CC BY
5
УДК 628.492.-f-628.524-f-628.54 2
Член-корр. АМН СССР И. И. Беляев, кандидаты мед. наук М. П. Грачева
и В. В. Байковский
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОГО МЕТОДА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Горьковский медицинский Лкггитут им. С. М. Кирова
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.). Но именно эти стоки, имеющие высокую концентрацию и сложный состав загрязнителей, зачастую не поддаются обезвреживанию существующими методами.
Во всех этих случаях возникает вопрос об их термическом обезвреживании, которое с каждым годом находит все большее применение (Ю. И. Турский и соавт.; Г. П. Беспамятное и соавт.; М. Н. Бернадинер и соавт.). Проблему термического обезвреживания жидких и твердых отходов целесообразно рассмотреть отдельно.
К термическим методам обезвреживания промышленных сточных вод относится жидкофазное окисление, гетерогенное каталитическое окисление и огневое окисление.
При жидкофазном окислении (смокром сжигании») происходит окисление кислородом воздуха органических веществ, находящихся во взвешенном или растворенном состоянии в жидкой фазе при 150—370°С и давлении до 300 ат. Следует заметить, что, если концентрация органических веществ достаточно велика (соответствует теплоте сгорания более 200 ккал на 1 л сточной воды), процесс осуществляется за счет энергии, освобождающейся во время обезвреживания. Однако этот метод не нашел широкого распространения, так как требует использования дорогостоящей аппаратуры и высокого давления, да и эксплуатация установки сложна (М. Н. Бернадинер и соавт.).
Метод гетерогенного каталитического окисления заключается в испарении сточный воды и последующем обезвреживании органических примесей в газовой сфере в присутствии катализатора при нормальном атмосферном давлении и диапазоне температур от 100 до 400°С. Следует отметить, однако, что применение этого метода ограничено тем, что токсические вещества, которые могут быть в стоках, способны отравлять катализаторы. Мешает течению процесса и попадание в парогазовую смесь минеральных примесей (Т. Г. Аланова и соавт.; Л. Я. Марголис; Finema, и др.).
В обзорной информации сформулированы показания к применению огневого метода обезвреживания промышленных стоков: если метод огневого обезвреживания экономичнее других; при сравнительно малых количествах сточных вод с большим набором и повышенной концентрацией различных вредных примесей, если применение других методов затруднено; когда попутно с уничтожением органических составляющих из сточной воды могут быть извлечены ценные минеральные соединения, используемые в дальнейшем как производственное сырье; при наличии горючих производственных отходов (кубовые остатки, газовые отдувки и др.), которые могут заменить топливо.
Иногда огневой метод, несмотря на значительный расход топлива, приходится применять в качестве временной меры для обезвреживания стоков до разработки более приемлемого метода очистки.
Огневой метод обезвреживания жидких промышленных отходов используется в различных областях промышленности: лесохимии, нефтехимии, в производстве кап-ролактама, винилацетата, фенола, ацетона и карбофоса, а также для обезвреживания нефтешлака и осадков сточных вод. Этот метод все более широко внедряется в органический синтез.
Сжигание сточных вод значительно отличается от сжигания органических продуктов, не содержащих больших объемов воды. Окисление органических веществ, имеющихся в стоках, невозможно до тех пор, пока частицы горючего материала не будут обезвожены. Сложный процесс обезвреживания в установках для сжигания начинается с распыления жидкости, затем происходят прогрев и испарение капель, движущихся в пространстве реактора, а далее — смешение испарившейся жидкости с горючими компонентами и процесс разложения содержащихся в стоках органических веществ. Для огневого обезвреживания применяются шахтные, камерные и циклонные печи (наиболее эффективны последние).
Что касается твердых промышленных отходов, то процесс их термического обезвреживания аналогичен сжиганию твердого топлива. Сжигание твердых промышленных отходов производится в печах различной конструкции: камерных, барабанных, многоподовых.
Важнейшим гигиеническим вопросом, возникающим при определении возможности применения огневого обезвреживания промышленных отходов, является эффективность установок для сжигания. Следует подчеркнуть, что до последних лет этот вопрос рассматривался только в работах технического профиля. Лишь в 70-х годах были проведены гигиенические исследования, позволившие не ограничиться определением КПД сжигающих установок, а дать оценку влияния печей на окружающую среду. Кроме того, впервые было обращено внимание на возможность загрязнения среды полициклическими ароматическими углеводородами—ПАУ (И. И. Беляев н М. П. Грачева; В. В. Байковский; М. П. Грачева V соавт.; А. Н. Розе и соавт.). С этих позиций изучали ряд производств органического синтеза (полиэфира, пластификатора, поликарбонатов, метилакрилата, бутил мета кр ил ата, полиаминов, полиэтилена, полистирола, полиамидов, полиметилакрилата и др.), а также изготовление фосфор-органических ядохимикатов. Была проведена серия исследования для определения эффективности обезвреживания огневым методом отходов указанных производств в установках с шахтными, камерными и циклонными печами. Эффективность сжигания отходов оценивали по содержанию вредных химических веществ в дымовых газах, солевых выбросах и саже, а также в атмосферном воздухе.
Исследования показали, что состав и количество выбросов от установок сжигания весьма различны и зависят от состава сжигаемых отходов, конструкции установки, температуры и режима сжигания отходов. Сравнительная оценка эффективности сжигания жидких отходов химических производств органического синтеза в шахтной, камерной и циклонных установках показала, что с гигиенических позиции лучшие результаты достигаются в циклонной печи с водоохлаждаемой футеровкой. Отмечено также, что ни одна из установок сжигания не дает инактивации бенз(а)пкрена (БП), содержащегося в отходах. В процессе эксплуатации установок сжигания образуется большое количество плава солей, утилизация и обезвреживание которого требуют проведения специальных исследований.
Впервые проведенное изучение окружающей среды в районе расположения установки сжигания твердых промышленных отходов показало, что в атмосферном воздухе содержится фенола от 0,06 до 0,33 мг/м3, аммиака — до 0,49 мг/м3, стирола — до 6,0 мг/м3. Впервые в гигиенической литературе появились данные, свидетельствующие о том, что установки сжигания промышленных отходов являются источником загрязнения внешней среды канцерогенными веществами (ПАУ). Так, в атмосферном воздухе на расстоянии I —1,5 км от выброса содержание БП в атмосферном воздухе составляло 0,41—8,3 мкг на 100 м3, в почве он обнаруживался в количестве до 18,75 мкг/кг, в снеговых пробах —до 21,3 мкг/м2.
Исследование сажи, образующейся в результате сжигания твердых промышленных отходов, показало, что в ее состав входит ряд ПАУ. в частности, БП (10 мг/кг), дибенз(а, 11)антрацен-1 (10 мкг/кг), бензперилен (0,6 мг/кг). В биологическом эксперименте на животных установлено, что сажа обладает выраженными бластомогенными свойствами. При смазывании экстрактом сажи межлопаточной области кожи у 100% мышей возникали злокачественные опухоли.
В процессе данного исследования был выработан и рекомендован ряд оздоровительных мероприятий, в частности предложено организовать каталитическое дожигание отходящих дымовых газов установок сжигания, проводить перед сжиганием строгое разделение сжигаемых отходов по их виду, обеспечить непрерывную загрузку твердых отходов в печь с целью надежного воспламенения и равномерного устойчивого горения отходов. Для каждого вида отходов разработан оптимальный режим о5ез-вреживания.
На установке сжигания твердых промышленных отходов в соответствии с рекомендациями был увеличен объем камеры сгорания, построена камера дожигания отходящих дымовых газов. До того момента, когда будет осуществлена полная рациональная реконструкция печей для сжигания отходов, предложено производить их сжигание с учетом розы ветров.
В настоящее время выдвигается ряд неотложных задач, решение которых поможет улучшить техническую сторону сжигания. К их числу относятся изыскание более эффективных систем сжигания и очистки дымовых газов и разработка рациональной классификации отходов с целью создания унифицированных конструкций для сжигания.
Имеющиеся 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 установление 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.
ЛИТЕРАТУРА. Аланова Т. Г. — Ж- Всесоюзн. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, 1969, № 4, с. 381. — Байковский В. В. — Гиг. и сан.. 1974, № 12. с. 88. — Беляев И. И., Грачева М. П. — Там же, 1973, № 7, с. 105. — Бернади-
н е р М. Н. — Хим. пром., 1971, № 8, с. 17. — Б е с п а м я т и о в Г. П. и др. Термические методы обезвреживания промышленных отходов. Л., 1969. — Грачева М. П. и др. — В кн.: Конференция по методам очистки газовых выбросов и промышленных стоков от вредных веществ. Тезисы. Дзержинск, 1973., с. 17. — Ma р гол ис Л. Я- Гетерогенное каталитическое окисление углеводородов. Л., 1967. — Розе А. Н. и др. — В кн.: Загрязнение атмосферного воздуха. М., 1962, с. 339. — Турский Ю. И. и др. Очистка производственных сточных вод. Л., 1967. — F i n'e m а Р. — Reactor Fuel — Process. Technol., 1968, v. 11, p. 227—231.
Поступила 22/11 1978 г.
УДК 614.777-078:576.851.48.095.15
Проф. П. X. Рахно, канд. биол. наук J1. В. Алтон
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ШТАММОВ ESCHERICHIA COLI В РЕЧНОЙ ВОДЕ
Институт экспериментальной биологии АН Эстонской ССР, Таллин
Ряд авторов (Л. И. Мац; 3. В. Савельева и соавт.; Clark и Pagel) отмечают что штаммы Е. coli являются мезофильными организмами и не могут размножаться при низких температурах среды. Однако по некоторым данным (Sobeck-SkaL и Binder; Baig), они могут размножаться при температуре значительно ниже 37°С, которая считается оптимальной для их жизнедеятельности.
Нами в лабораторных условиях исследована жизнеспособность некоторых штаммов чистых культур при разных температурах речной воды.
Работу начали в январе 1977 г. и продолжали 4 мес. Опыты выполняли с водой р. Пирита. Дополнительную серию проводили на среде Эйкмана, которая считается полноценной средой для развития коли-бактерий. Концентрированную среду Эйкмана разбавляли перед применением стерильной водопроводной водой (1 : 100).
Для устранения влияния других факторов (кроме температуры), которые могли бы оказать угнетающее действие на жизнеспособность коли-бактерий (посторонние организмы), вода была стерилизована в автоклаве. В качестве посевного материала использовали 3-суточную культуру соответствующих штаммов коли-бактерий, выращенных в среде Эйкмана с агаром при 37°С. Речную воду и среду Эйкмана с посевным материалом разливали в равных количествах по стерильным колбам и выдерживали при 20, 15, 10, 5. 2 и 0°С (±1°С), что было выбрано в пределах сезонного изменения температуры речной воды в Эстонии.
Для определения изменений численности бактерий проводили периодические высевы по стандартной методике определения коли-титра (ГОСТ 1896-73). Время инкубирования посевов определяли в ходе предварительных опытов. Установлено, что численность колоний достигала максимума при 37°С в течение 72 ч. Необходимо отметить, что при такой методике учитываются только те штаммы или особи Е. coli, оптимум развития которых находится при данной температуре. Опыты считались законченными, когда погибало более 99% исходного количества бактерий. Эксперименты проводили в 36 вариантах и примерно 350 посевах.
Исследованные штаммы коли-бактерий из разных серотипов имели различное отношение к температуре речной воды.
Количество бактерий серотипов 055 и 078 увеличилось по сравнению с исходным в речной воде и в среде Эйкмана при температуре от 20 до 5°С. Численнссть бактерий серотипа 0115 увеличилась только при температурах среды 20 и 15°С. Бактерии серотипа 015 не показали прироста в речной воде ни при одной из испытанных температур, но развивались в среде Эйкмана при всех температурах от 20 до 5°С. Очевидно, ингибитором прироста бактерий серотипа 015 была речная вода, а для прироста бактерий серотипа 0115 необходима температура ниже 15°С, так как эти бактерии не размножались при более низких температурах и на среде Эйкмана. Количество всех изученных нами штаммов Е. coli не повышалось при температурах ниже 5°С. Промежуток времени, в течение которого возрастала исходная численность коли-бактерий, удлинялся от 8 до 29 дней с понижением температуры воды от 20 до 5°С в зависимости от штамма коли-бактерий.
В то же время максимальный предел прироста бактерий значительно сократился со снижением температуры среды. Время от наличия максимального показателя до гибели коли-бактерий серотипов 055 и 078 удлинялось в речной воде с понижением температуры с 20 до 5°С. При 2 и 0°С бактерии погибали быстрее. Период выживаемости бактерий серотипа 015 удлинялся с изменением температуры среды от 20 до 0°С. Бактерии серотипа 0115 погибали при температуре ниже 15°С в течение относительно короткого времени по сравнению с другими изученными нами штаммами. Выживаемость коли-бактерий в речной воде колебалась в условиях нашего опыта от 15 до 130 дней в зависимости от температуры воды и штамма коли-бактерий.
