnik emisji przypadający na jednostkę spalanych odpadów
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Substancja
zanieczyszczająca
Pył ogółem
Tlenek węgla
Dwutlenek azotu
Dwutlenek siarki
Węgiel organiczny
Chlorowodór
Fluorowodór
Kadm
Nikiel
Antymon
Arsen
Ołów
Miedź
Chrom
Mangan
Kobalt
Wanad
Cyna
Rtęć
Dioksyny
Furany
Wskaźnik emisji zanieczyszczeń
[mg zanieczyszczeń / 1 Mg odpadów]
112
458
1034
354
84,6
5,2
0,4
0,017
0,428
0,04
0,002
2,212
0,156
0,05
0,156
0,09
0,0046
0,17
0,008
0,00062
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 wydajności 1200 kg/dobę.
Charakterystyka strumieni doprowadzonych:
Odpady – zostały bardzo dokładnie omówione i scharakteryzowane w poprzednich rozdziałach 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 %.
Średnia wartość opałowa odpadów wynosi Wd = 30 MJ/kg.
48
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
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 rozdziałach.
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 odpadów. 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 wysokosprawnych urządzeniach oczyszczających. Stąd nie obserwuje się ponadnormatywnych emisji
wszystkich analizowanych substancji do powietrza atmosferycznego. Podczas spalania
odpadów medycznych w analizowanej instalacji emitowane są następujące substancje zanieczyszczające:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
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 substancji 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
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
49
Mg/rok), oraz pył ogółem (28,51 x 10-3 Mg/rok), natomiast w najmniejszym stopniu emitowane 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 normatywów stężeń dopuszczalnych w otoczeniu Zakładu w zakresie wszystkich emitowanych
substancji zanieczyszczających, w tym także dla najbliższej chronionej zabudowy, tj. szpitala 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 odpadów medycznych, w którym opisane zostały doprowadzone i wyprowadzone strumienie z
instalacji Unieszkodliwianie medycznych odpadów na drodze destrukcji termicznej w analizowanym Zakładzie prowadzone jest zgodnie ze szczegółowymi instrukcjami technologicznymi oraz stanowiskowymi i nie powoduje przekroczeń dopuszczalnych norm, które
określone są dla spalarni.
Analiza wpływu Zakładu na stan zanieczyszczenia powietrza wykazała spełnienie normatywów stężeń imisyjnych w otoczeniu Zakładu w zakresie wszystkich emitowanych substancji zanieczyszczających. Pozostałe strumienie procesu technologicznego (ścieki, odpady) 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 praktyka, Siedel-Przywarecki Sp. z .o.o. Warszawa 2003
[2] J.W. Wandrasz, J. Biegańska, Odpady niebezpieczne. Podstawy teoretyczne, Wydawnictwo 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
50
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)