Úprava nebezpečných odpadů na jiné kategorie a možnost jejich využití.

Marián Starý

Disertační práce

Processing of Hazardous Wastes to Inert Wastes and Possibilities of their Utilization.

Anotace:

Práce se zabývá problematikou využití produktů spalování struska/popel ze spalování zdravotnických odpadů ve spalovacím zařízení, které je určené pro tuto činnost „spalovna nemocničního odpadu ve Fakultní nemocnici Olomouc, kterou provozuje společně s FNO firma SITA CZ, a.s.“. V teoretické části práce se zabývám klasifikací odpadů produkovaných ve zdravotnictví, jejich rozdělením mezi odpady „ostatní“ a „nebezpečné“ a celkovou produkcí odpadů na lůžko akutní péče, tak jak je to uváděno v odborné literatuře. Kromě toho jsem definoval produkci odpadů na počet celkově ošetřených pacientů (včetně ambulantních úkonů). K dispozici jsem měl výsledky za pětileté období z Fakultní nemocnice Ostrava i z Městské nemocnice Ostrava. Teoretická část práce je doplněna o identifikaci zařízení, které se používají pro spalování odpadů vznikajících ve zdravotnictví a jsou po rekonstrukci, aby odpovídaly legislativním požadavkům EU z hlediska emisí. Dále jsou také porovnány rozdíly mezi komunálním odpadem a odpadem produkovaným ve zdravotnictví z hlediska zastoupení jednotlivých skupin odpadů. Experimentální část práce byla zaměřena na identifikaci jednotlivých fází přítomných ve strusce/popelu ze spalovacího zařízení ve Fakultní nemocnici Olomouc metodou RTG-difrakce (mineralogická analýza) a chemickou analýzou částic (metoda SEM/EDX). Pro studium chemického složení byla použita metoda RTG-fluorescenční analýzy (akreditovaná laboratoř ZUOVA a laboratoř IGI, VŠB-TU Ostrava – mobilní RTG-fluorescence). Na základě získaných výsledků ze složení strusky vyplývá, že tento materiál obsahuje vysokou koncentraci stříbra, která je vyšší než je limitní hodnota pro dobývání Ag v nativním stavu (100 mg/kg). Bylo zjištěno, že Ag se ve strusce nabohacuje v zrnitostní třídě 2 – 2,5 mm, kde se vyskytuje v koncentraci vyšší než 1000 mg/kg. V této třídě se Ag vyskytuje většinou v metalické formě. Kromě vysoké koncentrace Ag ve strusce se ukázala zajímavá také vysoká koncentrace Zr, která byla prokázána použitím SEM/EDX. Pro získání Ag byly využity metody chemického loužení (kyselina dusičná, kyselina sírová s peroxidem vodíku, lučavka a obracená lučavka královská a thiomočovina), které se používají pro získávání Ag z recyklovaných odpadů v elektronice – tištěné spoje. Loužení probíhalo v celkovém vzorku, metoda tak byla náročná na spotřebu kyseliny ke snížení pH na hodnotu mezi 1 – 2, které extrakce vyžadovala. Přesto byla dosažena účinnost získávání Ag mezi 80 – 90 %. Další možností využití tohoto materiálu je stavebnictví, protože struska má pucolánové/hydraulické vlastnosti (obsahuje cca 30 % složek, které se na těchto vlastnostech podílí). Omezení využití způsobuje vysoká koncentrace halitu (10 %), kdy ve stavebních materiálech se povoluje koncentrace < 0,1 %. Tuto koncentraci lze dosáhnout vodný loužením, ale zároveň dochází ke změnám fází – izomorfní zastupování prvků, které jsou nositeli pucolánových/hydraulických vlastností.

Abstract:

This study work is devoted to the application of combustion products (slag/ash) produced by combustion of medicinal waste in the combustion facility specialized in this activity “incinerator of the hospital waste in the Faculty Hospital Olomouc operated jointly with SITA CZ Ltd”. In the theoretical part of the work, I discuss the classification of waste produced in health service, its distribution between “other waste” and “dangerous waste”, and the total production of waste per bed of acute care according the literature. In addition, I defined the production of waste per number of total attended patients (including outpatients). I had available results for five-year period from the Faculty Hospital Ostrava and from the City Hospital Ostrava. The theoretical part of the work also includes a specification of facility used for incineration of waste generated in health service, which after reconstruction meets legislative requirement of EU from the point of view. In addition, differences between municipal waste and waste produced in health service are compared in respect to the representation of the specific groups of waste. The experimental part of the work is focused on the identification of specific phases present in the slag/ash from the incineration facility in the Faculty Hospital Olomouc by method of X-Ray diffraction (mineralogical analysis) and by chemical analysis of particles (Method of SEM/EDX). For purposes of study of chemical composition there was used method of X-Ray fluorescence analysis (the accredited laboratory of ZUOVA and the laboratory of IGI, VŠB – TU Ostrava – mobile X-Ray fluorescence). The obtained results on slag composition show that this material contain high concentration of silver which is higher than limit value for Ag exploitation in native state (100 mg/kg). It was found that Ag is in slag enriched in the grain size class 2 – 2,5 mm where it occurs in the concentration higher than 1000 mg/kg. Ag is present in this class mostly in metallic form. Besides high concentration of Ag in slag it also appeared high concentration of Zr which was proven by means of SEM/EDX. Ag was obtained using methods of chemical leaching (Nitric acid, sulphuric acid with hydrogen peroxide, aqua regia and inverse aqua regia with thiourea which is used for Ag obtaining from recycled electronic waste – printed circuits. The bath sample was used for leaching, and the method thus demanded high consumption of acid in order to decrease pH the value between 1 and 2 which was required for extraction. In spite of this fact, the efficiency of recovery Ag between 80 and 90 % was achieved. Other possible applications of this material can be found in construction industry because this slag has puzzolana/hydraulic properties (it contain approx. 30 % of component contributing to these properties). Certain limitation for this utilization is caused by the high concentration of halite (10 %) because in construction materials is permitted concentration < 0,1 %. This concentration can be achieved by water leaching, but at the same time the some changes in phases occur – isomorphous substitution of elements that are carriers of puzzolana/hydraulic properties.

Klíčová slova

odpady vznikající ve zdravotnictví, spalovací zařízení, struska/popel, stříbro, zirkon, pucolánové vlastnosti

Keywords

waste produced by health service, incineration facility, slag/ash, silver, zirconium, puzzolana properties

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 8. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 10. 2014
• Vedoucí: Helena Raclavská
• Oponent: Mária Kušnierová, Dagmar Juchelková, Vítězslav Zamarský

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Nerostné suroviny / Úpravnictví