CZ37031U1 - Zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení - Google Patents

Description

Zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení

Oblast techniky

Technické řešení se týká systémového řešení dekontaminace odpadů ze zdravotnických zařízení s využitím různých externích zdrojů tepla a ozónu.

Dosavadní stav techniky

Odpady vznikají v zařízeních, kde jsou poskytovány zdravotnické a ošetřovatelské služby, zejména se pak jedná o subjekty typu nemocnice, polikliniky, odběrová místa, laboratoře, ordinace lékařů, léčebny dlouhodobě nemocných, protidrogová centra, tetovací a kosmetické salóny atp.

Produkce zdravotnických odpadů každoročně roste obecně v důsledku růstu produkce nebezpečných odpadů. Největší podíl na produkci zdravotnického odpadu mají subjekty typu nemocnice, a to ve výši až 65 %. Dále se pak na celkové produkci přibližně 20 % podílí subjekty typu léčebny dlouhodobě nemocných včetně domovů důchodců a ústavů sociální péče, a až následně jsou ostatní poskytovatelé lékařských služeb. Základním cílem při nakládání s nebezpečnými odpady je minimalizace dopadů na lidské zdraví a životní prostředí v rámci celého životního cyklu daného odpadu, tj. ve všech fázích nakládání s ním. Odstraněním infekčnosti, jako nebezpečné vlastnosti, se rozumí provedení řádné dekontaminace, jejíž účinnost byla prokázána a prověřena dlouhodobým zkoušením. Dekontaminace je úprava odpadu za účelem úplného odstranění biologických činitelů (např. sterilizace je definována jako úplná eliminace všech forem mikrobiálního života včetně vysoce rezistentních spor) nebo redukce hladiny mikrobiální kontaminace (např. dezinfekce).Po vytřídění všech složek odpadu, které by odpad mohly činit nebezpečným z hlediska jiných nebezpečných vlastností, a dekontaminaci odpadu je možné s tímto odpadem nakládat jako s odpadem typu ostatní a zařadit jej pod kategorii 18 01 04 Odpady, na jejichž sběr a odstraňování nejsou kladeny zvláštní požadavky s ohledem na prevenci infekce nebo v případě podrcení odpadu připadá v úvahu i kategorie 19 12 12 Jiné odpady včetně směsí materiálů z mechanické úpravy odpadu neuvedené pod číslem 19 12 11.

I přesto, že je dekontaminace nebezpečného odpadu doporučována Státním zdravotním ústavem, není v ČR instalace zařízení pro dekontaminaci plošně rozšířená a více než 95 % odpadů je spalováno ve spalovnách nebezpečného odpadu, které jsou k tomuto účelu projektovány a provozovány. V ČR jsou rozšířená především malá sterilizační zařízení pro laboratoře nebo pracoviště, které hygienizují zdravotnické nástroje. V areálu větších nemocnic jsou historicky vybudovaná zařízení k finálnímu odstranění nebezpečných odpadů (spalovny), nicméně většina z nich je na hraně své životnosti a není jasné, zda dojde k jejich rekonstrukci či nikoliv. Naopak pro malé nemocnice a jiná zdravotnická zařízení není výstavba spalovny v areálu pravděpodobná buď z finančních důvodů, odmítavého postoje veřejnosti a dotčených orgánů nebo z důvodu neochoty takové zařízení provozovat.

Nejrozšířenější zařízení známé ze stavu techniky pracující na principu parní dekontaminace, tedy tzv. autoklávy. Autoklávy jsou schopné dekontaminovat měkký odpad, drobný anatomický odpad, kontaminované materiály (obvazy, pleny), odpad z laboratoří s výjimkou chemikálií s nebezpečnými vlastnostmi i ostré předměty. Jsou tvořeny těsnou kovovou nádobou, do které je přiváděna pára. Po vložení odpadu do nádoby dochází ke zvýšení tlaku a teploty po dobu dostatečnou pro inaktivaci mikroorganismů. V důsledku kondenzace páry je po dekontaminaci odpad těžší než před zpracováním, pokud není do procesu zařazeno jeho sušení, navíc vlhký odpad představuje vhodné prostředí pro vznik sekundární kontaminace. Pokud není aplikováno dobré odvětrání a záchyt pachových látek např. pomocí filtru instalovaného na odtahovém potrubí, může docházet k uvolňování nepříjemného zápachu, který vzniká během procesu sterilizace.

- 1 CZ 37031 U1

Dalším typem je dekontaminace pomocí mikrovln. Mikrovlnný systém je vhodný pro stejné materiály jako autoklávy. Mikrovlnné systémy jsou tvořeny komorou a mikrovlnnými generátory a zařízení je možné vybavit mechanickým zpracováním (drcením) odpadu, čímž dochází k redukci jeho objemu. Stejně jako u parního autoklávu může být problémem vznikající zápach. Další nevýhodou oproti principu dekontaminace v autoklávu může být skutečnost, že jsou kladeny vyšší nároky na homogenizaci odpadu tak, aby byl zajištěn dostatečný kontakt dekontaminačního média s maximální plochou odpadu.

Chemická dekontaminace se provádí prostřednictvím různých chemických látek, např. na bázi chlóru, etylenoxidu či ozonu. Účinnost těchto metod je závislá na dostatečném kontaktu látky s odpadem, respektive s mikroorganismy způsobující infekční vlastnosti. Tato zařízení jsou často vybavena drtiči, díky čemuž dochází ke zvětšení reakční plochy odpadu, čímž je dosaženo intenzivnějšího kontaktu chemické látky a odpadu.

Dekontaminace ozařováním se využívá převážně pro hygienizaci nástrojů a materiálů. Zařízení, která jsou na trhu, jsou určena primárně pro sterilizaci nástrojů, nikoliv odpadů. Podobně například dekontaminace UV zářením nebo rentgenovým zářením je využívána spíše jako doplňková metoda pro sterilizaci nástrojů či povrchů.

Další možnou metodou je také sterilizace pomocí horkého vzduchu, která spočívá v působení média o určité teplotě a po určitou dobu na daný odpad. Zařízení na sterilizaci horkým vzduchem/spalinami sestávají z ocelové komory, do které je vháněn horký vzduch. Horkým vzduchem lze sterilizovat stejné typy odpadu, jako v případě autoklávu. Sterilizaci může předcházet drcení. Aby byla technologie sterilizace suchým vzduchem/spalinami účinná, musí probíhat déle a za vyšších teplot, než vyžadují metody mokrého tepla.

Zvláštním typem sterilizace kombinující páru a mechanickou, respektive tepelnou energii, je zařízení typu converter, které je koncipováno jako jednokomorový drtič. V první fázi dochází k drcení odpadu, přičemž mechanická energie nožů způsobuje nárůst teploty, který může být podpořen externím ohřevem nádoby. Po dosažení požadované teploty je do zařízení vstřiknuta voda, která se v důsledku vysoké teploty přeměňuje v páru, přičemž tyto podmínky umožňují dosáhnout požadované úrovně sterilizace.

V zařízeních, které produkují nižší množství nebezpečných odpadů, dochází k jejich přepravě do větších zařízení často na velké vzdálenosti, ve kterých následně dochází za úplatu k likvidaci, přičemž cena za zpracování nebezpečného odpadu je výrazně vyšší než cena za zpracování odpadu typu ostatní, navíc dochází k dodatečné manipulaci s odpadem, což zvyšuje riziko pro obsluhu především z bezpečnostního hlediska.

Cílem technického řešení je představit zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení, které umožní dekontaminovat v rozsahu splnění podmínek pro účinnou sterilizaci, nebezpečný odpad přímo v místě jeho vzniku, respektive v jeho bezprostřední blízkosti tak, aby byla v maximální míře omezená jeho přeprava v kategorii nebezpečný odpad.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje hygienizační komoru, která má svislou stěnu a v horní části je opatřena víkem a na jejím dně jsou na otočném disku uspořádány drtící a míchací nože, přičemž ve spodní části hygienizační komory je uspořádána alespoň jedna vzduchová tryska skloněná směrem k nožům, přičemž podél vnitřku stěny hygienizační komory je uspořádán vnitřní dutý stěnový prostor pro ohřevné médium - termoolej, pro jeho přívod vedením u dna a pro jeho odvod v horní části vnitřního stěnového prostoru, přičemž vstup a výstup vedení i vnitřní stěnový prostor jsou součástí ohřevného okruhu, který je opatřen oběhovým čerpadlem

- 2 CZ 37031 U1 a výměníkem mezi teplonosnou látkou přiváděnou a odváděnou vedením teplonosné látky a termoolejem, přičemž kolem ohřevného okruhu je uspořádán velký ohřevný okruh termooleje, který obsahuje výměník mezi termoolejem z vedení a vzduchem přiváděným prvním vedením, přičemž ve víku hygienizační komory je otvor pro vedení použitého vzduchu, které vede do výměníku, přičemž před výměníkem je uspořádán cirkulační ventilátor a po výstupu z výměníku je vedení zaústěno do vedení ozonu z generátoru ozonu, do kterého ústí druhé vedení přiváděného vzduchu, přičemž vedení je zaústěno do vzduchových trysek, přičemž před cirkulačním ventilátorem je do vedení zaústěno první vedení přiváděného vzduchu, které je opatřeno rekuperačním výměníkem pro použitý vzduch/přiváděný vzduch, přičemž za výměníkem je ve vedení použitého vzduchu uspořádán odtahový ventilátor, za kterým je vedení použitého vzduchu zaústěno do vedení ozónu z generátoru ozonu pro snížení případného zápachu.

Ve výhodném provedení je před výměníkem ve vedení uspořádán filtr.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresů, na kterých obr. 1 je schematický pohled na zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení.

Příklad uskutečnění technického řešení.

Na obr. 1 je schematický pohled na zařízení 1 pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení. Je zde vidět, že ústředním prvkem zařízení 1 je hygienizační komora 2, do které se zavádí zpracovávaný odpad, což jsou zejména různé kontaminované předměty. Hygienizační komora 2 je provedena jako nádoba, která má svislou stěnu 3 a v horní části je opatřena víkem 4, po jehož odklopení je možné vkládat do hygienizační komory 2 zpracovávaný odpad buď ručně nebo jej přivádět automatizovaně vedením OD zpracovávaného odpadu. Na dně hygienizační komory 2 jsou na otočném disku 17 poháněném neznázorněným motorem uspořádány drtící a míchací nože 5, které jsou určeny nejen k rozdrcení odpadu na menší části, ale také ke zmenšení objemu odpadu.

Během procesu drcení a následného míchání je do zařízení 1 přiváděn horký vzduch vedením PZ1 přiváděného vzduchu. Horký vzduch je do hygienizační komory 2 zaváděn přes vzduchové trysky 7 uspořádané ve spodní části hygienizační komory 2, přičemž jsou skloněné směrem k nožům 5. Odvod vzduchu je v horní části komory 2 přes výstupní otvor 19 a pokračuje vedením VZ použitého vzduchu. Během sterilizačního cyklu cirkuluje majoritní část horkého vzduchu hygienizační komorou 2 a pouze minimální množství je odváděno mimo hygienizační komoru 2.

Podél vnitřku stěny 3 hygienizační komory 2 je uspořádán vnitřní dutý stěnový prostor 6 pro ohřevné médium, což je termoolej. Ohřátý termoolej předává teplo dovnitř komory 2.

Termoolej ve vedení TO proudí v uzavřeném malém ohřevném okruhu 20, podél celého svislého obvodu hygienizační komory, přičemž vstup je ze dna dutého vnitřního stěnového prostoru 6 a výstup je v horní části vnitřního stěnového prostoru 6. Vně hygienizační komory 2 je ve zmíněném malém ohřevném okruhu 20 uspořádán výměník 9 mezi teplonosnou látkou přiváděnou a odváděnou vedením TE teplonosné látky a termoolejem. Do výměníku 9 je přiváděná teplonosná látka vedením TE, což je teplo z externího zdroje. Z výměníku 9 je teplonosná látka odváděna mimo zařízení. Před výměníkem 9 je uspořádáno oběhové čerpadlo 13. Horký termoolej předává přes stěny nádoby část tepelné energie drcenému a míchanému odpadu, čímž dochází k intenzivnějšímu a rychlejšímu ohřevu na požadovanou teplotu pro splnění podmínek sterilizace. Teplota uvnitř hygienizační komory 2 se během procesu sterilizace pohybuje v rozmezí 100 až 180 °C. Zdrojem energie pro ohřev termooleje může být tepelná energie nebo elektrická energie v závislosti na dostupném zdroji v místě instalace, tzn. může být využita např. elektrická energie z obnovitelných zdrojů nebo odpadní teplo, které v rámci areálu nemá jiné využití.

- 3 CZ 37031 U1

Část termooleje je z malého ohřevného okruhu 20 přiváděna do velkého ohřevného okruhu 21 pro termoolej vedením TO, kde je termoolej přiváděn do výměníku 10 mezi termoolejem přiváděným vedením TO a přiváděným vzduchem prvním vedením PZ1, který dohřívá směs přiváděného vzduchu z vedení PZ1 a použitého vzduchu z vedení VZ na požadovanou teplotu. Ve vzduchovém vedení je před výměníkem 10 zařazen cirkulační ventilátor 14.

V prvním vedení PZ1 přiváděného vzduchu je uspořádán rekuperační výměník 11 použitý vzduch/přiváděný vzduch, kde je ohříván přiváděný vzduch vzduchem odváděným z hygienizační komory 2, přičemž použitý vzduch je nejprve veden přes filtr 16. Přiváděný vzduch ve vedení PZ1 je přes výměník 11 přiveden do vedení VZ použitého vzduchu. Za výměníkem 11 je zařazen odtahový ventilátor 15 pro odtah použitého vzduchu ven ze zařízení 1.

Zařízení 1 obsahuje generátor 12 ozónu, do kterého ústí druhé vedení PZ2 přiváděného vzduchu. Tento vzduch slouží pro výrobu ozonu v generátoru ozonu. Ozon je přiváděn na vzduchové trysky 7 vedením OZ. Ozon prostupuje vrstvou drceného a míchaného odpadu a zkracuje celkovou dobu sterilizačního cyklu. Zbytkový ozón je odváděn do vedení VZ použitého vzduchu vedením ON, kde se přidává do použitého vzduchu pro snížení potenciálního zápachu před vypuštěním ven ze zařízení 1.

Ozon je přiváděn v průběhu sterilizačního cyklu tak, aby byla maximálně využita jeho reaktivita, tzn. schopnost účinně sterilizovat odpad díky svým oxidačním vlastnostem v koncentraci v řádech desítek až stovek ppm. Účinnost sterilizace pomocí ozonu je závislá na jeho stabilitě vyjádřené jako poločas rozpadu. Poločas rozpadu ozonu je závislý především na teplotě, vlhkosti a složení materiálu, se kterým přichází do kontaktu.

Hygienizační komora 2 je u dna opatřena automaticky ovládaným uzávěrem 8, po jehož otevření je odpad vysypán výpustí 18 do přistavené nádoby. Během vyprazdňování se drtící a míchací nože 5 otáčí se sníženými otáčkami a vymetají odpad z hygienizační komory 2.

Zařízení 1 je vybaveno neznázorněnou řídící jednotkou, která zajišťuje automatický, spolehlivý, bezpečný a legislativně vyhovující provoz technologie.

Dekontaminace odpadu tedy probíhá s využitím výhod dvou technologií - sterilizace pomocí působení tepelné energie a chemické sterilizace pomocí působení ozónu.

Odpad ze zdravotnických zařízení je přijímán v legislativou schválených obalech, pytlech nebo boxech, které jsou dočasně umístěny v provozních kontejnerech a ze kterých jsou vkládány přímo do sterilizační komory. Dle požadavků je možné odpad vkládat ručně nebo pomocí automatického zařízení. Kapacita sterilizační komory je vždy závislá na požadavcích zákazníka, přičemž rozhodujícím parametrem je produkce a charakter odpadů, případně zajištění svozu a zpracování odpadů z okolních zdravotnických zařízeních.

Sterilizovaný a podrcený odpad (typu ostatní dle zákona o odpadech), který je zbaven infekčních vlastností a podstatné části vlhkosti, je vyprázdněn ze sterilizační komory a skladován buď v kontejnerech nebo pytlích dle způsobu jeho dalšího zpracování.

Po dokončení sterilizačního cyklu je komora ochlazena pomocí vhánění okolního vzduchu do hygienizační komory. Odtahovaná vzdušina je odváděna mimo zařízení do venkovního prostoru odtahovým ventilátorem. Eventuální zápach je redukován přimícháním ozonu do výstupního proudu vzduchu.

Délka hygienizačního cyklu, teplota vzdušiny a odpadu a přítomnost ozonu jsou dostatečné pro usmrcení všech patogenních mikroorganismů způsobující infekční vlastnosti odpadu.

- 4 CZ 37031 U1

Průmyslová využitelnost

Dekontaminace odpadu ze zdravotnických zařízení nabývá na významnosti i s ohledem na současný stav, kdy produkce nebezpečného odpadu narůstá při současném poklesu celkové zpracovatelské kapacity vlivem končící životnosti spaloven. Včasná likvidace převozem do spaloven nebezpečného odpadu je tak z dlouhodobého pohledu zejména pro menší zdravotnická zařízení problematická. Jednotka umožňuje zpracovávat zdravotnický odpad zařazený pod katalogová čísla 18 01 01 a 18 01 03.

Zařízení na dekontaminaci nebezpečného odpadu v areálu umožňuje dosažení ekonomických úspor z důvodu změny klasifikace odpadu z N na O, a tedy snížení nároků na jeho následné zpracování, dále umožňuje snížení hmotnosti odpadu z důvodu odpaření vody během procesu hygienizace a snížení sypného objemu odpadu z důvodu drcení odpadu a v neposlední řadě je sníženo riziko spojené se sekundární kontaminací odpadu, s transportem nebezpečného odpadu a s jeho další manipulací. Významným dopadem pak je snížení uhlíkové stopy.

Přidanou hodnotou navrženého systémového řešení je možnost připojení jednotky na různé zdroje odpadního/nízkopotenciálního tepla nebo obnovitelného zdroje elektrické energie, které budou nepřímo ohřívat termoolej, který předává potřebné teplo pro proces sterilizace. Využitím těchto zdrojů se zvyšuje celková energetická účinnost daného areálu, což je z hlediska přijatých konvencí v rámci zachování energetické udržitelnosti žádaným stav (s ohledem na požadavky EU a Green Deal).

Cílovým uživatelem zařízení na hygienizaci nebezpečného odpadu jsou zdravotnická zařízení, převážně nemocnice menších kapacit pod hranicí ekonomické výhodnosti výstavby spalovny nebezpečného odpadu, či zařízení, jejichž pozice nebo jiné okolnosti neumožňují likvidaci jejich produkce nebezpečného odpadu v dostupných spalovnách. Výstupní odpad, kategorizovaný jako odpad ostatní, je určený ke zpracování ve standardních zařízeních pro energetické využití komunálních odpadů, tzn. dalším přímým účastníkem jsou společnosti zabývající se energetikou, respektive zpracováním odpadů.

Claims (2)

1. Zařízení pro zpracování odpadů ze zdravotnických zařízení opatřené přívodem vzduchu a ohřevného média, vyznačující se tím, že obsahuje hygienizační komoru (2), která má svislou stěnu (3) a v horní části je opatřena víkem (4) a na jejím dně jsou na otočném disku (17) uspořádány drtící a míchací nože (5), přičemž ve spodní části hygienizační komory (2) je uspořádána alespoň jedna vzduchová tryska (7) skloněná směrem k nožům (5), přičemž podél vnitřku stěny (3) hygienizační komory (2) je uspořádán vnitřní dutý stěnový prostor (6) pro ohřevné médium - termoolej, pro jeho přívod vedením (TO) u dna a pro jeho odvod v horní části vnitřního stěnového prostoru (6), přičemž vstup a výstup vedení (TO) i vnitřní stěnový prostor (6) jsou součástí ohřevného okruhu (20), který je opatřen oběhovým čerpadlem (13) a výměníkem (9) mezi teplonosnou látkou přiváděnou a odváděnou vedením (TE) teplonosné látky a termolejem, přičemž kolem ohřevného okruhu (20) je uspořádán ohřevný okruh (21) termooleje, který obsahuje výměník (10) mezi termoolejem z vedení (TO) a vzduchem přiváděným prvním vedením (PZ1), přičemž ve víku (4) hygienizační komory (2) je otvor (19) pro vedení (VZ) použitého vzduchu, které vede do výměníku (10), přičemž před výměníkem (10) je uspořádán cirkulační ventilátor (14) a po výstupu z výměníku (10) je vedení (VZ) zaústěno do vedení (ON) ozonu z generátoru (12) ozonu, do kterého ústí druhé vedení (PZ2) přiváděného vzduchu, přičemž vedení (OZ) je zaústěno do vzduchových trysek (7), přičemž před cirkulačním ventilátorem (14) je do vedení (VZ) zaústěno první vedení (PZ1) přiváděného vzduchu, které je opatřeno rekuperačním výměníkem (11) pro použitý vzduch/přiváděný vzduch, přičemž za výměníkem (11) je vedení (VZ) použitého vzduchu uspořádán odtahový ventilátor (15), za kterým je dovedení (VZ) použitého vzduchu zaústěno vedení (ON) ozónu z generátoru (12) ozonu pro snížení případného zápachu.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že před výměníkem (11) je ve vedení (VZ) uspořádán filtr (16).