Анализ мероприятий по утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп

 

                         Безопасность жизнедеятельности.

 

 

 

Анализ мероприятий по утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Гимадрисламова Эльвира

БМС-513

24.04.2014

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Анализ мероприятий по утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп.

В данном дипломном проекте разрабатывается устройство для обеззараживания воздуха в медицинских учреждениях. Так как в данных устройствах применяются ртутные лампы, важным моментом является рассмотрение вопроса утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп.

В связи с этим целью данного раздела является анализ мероприятий по утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) предоставить общие сведения о ртутных лампах

2) рассмотреть  токсичные свойства ртути 

3) методы утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп

4) рассчитать  предотвращенный экологический  ущерб окружающей среды от  загрязнения испарениями ртути.

 

4.1 Общие сведения о ртутьсодержащих лампах.

Устройства обеспечивающие обеззараживание, ультрафиолетовое излучение воздуха и поверхностей в медицинских помещениях, включает в себя: бактерицидные лампы, бактерицидные облучатели, бактерицидные установки, представляющие собой группу облучателей установленных в медицинском помещении.

Бактерицидные лампы предназначены для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещении медицинского назначения, стерилизации предметов и медицинских инструментов. Нейтрализуют основную часть микроорганизмов таких, как вирусы, бактерии, плесень, грибки, дрожжи, споры и др.

Бактерицидные лампы применяются в различных устройствах таких, как бактерицидные облучатели, бактерицидные рециркуляторы, и т.д.

Бактерицидная лампа — электрическая ртутная газоразрядная лампа низкого давления с колбой из ультрафиолетового стекла или другого материала, обеспечивающего заданный спектр пропускания ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение обладает обеззараживающими свойствами.

Бактерицидные лампы входят в состав стационарных и передвижных облучателей. Стационарные обычно используются в медицинских учреждениях, а передвижные могут применяться и дома для дезинфекции каждой комнаты, а также мебели, постелей, сантехники. [10]

 

В качестве источников ультрафиолетового излучения, в помещениях медицинского назначения, используются разрядные лампы, у которых в процессе электрического разряда генерируется излучение, содержащие в своем составе диапазон длин волн 205-315 нм. 
Колба ртутных ламп низкого давления выполнена из специального кварцевого или ультрафиолетового стекла с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолетового излучения, на внутренней поверхности, которой нанесен слой люминофора. Эти лампы выпускаются в широком диапазоне мощностей от 8 до 115 Вт. Основное достоинство ртутных ламп низкого давления состоит в том, что более 60 % излучения приходится на линию с длиной волны 254 нм, лежащей в спектральной области максимального бактерицидного действия. Они имеют большой срок службы 5.000-10.000 ч и мгновенную способность к работе после их зажигания. 
Колба ртутно-кварцевых ламп высокого давления выполнена также из кварцевого стекла. Достоинство этих ламп состоит в том, что они имеют при небольших габаритах большую единичную мощность от 100 до 1.000 Вт, это позволяет уменьшить число ламп в помещении, однако обладают низкой бактерицидной отдачей и малым сроком службы 500-1.000 ч. Кроме того, нормальный режим горения наступает через 5-10 минут после их зажигания.[1]

Основным недостатком ртутных бактерицидных ламп является опасность заражения окружающей среды парами ртути при повреждении колбы или утилизации. В связи с этим рассмотрим токсичные свойства ртути и ее воздействие на человека и окружающую среду.[10]

4.2 Токсичные свойства ртути  и ее воздействие на человека  и окружающую среду.

Ртуть (Нg) – в обычных условиях представляет собой блестящий, серебристо-белый тяжелый жидкий металл, удельный вес при 20°С 13,54616 г/см3, температура плавления равна -38,89°С, кипения 357,25°С. Пары ртути в семь раз тяжелее воздуха. Максимальная концентрация насыщения паров ртути в воздухе 15,2 мг/м3 при температуре 20°С. Металлическая ртуть обладает малой вязкостью и высоким поверхностным натяжением. Это свойство приводит к тому, что при падении или надавливании ртуть распадается на мельчайшие шарики, которые раскатываются по всему помещению, попадая в самые незначительные щели и труднодоступные места. Пролитую ртуть очень трудно собрать полностью.

Ртуть относится к первому классу опасности – чрезвычайно опасное химическое вещество, токсична для всех форм жизни в любом своем состоянии, отличается чрезвычайно широким спектром и большим

разнообразием проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых она поступает в организмы (пары металлической ртути, неорганические или органические соединения), путей поступления, дозы и времени воздействия.[2]

 

Согласно ГН 2.2.5.1313 – 03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. [5]

Среднесуточная	мг/м3	0,0003
Максимальная разовая	мг/м3	0,01
Предельно-допустимые концентрации в воде и почве
В сточных водах	мг/л	0,005
В водоемах хозяйственно- бытового назначения	мг/л	0,0005
В почве	мг/кг	2,1

 

Действия ртути на организм человека. При вдыхании воздуха, содержащего пары ртути в концентрации не выше 0,25 мг/м3, последняя полностью задерживается в легких. В случае более высоких концентраций паров в атмосфере возможен и другой путь их проникновения в организм — через неповрежденную кожу.

В зависимости от количества ртути и длительности ее поступления в организм возможны:

• острые отравления
• хронические отравления
• микромеркуриализм.

Наиболее чувствительны к ртутным отравлениям женщины и дети.

 

Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. Она токсична (ядовита) для человека практически в любом своем состоянии и отличается широким спектром и разнообразием проявлений вредного действия. Наряду с отравлениями ртуть и ее соединения влияют на половые железы, воздействуют на зародыши, вызывают пороки развития и уродства, приводят к генетическим изменениям у людей. Есть сведения о возможной канцерогенности неорганической ртути. Особенно сильно ртуть поражает нервную и выделительную системы.  

Ртуть в окружающей среде.

 Попав в окружающую  среду, ртуть может переноситься на значительные расстояния и сохраняться в природных средах на протяжении длительного времени. Ртуть накапливается в живых организмах, причем виды, находящиеся на более высоких трофических уровнях, характеризуются более высоким содержанием этого металла в организме. На вершине пищевой пирамиды часто оказывается человек. Таким образом, ртуть является глобальным загрязнителем, влияние которого проявляется в регионах на значительном удалении от мест его происхождения. Это видно, в частности, на примере биоты арктических морей, которая не сталкивается с высокими концентрациями ртути в своем непосредственном окружении, но характеризуется значительным содержанием ртути в тканях[10].

4.3. Методы  по утилизации отработанных ртутьсодержащих  ламп.

Принимая во внимание вышеперечисленное негативное влияние ртути на человека и на окружающую среду, одна из важнейших экологических задач –уменьшение загрязнения окружающей среды парами ртути, поэтому экологически чистая переработка и экономически эффективная утилизация ртутных ламп весьма актуальная проблема.

В настоящее время используется несколько способов утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп, таких как:

- гидрометаллургический  метод утилизации отработанных  ртутных ламп

-способ термической  демеркуризации отработанных ртутных ламп.

 

Проанализируем вышеперечисленные методы по утилизации отработанных ртутных ламп более подробно.

4.3.1 Гидрометаллургический  метод утилизации отработанных  ртутных ламп.

Данный метод является экологически чистым и обеспечивает практически полное извлечение ртути. В соответствии с этим способом использованные ртутные лампы подвергают мокрому измельчению с одновременной отмывкой в два этапа ртути и люминафора со стекла и цоколей. Отмывка осуществляется в специальном растворе. После отмывки производиться механическое разделение стекла и цоколей.

Блок-схема данного способа представлена на рисунке 1.

 

Рис.1 Блок –схема переработки отработанных ртутных ламп.

 

Технология осуществляется следующим образом. Перерабатываемые ртутные лампы помещают в шаровую мельницу, типа штангенциркуль и подвергают в ней сухому дроблению, в результате которого образуется стеклобой, содержащий ртуть и люминофор, а также металлические цоколи. После этого в шаровую мельницу добавляют реагент, состав которого варьирует в следующих пределах, г/л: йодистый калий 4…51, Йод 0.5…23.5, едкий натр 0.5…5.5, хлористый натрий 4…13. Стеклобой подвергают мокрому измельчению в среде реагента указанного состава в течение 28…182 мин в интервале температур 18…620С. В процессе переработки ламп в шаровой мельнице происходит их демеркуризация, полнота которой характеризуется степенью извлечения ртути.

4.3.2 Термический метод демеркуризации отработанных ртутных ламп.

Устройство для термической демеркуризации отработанных ртутных ламп состоит из камеры с нагревателем, устройства для вскрытия ламп, контейнера для сбора паров ртути, соединенного с вакуумным насосом, низкотемпературной вакуумной ловушки для конденсации ртути, при этом внутренняя полость низкотемпературной вакуумной ловушки сообщается с внутренней полостью контейнера для сбора паров ртути, на верхней стенке которого располагаются гнезда для установки ртутных ламп, оборудованные режущим устройством, например электрической спиралью или резцовой головкой для обрезки корпуса ламп.

Вскрытые лампы в вакууме нагреваются до 85-100oC, ртуть испаряется с открытого конца лампы, а затем конденсируется в низкотемпературной вакуумной ловушке при температуре -190oC. Концентрации паров ртути в контейнере контролируется датчиком концентрации и при достижении допустимого уровня процесс завершается, ртуть сливается из низкотемпературной вакуумной ловушки. Лампы извлекаются из гнезд и могут вторично использоваться как для прямого назначения, так и для других целей.[3]

4.4 Расчет  предотвращенного экологического  ущерба окружающей среды от  загрязнения испарениями ртути.

Цель расчета: является оценка предотвращенного экологического ущерба окружающей среде от загрязнения испарениями ртути. Расчет выполнен согласно методики определения предотвращенного экологического ущерба [8].

 

Определим количество отработанных ртутных ламп в стационаре образ-ся, за год.

Исходные данные:

 Лечебный стационар площадью 5000 м2, оснащен люминесцентными светильниками-400 шт. (в каждом по 2 ртутные лампы) и бактерицидными облучателями -120 шт. Срок службы люминесцентной лампы -1000 ч., специальной люминесцентной (для УФ- дезинфекции) - 5000 ч. Среднее число часов использования светотехнических установок в день в помещении медицинского назначения -18ч., в год – 18* 365= 6570ч.

Среднее количество ртутных ламп, подлежащих утилизации за год, медицинского помещения можно определить по выражению :

N=E Клз*Ni*ni

Где: Клз- коэффициент замены ламп, Ni-количество светильников в  1-м помещении; ni- количество ламп в сетильниках 1-го помещения; i-количество помещений .

Поставив значения в формулу, получим:

N=(6570/1000)*400*2+(6570/5000)*120*2=5572.

Итого, за год в одном лечебном стационаре 5.6 тыс. ртутных ламп подлежат утилизации.

 

Оценим величину предотвращенного экологического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха испарениями 270 г. ртути, в одной ртутной лампе содержится 20.6 г ртути, за год подлежат утилизации 5.6 тыс. ртутных ламп, общее количество ртути 5.6тыс. ртутных ламп /20.6 г = 270.4, за год.

Yaпргп=YaУДГ*E Маnk* Каэг

Где: Yaпргп- предотвращенный экологический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха выбросами в г-м регионе в течении отчетного периода времени в результате осуществления n-го направления природоохранной деятельности, тыс. руб.;

YaУДГ – показатель удельного ущерба атмосферному воздуху, наносимого  выбросом единицы приведенной массы загрязняющих веществ на конец отчетного периода времени для г-го экономического района РФ, руб./ усл.т., для Уральского района YaУДГ=67,4 руб./усл.т.;

Mank- приведенная масса выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников выбросов, не поступивших в атмосферный воздух с  к-го объекта в результате осуществления n-го направления природоохранной деятельности в г-том регионе в течении отчетного периода времени , усл. тонн.;

Kaэг- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий в составе экономических районов России ,для республики Башкортостан Каэг=1.14;

Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по формулам :

Маnk=mai* Kaэ

Где : mai- фактическая масса 1-го загрязняющего вещества, не поступившего атмосферный воздух в результате осуществления n-го направления природоохранной деятельности в течение отчетного периода ,тонн;

KaэI- коэффициент относительной эколого- экономической опасности i-го загрязняющего вещества;

Каэртути =5*106;

i- индекс загрязняющего вещества или группы загрязняющих веществ.

Подставив все значения в формулы ,получим следующие результаты:

Маnk=(270*10-9)*5*106=1.35; усл.тонн/сут;

Маnk=1.35*365=492.75усл.тонн/год;

Yaпргп=67.4*1.35*1.14=1037286млн.руб./год.

 

Оценим величину предотвращенного экологического ущерба  от загрязнения земель ртутью в результате вызова ртутных ламп на свалки.

Ynпрх=YnУДГ*Sj*Ki0*KПJ

Где: Ynпрх- предотвращенный экологический ущерб от загрязнения земель химическим веществом1-го класса опасности в течение отчетного периода времени, тыс.руб.;