Рис. 101.3 Канализационный колодец с открытым люком
Без переработки отходов при нынешней концентрации людей и промышленности огромные участки окружающей среды во многих частях мира очень быстро станут несовместимыми с жизнью. Хотя существенным фактором является сокращение объема отходов, гораздо важнее их правильная переработка. На перерабатывающий завод поступают два основных типа отходов: человеческие/животные отходы и промышленные отходы. Люди выделяют около 250 г твердых отходов на человека в день, включая 2000 миллионов кишечных палочек и 450 миллионов стрептококковых бактерий на человека в день (Mara, 1974). Производство твердых промышленных отходов находится в диапазоне от 0,12 тонны на одного работника в год в отраслевых и научно-исследовательских институтах до 162,0 тонн на одного работника в год на лесопилках и некоторых других лесоперерабатывающих предприятий (Salvato, 1992). Несмотря на то, что некоторые заводы по переработке отходов специализируются исключительно на каком-то одном материале, большинство заводов перерабатывает как животные, так и промышленные отходы.
Опасные факторы и их предотвращение
Задачей сооружений по очистке сточных вод является удаление как можно большего количества твердых, жидких и газообразных загрязняющих веществ в рамках технически выполнимых и финансово достижимых условий. Существует множество разнообразных процессов для удаления загрязняющих веществ из сточных вод, включая седиментацию, коагуляцию, флокуляцию (образование хлопьев), аэрацию, дезинфекцию, фильтрацию и переработку фекалий. (Смотри также статью “Очистка сточных вод” в этой главе). Конкретный риск, связанный с каждым из этих процессов, варьируется в зависимости от типа очистного сооружения, а также от химических веществ, которые используются в этих процессах, однако опасные факторы можно классифицировать как физические, микробные и химические. Для предотвращения и/или сведения к минимуму вредных воздействий при работе на сооружениях по очистке сточных вод необходимо предвосхищать, осознавать, оценивать и контролировать эти опасные факторы.
Опасные физические факторы
К физическим рискам относятся замкнутые пространства, непредумышленные запуски машин или их частей, спотыкания и падения. Столкновение с опасными физическими факторами зачастую может приводить к немедленному, необратимому, серьезному повреждению и даже фатальному исходу. Физические риски варьируются в зависимости от типа предприятия. Тем не менее, большинство очистных сооружений имеют замкнутые пространства, которые включают в себя подземные или подвальные труднодоступные помещения, колодцы (рисунок 101.3) и пустые отстойные баки, например, для проведения ремонта (рисунок 101.4). Смесительное оборудование, скребки, насосы и другие механические приспособления, используемые для самых разных операций при очистке канализационных стоков, могут нанести серьезные повреждения, вплоть до летального исхода, если произойдет непредумышленное включение такого механизма, когда кто-то из рабочих занят его ремонтом или обслуживанием. Влажные поверхности, характерные для очистных сооружений, сопряжены с опасностью поскользнуться и упасть.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 101.3 Канализационный колодец с открытым люком
Mary O. Brophy
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 101.4 Пустой бак на очистной установке
Mary O. Brophy
--------------------------------------------------------------------------------
Необходимость проведения работ в замкнутых пространствах является одним из наиболее распространенных и самым серьезным опасным фактором, с которым сталкиваются работники очистных сооружений. Любое универсальное определение замкнутого пространства достаточно расплывчато. Тем не менее, в самых общих чертах замкнутым пространством можно считать какую-либо площадь с ограниченными возможностями входа и выхода, не предназначенную для продолжительного пребывания людей и не обеспеченную достаточной вентиляцией. Риск возникает тогда, когда в данном ограниченном пространстве не хватает кислорода, присутствует какой-либо ядовитый химикат или какой-либо материал, в котором человек может завязнуть или утонуть, например, вода. Сниженное содержание кислорода может возникать по самым разным причинам, включая замену кислорода другим газом, таким как метан или сероводород, из-за потребления кислорода при гниении органического материала, содержащегося в сточных водах, или распада молекул кислорода, когда в данном замкнутом пространстве ржавеет какая-то структура. Поскольку человек просто не может выявить низкую концентрацию кислорода в замкнутых пространствах, крайне важно, перед тем как войти в любое замкнутое пространство, использовать соответствующие приборы для определения уровня кислорода.
Земная атмосфера на уровне моря на 21 % состоит из кислорода. Когда процент содержания кислорода во вдыхаемом нами воздухе падает ниже 16,5 %, дыхание человека убыстряется и становится менее глубоким, учащается работа сердца, человек начинает терять координацию движений. При концентрации кислорода в воздухе ниже 11 % человек испытывает тошноту, рвоту, не может двигаться и теряет сознание. Где-то между этими двумя точками может развиться эмоциональная нестабильность и частичная потеря способности реально оценивать ситуацию. Когда человек попадает в атмосферу с уровнем кислорода ниже 16,5 %, он может сразу потерять ориентацию, не сможет найти выход, и, в конце концов, потеряет сознание. Если кислородная недостаточность слишком велика, человек может потерять сознание после первого же вдоха. Если никто не придет на помощь, смерть может наступить в считанные минуты. Однако даже если подоспеет помощь и будет проведено искусственное дыхание, могут произойти необратимые изменения (Wilkenfeld et al., 1992).
Недостаток кислорода - это не единственная опасность, существующая в замкнутом пространстве. Здесь могут присутствовать ядовитые газы в достаточно высокой концентрации, чтобы причинить серьезный вред вплоть до смертельного исхода, несмотря на нормальное содержание кислорода. Ниже будут обсуждаться воздействия токсичных химикатов, содержащихся в замкнутых пространствах. Один из наиболее эффективных способов контроля опасных факторов, связанных с низким содержанием кислорода (ниже 19,5 %) и загрязненностью окружающего воздуха ядовитыми химикатами, заключается в том, чтобы, перед тем, как разрешить кому бы то ни было войти в данное замкнутое пространство, следует тщательно и полноценно провентилировать его с помощью специального механического оборудования. Это обычно делается с использованием гибкого трубопровода, через который в замкнутое пространство нагнетается воздух с улицы (смотри рисунок 101.5). Следует позаботиться о том, чтобы в это замкнутое пространство не попали выхлопы генератора или вентиляторного мотора (Brophy, 1991).
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 101.5 Вентиляционная установка для работы в замкнутом пространстве
Mary O. Brophy
--------------------------------------------------------------------------------
Очистные предприятия часто оснащены крупными машинами и оборудованием для перемещения канализационных отходов и стоков с одного места на другое внутри предприятия. Когда на оборудовании такого типа проводятся ремонтные работы, всю машину в целом следует отключить от питания. Более того, рубильник, с помощью которого проводится включение данного оборудования, должен находиться под контролем того лица, которое выполняет ремонт. Это помогает предотвратить случайное включение оборудования каким-либо другим работником завода. Разработка и внедрение процедур, предназначенных для достижения этих целей, называется программой блокировки/прикрепления (предупредительных) ярлыков. Результатом неверного или неполного выполнения программ блокировки и предупредительных знаков могут стать тяжкие повреждения различных частей тела, особенно рук, ног, пальцев, их ампутация и даже смертельный исход.
На заводах по очистке сточных вод часто используются крупные баки и контейнерные хранилища. Людям зачастую приходится работать на крышах контейнеров, или ходить по канавам, освобожденным от воды, с возможным перепадом высоты от 8 до 10 футов (2,5-3 метра) (смотри рисунок 101.4). Следует обеспечить достаточную защиту работников от возможных падений, а также их обучение соответствующим правилам техники безопасности.
Опасные факторы, связанные с микробами
Опасности заражения микробами, в первую очередь, связаны с переработкой человеческих и животных отходов. Хотя бактерии зачастую добавляют для переработки твердых веществ, содержащихся в сточных водах, опасность для работников очистных сооружений, прежде всего, представляет воздействие микроорганизмов, содержащихся в человеческих и других животных отходах. Когда для переработки стоков используется аэрация, эти микроорганизмы могут попадать в воздух. Результат долгосрочного, в течение продолжительных периодов времени воздействия этих микроорганизмов на иммунную систему людей до сих пор еще окончательно не установлен. Кроме того, рабочие, занятые удалением твердых отходов из поступающего потока до начала какой-либо очистки, часто подвергаются воздействию микроорганизмов, содержащихся в материале, брызги которого попадают им на кожу и слизистые оболочки. Чаще всего опасности, исходящие от микроорганизмов на заводах по переработке сточных вод, менее очевидны, чем при их прямом интенсивном воздействии. Тем не менее, эти воздействия также могут быть необратимыми и очень серьезными.
Тремя основными категориями микробов, имеющих отношение к данной теме, являются грибки, бактерии и вирусы. Все они могут вызывать как острые, так и хронические заболевания. Сообщалось о развитии острой симптоматики, включая респираторные расстройства, боли в животе и диарею у людей, занимающихся переработкой отходов (Crook, Bardos and Lacey, 1988; Lundholm and Rylander, 1980). Хронические заболевания, такие как астма и аллергический альвеолит, традиционно связывают с воздействием микробов, содержащихся в воздухе в большом количестве, а в последнее время еще и с воздействием микробов при переработке бытовых отходов (Rosas et al., 1996; Johanning, Olmstead and Yang, 1995). В печати начинают появляться сообщения о значительном повышении концентраций грибков и бактерий при переработке отходов, обезвоживании фекалий и компостировании (Rosas et al., 1996; Bisesi and Kudlinsku, 1996; Johanning, Olmstead and Yang, 1995). Еще одним источником микробов в воздухе являются аэрационные баки, использующиеся на многих сооружениях по очистке сточных вод.
Помимо поступления с воздухом через дыхательные пути, микробы могут попадать в человека с пищей и при контакте с кожей, на которой есть ранки или порезы. Важно соблюдать правила личной гигиены, мыть руки перед едой, курением и посещением ванной комнаты. Продукты питания, напитки, посуду, сигареты и вообще все то, что кладется в рот, следует держать подальше от тех мест, где есть вероятность микробного загрязнения.
Опасные химические факторы
Контакт человека с химикатами на заводах по переработке отходов может проходить самым непосредственным образом и иметь пагубные последствия; он может быть также и достаточно продолжительным. В процессах коагуляции, флокуляции, дезинфекции и переработке фекалий используется много разнообразных химикатов. Их выбор определяется тем, каким именно загрязняющим веществом или веществами насыщены стоки; некоторые промышленные отходы требует несколько экзотической химической обработки. Тем не менее, наиболее распространенными химическими рисками в процессе коагуляции и флокуляции, являются раздражения кожи и повреждения глаз при прямом контакте с химикатами. Особенно это касается растворов с pH (кислотность) меньше 3 и больше 9. Дезинфекция стока часто проводится с использованием жидкого или газообразного хлора. Можно повредить глаза, если в них попадут брызги жидкого хлора. Также для дезинфекции стоков используют озон и ультрафиолет.
Один из способов оценки эффективности очистки сточных вод заключается в замере объема органического материала, который остается в стоке после завершения его обработки. Это можно сделать, определив количество кислорода, которое потребуется для биораспада органического материала, содержащегося в 1 литре жидкости, за 5 дней. Этот показатель называется 5-дневной биологической кислородной потребностью (BOD5).
Химические риски на очистных сооружениях сточных вод связаны с распадом органического материала, приводящего к образованию сероводорода и метана из токсичных отходов, оседающих на дне канализационных линий, а также с загрязняющими веществами, образующимися в результате операций, которые выполняют сами рабочие.
Почти всегда на заводах по переработке отходов можно обнаружить сероводород. Сероводород, который также известен как канализационный газ, имеет отчетливый неприятный запах, часто определяемый как запах тухлых яиц. Человеческий нос, между тем, к этому запаху быстро привыкает. Люди, подвергающиеся воздействию сероводорода, нередко теряют способность замечать его запах (то есть, теряют обоняние). Более того, даже если система обоняния способна определить наличие сероводорода, она не может точно судить о его концентрации в окружающем воздухе. Биохимическим путем сероводород мешает работе механизма по перемещению электронов и блокирует использование кислорода на молекулярном уровне. В результате наступает асфиксия и, в конце концов, смерть из-за недостатка кислорода в тех клетках головного мозга, которые управляют скоростью дыхания. Высокое содержание сероводорода (более 100 ppm) может наблюдаться и часто наблюдается в замкнутых пространствах на заводах по переработке канализационных отходов. Воздействие очень высоких уровней сероводорода может приводить к почти мгновенному подавлению дыхательного центра в стволе головного мозга. Национальный институт США по проблемам безопасности и гигиены труда (NIOSH) определил, что концентрация сероводорода в 100 ppm представляет непосредственную опасность для жизни и здоровья человека. Более низкое содержание сероводорода (менее 10 ppm) почти всегда наблюдается на тех или иных участках заводов по переработке сточных вод, тем не менее, даже такой уровень сероводорода может раздражать дыхательную систему, вызывать головную боль и конъюнктивит (Smith, 1986). Сероводород всегда образуется там, где происходит гниение органического вещества, а также в промышленных условиях - при производстве бумаги (процесс Крафта), дублении кожи (удаление волос при помощи сернистого натрия) и производстве тяжелой воды для ядерных реакторов.
Еще одним газом, образующимся при разложении органического вещества, является метан. Помимо того, что метан вытесняет кислород, он еще и взрывоопасен. Его содержание может достигать таких уровней, которые приводят к взрыву при наличии искр или другого источника возгорания.
Руководство заводов, работающих с промышленными отходами, должно иметь подробные сведения о тех химикатах, которые применяются на каждом из предприятий, где пользуются их услугами, и быстро обмениваться с руководством этих предприятий информацией о любых изменениях в производственных процессах и содержании промышленных отходов. Оседание растворителей, горючих материалов и других веществ в канализационных системах представляет опасность для работников перерабатывающих предприятий не только из-за токсичности этих материалов, но также и потому, что выпадение осадка не предусмотрено.
Где бы ни проводились такие операции, как сварка или окраска с помощью пульверизатора в замкнутом пространстве, особое внимание следует уделять обеспечению хорошей вентиляции для предотвращения опасности взрыва, а также для удаления токсичных материалов, образующихся при этих операциях. Когда какая-либо работа, выполняемая в замкнутом пространстве, создает токсичную среду, часто необходимо обеспечивать рабочих респираторами, поскольку вентиляция в данном замкнутом пространстве может быть недостаточной для того, чтобы концентрация токсичных химикатов постоянно была бы ниже допустимого уровня. Выбор и подгонка соответствующего респиратора должны проводиться по правилам гигиены труда в промышленности.
Еще одной опасностью, связанной с химикатами на заводах по переработке сточных вод, является использование газообразного хлора для очистки стока от загрязнений. Газообразный хлор поставляется в различных контейнерах весом от 70 кг до 1 тонны. Некоторые очень крупные перерабатывающие заводы используют хлор, который доставляют в железнодорожных вагонах. Газообразный хлор - крайне сильный раздражитель альвеолярной части легких, даже при уровнях в несколько ppm. Вдыхание более высоких концентраций хлора может вызвать воспаление легочных альвеол и привести к возникновению синдрома острого дыхательного расстройства, который имеет летальный исход в 50 % случаев. Когда на заводе используются большие объемы хлора (1 тонна и более), опасность существует не только для работников завода, но также и для всех людей, живущих поблизости. К сожалению, предприятия, где применяются большие объемы хлора, нередко расположены в крупных городах с высокой плотностью населения. Существуют и другие способы очистки стоков, включая и стоки самих очистительных сооружений, такие как озоновая обработка, жидкий раствор гипохлорита и ультрафиолетовое излучение.