Гигиеническая оценка термического обезвреживания отходов производств акрилатов

Полный текст

Изучены гигиенический режим в зоне действующих установок для сжигания отходов производства акрилатов, влияние выбросов печей сжигания на окружающую среду, степень токсичности плава солей, образующегося при сжигании жидких отходов, и условия труда рабочих, занятых на этом процессе.

Ключевые слова: отходы производства акрилатов, термическое обезвре­живание.

2 таблицы.

Бурное развитие промышленности сопровождается увеличением количества и усложнением состава сточных вод и твердых отходов. В ряде случаев применение традиционных методов обезвреживания промышленных отходов не дает должного- эффекта. Особые трудности возникают в отношении стоков и твердых отходов с боль­шим набором и высокой концентрацией органических и минеральных веществ (ма­точные растворы, кубовые остатки, первые промывные воды и др.).

В этих случаях возникает вопрос об их термическом обезвреживании. Учитывая недостаточную освещенность проблемы термического обезвреживания промышленных отходов с гигиенических позиций, мы решили восполнить этот пробел и охарактери­зовать процесс сжигания отходов производства акрилатов.

Изучение вопроса показало, что еще на стадии проектных решений выявляется ряд существенных недостатков. Так, было отмечено отсутствие научно обоснованных данных о конечном составе продуктов сжигания, выделяющихся с дымовыми газами в атмосферу. При расчетах рассеивания в атмосферном воздухе вредных веществ, выделяющихся с дымовыми выбросами печей сжигания промышленных отходов про­изводств акрилатов, не учитывались однонаправленность и суммационный эффект действия вредных веществ и существующего фона. Неясным оставался вопрос о сте­пени токсичности плава солей, образующихся при сжигании жидких и твердых отхо­дов этих производств, и о возможности их захоронения.

Гигиеническое исследование действующих установок для сжигания твердых и жидких отходов производств акрилатных продуктов было проведено на одном из- химкомбинатов, где действовал комплекс из двух камерных и двух циклонных печей. Сточные воды от производств акрилатных соединений по трубопроводам поступают сначала в приемные емкости, а затем подаются на сжигание как в камерные, так и в циклонные печи. Абгазы указанных производств идут для сжигания только в камер­ные печи, кубовые отходы направляются на сжигание в циклонные и камерные- топки.

Промышленные отходы, смешиваясь в форсунках с кислородом воздуха, посту­пают в топочные камеры, где нагреваются до 850—1050° С. При этих температурах происходит окисление содержащихся в отходах органических веществ. Дымовые вы­бросы печей после скруббера поступают в атмосферу. Эффективность сжигания в ука­занных печах мы оценивали путем определения в дымовых выбросах метанола и метилметакрилата (ММА), составляющих 78% всех органических примесей сточных вод, а также бенз(а)пирена (БП) и окиси углерода. Присутствие этих веществ в ды­мовых газах указывало на неполное обезвреживание промышленных отходов. Резуль­таты проведенных исследований (табл. 1) свидетельствуют об уменьшении содержа­ния вредных веществ в дымовых выбросах установок при повышении температуры сжигания. Определена оптимальная температура для огневого обезвреживания отхо­дов — 1000 °C.

 

Таблица 1

Содержание вредных веществ в дымовых выбросах циклонных и камерных печей при различной температуре сжигания

Вещество	Температура сжигания, °C
	850	900	1000
ММА, мг/м3	5,0±0,3	4,5±0,1	н/о
	6,4+0,3	4,4±0,1	н/о
Метанол, мг/м3	2,0+0,2	1,9+0.0	н/о
	2,5+0,2	2,3±0,1	0,15±0,0
Окись углерода, мг/м3	4,1+0,5	15,0+1,0	12,1+0,1
	18,7+0.4	15.0+0,8	19,5+0.8
БП, мкг/м3	27,1+1,2	1,9+0,4	2,0 ±0,5
	35,0+2,4	17,2+0,1	1,8+0,2

 

Примечание: н/о — не обнаружено; циклонные печи — числитель, камерные печи — знаменатель.

При сравнительной оценке различных конструкций печей обращает на себя вни­мание практически одинаковый количественный состав выбросов в атмосферу вред­ных веществ с дымовыми газами от указанных установок при большей производи­тельности циклонных печей. Присутствие окиси углерода и БП в дымовых газах по­казывает, что и при этих температурах все же не происходит полного термоокисления органических соединений. На состав дымовых газов влияет также и нагрузка на печи по количеству сжигаемых отходов. Оптимальная нагрузка на циклонную установку должна быть 2,1 м³/ч. Уже при нагрузке 2,3 м³/ч даже при оптимальных темпера­турах в дымовых газах циклонной печи обнаруживалось до 0,2 мг/м³ метанола и 0,7 мг/м³ ММ А.

Для оценки влияния установок огневого обезвреживания на внешнюю среду было проведено исследование загрязненности воздуха заводской площадки метанолом и ММ А. Пробы воздуха отбирали на высоте 1,5 м от уровня земли с учетом направле­ния и скорости ветра. Установлено, что загрязнение воздуха территории заводской площадки этими веществами неравномерно. На расстоянии 5 м от печей сжигания во всех отобранных пробах определялись и метанол, и ММА. Источником загрязнения атмосферы на этом участке служили емкости для приема промышленных стоков и кубовых отходов, расположенные на открытой площадке.

На расстоянии 300—500 м от печей сжигания содержание в воздухе метанола и ММА достигало соответственно 2,7 и 6,75 мг/м³, однако при соблюдении установ­ленных нами оптимальных режимов работы комплекса термического обезвреживания отходов производства акрилатов и их мономеров содержание этих веществ в атмо­сфере заводской площадки не превышало 30% ПДК для воздуха рабочей зоны. Окиси углерода не было обнаружено ни в одной из отобранных проб воздуха территории предприятия.

В ходе исследования было обращено внимание на условия труда обслуживающего персонала. Технологическое оборудование процесса огневого обезвреживания отходов, за исключением насосной и пульта контрольно-измерительных приборов, располо­жено на открытой площадке. Обслуживанием этого оборудования заняты в основном аппаратчики и слесари. Круг выполняемой работы у аппаратчиков циклонных и ка­мерных печей одинаков. Хронометраж их рабочего времени показал, что аппаратчики заняты на открытых площадках 37,5% рабочего времени, обслуживая оборудование печей сжигания, а слесари — 53%. При остановках печи слесари и аппаратчики освобождают ее от плава солей. Эти так называемые ремонтные работы длятся от 2 до 5 дней и, как правило, необходимы для каждой печи 2 раза в месяц. При изуче­нии тяжести основных ремонтных операций установлено, что при очистке печей с помощью отбойного молотка, лома и лопаты максимальная частота сердечных сокра­щений достигала 168 в 1 мин, а рабочий уровень частоты пульса составлял 119 + 0,45 в 1 мин. Эти операции отнесены к категории тяжелых работ.

Учитывая возможность поступления токсичных веществ в окружающую среду из топочных камер печей и емкостей для приема стоков, мы провели исследование загрязненности воздуха в зоне размещения печей сжигания, результаты которого пред­ставлены в табл. 2.

Таблица 2

Загрязненность воздуха у печей сжигания

Тип печей	Вещество	Концентрация (мг/м3)		у основных рабочих мест
		у горелок	у пневмо- форсунок	у леток	у емкостей
Циклонные	метанол	0,61+0,01	2,00+0,12	1,19+0,15	1,81+0,ЗЗ
	ММА	2,11+0,01	4,22+0,71	4.26+0,79	11,01 ±1,23
	окись углерода	н/о	н/о	14,50+0,98	н/о
Камерные	метанол	2,56+0,49	4,00+0,51	0,46+0,06	1,84+0,34
	ММА	7,52+0,24	10,16+1,17	2„ 20+0,04	1.2,00+1,31
	окись углерода	н/о	н/о	15,40+1,08	н/о

 

Воздух в рабочей зоне загрязнен преимущественно метанолом и ММА. Максималь­ные концентрации ММА лишь у емкостей и пневмофорсунок камерных печей были выше предельно допустимых, установленных для воздуха рабочей зоны (12,3— 15,5 мг/м³), содержание метанола и окиси углерода не превышало допустимых вели­чин. Наиболее неблагоприятным участком установок огневого обезвреживания отхо­дов является насосная, где обслуживающий персонал проводит до 10% рабочего времени. Определяемые здесь концентрации вредных веществ заметно превышали предельно допустимые, составляя для ММА 15,9 ±1,71 мг/м³ и для метанола 17,4 ± 1,5 мг/м³. Источниками выделения этих веществ в воздух помещения явля­лись насосы, подающие из приемных емкостей стоки на сжигание в печи. Замеры температуры, относительной влажности и подвижности воздуха позволили устано­вить, что микроклимат зоны размещения печей зависит главным образом от пара­метров окружающего воздуха.

В связи с тем, что процесс сжигания газа в горелках, а также подача сжатого воздуха, необходимого для горения, сопровождаются шумом аэродинамического про­исхождения, было проведено измерение уровней звукового давления с помощью пре­цизионной виброакустической аппаратуры. Это исследование показало, что циклон­ные установки генерируют шум 86—89 дБА, носящий среднечастотный характер.

Как видно из изложенного, рабочие, обслуживающие печи сжигания, подверга­ются комбинированному воздействию неблагоприятных метеорологических факторов, физической нагрузки, комплекса токсических веществ и шума.

Первичная оценка токсичности плава солей, образующегося при сжигании жид­ких отходов, показала, что в его состав входят преимущественно хорошо растворимые в воде соли натрия, хлористый кальций и практически нерастворимая окись железа.

Экспериментально-токсикологические исследования, проведенные на белых мышах и крысах, показали, что по уровню среднесмертельных доз при введении в желудок плав солей относится к малоопасным веществам, не обладает кумулятивным эффектом, местно-раздражающим и общерезорбтивным действием.

С целью изучения влияния условий труда на организм рабочих, обслуживающих установки термического обезвреживания отходов производства, было обследовано 29 аппаратчиков и слесарей (16 мужчин и 13 женщин) в возрасте 21 — 38 лет. У 14 из них стаж работы составлял 7 —10 лет и у 15 — 1 — 3 года. При изучении состояния здоровья у отдельных рабочих было установлено повышенное содержание карбоксигемоглобина и метгемоглобина, что может указывать на воздействие продук­тов, образующихся при сжигании отходов производства акрилатов.

Полученные материалы дают основание утверждать, что к использованию метода сжигания для обезвреживания промышленных отходов следует подходить с большой осторожностью. Иногда сжигание может быть применено, но в каждом случае необ­ходимы тщательные предварительные наблюдения и исследования с целью отработки оптимальных условий обезвреживания применительно к отходам разных производств. Выбор конструкции сжигающей установки и определение режима сжигания должны производиться с учетом химического состава, физических свойств и концентрации веществ, входящих в обезвреживаемые промышленные отходы. Во время пуско-на­ладочных работ и в процессе эксплуатации сжигающих установок за ними должен осуществляться систематический квалифицированный санитарный надзор. В тех слу­чаях, когда по данным гигиенических наблюдений действующая установка по сжига­нию отходов не всегда обеспечивает полное их обезвреживание, необходимо устрой­ство сооружений, задерживающих необезвреженные компоненты на выбросе из трубы.

Об авторах

И. И. Беляев

Горьковский медицинский институт им. С. М. Кирова, Горьковский НИИ гигиены труда и профзаболеваний

Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com

Член корр. АМН СССР

Россия

М. С. Соловьева

Горьковский медицинский институт им. С. М. Кирова, Горьковский НИИ гигиены труда и профзаболеваний

Email: info@eco-vector.com
Россия

Н. П. Грачева

Горьковский медицинский институт им. С. М. Кирова, Горьковский НИИ гигиены труда и профзаболеваний

Email: info@eco-vector.com
Россия

В. В. Байковский

Горьковский медицинский институт им. С. М. Кирова, Горьковский НИИ гигиены труда и профзаболеваний

Email: info@eco-vector.com
Россия

В. М. Благодатин

Горьковский медицинский институт им. С. М. Кирова, Горьковский НИИ гигиены труда и профзаболеваний

Email: info@eco-vector.com
Россия

Список литературы

Дополнительные файлы