CC BY
5
УДК 613.31:628.1:628.515
М. А. Пинигин, Р. Д. Смирнова, Г. А. Багдасарьян, Л. X. Цыгановская
ЗАДАЧИ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СВЯЗИ С ВНЕДРЕНИЕМ ОБОРОТНЫХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЯХ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Успешное решение задач по созданию оборотных систем водоснабжения связано прежде всего с внедрением безводных и маловодных технологических процессов, обеспечивающих более полное комплексное использование сырьевых ресурсов при максимальном сокращении потребления воды. Изменение технологических процессов потребует комплексных исследований по гигиенической оценке новых схем технологии с точки зрения охраны окружающей среды.
Другим путем создания замкнутых систем водного хозяйства является рационализация схем водоснабжения за счет многократного использования воды во всех технологических процессах с внедрением локальных схем замкнутых систем технического водоснабжения. Внедрение многократного применения воды приводит к существенным изменениям в технической политике очистки сточных вод. В прошлые годы, когда сточные воды отдельных производств промышленных предприятий объединялись в один общий поток, после чего подвергались очистке по сложной многостадийной схеме, затруднялось создание водооборотных систем, поэтому в последнее время широкое применение находят локальные схемы очистки с утилизацией ценных продуктов. Для локальных схем очистки широко используются физико-химические методы, многие из которых предусматривают удаление из сточных вод на этапах локальной очистки биохимически трудноокис-ляющихся и токсичных соединений. Это обеспечивает высокий эффект дальнейшей биологической очистки воды и позволяет осуществлять повторную циркуляцию биологически очищенных сточных вод в системах оборотного водоснабжения.
В настоящее время по этому принципу построены водооборотные системы ряда предприятий нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности, заводов синтетического спирта, химических комбинатов. Все эти предприятия относятся к наиболее водоемким отраслям промышленности и в гигиеническом отношении важно, что у них наиболее высокий процент водооборота (до 87%) от общего потребления воды на производственные цели.
В процессе внедрения новой технологии в очистке сточных вод возникают вопросы, решение которых требует гигиенической компетенции Так, появляется острая необходимость изучения как самих процессов, так и продуктов трансформации сложных органических соединений, имеющихся при биологической очистке сточных вод, а также в условиях локальных очисток под влиянием физических и химических факторов. Потребуется гигиеническая оценка новых схем очистки сточных вод. Полученные при этом результаты должны быть использованы при корректировке ранее разработанных гигиенических рекомендаций по условиям отведения в водоемы сточных вод промышленных предприятий основных отраслей промышленности.
Проводимые нашим институтом гигиенические исследования показали, что оборотные системы охлаждающего водоснабжения, подпитываемые городскими очищенными сточными водами, наряду с большим прогрессивным значением, выражающемся в экономном использовании природной воды и прекращении загрязнения водоемов недоочищенными городскими сточными водами, имеют и отрицательные стороны — образование в процессе их эксплуатации фактически загрязненных продувочных вод и вынос
с градирен в атмосферный воздух капельной влаги, содержащей все загрязняющие компоненты оборотной воды. Наши исследования выполнены на двух станциях аэрации, а также полупроизводственных и лабораторных установках конструкции Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии и включали гигиеническую оценку рекомендуемых в практику методов и технологических схем подготовки биологически очищенных городских сточных вод для повторного использования в техническом водоснабжении. Изучена доочистка городских сточных вод на фильтрах с зернистой загрузкой различной конструкции, фильтрах в сочетании с коагуляцией, а также на комплексе фильтров (кварцевый, Н-катионитовый, ОН-анионитовый).
Полученные данные свидетельствуют о более высоком эффекте доочи-стки городских сточных вод при использовании комплекса 3 фильтров, что дает возможность использовать воду для подпитки оборотных систем охлаждающего водоснабжения без добавления в нее токсичных ингибиторов.
Наличие в городских сточных водах хозяйственно-фекальных стоков определяет важность санитарно-гигиенического аспекта, связанного с эпидемической опасностью повторного использования доочищенных городских сточных вод. В результате санитарно-микробиологических исследований, проведенных нашим институтом, Воронежским филиалом Всесоюзного научно-исследовательского института синтетического каучука (ВНИИСК), I Московским медицинским институтом им. И. М. Сеченова, Академией коммунального хозяйства, рекомендованы оптимальные санитарные показатели, гарантирующие эпидемическую безопасность доочищенных городских сточных вод в отношении бактериального и вирусного загрязнения при обеззараживании с помощью хлорирования (концентрация остаточного хлора 0,5 мг/л, время контакта 30 мин, коли-индекс не более 1000, коли-фаг не более 1000).
В дальнейших санитарно-микробиологических исследованиях важно проследить возможную зависимость эффекта обеззараживания подпиточ-ных сточных вод от сопутствующих химических загрязнений, изучить эффективность обеззараживания в отношении бактериального и вирусного загрязнения при использовании других физических и химических агентов оценить барьерную роль различных режимов эксплуатации оборотных систем в отношении микроорганизмов (с учетом температурного фактора, коэффициента упаривания), кроме того, необходима санитарно-гельминто-логическая оценка подпиточных и оборотных вод.
С гигиенической точки зрения заслуживает внимания факт формирования оборотных вод, так как они определяют качество продувочных сточных вод и гидроаэрозолей, выносимых из градирен. В результате испарения циркулирующей в оборотных системах воды и добавления в нее стабилизирующих комплексных реагентов степень загрязненности оборотных вод по сравнению с подпиточными существенно возрастает. При эксплуатации систем охлаждающего водоснабжения в режиме с продувкой постоянно образуются продувочные воды, количество которых достигает 8% от общего расхода оборотной воды. Значительный объем и фактическая загрязненность указанных вод обусловливают необходимость их санитарно-гигиенического изучения с целью научного обоснования условий спуска в водоем. При этом следует учитывать специфику химического загрязнения городских сточных вод в связи с промышленным профилем города.
Как было сказано выше, градирни оборотных систем охлаждающего водоснабжения являются источниками загрязнения атмосферного воздуха и почвы. При охлаждении воды в вентиляторных градирнях происходит потеря ее за счет испарения и уноса влага с выходящим воздухом. Потери воды в результате уноса в значительной мере зависят от конструкции водо-уловителя градирен. По СНиП П-73 потери воды за счет уноса принимают -
ся в размере 0,2—0,5% от количества циркулирующей воды. Если учесть, что в современных градирнях циркулирует до 10 ООО т воды в 1 ч, то из них будет вынесено от 18 до 60 т воды в 1 ч и последняя распространится в воздухе в виде гидроаэрозоля.
С гигиенической точки зрения, вынос большого количества капельной влаги из градирен имеет ряд отрицательных сторон, требующих изучения. Прежде всего выбросы градирен могут способствовать образованию туманов, изменять условия рассеивания в атмосфере примесей от других промышленных источников (М. Е. Берлянд и В. Б. Киселев), приводя к повышению приземных концентраций вредных веществ.
Другим вопросом является взаимодействие влаги, выбрасываемой из градирен, с вредными примесями, содержащимися в атмосферном воздухе. При взаимодействии облака влаги из градирен с дымовым облаком происходит ускоренное окисление сернистого ангидрида в более опасные сульфаты. На повышение токсичности сернистого ангидрида при возрастании влажности воздуха указывалось К. А. Буштуевой. По ее данным, процентное отношение аэрозоля серной кислоты от сернистого ангидрида при влажности 60% составляет в среднем 7,8, а при влажности выше 81 % возрастает до 31.
В натурных исследованиях, выполненных Институтом общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР совместно с Воронежским технологическим институтом, на базе нефтехимического комбината при одновременном определении суммарного сульфат-иона и аэрозоля сер-.ной кислоты установлено, что в среднем 24% сульфат-ионов обусловлены ионом серной кислоты, образующейся в результате взаимодействия сернистого ангидрида и влаги из градирен.
При изучении дальности распространения гидроаэрозоля от градирен выявлены некоторые закономерности в распределении его концентраций: максимальное выпадение гидрозоля происходит на расстоянии, равном двум высотам градирни, что же касается аэрозолей ингредиентов оборотной воды, то они прослеживаются на расстоянии до 1000 м. Полученные кривые распределения концентраций аэрозолей некоторых ингредиентов оборотной воды (Сг +в, сульфатов, фосфатов) свидетельствуют о том, что максимальные концентрации аэрозолей, встречающиеся с вероятностью 1 % за годовой период наблюдения на расстоянии более 500 м, превышают гигиенические нормативы. Санитарно-гигиеническая оценка ситуации, создающейся в районе расположения градирен, должна базироваться как на сведениях о распределении концентраций гидрозоля на различных расстояниях, так и на данных о дальности распространения аэрозолей отдельных ингредиентов оборотной воды, образующихся в результате ее испарения. Дальнейшие исследования в этом направлении позволят накопить материалы для обоснования санитарно-защитных зон от градирен.
Особые проблемы возникают при использовании в оборотных системах очищенных сточных вод В этом случае гидроаэрозоль содержит все остаточные загрязняющие компоненты их, а также стабнлизирую-щщие комплексные реагенты, добавляемые в оборотную воду. Это обусловливает необходимость изучения токсичности гидроаэрозоля, формирующегося на основе сточных вод различного состава в зависимости от специфики промышленности города.
В настоящее время в Институте общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР совместно с Воронежским филиалом ВНИИСК проведены исследования с гидроаэрозолями, образующимися на основе очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод. Установлена высокая токсичность гидроаэрозоля в концентрации 2,0 г/м3, обусловленная всей суммой загрязняющих компонентов и особенно наличием хроматов, добавляемых в качестве ингибитора коррозии; пороговой концентрацией явилась 0,16 г/м3. С учетом дифференцированного коэффициента запаса
допустимая концентрация гидроаэрозоля на основе очищенных хозяйственно-бытовых стоков может быть рекомендована на уровне 0,016 г/м3. Этот показатель регламентирует режим работы градирни по капельному выносу на уровне 0,2% от объема циркулирующей воды. Для обеспечения концентрации аэрозоля хрома в атмосферном воздухе на уровне гигиенического норматива содержание его в оборотной воде для условий замкнутого цикла эксплуатации оборотных систем охлаждающего водоснабжения не должно превышать 1,5—1,7мг/л.
Рассматривая градирни как возможный источник загрязнения почвы, следует отметить, что оно обнаруживается даже при незначительном выносе капельной влаги (порядка 0,02% от объема циркулирующей воды). Судя по данным Bartlit и Williams, в растениях, выращенных вблизи градирен, содержание хрома превышало фоновые данные в 2000 раз, на расстоянии 250 м — в 100 раз, на расстоянии 1000 м — в 20 раз. Содержание цинка в растениях было также повышено.
Следовательно, при изучении отрицательных последствий эксплуатации оборотных систем охлаждающего водоснабжения, особенно при использовании очищенных сточных вод, совпадают интересы гигиенических исследований в области изучения основных факторов окружающей среды (воды, воздуха, почвы). В связи с этим наряду с решением задач частного характера необходимо развивать комплексные гигиенические исследования.
Выводы
1. Накопленные материалы позволили с гигиенических позиций оценить санитарно-технические мероприятия, обеспечивающие подготовку городских сточных вод для повторного использования в техническом водоснабжении, а также выявить возможные отрицательные последствия эксплуатации оборотных систем охлаждающего водоснабжения с точки зрения гигиены окружающей среды.
2. Результаты исследований явились научной основой для гигиенических рекомендаций к корректировке проектных заданий по созданию оборотных систем водоснабжения ряда промышленных предприятий.
3. Итоги проведенных работ дают основание считать основными направлениями дальнейших исследований, связанных с проблемой создания оборотных систем технического водоснабжения, следующие: гигиеническую оценку новых современных санитарно-технических мероприятий по подготовке сточных вод для использования в оборотных системах технического водоснабжения, а также режимов эксплуатации оборотных систем охлаждающего водоснабжения и их важнейшего элемента — градирен, изучение эффективности обеззараживания сточных вод в отношении бактериального и вирусного загрязнения при различных режимах хлорирования, а также использовании других физических и химических агентов, токсикологическую оценку гидроаэрозолей, формирующихся на основе сточных вод различного состава в зависимости от специфических особенностей промышленного загрязнения, оценку токсичности новых стабилизаторов и ингибиторов коррозии, добавляемых в состав оборотных вод охлаждающих систем с целью гигиенической регламентации их применения.
ЛИТЕРАТУРА
Берлянд M. Е., Киселев В. Б.— Метеорол. и гидрол., 1975, № 4, с. 3—15. Буштуева К. А,— Гиг. и сан., 1957, № 2, с. 17—20.
Bartlit J. R., Williams M. D — Mater. Perform., 1976, v. 14, № 9, p. 39—41.
Поступила 13/VII I978r.
TASKS OF HYGIENIC RESEARCH IN CONNECTION WITH THE INTRODUCTION OF RECYCLING WATER SUPPLY SYSTEMS
IN INDUSTRIAL PLANTS
M. A. Pinigin, R. D. Smirnova, G. A. Bagdasarian, and L. Kh. Tsyganovskaya
The paper discusses the main lines of hygienic research on environmental protection in connection with the installation at industrial enterprises of recycling water supply systems and particularly with the use of purified waste water. On the basis of an analysis of their own findings and of those reported in the literature, the authors point out the major unfavorable consequences associated with the use of such systems and indicate ways of solving the more important hygienic problems involved.
УДК 613.32
Акад. АМН СССР Г. И. Сидоренко, доктор мед. наук Г. Н. Красовский, канд. мед. наук 3. И. Жолдакова
О ПУТЯХ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПО ГИГИЕНИЧЕСКОЙ РЕГЛАМЕНТАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Широкая химизация всех отраслей народного хозяйства приводит к загрязнению биосферы все новыми веществами неприродного происхождения. Точно определить количество потенциальных химических загрязнений окружающей среды не представляется возможным, а вместе с тем ориентировочные данные свидетельствуют о том, что число химических агентов, которые могут поступать в воду водоемов, атмосферный воздух, почву и др., исчисляется тысячами. В частности, в США установлено, что число нашедших применение в промышленности, сельском хозяйстве и быту химических соединений и их композиций равно 27 ООО. Известно, что номенклатура новых красителей, производство которых с каждым годом расширяется, достигает нескольких сот наименований, а промышленные сточные воды отдельных цехов проектируемых в настоящее время предприятий могут содержать до 500 ранее не изученных в гигиеническом отношении соединений. Судя по заявкам отдельных предприятий, уже сейчас назрела необходимость в обосновании ПДК в воде водоемов более чем для 1000 веществ.
В нашей стране за последние 30 лет обоснованы ПДК в воде водоемов для 600 веществ. Несложный расчет показывает, что существующие гигиенические учреждения страны ежегодно могут разрабатывать нормативы для 30—35 соединений, т. е. потребности народного хозяйства в регламентировании содержания вредных веществ в воде водоемов значительно превышают возможности гигиенических учреждений в проведении соответствующих исследований. К тому же четко проявилась тенденция к увеличению объема и длительности токсикологических исследований из-за необходимости изучать отдаленные эффекты, что может привести к расширению уже существующего разрыва. В связи с этим следует стремиться к разрешению возникшего противоречия путем дальнейшего повышения эффективности научных исследований по обоснованию ПДК.
Увеличение эффективности работ по нормированию веществ настоятельно требует перехода на более совершенные организационные формы научного планирования, поиска и внедрения в научную практику новых принципов и методических приемов ускоренной гигиенической регламентации.
На наш взгляд, совершенствовать планирование следовало бы по трем основным направлениям.
Классификация поступающих от промышленности заявок для выбора приоритетных веществ (нуждающихся в первоочередном исследовании)
