Способ уничтожения инфицированных медицинских, химических и биологических отходов и других опасных материалов, в том числе трупов животных, и состав для его реализации

 

Изобретение относится к средствам для уничтожения и обезвреживания различных опасных органических и химических отходов, в частности, инфицированных медицинских и биологических материалов, в том числе зараженных трупов животных, возможно и в полевых условиях. Способ включает помещение сжигаемых объектов в замкнутую полость с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха, обсыпание порошком фильтрационного горения на основе смеси металлов алюминия (Al) и магния (Mg), поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания, сжигаемый объект размещают в полости на предварительно насыпанный в ней поверх колосниковой решетки (например, на сетку) слой порошкообразного состава фильтрационного горения, а после обсыпки объекта порошком и поджига смеси принудительно из атмосферы забирают (засасывают) или нагнетают воздух, часть которого пропускают через порошок в зону горения, а расход регулируют. Порошкообразный состав фильтрационного горения содержит 91 - 97 мас.% порошков металлов Al и Mg при их соотношении 1 : (0,5 - 1,5), окислитель и технологические добавки. Средний размер D фракций Mg больше, чем размер d фракций Al и/или его сплава, однако величина D не превышает значения . Технический результат: повышение безопасности процессов обезвреживания и предупреждение загрязнения окружающей среды продуктами горения. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 ил.

Изобретения относятся к средствам для уничтожения и обезвреживания различных опасных органических и химических отходов, в частности, инфицированных медицинских и биологических материалов, в том числе зараженных трупов животных, возможно и в полевых условиях.

Известен способ сжигания трупов животных в полевых условиях, включающий обсыпание их порошком пиротехнического состава на основе металлов Al и Mg, при котором труп помещают в предварительно открытую траншею или полость на колосниковую решетку, уложенную с зазором для подачи воздуха, сжигают труп, после чего останки (пепел) захоранивают - засыпают грунтом (патент РФ N 2075932 C1, кл. A 01 М 19/00, 27.03.1997).

Однако известный способ экологически опасен из-за того, что возможно неполное сгорание инфицированных биологических материалов (трупов) и попадание опасных продуктов сгорания в окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению - прототипом является способ уничтожения инфицированных медицинских, химических и биологических отходов и других опасных материалов, в том числе трупов животных, включающий помещение их в замкнутую полость с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха, обсыпание порошком на основе металлов Al и Mg, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания (RU 2106706 C1, кл. G 21 F 9/32, 10.03.1998).

Однако и данный способ не исключает загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, процесс требует излишних затрат топлива и времени. Известны традиционные составы для уничтожения биологических отходов путем сжигания, где в качестве топлив используются дрова и бензин (см. например, Поляков А. А. Основы ветеринарной санитарии. М.: Колос, 1969, - 212 с.), однако при их использовании наблюдается загрязнение окружающей среды и почвы продуктами сгорания, а процесс сжигания достаточно длителен и требует большого количества топлива.

Известен также состав для сжигания биологических материалов в полевых условиях, включающий горючее вещество, содержащее кокс или коксовую пыль и дополнительно азотнокислый натрий или калий при следующем соотношении компонентов, маc. %: Азотнокислый натрий или калий - 3,0-10,0 Кокс или коксовая пыль - Остальное (см. патент РФ N 2034200, кл. F 23 G 7/00, 30.04.1995).

Очевидно, что известный состав по существу является углеводородным горючим и по эффективности практически не отличается от обычных топлив, не обеспечивает полное уничтожение отходов, особенно костных остатков, не исключает загрязнения окружающей среды и требует больших затрат топлива и времени. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является состав для уничтожения биологических объектов в полевых условиях, включающий горючее вещество в виде смеси порошков кремния (Si) или его сплавов, магния (Mg) и алюминия (Al) или их сплавов, нитрата калия или натрия и масла индустриального при следующем соотношении компонентов, маc.%: Порошок кремния или его сплава - 22,0 - 30,0 Порошок алюминия или его сплава - 24,0 - 35,0 Нитрат калия или натрия - 1,0 - 5,5 Индустриальное масло - 0,5 - 1,5 Порошок магния - Остальное Алюминиево-магниевый сплав AM или сплав алюминия с магнием взяты в массовом соотношении 1: (0,09 - 1,1) - (патент РФ N 2037102, кл. F 23 G 7/00, 30.12.1992).

Однако и данный состав не обеспечивает достаточно надежного уничтожения биологических отходов и химических веществ. Наличие кремния или его сплавов в составе существенно снижает эффективность процесса. Кремний является химически инертным элементом (см. например, Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М. : Высшая школа, 1981, - 679 с.), поэтому замена части магния и алюминия на кремний или его сплавы существенно снижает активность состава. Кремний плохо реагирует с продуктами разложения биологических и химических отходов (вода, окислы азота, углерода и т.п.), в то время как для магния и алюминия последние являются активной окислительной средой. В то же время кремний в процессе сжигания способен взаимодействовать спекаясь с магнием и алюминием, при этом доля металлов, взаимодействующих с продуктами разложения отходов, уменьшается. Очевидно, что замена химически активных магния и алюминия на химически пассивный кремний или его сплавы приводит к существенному увеличению количества состава, потребного для сжигания одного и того же количества отходов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса уничтожения отходов, исключающего выброс не полностью сгоревших и разложившихся продуктов из зоны горения, что улучшает процесс очистки и исключает загрязнение окружающей среды.

С целью исключения загрязнения окружающей природной среды (атмосферы - загрязненными продуктами сгорания и почвы - несгоревшими до конца останками), а также снижения затрат топлива и времени, в известном способе, включающем размещение сжигаемого объекта в замкнутой полости с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха, обсыпание порошком на основе металлов Al и Mg, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания, объект размещают в полости на предварительно насыпанный в ней слой порошка фильтрационного горения, содержащего, кроме порошков металлов магния, алюминия или/и их сплавов, окислитель и технологические добавки, в котором содержание металлов по массе составляет до 91 - 97%, соотношение масс алюминия и магния выбрано в пределах 1: (0,5 - 1,5), причем средний размер D фракций магния взят большим, чем размер d фракций алюминия или/и его сплава, однако величина D не превышает значения при этом, после обсыпки объекта и поджига смеси, принудительно из атмосферы забирают воздух, часть которого пропускают через порошок в зону горения, а расход регулируют.

Для защиты стенок от перегрева и снижения затрат топлива за счет уменьшения теплопотерь часть забираемого из атмосферы воздуха пропускают вдоль стенок полости. Таким образом формируют внешний, охватывающий камеру сгорания контур охлаждения.

Для интенсификации процесса сжигания и исключения загрязнения атмосферы продукты сгорания отсасывают, например, с помощью эжектора и очищают от пыли, газов и аэрозолей.

Для исключения реакций повторного образования вредных химических соединений из продуктов сгорания их перед очисткой быстро охлаждают, что позволяет дополнительно повысить эффективность очистки.

Чтобы обеспечить необходимые расход, температуру и концентрации примесей в продуктах сгорания для оптимизации процесса очистки к продуктам сгорания подмешивают атмосферный воздух (забираемый из атмосферы или из контура охлаждения).

Для снижения температуры и давления продуктов сгорания и повышения эффективности их очистки газовый поток с продуктами сгорания перед очисткой расширяют, а затем закручивают в вертикальном столбе (создают восходящий вихревой поток).

Для формирования зоны отрывного течения, в которой происходит резкое торможение продуктов сгорания, образование их возвратных кольцевых токов, мелкодисперсное распыление жидкой пленки и, как следствие, повышение эффективности очистки газов, особенно от твердых частиц и аэрозолей, уменьшают поперечное сечение вертикального столба закрученного газового потока продуктов сгорания путем их поджатия до 0,65 - 0,85 от его начального сечения, при этом поток очищающей жидкости формируют в виде охватывающей газовый поток продуктов сгорания пленки, которой воздействуют на ускоренный газовый поток в противотоке.

Дополнительно, с целью оптимизации процессов сжигания и очистки за счет исключения высокомолекулярных примесей в продуктах сгорания, регулируют температуру в зоне горения в зависимости от температуры продуктов сгорания путем изменения расхода пропускаемого через зону горения воздуха, засасываемого из атмосферы.

Для исключения теплового загрязнения атмосферы и попадания в нее остатков продуктов сгорания и одновременно для ускорения охлаждения рабочей камеры и процесса захоронения твердых продуктов сгорания после завершения процесса сжигания увеличивают до максимума расход забираемого из атмосферы воздуха, который целиком пропускают при этом через рабочую полость, минуя контур охлаждения стенок.

В качестве порошкообразного состава фильтрационного горения (ПСФГ) для уничтожения химических, медицинских, биологических и других опасных материалов, в том числе - трупов животных для реализации указанного способа используют смесь порошков металлов магния, алюминия или/и их сплавов, окислителя и технологических добавок, содержание металлов в которой по массе составляет до 91 - 97%, причем соотношение масс Al и Mg выбрано в пределах 1: (0,5 - 1,5), при этом средний размер D фракций Mg взят большим, чем размер d фракций Al или/и его сплава, однако величина D не превышает значения
Указанное соотношение d/D обеспечивает оптимальную пористость и проницаемость слоя порошкового состава за счет достижения эффекта, близкого к "максимально плотной упаковке". В этом случае состав обладает газопроницаемостью, достаточной для фильтрации сквозь слой порошка воздуха и продуктов разложения сжигаемых материалов, в результате чего в слое порошка ПСФГ происходит взаимодействие компонентов состава с продуктами разложения сжигаемых материалов. Кроме того, максимально плотная упаковка порошка обеспечивает максимально возможный в этом случае коэффициент теплопроводности и, как следствие, максимально возможную скорость горения и наибольшее спекание, которое позволяет получить прочный каркас из конденсированных продуктов сгорания, препятствующий попаданию продуктов сгорания в окружающую среду (см. Смоляков В.К. Влияние структурных изменений на горение прессовок металлических порошков. Физика горения и взрыва, т.24, N 3, 1988).

Дополнительно, с целью повышения эффективности процесса уничтожения материалов, содержащих большое количество влаги, в состав вводятся связывающие воду вещества, например окись кальция в количестве 1 - 5 мас.%.

Размер гранул Mg выбран большим, чем размер гранул Al и/или их сплавов для того, чтобы обеспечить варьирование заданной начальной проницаемости смеси и поддерживать ее в процессе горения, исключая забивание пор твердыми (зольными) остатками продуктов горения. При среднем значении D размера фракции порошка Mg максимальный начальный размер поперечного кругового сечения пор d будет составлять что следует из известных геометрических соотношений. Чтобы указанные поры между большей фракцией Mg не были затенены ("забиты") мелкой фракцией Al и/или его сплава, в том числе и сплава Mg и Al, диаметр зерен порошка указанных мелких фракций d должен быть больше величины , a следовательно, D должно быть меньше .

Для изготовления составов могут использоваться порошки магниевые марки МПФ-1 со средним размером частиц 166 мкм (ГОСТ 6001-76); магний Соликамского завода десульфуратов марки МГП-99 (ТУ 1104-43055164) со средним размером частиц 600±300 мкм или гранулированный магниевый сплав AZ-91Д Соликамского завода такой же дисперсности; порошки алюминиево-магниевых сплавов ПАМ-4 со средним размером частиц 39 мкм или ПАМ-4 со средним размером частиц 95 мкм (ГОСТ 5593-78).

Исходя из предлагаемого соотношения размеров частиц Mg и Al и/или их сплавов, при = 166 мкм частиц магния используют сплав ПАМ-4 со средним размером его частиц = 39 мкм, а при размере магниевых частиц = 600 мкм - сплав ПАМ-4 с частицами = 95 мкм.

При среднем размере частиц магния = 300 мкм для обеспечения заданной проницаемости состава необходимо применять порошки Al и/или сплава со средним размером ≥ 50 мкм. При = 900 мкм требуется порошок Al и/или его сплав с ≥ 140 мкм (ПАМ-2).

Биологические отходы, особенно трупы животных, содержащие большое количество влаги и жира, требуют больших затрат тепловой энергии для своего уничтожения. При этом для обеспечения эффективного разложения большого числа опасных химических соединений и возбудителей особо опасных болезней, в том числе прионов, требуется температура не менее 1500^oC. На основании многочисленных опытных испытаний порошков разного состава было установлено, что этим требованиям удовлетворяет состав, содержащий до 91 - 97% металлов, при этом температура горения достигает величины 2000-2200^oC.

Для исключения пыления в процессе технологической переработки, для флегматизации состава с целью повышения пожаровзрывобезопасности в состав добавляют технологические добавки, например минеральное масло ГОСТ 20799 или другое минеральное масло. С целью обеспечение быстрого и надежного воспламенения в состав вводят в качестве окислителей нитраты калия или натрия в количестве 1 - 5,5 % от массы.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 схематически изображена камера с внутренней полостью для размещения уничтожаемых отходов, оснащенная показанными в виде блок-схемы системами подачи и регулирования расхода воздуха и продуктов сгорания, их отсоса, смешения и очистки, а на фиг. 2 приведен пример выполнения устройства системы очистки продуктов сгорания.

С помощью указанных камеры и устройства очистки осуществляют разработанный способ уничтожения опасных медицинских, химических и биологических отходов и других материалов, в том числе трупов животных. Однако возможны и другие компоновочные схемы выполнения данных устройств, реализующих предлагаемый способ (см., например, дополнительно фиг. 3 - 6), на которых цифровые обозначения блоков соответствуют позициям фиг. 1 и 2.

Способ реализуют при этом следующим образом: помещают уничтожаемый объект 1 в замкнутую полость 2 (в камеру с герметичной крышкой) с зазором от дна и стенок (например, на сетку или колосниковую решетку 3) для обеспечения доступа воздуха со всех сторон к уничтожаемому объекту. Предварительно на дне полости на указанную сетку или колосниковую решетку 3 размещают слой 4 порошкового состава фильтрационного горения - ПСФГ (0,25 - 0,35 от его общей массы в зависимости от вида и формы уничтожаемого объекта 1). Конкретный состав ПСФГ приведен ниже. На слое 4 размещают уничтожаемый объект 1, который целиком со всех сторон обсыпают ПСФГ, после чего полость 2 изолируют от атмосферы (закрывают крышку) и ПСФГ поджигают (с помощью, например, термитной спички через специальный перекрываемый люк). Затем принудительно из атмосферы забирают воздух с помощью, например, тягово-дутьевой машины 5 (стандартного типа). Часть забираемого из атмосферы воздуха пропускают через ПСФГ в зону горения для оптимизации процесса уничтожения объекта 1, что может контролироваться датчиком 6 температуры продуктов сгорания, а также (дополнительно) по яркостной температуре в зоне горения (например, дистанционно термовизором или пирометром - на схеме не показаны). Другую часть забираемого из атмосферы воздуха пропускают вдоль стенок полости 2 (например, по двухконтурной схеме, минуя замкнутую полость 2) для защиты стенок от нагрева и с целью экономии затрат ПСФГ за счет снижения тепловых потерь. Расходы как пропускаемого через зону горения, так и экранирующего (охлаждающего) воздуха регулируют с помощью, например, регуляторов 7 стандартного типа, управляемых с помощью блока управления 8 с учетом показаний датчика 6 температуры.

Для исключения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, в которых при нестабильном процессе горения возможно присутствие аэрозолей, а также газов, отрицательно воздействующих на окружающую среду (ОС) и человека, таких как сажистые частицы, гидратированная минеральная пыль (включающая оксиды Al и Mg от сгорания ПСФГ) - оксиды углерода, азота и серы, продукты сгорания отсасывают из полости 2 и очищают от указанной пыли, газов.

Первичная очистка проводится с помощью пламегасителя 9, например, вихревого типа, снабженного сетчатым жаропрочным фильтром. Отсос продуктов сгорания производится с помощью указанной тягово-дутьевой машины 5 и/или дополнительно эжектором-смесителем 10.

В эжекторе-смесителе 10 продукты сгорания смешивают с воздухом контура охлаждения и разбавляют атмосферным воздухом, что одновременно с их охлаждением обеспечивает увеличение объемного расхода продуктов сгорания, снижение концентраций загрязняющих веществ в них, и следовательно, их более эффективную очистку. Затем продукты сгорания расширяют в расширителе 11, что приводит к их дополнительному охлаждению и к определенной очистке от крупных твердых частиц (за счет осаждения). После чего расширенные продукты сгорания закручивают с помощью завихрителя 12, что способствует созданию восходящего цилиндрического вихря с пониженным давлением и концентрациями в центре и их ростом по периферии. Это способствует сепарации (коагуляции) мелких жидких и аэрозольных частиц и их укрупнению и, следовательно, повышению эффективности очистки. Затем этот восходящий вихрь поджимают с помощью, например, диафрагмы 13. За счет поджатия поперечное сечение закрученного потока продуктов сгорания уменьшают до 0,65 - 0,85 от его начального сечения. Такой диапазон был определен на основании множества расчетно-экспериментальных исследований. Поджатие позволяет создать две отрывные зоны: перед диафрагмой и за ней, в которых возникают циркуляционные зоны, способствующие захвату и осаждению загрязняющих веществ из продуктов сгорания, особенно в условиях, когда на восходящий поток продуктов сгорания воздействуют очищающей жидкостью в противотоке, поток которой формируют с помощью эмульгатора 14 в виде охватывающей газовый поток пленки. Конкретный пример исполнения системы очистки, включающей расширитель 11, завихритель 12, диафрагму 13 и эмульгатор 14, показан на фиг. 2.

Восходящий закрученный с помощью завихрителя 12 поток продуктов сгорания формируют с помощью трубы 15, установленной над расширителем 11, выполненным в виде полости в верхней части бака-отстойника 16 для очищающей жидкости, которая через фильтр-очиститель 17 с помощью насоса 18 и трубки 19 подается в сливную кювету 20, вытекая из которой через щелевое сопло формируется в виде охватывающей восходящий поток продуктов сгорания пленки жидкости, стекающей по стенкам трубы 15. Отрывная зона, образующаяся за диафрагмой 13, разрушает пленку жидкости, из-за низкого давления в центре вихря она распыляется и эффективно захватывает загрязняющие вещества (растворяет газообразные и смачивает твердые частицы - "эмульгирует", что способствует их коагуляции.

Зная температуру наружного воздуха и температуру в контуре охлаждения (например, по температуре обшивки), с помощью блока управления 8 расход забираемого из атмосферы воздуха и подмешиваемого к продуктам сгорания регулируют в зависимости от их температур и температуры продуктов сгорания, которую контролируют на выходе из полости датчиком 7.

Для ускорения охлаждения рабочей камеры 2 и процесса захоронения, а также с целью исключения теплового загрязнения атмосферы и попадания в нее остатков продуктов сгорания после завершения процесса сжигания отходов 1 увеличивают до максимума расход забираемого из атмосферы воздуха, который при этом пропускают через рабочую полость 2.

После остывания рабочей камеры 2 прекращают процесс прокачки воздуха открывают крышку и путем разворота камеры вокруг ее горизонтальной оси, высыпают из нее золу и утилизируют.

Указанные действия обеспечивают эффективное уничтожение всех наиболее опасных отходов и материалов и исключают загрязнение OC.

Данная технология (способ и состав) были разработаны в результате многочисленных натурных испытаний по уничтожению различных инфицированных трупов животных и птиц, а также медицинских и химических отходов. Анализ отходящих после очистки газов и зольного остатка показал, что в пределах погрешности измерений в них отсутствуют следы всех возможных загрязняющих веществ и болезнетворных организмов.

Способ и состав апробированы в НИИ прикладной химии и во ВНИИ ветеринарной санитарии, гигиены и экологии в разработанной авторами технологии уничтожения биологических материалов, на основании которой составлено "Наставление по сжиганию биологических отходов лечебных, диагностических и научно-исследовательских учреждений, лекарственных препаратов, изделий из синтетических материалов, химических соединений с применением топлива высокотемпературного горения и контактного нагрева типа ПСФГ", утвержденное руководителем Департамента ветеринарии Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ и руководителем Департамента Государственного санитарно-эпидемиологического надзора Министерства здравоохранения РФ. Разработанные состав и способ уничтожения соответствуют "Ветеринарно-санитарным правилам сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов", утвержденным Главным Государственным ветеринарным инспектором РФ от 04.12.95 г. и позволяют существенно обезопасить процесс уничтожения и исключить загрязнение окружающей среды.

В настоящее время чрезвычайно остро стоит проблема ликвидации последствий различных экологических загрязнений, в том числе биологическими материалами (БМ).

Падеж животных, вызванный различными экстремальными условиями (землетрясение, наводнение, эпидемии и т.д.), представляет большую опасность для окружающей природы.

Биологические материалы быстро становятся источниками накопления трупного яда, вирусов, бактерий и резко нарушают экологическую обстановку почвы, водоемов и воздуха. Транспортировка БМ (особенно инфицированных) для уничтожения их в стационарных условиях зачастую запрещается из-за возможного распространения инфекций или в тех случаях, когда это возможно, требует применения специального транспорта. В таких случаях наиболее эффективное решение - быстрое уничтожение БМ непосредственно на местах обнаружения с целью пресечения возможного распространения эпидемии.

Не менее остро стоит проблема уничтожения различных химических, медицинских и биологических материалов, которые накапливаются в результате деятельности медицинских учреждений, предприятий пищевой промышленности, таможенных служб и т.п.

Широко распространен способ захоронения трупов животных, павших от инфекционных заболеваний, а также другого инфицированного или подозрительно зараженного материала. Этот метод требует отчуждения земель, организации мероприятий по охране скотомогильников, сопряжен с возможностью заражения почвы и грунтовых вод, создает на длительное время опасность возможного возникновения очага заболевания. Несмотря на кажущуюся простоту подобная технология требует значительных затрат: затраты только на строительство ямы Пекари составляют около 50000 долларов США и это без учета стоимости работ по эксплуатации такого рода могильника.

Применяемые до настоящего времени способы сжигания с использованием в качестве горючего древесины и нефтепродуктов, в том числе и напалма, требуют много времени и не обеспечивают в полной мере экологической безопасности, кроме того, подобная технология крайне не эффективна:
до 75% тепловой энергии горючего затрачивается на испарение влаги и прогрев материала до температуры, при которой материал способен гореть: большие затраты времени (для сжигания трупов крупного рогатого скота массой 300-500 кг требуется 20-30 часов) (см. табл. 1).

При сжигании БМ с использованием древесины и нефтепродуктов расходуется большое количество воздуха с образованием в основном газообразных продуктов сгорания, которые преимущественно состоят из окислов углерода, азота и серы: аммиака и других соединений, представляющих опасность для окружающей среды (см. табл. 2).

Кроме того, при сжигании трупов животных подобными методами происходит загрязнение окружающей среды вытекающей из брюшной и грудной полостей жидкостью, которая содержит болезнетворные микроорганизмы. Зачастую эта жидкость с силой разбрызгивается, заражая довольно большие поверхности, что приводит к необходимости проводить сложные и дорогостоящие мероприятия по обеззараживанию грунта.

Стационарные центры - крематории для сжигания биологических материалов (БМ) также не лишены ряда недостатков:
они предназначены для обслуживания больших территорий, в связи с чем возникает необходимость доставки трупного материала на дальние расстояния, что не всегда возможно, а в случае транспортировки велика вероятность распространения инфекционных заболеваний;
высокая стоимость используемого оборудования, например стоимость установки типа CV - 1, рассчитанной на сжигание 300 кг отходов в день, фирмы Шистл-Ховал превышает 500 тысяч долларов США (цена более мощных установок еще выше); стоимость установки для сжигания БМ фирмы Berlin-Consult, установленной на московском предприятии "Эколог", около 1,5 млн. долларов США;
необходимость дорогостоящих профилактических мероприятий: профилактика горелок, ходовых частей, гидравлических агрегатов, футеровки и т.д.

Проблема уничтожения БМ, которые накапливаются как в результате деятельности сельскохозяйственных предприятий, так и на территориях населенных пунктов (медицинские учреждения, предприятия пищевой промышленности, рынки, таможенные терминалы и т.д.), не может быть решена только с помощью сложных стационарных установок. Требуются также дешевые, экологически безопасные технологии, позволяющие производить уничтожение такого рода материалов непосредственно в местах их скопления.

Предлагается высокоэффективная, экологически безопасная технология уничтожения опасных химических, медицинских и биологических материалов на основе автономных источников энергии, не требующая сложного аппаратурного оформления. Метод основан на использовании порошкообразных смесей фильтрационного горения (ПСФГ).

Использование ПСФГ, предлагаемого авторами состава, позволяет существенно повысить эффективность процесса сжигания: значительно сокращается время сжигания по сравнению с традиционными методами, использующими дрова и нефтепродукты в качестве горючего, увеличивается полнота сгорания, исключается выброс вредных веществ в окружающую среду.

Экологическая безопасность при сжигании с использованием смесей типа ПСФГ обеспечивается тем, что в процессе сгорания образуются только неядовитые и твердые шлаки, которые не переходят в аэрозольное состояние и полностью локализуются в месте сгорания. Кроме того, на поддержание горения смеси расходуется минимальное по сравнению с древесиной и нефтепродуктами количество воздуха (в 2-5 раз меньше).

Образующийся при сгорании ПСФГ с биологическим материалом (даже зараженным болезнетворными микроорганизмами или токсинами) зольный остаток не содержит возбудителей инфекционных заболеваний и может использоваться в качестве весьма ценных минеральных удобрений.

Разработанная технология позволяет решить одну из сложнейших задач в системе ветеринарно-санитарных мероприятий по уничтожению химических, медицинских и биологических материалов (трупы животных, птицы; продукты животного происхождения; рыбные изделия; отходы биофабрик и т.п.), особенно зараженных возбудителями опасных для человека и животных болезней, представляющими серьезную опасность для окружающей среды.

Высокая эффективность процесса сжигания БМ с помощью ПСФГ обеспечивается тем, что продукты дегидратации и пиролиза веществ, входящих в состав сжигаемого материала (углеводы, жиры, аминокислоты и др.), являются активной окислительной средой по отношению к компонентам ПСФГ.

Специфика технологического процесса, которая определяет высокую эффективность уничтожения БМ при помощи ПСФГ, основывается на феномене фильтрационного горения. Фильтрационным горением называется распространение волн экзотермического превращения в пористой среде при фильтрации газа (в данном случае окислителя). Фильтрация окислителя при этом происходит за счет возникшей разности концентраций окислителя во фронте горения. Фронт горения, таким образом, действует как своеобразный насос, засасывающий воздух и другие окислители в поры между частицами ПСФГ. Поскольку фронт горения работает как насос, всасывающий газообразные и парообразные продукты дегидратации и пиролиза БМ внутрь слоя раскаленного ПСФГ, покрытого прочной шлаковой коркой, то практически исключается выброс газообразных продуктов горения в окружающую среду.

Сравнительные данные, позволяющие оценить эффективность различных топлив, применяемых для сжигания БМ, приведены в табл. 1 и 2.

Зольный остаток, образующийся при сжигании БМ с помощью ПСФГ, не содержит никаких микроорганизмов (является стерильным) и может использоваться в качестве раскисляющей добавки в почву, содержащей к тому же магний, калий, фосфор и другие ценные микроэлементы.

Технология может применяться в двух вариантах: безаппаратная (сжигание производится в наземных или углубленных траншеях) и с использованием переносных и стационарных, легкособираемых устройств или печей, в том числе оснащенных устройствами газоочистки.

Использование ПСФГ позволяет сжигать не только такие материалы, как трупы животных, пищевые продукты и т.п., но и сильно увлажненные материалы, сжечь которые традиционными методами практически невозможно, например, влажный навоз, содержащий до 90% влаги.

Формула изобретения

1. Способ уничтожения инфицированных медицинских, химических и биологических отходов и других опасных материалов, в том числе трупов животных, включающий помещение их в замкнутую полость с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха, обсыпание порошком на основе металлов Al и Mg, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания, отличающийся тем, что сжигаемый объект размещают в полости на предварительно насыпанный в ней слой порошка фильтрационного горения, содержащего, кроме порошков металлов магния, алюминия или/и их сплавов, окислитель и технологические добавки, в котором содержание металлов по массе составляет до 91 - 97%, соотношение масс алюминия и магния выбрано в пределах 1 : (0,5 - 1,5), причем средний размер D фракций магния взят большим, чем размер d фракций алюминия или/и его сплава, однако величина D не превышает значения , при этом после обсыпки объекта и поджига смеси принудительно из атмосферы забирают воздух, часть которого пропускают через порошок в зону горения, а расход - регулируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть забираемого из атмосферы воздуха пропускают вдоль стенок полости, минуя замкнутую полость.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты сгорания отсасывают и очищают от пыли, газов и аэрозолей.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что продукты сгорания перед очисткой охлаждают.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что к продуктам сгорания подмешивают атмосферный воздух.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расходы забираемого из атмосферы воздуха и подмешиваемого к продуктам сгорания регулируют в зависимости от их температур и температуры продуктов сгорания, которую контролируют на выходе из полости.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что перед очисткой продукты сгорания расширяют, а затем закручивают в вертикальном столбе.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что уменьшают поперечное сечение вертикального столба закрученного газового потока продуктов сгорания в пределах до 0,65 - 0,85 от его начального сечения, при этом поток очищающей жидкости формируют в виде охватывающей поток продуктов сгорания жидкой пленки, которой воздействуют на указанный газовый поток в противотоке.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что регулируют температуру в зоне горения в зависимости от температуры продуктов сгорания путем изменения расхода пропускаемого через зону горения воздуха.

10. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что после завершения процесса сжигания увеличивают до максимального расход забираемого из атмосферы воздуха, который при этом пропускают через рабочую полость.

11. Порошковый состав фильтрационного горения для уничтожения инфицированных медицинских, химических и биологических отходов и других опасных материалов для реализации способа по пп.1 - 10, содержащий порошки металлов магния, алюминия или/и их сплавов, окислитель и технологические добавки, отличающийся тем, что содержание металлов по массе составляет до 91 - 97%, причем соотношение масс алюминия и магния выбрано в пределах 1 : (0,5 - 1,5), при этом средний размер D фракций магния взят большим, чем размер d фракций алюминия или/и его сплава, однако величина D не превышает значения
12. Порошковый состав по п.11, отличающийся тем, что он дополнительно содержит связывающие воду и/или другие жидкости вещества, в частности соединения кальция в количестве 1 - 5% (по массе).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7