CC BY
20
работы в связке с автоматической системой контроля опасных зон. Ожидается, что результаты исследования позволят повысить эффективность использования средств коллективной защиты и снизить риск травматизма в агропромышленном комплексе.
При разработке системы автоматизированного контроля опасных зон существенной ее характеристикой является быстродействие этой системы. Для достижения максимальной эффективности останов механизмов и предотвращение травмирования работников агропромышленного комплекса должны происходить быстрее, чем происходит реакция самого работника. Установлено, что среднее время реакции работника с учетом специфика работ в агропромышленности - 300-550 мс без учета утомляемости. Рассмотренные виды средств коллективной защиты имеют характеристику быстродействия в системе автоматизированного контроля опасных зон существенно выше данной реакции, а значит могут быть применимы в разработке систем управления механизмами в опасных зонах с целью их упреждающего останова. Внедрение данных СКЗ могут влиять на снижение статистики травмоопасности работников в агропромышленности и повышению соблюдения требований техносферной безопасности.
Литература
1. Быков М.О., Яковлева Е.В. Эффективность использования искусственного интеллекта в агропромышленном комплексе для обеспечения безопасности людей/ В сборнике: Сборник трудов Конкурса научно-исследовательских работ (Конкурса НИР). Материалы Молодежной программы 26-ой Международной специализированной выставки и Форума. Москва, 2023. С. 136-139.
2. Яковлева Е.В., Быков М.О. Дистанционные методы мониторинга обеспечения безопасности людей в агропромышленном комплексе //Вестник сельского развития и социальной политики. 2021. № 1 (29). С. 2225.
3. Яковлева Е.В., Быков М.О. Обзор примеров искусственного интеллекта управления безопасностью труда в АПК //Вестник сельского развития и социальной политики. 2020. №4 (28). С. 26-28.
4. Яковлева Е.В., Быков М.О., Фролов А.С. Цифровая трансформация мониторинга опасных зон в сельском хозяйстве // Безопасность жизнедеятельности. 2021. № 8 (248). С. 3-8.
5. Яковлева Е.В., Быков М.О. Система автоматизированного мониторинга опасных зон /Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2021668386, 15.11.2021. Заявка № 2021667803 от 09.11.2021.
6. Кузьмин В.Н. Исследование методов разработки программ технического оснащения сельского хозяйства [Электронный ресурс] //Вестник ВНИИМЖ. 2013. № 2 (10). С. 149-159.
7. Быков М.О., Яковлева Е.В., Машкарина А.В. Оценка автоматизации контроля опасных зон АПК при внедрении технологий искусственного интеллекта / В сборнике: Сборник трудов Конкурса научно -исследовательских работ (Конкурса НИР). Материалы Молодежной программы 25-ой Международной специализированной выставки и Форума «Безопасность и охрана труда» БИОТ-2021. Москва, 2021. С. 214217.
8. Яковлева Е.В., Быков М.О. Дистанционные методы мониторинга обеспечения безопасности людей в агропромышленном комплексе/ Вестник сельского развития и социальной политики. 2021. № 1 (29). С. 22 -25.
9. Золина Е.В., Силина Е.К., Голышева Г.В. Эффективность использования комплексной системы охраны труда на предприятии // Проблемы безопасности российского общества. 2017. № 2. С. 92-94.
УДК 628.35:502
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Е.В. Кулакова, кандидат технических наук, доцент О.А. Усова, магистрант 2 года обучения E-mail: [email protected] Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Аннотация: уже сейчас основная часть водных источников на земле загрязнена, что является глобальной проблемой настоящего времени. Нарушение экосистемы является главным экологическим последствием загрязнения гидросферы. Так же последствием является появление мутагенеза и канцерогенеза, цветение вод и красные приливы. Загрязнение гидросферы скоро может лишить человечество и этих довольно скромных запасов.
Ключевые слова: гидросфера, способы очистки воды, биологический метод, физический метод, химический метод, физико-химический метод, флотация, сорбция, экстракция, ионообмен, электродиализ, обратный осмос, термические методы.
METHODS OF PURIFICATION OF WATER AND RESERVOIRS FROM POLLUTION
E.V. Kulakova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor O.A. Usova, Master's student 2 years of study Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin
Abstract: Already, most of the water sources on earth are polluted, which is a global problem of the present time. Ecosystem disturbance is the main ecological consequence of pollution of the hydrosphere. The same consequence is the appearance of mutagenesis and carcinogenesis, blooming waters and red tides. Pollution of the hydrosphere may soon deprive humanity of these rather modest reserves.
Keywords: hydrosphere, methods of water purification, biological method, physical method, chemical method, physico-chemical method, flotation, sorption, extraction, ion exchange, electrodialysis, reverse osmosis, thermal methods.
Загрязнение водных ресурсов - это глобальная экологическая проблема. Человеку жизненно необходима чистая вода, и современная наука в этом плане не стоит на месте. Учёные всех стран трудятся над решением этой задачи и разрабатывают новые системы и способы очистки воды. Применение того или иного метода зависит от количества, химического состава и уровня загрязнения жидкости. В промышленности для восстановления нормативных показателей воды используются одни технологии, а в бытовых условиях -совсем другие [6].
Существуют различные группы методов искусственного улучшения качества воды, вне зависимости от вида загрязнений и характера примесей. Среди них: биологические, физические, химические, физико-химические.
Для достижения максимального результата чаще всего используют комплексный подход -комбинируют наиболее эффективные способы и системы очистки воды.
Биологические методы основаны на использовании живых организмов - различных видов бактерий, низших грибов, водорослей, простейших и даже некоторых многоклеточных (красных червей и мотыля) [1].
Биологический способ очистки воды осуществляется путём подбора определенного вида живых организмов, подходящих для нормализации химического состава сточных вод. Например, для окисления азотсодержащих соединений используются нитрофицирующие бактерии Nitrobacter и Nitrosomonas, а для удаления фосфора из жидкости необходимы фосфат аккумулирующие организмы.
Условия, в которых используются биологические способы очистки воды:
• биологические пруды - естественные или искусственные водоёмы;
• поля фильтрации - участки почвы, через которые происходит фильтрация воды (песок, глина, суглинок или торф);
• биофильтры - специальные очистные сооружения;
• аэротенки (окситенки) - сложные конструкции для искусственной аэрации;
• метантенки - геометрические резервуары для анаэробной стабилизации осадков и сточных
вод.
В почве биологических прудов обитают микроорганизмы активного ила, происходит естественная аэрация. В песчаных, глинистых, суглинистых и торфяных почвах тоже живут микроорганизмы, за счёт них и осуществляется фильтрация. Очистные системы такого типа отличаются простотой и отсутствием эксплуатационных затрат, но они не способны бороться с сильными загрязнениями [6].
Большое распространение получили физические способы очистки воды. В основном они используются на начальном этапе восстановления качества жидкости и называются грубой очисткой. Крупные твёрдые включения удаляются из воды механическим путём, это позволяет значительно снизить нагрузку на последующих технологических этапах.
Существуют и другие физические методы, позволяющие осуществлять более качественную глубокую очистку жидкостей, но из-за низкой производительности снижается эффективность их использования [2].
Наиболее распространённые физические способы очистки воды от железа и металлов являются: процеживание, отстаивание, фильтрование (в том числе центробежное), ультрафиолетовая обработка.
Процеживание относится к способам грубой очистки и в основном используется на предварительном этапе улучшения качества воды. Жидкость пропускается через различные решетки и сита, которые задерживают твёрдые и легко отделяемые включения металлических загрязнителей. Процеживание позволяет снизить нагрузку на установки тонкой очистки и продлить срок службы используемого оборудования [6].
Отстаивание воды как способ очистки может применяться не только на предварительном этапе, но и в качестве промежуточного технологического процесса. Вода попадает в резервуар на определенный промежуток времени. Загрязнения под действием гравитационных сил отделяются от жидкости и оседают на дно резервуара, оснащённого устройствами для удаления полученного осадка.
Фильтрование по технологии удаления загрязнений очень похоже на процеживание. Разница лишь в том, что этим способом можно проводить не только грубую, но и тонкую очистку. Очищаемую жидкость пропускают через фильтр - слой пористого материала. Вода свободно проходит сквозь него, а мелкие частицы загрязнений (ил, песок, окалина, микроскопические твёрдые включения) задерживаются в порах фильтрующего материала [3].
Фильтрование позволяет очистить воду от примесей и улучшить её органолептические свойства: цвет, вкус, запах, прозрачность. Метод фильтрации не только широко применяется как промышленный способ очистки воды, но и используется для нормализации показателей жидкости в бытовых условиях.
Ультрафиолетовая дезинфекция не относится к непосредственной очистке жидкостей, но активно используется как дополнительный очистительный этап обеззараживания. Воду, которая подверглась глубокой очистке, обрабатывают ультрафиолетовыми лучами, невидимыми для человеческого глаза. Диапазон длины световых волн от 200 до 400 нм.
Очистка воды химическим способом основана на взаимодействии реагентов с различными видами загрязнителей. В результате химической реакции вредные вещества разлагаются на безопасные компоненты или изменяют свое состояние - загрязнения превращаются в нерастворимые соединения и выпадают в отделяемый осадок.
По типу химического взаимодействия можно выделить три основных способа химической очистки воды: нейтрализация, окисление, восстановление.
Нейтрализация основывается на взаимодействии кислот и щелочей. В результате химической реакции выравнивается кислотно-щелочное равновесие.
Нейтрализация осуществляется двумя способами. В первом случае очищаемую жидкость смешивают с кислотной или щелочной средой, а во втором - в воду добавляют реагенты, которые вызывают реакцию нейтрализации.
Нейтрализацию кислых стоков осуществляют с помощью аммиачной воды (МН40И), кальцинированной соды (№2С03), гидроксида натрия и калия (№ОН и КОН), известкового молока (Са(ОН)2). Для нейтрализации щелочных загрязнений используют растворы кислот или кислые отходящие газы, содержащие оксиды СО2, 802, N02. Газы пропускают через загрязненный поток воды [6].
Окисление и восстановление - это ещё один способ очистки воды, который отличается использованием более сильных окислителей и восстановителей. Дело в том, что некоторые загрязнители не вступают в реакцию в процессе очистки методом нейтрализации, тогда обезвреживание токсичных компонентов производят с помощью сильных хлорсодержащих окислителей: газообразного хлора (СЬ2), хлор соединений, диоксида хлора (СЬО2), гипохлорита калия (КСЬО), гипохлорита натрия (№СЬО), гипохлорита кальция (Са(СШ)2).
Обработка воды хлорсодержащими соединениями (хлорирование) - широко применяемый способ очистки водопроводной воды. У этого метода есть множество преимуществ. Доступные и недорогие хлорсодержащие реагенты хорошо очищают и обеззараживают воду, обладают продолжительным антибактерицидным действием. В условиях изношенной системы водоснабжения есть риск возникновения вторичного загрязнения. Обработка хлором не только надежный способ очистки питьевой воды, но и безопасный метод дезинфекции водопровода.
В последнее время для очистки питьевой воды всё чаще стали применять озонирование - обработку жидкости озоном. По своей эффективности этот способ значительно превосходит хлорирование. Озон нетоксичен и абсолютно безопасен для человека и животных, не образует опасных соединений, в процессе очистки распадается на двухатомный кислород (О2).
Физико-химические способы и методы очистки воды довольно разнообразны и составляют довольно обширную группу. Воздействие на загрязнители и токсичные вещества осуществляется с помощью сочетания физических методов и химических реактивов. Это позволяет более качественно очистить жидкость от растворённых газов и токсинов, тонкодисперсных твёрдых и жидких частиц. Это отличный способ очистки воды от марганца и других тяжёлых металлов [6].
Основные способы очистки воды физико-химическим путём: флотация, сорбция, экстракция, ионообмен, электродиализ, обратный осмос, термические методы.
Флотация - это процесс отделения гидрофобных (водоотталкивающих) частиц, который осуществляется через современные флотационные установки. Через воду пропускается большое количество пузырьков обычного воздуха. В результате флотации взвешенные частицы загрязнителей прилипают к пузырькам воздуха, всплывают на поверхность флотационной камеры и закрепляются, образуя слой пены, который легко удаляется механизмом для сгребания пены.
Сорбционные способы очистки воды относятся к наиболее эффективным технологиям и позволяют устранить даже самые незначительные загрязнения в больших объёмах воды.
В качестве сорбентов используются активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты. Их пористая структура позволяет увеличить удельную площадь адсорбента. Это повышает эффективность и
качество очистки. Сам процесс адсорбции осуществляется двумя путями. В первом случае загрязненная жидкость смешивается со слоем сорбента. Во втором - вода фильтруется через сорбционный слой.
Экстракция - это ещё один распространённый способ очистки воды. Токсичные вещества извлекаются из жидкости с помощью экстрагентов - несмешиваемой или трудно смешиваемой с водой жидкостью, растворяющей определённый тип загрязнений. Очищаемая жидкость в процессе экстракции активно смешивается с экстрагентом. Это обеспечивает большую поверхность контакта фаз. При перемешивании частицы загрязнителя перемещаются в экстрагент, после чего две фазы опять разделяются на экстракт (насыщенный частицами загрязнений экстрагент) и рафинат (очищенную воду).
На последнем технологическом этапе экстрагент извлекается и утилизируется или регенерируется. Такой способ хорошо подходит для удаления органических кислот и фенолов. Ещё одно преимущество способа экстракции заключается в том, что извлеченные (экстрагируемые) вещества могут использоваться повторно, если они представляют какую-либо ценность. В этом случае экстрагент регенерируется, а извлечённые компоненты не утилизируются, а сохраняются для других целей [6].
Экстракционный способ широко применяется промышленными предприятиями для очистки сточных вод и извлечения из них веществ, пригодных для повторного использования в производстве.
Ионный обмен - это очень распространённый в промышленности и в быту способ очистки воды от соли. Он часто используется в процессе водоподготовки для удаления солей жёсткости и повышения качественных показателей жидкости.
В процессе очистки происходит обмен ионами между водой и ионитами - твёрдыми нерастворимыми в воде высокомолекулярными веществами. Эти вещества состоят из матрицы (каркаса) с большим количеством функциональных групп, которые имеют способность к ионному обмену.
Выделяют искусственные ионообменные смолы и природные иониты: цеолиты и сульфоугли. Для улучшения нормативных показателей воды и её смягчения применяют синтетические органические смолы. Искусственные смолы превосходят природные иониты по способности к ионообмену.
Электродиализ относится к комплексным методам и сочетает в себе мембранный способ очистки воды и электрический. С помощью электродиализа проводится обессоливание и удаляются различные ионы. Установка для электродиализа называется электродиализатором. Аппарат состоит из нескольких камер, разделённых чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами [6].
Электродиализ отличается от обычного мембранного способа тем, что в комплексном методе для очистки воды используются специальные ионоселективные мембраны, которые пропускают ионы только определённого знака. Главное преимущество электродиализа заключается в том, что данный способ позволяет получать из стоковых вод концентрированные растворы отделяемых веществ и пускать их на вторичную переработку. Поэтому такой способ очистки воды широко применяется на химических заводах [3].
Обратный осмос относится к мембранным способам очистки воды. Весь процесс проходит под давлением выше осмотического.
Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделённому полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Если рабочее давление выше осмотического, то происходит обратный переход растворителя из раствора. В результате этого растёт концентрация растворённого вещества.
С помощью установок обратного осмоса можно отделять растворённые газы, коллоидные частицы, соли (в том числе и соли жёсткости), различные микроорганизмы (бактерии и вирусы). Этим способом опресняют морскую воду, очищают сточные воды, производят водоподготовку.
Термические способы очистки воды основаны на удалении загрязнений с помощью высоких или низких температур. Например, выпаривание является достаточно энергоёмким процессом, но этот способ позволяет получить очень чистую воду и раствор с высокой концентрацией нелетучих примесей. Такой же эффект достигается при вымораживании. Чистая вода кристаллизируется в первую очередь, а примеси выпадают в осадок и образуют насыщенный раствор.
С помощью выпаривания и вымораживания можно отделять примеси загрязнителей, тем самым улучшая качественные показатели жидкости [4].
Для стабилизации и последующего улучшения экологической обстановки гидросферы необходимо сократить удельное водопотребление во всех отраслях народного хозяйства, резко уменьшить поступление загрязняющих веществ в природную среду и ввести строгую регламентацию применения средств химизации в сельском хозяйстве.
Наибольший урон гидросфере наносится при выбросах отходов в водоёмы. Сокращение и регулирование выбросов позволит вернуть водные ресурсы в хозяйственное пользование, а также позволит экосистеме самостоятельно восстановиться. Для этого государствами должны внедряться законодательные ограничения допустимого уровня выбросов, средства мониторинга состояния воды. Предприятиями и городами должны внедряться технологические средства по очистке образующихся отходов.
Конкретные меры, которые чаще всего принимаются для борьбы с загрязнением гидросферы: сокращение выбросов, фильтрация и очистка вод, физическое уничтожение мусора [5].
Важно понимать воздействие, которое мы оказываем на окружающую среду, и работать над тем, чтобы уменьшить негативные последствия.
В заключении следует отметить, что загрязнение водных ресурсов - это глобальная экологическая проблема. Человеку жизненно необходима чистая вода, и современная наука в этом плане не стоит на месте. Учёные всех стран трудятся над решением этой задачи и разрабатывают новые системы и способы очистки воды.
Литература
1. Исмагилов, Р.Р. Проблема загрязнения водной среды и пути ее решения / Р.Р. Исмагилов. — Текст: непосредственный //Молодой ученый. 2012. № 11 (46). С. 127-129. — URL: https://moluch.ru/archive/46/5623/
2. Орлов Д.С. Экология и охрана гидросферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие / Орлов Д.С, Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. - М.: Высшая школа, 2012. - 167 с.
3. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана водной среды в России: Учеб. и справ. пособие / В. Ф. Протасов. - М.: Финансы и статистика, 2012. - 289 с.
4. Ситаров В.А., Пустовойтов В. В. Социальная экология. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 236 с.
5. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие. - М.: ACADEMA, 2012. - 233 с
6. Электронный ресурс. Способы очистки воды: самые эффективные и безопасные. - [режим доступа]: https://www.vodaiceberg.ru/blog/poleznvie-stati-pro-vodu/sposobv-ochistki-vodv/
УДК 331.452
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ РИСК РАБОТНИКОВ ЖИВОТНОВОДСТВА
Т.А. Шендакова кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
e-mail [email protected] А. И. Шендаков, доктор сельскохозяйственных наук, профессор e-mail: [email protected] Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Аннотация: В теоретическом плане выявлены опасности, характерные для отрасли животноводства. Для практики разработаны меры управления профессиональным риском работников животноводческого предприятия. Оценка профессионального риска проводилась экспертным методом с поправочным коэффициентом, использовались материалы специальной оценки условий труда. По всем идентифицированным опасностям рассчитан профессиональный риск и разработаны меры по его снижению. Профессиональный риск профессий (должностей), не связанных с основными направлениями отрасли, не имеет каких-либо особенностей именно в животноводческом предприятии. Оценен профессиональный риск профессии (должности) электрогазосварщика и разработаны меры управления, включающие в себя оборудование сварочного поста местной вытяжной вентиляцией и приобретение мобильной местной вентиляционной установки для выполнения сварочных работ вне стационарного рабочего места. На рабочих местах с неприемлемым профессиональным риском рекомендован расчет индивидуального профессионального риска, что будет способствовать правильному профессиональному отбору и сохранению трудовых ресурсов.
Ключевые слова: профессиональный риск, безопасность труда, условия труда, животноводство, опасность, управление профессиональным риском.
THE OCCUPATIONAL RISK OF LIVESTOCK WORKERS
T.A. Shendakova Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor A.I. Shendakov, Doctor of Agricultural Sciences, Professor Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin
Abstract: Theoretically, the dangers characteristic of the livestock industry have been identified. For practice, measures have been developed to manage the occupational risk of livestock enterprise employees. The assessment of occupational risk was carried out by an expert method with a correction factor, materials of a special assessment of working conditions were used. Occupational risk has been calculated for all identified hazards and measures have
