Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение экологической и санитарно-эпидемиологической безопасности при обращении с хлорсодержащими полимерными отходами является одной из сложных и нерешённых проблем крупных городов и регионов Российской Федерации. По классификации отходов производства и потребления хлорсодержащие полимерные отходы относятся к IV классу опасности, но при их несанкционированном размещении в окружающую среду и продолжительном времени взаимодействия с другими веществами класс опасности может возрасти до II или I. Предварительно проведёнными исследованиями установлено, что .в настоящее время в России ежегодно образуется до 3-х млн. т медицинских отходов, при этом значительную долю (15-20%) составляют хлорсодержащие полимерные отходы, образующиеся в лечебно-профилактических учреждения (ЛПУ), наблюдается устойчивая тенденция увеличения их количества.
Основным методом обезвреживания хлорсодержащих полимерных отходов является метод сжигания с последующим захоронением остатков. Для термического обезвреживания хлорсодержащих полимерных отходов ЛПУ зачастую используются малогабаритные установки малой производительности, не оборудованные системами газоочистки, работающие с частой сменой режимов загрузки-сжигания-выгрузки, что приводит к неконтролируемому образованию супертоксикантов, таких как диоксины и фураны. Эти соединения характеризуются кумулятивным действием, поэтому малые количества супертоксикантов в окружающей среде могут приводить к достаточно существенным изменениям в природных экосистемах.
На основании вышеизложенного, обезвреживание хлорсодержащих полимерных отходов ЛПУ и исключение сверхнормативного неконтролируемого образования и распространения в окружающей среде токсичных загрязняющих веществ является актуальной экологической проблемой.
Решение данной проблемы может заключаться в изменении системы первичного сбора отходов ЛПУ с выделением в отдельный поток хлорсодержащих полимерных отходов, внедрением систем контроля за материальными потоками данных отходов на всех стадиях жизненного цикла, систем обеспечения безопасности транспортировки отходов ЛПУ, а также применения технологий, исключающих возможность образования и неконтролируемого распространения побочных супертоксичных продуктов в окружающей среде.
Цель работы – предотвращение сверхнормативного воздействия на окружающую среду при обращении с хлорсодержащими полимерными отходами ЛПУ путем разработки и внедрения экологически безопасной технологии термического обезвреживания хлорсодержащих полимерных отходов и системы обеспечения экологической безопасности.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Оценить существующие условия образования, сбора и обезвреживания хлорсодержащих полимерных отходов ЛПУ с точки зрения соответствия природоохранному законодательству и негативного воздействие на окружающую среду при обращении с хлорсодержащими полимерными отходами.
-
Разработать и апробировать методику проведения эколого-логистического аудита в качестве инструмента контроля материальных потоков отходов ЛПУ, в том числе хлорсодержащих полимерных, на всех стадиях жизненного цикла.
-
Исследовать процессы термического разложения хлорсодержащих полимерных материалов в составе отходов ЛПУ, разработать экологически безопасную технологию их термического обезвреживания.
-
Разработать региональную систему управления экологической безопасностью при сборе, транспортировке и обезвреживании отходов ЛПУ.
Объектом исследования являлись хлорсодержащие полимерные отходы лечебно-профилактических учреждений Пермского края и существующая инфраструктура по сбору, транспортировке и обезвреживанию данных отходов.
Методы исследований. В работе использовались анализ и обобщение данных научно-технической литературы и проектной документации, методы теории систем, методы экспертных оценок, дериватографические и гравиметрические методы исследования процессов термической деструкции материалов, метод функционального моделирования, метод анализа материальных потоков.
Научная новизна.
-
Разработан способ двухступенчатого термического обезвреживания хлорсодержащих полимерных материалов в составе отходов ЛПУ, основанный на использовании бескислородного нагрева материалов на первой стадии до 300С с обезвреживанием продуктов разложения, образующихся в диапазоне температур 180-300С и последующим нагревом до температуры 450 С на второй стадии.
2. Выявлены особенности характера терморазложения хлорсодержащих полимерных материалов в инертной и окислительной средах при скоростях нагрева 2,5 и 10 град/мин: интервалы температур и пики основного газовыделения, остаточное содержание углеродных продуктов.
-
Разработана функциональная модель процесса обращения хлорсодержащих полимерных отходов ЛПУ, являющаяся основой управления экологической безопасностью и позволяющая контролировать этапы обращения и предотвращать сверхнормативное негативное воздействие на окружающую среду.
Практическое значение и внедрение результатов работы.
Разработаны методика и опросный лист для проведения эколого-логистического аудита ЛПУ и других объектов, осуществляющих обращение с хлорсодержащими полимерными отходами.
Разработана технология двухстадийного термического обезвреживания хлорсодержащих полимерных материалов в составе отходов ЛПУ, предотвращающая образование супертоксикантов и обеспечивающая снижение воздействия на окружающую среду от выбросов хлорида водорода.
В ООО «Природа-Пермь» (г. Пермь) внедрена опытно-промышленная установка, реализующая технологию двухстадийного термического обезвреживания хлорсодержащих полимеров.
Разработана краевая система обеспечения безопасности при обращении с отходами ЛПУ, включающая раздельный сбор хлорсодержащих материалов с последующей транспортировкой и двухстадийным термическим обезвреживанием при осуществлении функций контроля и управления экологической безопасностью на каждом из технологических и логистических этапов.
Апробация работы. Основные теоретические положения, обобщения и выводы, содержащиеся в работе, докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях, в том числе на международных конференциях «Дальневосточная весна – 2007» в г. Комсомольск-на-Амуре 7-8 июня 2007 г. и «Современное состояние и инновации транспортного комплекса» в г. Пермь 17-18 апреля 2009 г., Международном конгрессе ВэйстТэк в 2009 г., а также на научно-практических семинарах на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Разработка и внедрение эффективной системы контроля и управления экологической безопасностью процессов обращения с хлорсодержащими полимерными отходами ЛПУ, основанной на результатах эколого-логистического аудита.
-
Разработка экологически безопасной технологии термического обезвреживания хлорсодержащих полимерных материалов при использовании малогабаритных мобильных установок, основанной на результатах исследования процессов термической деструкции хлорсодержащих полимерных материалов с системой нейтрализации хлористого водорода.
-
Функциональная модель и информационно-технологическая система комплекса по сбору, транспортировке и обезвреживанию хлорсодержащих полимерных отходов ЛПУ, которые обеспечивают контроль и управление материальными потоками отходов на всех стадиях жизненного цикла, и могут быть положены в основу системы обеспечения экологической безопасности при обращении с медицинскими отходами.
-
Технология и конструкция опытно-промышленной установки, реализующие двухстадийное термическое обезвреживания хлорсодержащих полимерных материалов в составе отходов ЛПУ с системой нейтрализации хлористого водорода, снижающие экологическую нагрузку на окружающую среду.
Публикация результатов. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 статей и 1 монография, в том числе 1 статья в журнале из перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 104 наименований. Объем работы составляет 156 страниц машинописного текста, в том числе 33 рисунка и 14 таблиц.
