Hygienic assessment of thermal neutralization of acrylate production waste

Full Text

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.

About the authors

I. I. Belyaev

Gorky Medical Institute named after S. M. Kirova, Gorky Research Institute of Occupational Hygiene and Occupational Diseases

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Corresponding member Academy of Medical Sciences of the USSR

Russian Federation

M. S. Solovieva

Gorky Medical Institute named after S. M. Kirova, Gorky Research Institute of Occupational Hygiene and Occupational Diseases

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

N. P. Gracheva

Gorky Medical Institute named after S. M. Kirova, Gorky Research Institute of Occupational Hygiene and Occupational Diseases

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

V. V. Baykovskiy

Gorky Medical Institute named after S. M. Kirova, Gorky Research Institute of Occupational Hygiene and Occupational Diseases

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

V. M. Blagodatin

Gorky Medical Institute named after S. M. Kirova, Gorky Research Institute of Occupational Hygiene and Occupational Diseases

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files