CC BY
7
Б. В. ШАФРАНОВ, В. Д. КРАНИФЕЛЬД, Л. Ф. ГЛЕБОВА, Е. С. ТАРАТУТА
Гигиеническая оценка децентрализованной вытяжной вентиляции в прядильном цехе производства вискозного шелка
Из Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР, Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР и Московского областного санитарно-
гигиенического института
В производстве искусственного вискозного волокна на наших предприятиях заболеваемость рабочих в период, предшествовавший войне 1941 —1945 гг., была значительно ниже, чем на соответствующих предприятиях за рубежом. Это снижение было достигнуто в результате осуществления технологических и санитарно-технических (вентиляционных) мероприятий, направленных на борьбу с загрязнением воздушной среды цехов, особенно прядильного цеха, сероводородом и сероуглеродом.
Вентиляция в прядильных цехах строилась по принципу централизованных вытяжных систем. Однако добиться радикального оздоровления условий труда и снижения концентраций сероводорода и паров сероуглерода до требуемых санитарных норм в этих цехах удавалось редко. Загрязненный газами воздух, извлекавшийся вытяжной системой вентиляции, выбрасывался через высокие кирпичные трубы (до 60 м высоты), и, несмотря на это, не только население районов, находившихся поблизости от этих предприятий, но даже живущее за пределами установленной зоны разрывов, периодически ощущало характерные запахи этих газов.
Причины, не дававшие возможности добиться необходимой чистоты воздуха цехов, в основном заключались в следующем.
1. При централизованной вытяжной системе длинные и сложные коммуникации воздуховодов с большим количеством ответвлений к машинам создавали значительную неравномерность в распределении объектов отсасываемого воздуха. Объемы отсасываемого воздуха от машин, присоединенных у конца коммунизации, нередко оказывались в три и четыре раза меньше требуемых. Вследствие значительных подсосов через неизбежные неплотности воздуховода, санитарная эффективность вентиляционных установок еще больше снижалась.
2. Применяемая в силу необходимости групповая параллельная установка даже самых больших вентиляторов приводила к снижению их производительности.
3. Случайные аварии в вытяжной системе могли приводить к резкому ухудшению качества воздуха в цехе.
4. Эксплоатация и ремонт таких сложных и громоздких вентиляционных устройств, подвергающихся быстрому разрушению вследствие коррозирующего действия газов, были весьма трудны.
В 1945 г. при восстановлении одной вискозной фабрики возникла мысль об осуществлении вентиляции прядильного цеха путем децентрализованной системы вытяжной вентиляции, т. е. устройства вытяжки от каждых двух прядильных машин, путем установки на близком расстоянии отдельных вытяжных вентиляторов. При таком устройстве выброс загрязненного вытяжного воздуха через общую высокую трубу, конечно, практически стал невозможен.
В поисках решения вопроса о быстром и значительном разжижении первоначальных концентраций вредных газов при выбросе загрязненного газами воздуха во многих точках на небольшой высоте над крышей возникла идея использовать свойства «свободной струи», вытекающей из насадки — дальнобойность и эжекционное вовлечение в факел струи окружающего воздуха.
Направляя выхлопную струю загрязненного газами воздуха вертикально вверх (без устройства на выхлопных трубах обычных диффузоров и зонтиков) и сообщая ей повышенную (против обычных 5—7 м/сек) выходную скорость в 15—20 м/сек, можно было рассчитывать, что в спокойную, безветренную погоду факелы отдельных струй смогут подняться на такую значительную высоту, на которой разжижение первоначальных концентраций вредных газов будет уже значительным.
Предполагалось, что в ветренную пагоду факелы струй будут вместе -с тем достаточно энергично размываться большими объемами ветрового .потока.
; . . !
Рис. 1. Факел струи, окрашенной дымом, отклоненный набегающим потоком при соотношении С: 117=4,8
Для выяснения характера и условий этого размывания было проведено моделирование воздушной струи в набегающем потоке воздуха (рис. 1). В лабораторных условиях было установлено, что набегающий поток постепенно отклоняет и размывает струю, причем размывание струи происходит наиболее энергично со стороны набегающего потока и несколько в меньшей степени с бокое. Симметричность факела при этом теряется, а наиболее устойчивые токи в струе оказываются на поверхности со стороны набегающего потока. Кривая линия условной поверхности факела со стороны набегающего потока является как раз линией наиболее устойчивых токов.
Опытным путем удалось получить такие кривые (рис. 2) для четырех соотношений С0: № (3,5; 5; 7 и 10,5), где С — начальная скорость в выхлопном отверстии, а й7 — скорость набегающего потока. Четыре кривые на рис. 5 построены для этих соотношений в условных координатах:
Х=^ и где х и у — фактические расстояния от осей координат,
а й — диаметр выхлопного отверстия.
Эти кривые дают возможность для этих четырех и промежуточных соотношений Со : № определять действительный наибольший подъем струи, а также ориентировочно подойти к определению степени разжи жения исходных концентраций выхлопных газов в размывающем струю потоке в том месте, где пограничная кривая факела загибается параллельно 'набегающему потоку.
Основные результаты этих исследований дали возможность установить исходные данные для проектирования экспериментальной вентиляции.
Рис. 2. Пограничные кривые факела выхлопной струи, отклоненной набегающим потоком
1. Объем воздуха, удаляемого от каждых двух прядильных машин, был принят в 21 600 м3/час.
2. Скорость истечения удаляемого загрязненного воздуха из выхлопного отверстия была принята в 15 м/сек при расположении этого отверстия на уровне 3 м над крышей; этой скорости соответствует диаметр выхлопного отверстия в 720 мм.
В результате расчета можно было ожидать, что в условиях: а) безветренной погоды факел выхлопной струи будет еще ощутим на высоте около 60 м над выхлопным отверстием (осевая скорость 1 м/сек) и соответственно первоначальные концентрации сероводорода и паров сероуглерода (0,02—0,06 мг/л) будут разжижены в факеле на этой высоте примерно в 30 раз, т. е. до концентрации 0,0007 — 0,002 мг/л; дальнейшее разжижение уже должно происходить за счет других факторов
(диффузия и т. д.); б) при скорости ветра в 4 м/сек факел выхлопной струи сможет подняться примерно до уровня 5,5 м над выхлопным отверстием, а разжижение исходных концентраций в факеле на этой высоте произойдет не менее чем в 17 раз, до концентрации примерно 0,0012—0,0035 мг/л.
Результаты исследований загрязнения газами воздуха в цехе, в выхлопах и в наружной атмосфере
Оценка нового метода вентилирования прядильного цеха производилась путем одновременного отбора проб летом в 19, а осенью в 23 точках, начиная от источника загазованности (цеха) до точек, удаленных от него на расстояние до 2 км.
Следует отметить, что при монтаже новой системы вентиляции были сделаны отступления от проекта в отношении принятых в нем производительности каждой установки и скорости выхлопа.
Осуществление приточной вентиляции задержалось, что, конечно, также не могло не оказать влияния на результаты исследования, особенно в период перевода цеха на зимнее положение.
Испытания вентиляции показали, что скорость выхода воздуха из выхлопных отверстий и его объем были значительно меньше по сравнению с принятыми в проекте и составляли примерно около 60%, предусмотренных в проекте.
Табл. 1 показывает, что в то время как производство почти достигло проектного уровня, вентиляция по своей мощности еще не соответствовала проекту.
Таблица 1
Производительность цеха в % от проектной величины Сравнение фактических объемов вытяжки с принятыми по проекту (в %)
от прядильных машин от моечных ящиков
Лето — 85 Осень — 95 63 56 73 67
Для более наглядного представления об условиях загазованности все полученные данные иллюстрируются таблицами и диаграммами, в которых повторяемость полученных концентраций сероводорода и паров сероуглерода, взятых в определенном интервале (например, от 0,001 до 0,002 мг/л), дается в процентах, считая за 100% все число полученных на данном участке данных.
Как видно из рис. 3, концентрации сероводорода летом и осенью и концентрации паров сероуглерода летом в воздухе цеха находились
Лето * § 76 cs2 H2S
иг/литр
omOfiOt mOßOZ от0ß ¡¡орт toOßK Зоо,т ато.т omOß ¡оолг доо,,& тО.аз omOJK ат0,05 даО.К ¡00,05 до0,1 от0,0/п юцоог том втол до0,001 доЦООО doOjn ioOßi о/ло,ог foOJB
1 S Ш Ш ьг I 30 н 30 1г р го 35 1 3
Осень 63 zt ¿3 I 16 Zi 6 щ, еза ш I ш ZÜ !
Рис. 3. Загазованность в помещении цеха при децентрализованной вытяжной вентиляции. Повторяемость концентраций в % к общему числу
анализов
в пределах 0,005—0,02 мг/л; осенью содержание сероуглерода в 87°/» случаев не превышало 0,04 мг/л и лишь в 13°/о случаев было выше этой величины. До войны в подавляющем числе проб концентрации сероуглерода находились в пределах 0,07—0,08 мг/л.
Самым важным показателем улучшения санитарно-гигиенических условий в цехе было полное исчезновение конъюнктивитов среди прядильщиков (рис. 4). Ни в одном из прядильных цехов производства вискозного шелка до войны не удавалось полностью ликвидировать заболевания конъюнктивитами. Полученный эффект шляется тем более значительным, что проектные параметры работы вентиляции не были достигнуты, как видно из табл. 1.
Для характеристики концентрации газов в выхлопах пробы отбирались в 6 выхлопных отверстиях (в 4 от прядильных машин и в 2 от моечных ящиков). Кроме того, в течение 2 дней были отобраны пробы в 23 выхлопных отверстиях (из 24).
Содержание сероуглерода, как и сероводорода, получилось в большинстве случаев в интервале от 0,02 до 0,06 мг/л.
Осенью концентрация сероуглерода в 19°/<ч достигала 0,06—0,1 мг/л. В этих же пределах находилась концентрация сероводорода летом (з 25%).
Результаты исследования воздушной среды на территории завода и окружающей местности представлены на рис. 5. Как видно из этой диа-
граммы, в преобладающем большинстве случаев концентрации сероуглерода и сероводорода находились в пределах 0,000001—0,00001 мг/л. В значительном проценте случаев были получены отрицательные результаты: по сероуглероду в 49,2%, по сероводороду в 41,2%. Большинство положительных проб как на территории завода, так и в окружающей местности дало при анализе не выше 0,00005 мг/л. Концентрации выше 0,0005 мг/л в окружающей местности не были обнаружены, а на терри-
Лето , % |
< % 50 иг/литр
„„„ от 0,00 ом до0,000005 до С ,0001 105 отО,00005 Более 5 до0.0005 0,005 0.00 от0,00 /т0,000005 от0.00005 Более ¡О0Л00005 до0,00005 до0.0005 0,005
12,0 7Ш Ж 3,0 45,0 На террито >5,0 у и и забода гел 53.0 6.0 2,0 гаЯ вятга—
Осень 52 25.0 Ц> Ш И 30,3 33,* 43,0 вш
Лето БЗ ья.г Ж ¡.0 ьг.з Ча окружающей з-д л и, 2 1естности 17,5 ш
Осень 80 ш Ш 15,0 55.0 6,2 3.3 73.7 й 3.7
Рис. 5. Загазованность при децентрализованной вытяжной вентиляции
тории двора они найдены в ничтожном проценте случаев. Величины концентраций, полученные у приточной шахты, расположенной у самого цеха с южной стороны, оказались не выше 0,0005 мг/л.
Такие концентрации не обнаруживались не только при обследованиях загрязнения воздуха газами в цехах, но и при обследованиях наружной атмосферы, я поэтому опасения, что при местных выхлопах в приточные шахты попадет воздух с повышенными концентрациями сероуглерода и сероводорода, оказались неосновательными.
Общий анализ полученных данных
Данные, полученные при обследовании воздушной среды внутри цеха, в выхлопах и в окружающей цех наружной атмосфере, характеризуются чрезвычайным постоянством величин.
Содержание газов в окружающей здание цеха атмосфере характеризуется величиной в 0,00001 мг/л (в 23 случаях из 36).
Для цеховых условий наиболее характерны концентрации не выше 0,03 мг/л для сероуглерода и не выше 0,02 мг/л для сероводорода, а по выхлопам — от 0,02 до 0,06 мг/л этих веществ.
Постоянство величин полученных концентраций может быть объяснено следующим образом.
Прядение вискозного шелка есть по существу непрерывная химическая реакция между вискозной массой и серной кислотой осадительной ванны. При этой реакции выделяются постоянные количества сероводорода и паров сероуглерода. Так как количества реагирующих при технологическом процессе веществ являются почти неменяющимися, а вентиляция является также постоянным и не меняющимся во времени фактором, постоянным является и разжижение концентраций в атмосфере.
Так как общее количество выделяющихся газов и их разбавление велико, то вокруг цеха образуется зона загазованности в радиусе 2 км, постепенно уменьшающаяся с увеличением расстояния от цеха. В табл. 2 представлены соотношения концентраций в выхлопах и наружной атмосфере (соотношение между концентрациями в выхлопах, на краю крыши, на территории завода и в окружающей местности. Концентрации в выхлопах приняты за 100%).
Таблица 2
Лето Осень
сероводо- сероугле- сероводо- сероугле-
род в % род в % род в % род в %
Выхлопы ............ 100 100 100 10Э
Край крыши.......... 1 1 0,7 0,5
Двор, расстояние до 100 м . . . 0,2 0,2 0,05 0,1
Окружающая местность, рас-
стояние до 1 000 м...... 0,05 0,05 0.05 0,02
Следует отметить, что расстояния, на которых удавалось еще регистрировать наличие загрязнений, были не более 2 км, т. е. укладывались в зоне разрывов.
Влияние метеорологических факторов. Установленные в предшествующем изложении факты в достаточной степени показывают, что примененный принцип устройства выхлопа обеспечивает интенсивное перемешивание и разбавление выбрасываемых из цеха газообразных продуктов: уже на границе крыши создаются концентрации в десятитысячных долях мг/л, т. е. в 100—200 раз меньше, чем концентрация в выхлопах (табл. 2). Эти концентрации уменьшаются еще в 5 раз на территории завода и в 10—20 раз в окружающей местности.
Таблица 3
% отрицательных проб
сероводо- сероугле-
род род
Подветренная сторона ..... 10 29
Наветренная сторона ..... 29 41
Влияние метеорологических условий .наиболее четко выявилось при анализе влияния 'направления ветра на количество отрицательных проб. Полученные данные представлены в табл. 3.
Оценка метода отбора проб. Для выяснения вопроса о влиянии метода отбора проб на величину получаемых концентраций был проведен параллельный отбор проб аспираторами непрерывного действия и обычными водяными аспираторами (на 5—10 л).
Аспиратором непрерывного действия пробы в 6 точках отбирались с 10 до 18 часов. За этот же период в каждой из точек обычным аспиратором отбирались 3 двухчасовых пробы (с 10 до 12 часов, с 14 до 16 часов и с 16 до 18 часов). Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрации при обоих методах отбора в большинстве своем не превышают 0,00005 мг/л. Различие же состоит в том, что процент числа отрицательных проб при кратковременном отборе значительно больше, чем при длительном непрерывном отборе, а концентрации в миллионных долях вовсе не определяются. Вместе с тем число проб с более высокими концентрациями сероводорода при обоих методах отбора получалось почти одинаковым (разница в 1—2%). Число же проб с более высокими концентрациями сероуглерода при краткснвре. менном отборе вообще незначительно (около 5°/»), но концентрации и в этих пробах не превышают 0,0005 мг/л. Таким образом, отбор проб аспираторами непрерывного действия дает более полную картину загрязненности атмосферы, и его применение в данном случае вполне оправдано.
Сравнение полученных нами данных с данными ранее проведенных исследований (Берюшев, Винокуров, Могилевчик) в условиях централизованной вытяжной системы показывает, что максимальные концентрации, полученные нами при отборе проб обычными водяными аспираторами при децентрализованной вытяжке, примерно в 10 раз, а концентрации, встречающиеся в подавляющем числе проб, примерно в 100 раз меньше, чем концентрации, полученные при выбросах через высокие трубы.
Поскольку разница в величине концентраций, получаемых при отборе проб по обоим методам, как показал третий этап наших исследований,, не велика и порядок величин один и тот же (в стотысячных долях), можно считать вполне доказанным, что при децентрализованной вентиляции наружная атмосфера вокруг прядильного цеха загрязняется газами в значительно меньшей степени, чем при централизованном выбросе через высокие трубы.
В ы в о д ы
1. Конъюнктивит — профессиональное заболевание прядильщиков вискозного шелка, имевшее место и в прядильном цехе на данном заводе до войны, с устройством децентрализованной вытяжной вентиляции был ликвидирован.
2. Концентрации сероводорода и сероуглерода в прядильном цехе, полученные при исследованиях, оказались меньшими, чем в данном цехе и в других прядильных цехах вискозного шелка при централизованной вытяжной системе.
3. Полученный эффект достигнут исключительно благодаря применению новой децентрализованной вытяжной вентиляции с вытяжными отверстиями, расположенными непосредственно над бобинами и по направлению (снизу вверх) тепловых конвекционных токов от нагретой поверхности жидкости ванн.
4. Анализы воздуха на содержание сероуглерода и сероводорода на территории завода и на окружающей местности были большей частью либо отрицательными, либо показывали ничтожное содержание этих веществ.
аз.
5. Полученная картина загрязненности атмосферы над территорией завода и над окружающей местностью объясняется тем, что,-
а) процесс прядения производится непрерывно, причем основные реакции вискозных нитей с серной кислотой — коагуляция и регенерация — происходят также непрерывно и сопровождаются непрерывным и равномерным выделением сероводорода и паров сероуглерода;
б) загрязненный газами воздух, выбрасываемый в атмосферу над всей площадью крыши цеха через выхлопные трубы небольшого диаметра, с большой скоростью подвергается интенсивному перемешиванию со значительными объемами наружного воздуха, чем и достигается разжижение концентраций уже над краем крыши примерно в 100 раз;
в) турбулентные воздушные потоки над территорией завода, конвекционные токи и диффузия газов создают в итоге вокруг цеха зону некоторой загазованности во всех направлениях, но- с очень малыми концентрациями газов.
6. Полученные результаты позволяют признать допустимым применение вытяжной децентрализованной вентиляции в прядильных цехах вискозного шелка. При этом, однако, необходимо в каждом отдельном случае учитывать особенности архитектурно-строительного оформления зданий, рельефа и застройки территории завода и окружающей местности, а также другие местные факторы.
К. И. ТУРЖЕЦКИЙ
Выработка стафилококком токсина на пищевых продуктах
Из Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института
Способность того или иного продукта служить причиной стафилококковых пищевых отравлений обусловливает три момента: 1) массивность обсеменения пищевого продукта стафилококком, 2) токсигенность стафилококка и 3) состав продукта.
По литературным данным, стафилококковые пищевые отравления чаще всего вызываются молоком и молочными продуктами.
В последние годы значительную роль в этиологии пищевых отравлений бактериальной природы стали играть рыбные консервы.
При изучении способности стафилококка развиваться на скоропортящихся пищевых продуктах мы могли установить, что он хорошо растет на всех испытанных продуктах; заметной разницы в интенсивности размножения на том или ином продукте не наблюдалось. В термостате при 37° первоначальное количество микробных тел в 1 г продукта увеличивалось за сутки в сотни тысяч раз, за двое суток в миллионы раз. На леднике заметного размножения не наблюдалось и за двое суток. При комнатной температуре в пределах 12—15° размножение происходило очень медленно, но при температуре 20—22° — во много раз быстрее. »
Табл. 1 показывает размножение стафилококка на разных продуктах в термостате за 6 и 24 часа.
Так как стафилококковые пищевые отравления являются не токсико-инфекцией, а интоксикацией образовавшимся в продукте токсином, то одна способность стафилококка размножаться на продукте еще не достаточна для того, чтобы этот продукт мог служить причиной отравления. Необходимо, чтобы на нем накопился токсин. Как известно, токси-нообразование у стафилококков — процесс очень тонкий, и получение сильных токсинов на лабораторных питательных средах представляет
