Delist.ru

Научные основы обеспечения гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод (18.02.2008)

Автор: АЛИКБАЕВА Лилия Абдулняимовна

Никель 2,4+0,08 3,4+0,09 3,0

Анализ полученных данных свидетельствует, что в корнях и зеленой части растений, выращенных как на контрольных, так и опытных почвах содержание приоритетных токсикантов – свинца, ртути, мышьяка, цинка, хрома не превышает МДУ в пищевых продуктах. Содержание кадмия и меди оказалась выше допустимого норматива в 0,7 раза. В связи с этим были проведены дополнительные исследования по оценке содержания этих металлов в овсе, выращенном на почвах с содержанием золы 240 г/кг. Превышения МДУ кадмия и меди в надземной и корневой части растений при внесении в почву золы в дозе 240 г/кг не установлено. Результаты содержания токсичных веществ в корнях и зеленой части растений позволяют сделать вывод о достаточной барьерной функции корня, препятствующей проникновению токсикантов в наземную вегетационную часть. По транслокационному показателю максимальной недействующей дозой внесения золы в почву является доза 240 г/кг.

Согласно расчетных и экспериментальных данных, зола, образующаяся при сжигании сточных вод на Центральной станции аэрации, отнесена к 3 классу опасности для здоровья человека и к 4 классу опасности для окружающей природной среды.

В связи со строительством цеха по сжиганию осадка сточных вод проведено детальное изучение системы обращения с отходами производства и потребления на Северной станции аэрации, которое позволило установить, что из общего количества (167191,051 т/год) отходы 1 класса опасности составляют 0,74, II класса опасности – 0,084; III класса опасности – 8,527; IV класса опасности – 167157,0 и V класса опасности – 24,7 т/год. Из общего объема образовавшихся отходов 13542,475 т/год (8,1%) используются на ССА, 3176,63 т/г (1,9%) передаются для использования, обезвреживания и захоронения сторонним организация, 150471,946 т/г (90%) – размещаются на объектах, принадлежащих ССА в частности, на полигоне «Северный».

Пуск в эксплуатацию в 2007 г. завода по сжиганию осадка сточных вод приведет к изменению состава и количества отходов производства и потребления. Исчезают такие виды отходов производства, как «отходы (осадки) при механической и биологической очистке сточных вод» (160506,1 т/год), «прочие отходы нефтепродуктов, продуктов переработки нефти, угля газа, горючих, сланцев и торфа» (0,3 т/год), «отходы кухонь и предприятий общественного питания» (0,8 т/год), которые будут поступать на сжигание. Появляется новый вид отхода производства – «Золы, шлаки и пыль от топочных установок и от термической обработки отходов» в объеме 18224,0 т/год, а также «дымовые отходы», требующие дополнительной утилизации или безопасного захоронения. Общее количество отходов производства и потребления 1 класса опасности увеличивается на 0,0746 т/год, 2 класса опасности уменьшается на 0,082 т/год, 3 класса опасности увеличивается на 0,942 т/год, 4 класса опасности уменьшается на 14 2276,93 т/год, а 5 класса опасности увеличивается на 2,62 т/год. Введение в действие предлагаемой системы обезвоживания и сжигания осадка прекратит вывоз на полигон «Северный» 129 т/год по абсолютно сухому веществу необезвоженных осадков механической и биологической очистки ССА, а также 12 т/год привозного осадка с других очистных сооружений.

Исследования по гигиенической оценке городских очистных сооружений как источников загрязнения атмосферного воздуха населенных мест позволили констатировать, что технологические процессы, связанные с обработкой и транспортировкой сточных вод, являются значительными «поставщиками» в атмосферу вредных веществ, а использование технологии сжигания осадков сточных вод приводит к дополнительной эмиссии химических веществ, входящих в состав дымовых газов.

Источниками выбросов в атмосферу на Центральной и Северной станциях аэрации является работа основного (насосы главной насосной станции, приемная камера, первичные и вторичные отстойники, песколовки, аэротенки, иловые камеры, решетки, центрифуги, цех сжигания осадка и др.) и вспомогательного (котельная, слесарно-сборочный, механический участки и т.д.) технологического оборудования. Анализ результатов инвентаризации выбросов на ССА позволил констатировать, что до строительства цеха по сжиганию осадка сточных вод загрязняющие вещества в атмосферный воздух поступали через 161 источник, из них 121 источник (75%) являются организованными, а 40 – неорганизованными. От проектируемого цеха с установкой 3 печей Pirofluid прогнозируется 8 организованных источников выбросов. После ввода в эксплуатацию цеха сжигания осадков, количество неорганизованных источников выбросов не изменится. В процессе деятельности ССА в атмосферу поступает 47 загрязняющих веществ, в том числе твердых – 17, жидких/газообразных – 30, которые образуют 15 групп суммаций. По токсичности и опасности вещества распределяются следующим образом. Из 47 веществ: 3 – первого, 15 – второго, 14 – третьего и 5 – четвертого класса опасности. Общий выброс веществ в т/год (г/с) составляет 974,193 (41,845), из них твердых – 4,211 (0,505), жидких/газообразных – 969982 (41,340).

Выбросы в атмосферный воздух формируются, в основном, за счет следующих загрязняющих веществ: метана, углерода оксида, серы диоксида, смеси углеводородов предельных С6–С10, смеси углеводородов предельных C1-C5, азота(IV)оксида, формальдегида, сероводорода, ацетона (пропан-2-он), аммиака, кислоты уксусной, углерода черного (сажи), азота(II)оксида, ацетальдегида, фенола, железа оксида, золы мазутной, масла нефтяного, пыли древесной, тетрахлорметана, смеси природных меркаптанов, углеводородов предельных C12-C19, этанола, взвешенных веществ, керосина, цинка оксида, пыли абразивной, хрома шестивалентного, трихлорметана, кадмия оксида, меди оксида, никеля оксида, фторидов неорганических плохо растворимых, кислоты серной, пыли неорганической, уайт-спирита. Выбросы остальных 11 веществ (марганец и его соединения, натрия гидрокарбонат, фтористые соединения газообразные, акролеин, ксилол, толуол, бутанол, водород хлористый, олова оксид (в пер. на олово), бенз(а)пирен, свинец и его неорганические соединения) меньше 1 кг/год.

С установкой печей и сжиганием осадков сточных вод, прогнозируется снижение объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: сажи – 2,621, серы – на 24,669, углерода оксида – 4,938, золы мазутной – на 0,309 т/год. В то же время, с внедрением технологии сжигания осадка сточных вод в выбросах ССА, увеличивается содержание взвешенных веществ, оксидов металлов и др.

Дымовые газы, получаемые при сжигании осадка сточных вод, образуют загрязненный поток, содержащий: летучую золу в виде тонких пылинок; тяжелые металлы в виде частиц металлических или газовых окисей (Hg, Cd); кислые газы (SO2, HCl, HF), которые следует удалять.

Метод сжигания осадка сточных вод, как и метод термического обезвреживания твердых бытовых отходов, до сих пор подвергается критике. Возражения касаются, главным образом, возможной эмиссии высокоопасных экотоксикантов – диоксинов и загрязнения ими окружающей среды. Инструментальные данные и результаты оценки выбросов полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ) при работе установки по сжиганию осадков сточных вод, выполненные на ЦСА, свидетельствовут, что по характеристикам выбросов в атмосферу установки, используемые на ЦСА, превосходят средний уровень современных зарубежных предприятий этого профиля. Содержание диоксинов на выходе из печей, в атмосферном воздухе на территории промплощадки ЦСА, а также на границе санитарно-защитной зоны подтверждает, что применяемая технология сжигания осадка сточных вод и очистки дымовых газов обеспечивает очистку загрязнения газового выброса от диоксинов в соответствии с Директивой 2000/76 ЕС. При этом суммарное содержание диоксинов в диоксиновом эквиваленте на территории промплощадки и на расстоянии 500 м от источника выбросов в 5 раз ниже ПДКс.с.(0,5 пг/м3).

Прогнозные оценки выбросов диоксинов от проектируемого цеха сжигания осадка ССА показали, что при выбросах диоксинов (в пересчете на 2,3,7,8 ТХДД) в объеме 2,6 Е-08 т/год (8Е-10 г/сек) от двух работающих линий сжигания осадка или для одной работающей линии 1,30 Е-8 т/год (4 Е-10 г/сек) концентрация 0,00000002 мг/м3в выбросах равна 0,02 пг/м3, что ниже ПДК для атмосферного воздуха (0,5 пг/м3) в 25 раз.

Влияние выбросов загрязняющих веществ на состояние приземного слоя атмосферного воздуха может быть весьма различно. Наряду с веществами, уровень которых в приземном слое воздуха достаточно высок, для ряда веществ можно ожидать концентраций, значительно ниже предельно допустимых. С гигиенической позиции важно также определение размеров зоны загрязнения для установления санитарно-защитной зоны. Результаты расчетов рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы ССА свидетельствуют, что максимальные концентрации загрязняющих веществ (в долях ПДК) определялись на промплощадке в непосредственной близи от источников: 1,5-1,0 для сероводорода, 0,6 для пыли абразивной, 0,4 для формальдегида и ацетальдегида, 0,3 для пыли древесной, 0,2 для углеводородов С12-С19, 0,1-0,05 для кадмия оксида, азота (IV) оксида, аммиака, углерода оксида, метилмеркаптана, взвешенных веществ. Затем, по мере удаления от них концентрации загрязняющих веществ, снижались. На границе промплощадки и далее на территориях жилых зон концентрации кадмия оксида, азота (IV) оксида (азота диоксида), аммиака, углерода оксида, метана, уксусной кислоты не определялись.

Для более полного пространственного представления о вкладе источников выбросов в загрязнение воздушной среды, нами обобщены и проанализированы данные натурных динамических наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в зоне влияния ССА. Данные инструментальных замеров на территории жилой зоны, подтвердили результаты расчетов рассеивания загрязняющих веществ по специфическим загрязняющим веществам: сероводороду и метантиолу. Причем фактическое загрязнение атмосферного воздуха этими веществами было ниже расчетных данных. По веществам, формирующим фоновые концентрации в районе расположения, нет превышения максимально разовых ПДК для населенных мест.

Следует отметить, что фактические выбросы специфических загрязняющих веществ на ЦСА, значительно ниже установленных нормативов, полученных расчетным путем. Учитывая, что нормативы выбросов устанавливаются при самых максимальных нагрузках производственного процесса, можно сделать прогноз, что фактические выбросы от источников Северной станции аэрации будут значительно меньше согласованных в проекте предельно допустимых выбросов (ПДВ). Центральная станция ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» работает с производительностью в два раза больше, чем ССА, но критерии качества атмосферного воздуха для населенных мест соблюдаются, что доказывается постоянным мониторингом в зоне расположения объекта-аналога.

Работа городских очистных сооружений сопровождается не только выбросами в атмосферу вредных химических веществ, но и шумовым воздействием. Однако, как показали расчетные и лабораторные исследования шумовой фактор не является приоритетным при определении размеров санитарно-защитной зоны очистных сооружений.

Вопрос организации санитарно-защитных зон от сооружений по очистке сточных вод, несмотря на повсеместный опыт строительства и эксплуатации станций аэрации, остается недостаточно изученным.

Собственные исследования, а также данные литературы по оценке сооружений по очистке городских сточных вод как источников загрязнения атмосферного воздуха свидетельствуют о необходимости установления размера СЗЗ в каждом конкретном случае с учетом: производительности очистных сооружений; особенностей системы водоотведения и состава сточных вод (общесплавная, раздельная); особенностей технологии очистки сточных вод и обезвоживания осадка; технологии обращения с осадками сточных вод (складирование на полигонах или иловых картах, сжигание осадка); эффективности очистки выбросов в атмосферу; условий рассеивания; особенностей градостроительной ситуации. Для Центральной станции аэрации (производительностью 1,5 млн. м3/сут) санитарно-защитная зона установлена размером 500 м от границы территории ЦСА, для ССА, производительностью 650 м3/сут, не имеющей цеха по сжиганию осадка – 300 м.

Исследования по оценке качества атмосферного воздуха с учетом ввода в эксплуатацию цеха по сжиганию осадка сточных вод, подтвердили достаточность установленного размера санитарно-защитной зоны 300 м. Корректировка размера СЗЗ в сторону увеличения не требуется.

Любое промышленное предприятие в процессе строительства и эксплуатации потребляет определенное количество чистой воды, а также сбрасывает в водные объекты очищенные, условно чистые или неочищенные сточные воды. Водопотребление городских очистных сооружений складывается из: сточных вод, поступающих на очистку от водопользователей; дождевых вод с территории самих очистных сооружений; свежей воды из системы городской водопроводной сети; повторно-используемых вод для технологических нужд очистных сооружений. Водоотведение включает очищенные сточные воды на выпуске в водоем-приемник сточных вод и сточные воды (хозяйственно-бытовые и производственные) очистных сооружений.

Установлено, что строительство цеха по сжиганию осадка сточных вод не приведет к изменению расхода сточных вод по сравнению с существующим положением. Сброс сточных вод от нового цеха по сжиганию осадка сточных вод будет осуществляться в оборотную систему водопользования ССА. Воздействие на природную среду будет от всей системы интегральным, где вклад цеха сжигания осадка сточных вод статистически выделить при функционировании очистных сооружений в обычном технологическом режиме не представляется возможным.

Показано, что эффективность работы Северной и Центральной станций аэрации достаточно высокая. Принимая 650 тыс. м3 (ССА) и 1,5 млн. м3 (ЦСА) сточных вод в сутки сооружения позволяют получить очищенную воду с содержанием взвешенных веществ и БПК20 менее 15 мг/л. В процессе очистки значительно снижается содержание в сточной воде тяжелых металлов. После введения цеха по сжиганию осадка качество сточных вод, сбрасываемых ССА в Невскую губу Финского залива, не изменится, поскольку реконструкция станции аэрации не затрагивает существующую технологию их очистки.

Гидрохимический режим Невской губы – основного приемника сточных вод Санкт-Петербурга – формируется под воздействием множества природных и антропогенных факторов, среди которых наиболее существенным является сток р. Невы, антропогенная нагрузка на все элементы водной системы, внутриводоемные процессы в Невской губе и водообмен с Финским заливом. Загрязнение Невской губы обусловлено высокой антропогенной нагрузкой, которая распределяется неравномерно. Около 20% общего объема сточных вод поступает в верхнее звено – Ладожское озеро, 10% – в р. Неву выше Санкт-Петербурга, 70% – в р. Неву и Невскую губу с территории Санкт-Петербурга и его пригородной зоны. Важную роль в формировании загрязнения вод Невской губы играют грунты дна, что обусловлено их вторичным загрязнением в результате взмучивания при ветровом волнении, гидрохимическими процессами, происходящими на границе вода-дно.

Как показали исследования, наибольшее загрязнение донных отложений техногенными и органическими веществами наблюдается в дельте р. Невы, в порту, в районах Морского канала, г. Ломоносова и в северо-западной части Невской губы. С учетом санитарного состояния Невской губы и расчетных фоновых концентраций проанализированы нормативы предельно допустимых сбросов (ПДС) и лимитов временно согласованных сбросов (ВСС) загрязняющих веществ на выпуске. Показано, что корректировка проекта нормативов ПДС в связи с реконструкцией ССА не требуется.

Сброс в водоемы сточных вод делает актуальной проблему качества воды в местах водозабора. К настоящему времени на водозаборах СПб ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» организованы только первые пояса ЗСО. Вторые пояса до сих пор официально отсутствуют. В 2005 году был разработан проект зон санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Однако подготовка проекта ЗСО не завершилась официальным их утверждением, что свидетельствует о необходимости совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне. Поэтому на депутатских слушаниях 14 октября 2005 г. были приняты рекомендации, в которых предлагалось Рабочей группе при постоянной комиссии по здравоохранению и экологии Законодательного собрания Санкт-Петербурга ускорить подготовку проекта закона Санкт-Петербурга «О зонах санитарной охраны поверхностных источников питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга».

На примере проекта закона «О зонах санитарной охраны поверхностных источников питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга» разработаны основные принципы работы над законопроектами на региональном уровне (гармонизация, универсальная модельность, безусловная ответственность, информированность, нормативная обеспеченность) и процедура их подготовки, рассмотрения и принятия Законодательным Собранием Санкт-Петербурга.

1. Использование современных технологий очистки городских сточных вод сопровождается формированием специфических факторов риска для здоровья обслуживающего персонала и окружающей среды. Разработаны методические подходы и программа комплексных системных исследований по обеспечению гигиенической безопасности очистных сооружений при их проектировании, строительстве и эксплуатации, которые включают: оценку технологического процесса и условий труда, изучение заболеваемости работающих, характеристику предприятия как источника образования отходов производства и потребления, загрязнения атмосферного воздуха и водоемов, обоснование направлений утилизации отходов, совершенствование водного законодательства на региональном уровне.

2. Условия труда рабочих, обслуживающих Центральную и Северную станции аэрации, по показателям вредности и опасности, тяжести и напряженности трудового процесса относятся к 3-му классу 3-й степени. Ведущими вредными производственными факторами являются неблагоприятный микроклимат (класс 3.1), производственный шум (класс 3.2), биологический фактор (класс 3.3), напряженность труда (класс 3.1). На ЦСА дополнительным фактором риска является пыль золы от сжигания осадка сточных вод.

3. В современных социально-экономических условиях методологической основой объективной оценки заболеваемости рабочих по обращаемости в гигиенических исследованиях является комплексное использование данных систем обязательного (ОМС) и добровольного (ДМС) медицинского страхования. Данные о заболеваемости с временной утратой трудоспособности (ЗВУТ) могут применяться только для обзорного, общего оценивания основных тенденций изменения заболеваемости.

Однонаправленное изменение ЗВУТ и данных ОМС и ДМС объективно свидетельствуют о неблагоприятном воздействии условий труда на здоровье работников.

4. При анализе ЗВУТ рабочих Левобережного (ЦСА) и Правобережного филиалов (ССА) ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» установлено, что частота случаев, дней, а также средняя продолжительность одного случая ЗВУТ среди рабочих Левобережного филиала (ЛВ) статистически достоверно превышали аналогичные показатели рабочих Правобережного филиала (ПВ). Среди работающих ЛВ было зарегистрировано 75,8 случая и 1018,7 дней ЗВУТ на 100 раб. за год; ПВ – 60,0 случая и 738,9 дней на 100 раб. за год.

Посещаемость по ОМС рабочих ЛВ составил 4869,0, ПВ – 3456,6 случая на 1000 застрахованных за год. Темп прироста указанных показателей ЛВ по сравнению с показателями ПВ составил 40%. По ДМС уровни посещаемости по двум филиалам были значительно ниже, соответственно, 867,4 случая и 484,9 случая за год на 1000 застрахованных по ДМС, но темп их прироста был существенно (почти в 2 раза) выше (78,9%). В группах наблюдения ЛВ отмечено статистически устойчивое, по сравнению с ПВ, превышение заболеваемости по новообразованиям, ЛОР-патологии, заболеваниям органов дыхания, органов пищеварения, включая стоматологические заболевания, и травматизму.

5. Городские очистные сооружения являются гигиенически значимыми источниками загрязнения атмосферного воздуха. Суммарный объем выбросов формируется по ходу технологического процесса, при этом значительная масса загрязнений поступает от отделения решеток, отстойников и цеха сжигания осадка. Выброс в атмосферу насчитывает 49 наименований химических веществ. Приоритетными загрязнителями являются сероводород, смесь природных меркаптанов, аммиак, кадмия оксид, метан, фенол, ацетальдегид, формальдегид, ацетон, оксид ртути желтой, взвешенные вещества, диоксины. Результаты расчетов зонального распространения выбросов и данные натурных исследований позволили обосновать размеры санитарного – защитной зоны для ЦСА(500 м) и ССА (300 м). Лимитирующим фактором установления СЗЗ для очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод является загрязнение атмосферно воздуха. Шумовое воздействие имеет второстепенное значение.

6. Внедрение технологии сжигания ОСВ практически не изменяет поступление в атмосферный воздух химических веществ с открытых технологических сооружений механической и биологической очистки сточных вод (отстойников, накопителей, аэротенков и др.); не влияет на концентрацию специфических веществ – сероводорода и смесь природных меркаптанов. Существенно возрастает эмиссия в атмосферный воздух дымовых газов, что требует организации мониторинга на территории ближайшей жилой и общественной застройки.

Применение современных схем газоочистки при сжигании осадка сточных вод обеспечивает очистку дымовых газов, в том числе от диоксинов, в соответствии с Директивой 2000/76 ЕС по сжиганию отходов. Суммарное содержание диоксинов в диоксиновом эквиваленте на территории промплощадки ЦСА и на расстоянии 500 м от источника выбросов составляют 0,09 пг/м3. Концентрация диоксинов в выбросах от проектируемого цеха сжигания осадка на ССА прогнозируется на уровне 0,02 пг/м3, что значительно ниже ПДКс.с. для атмосферного воздуха (0,5 пг/ м3).

7. Сооружения по очистке городских сточных вод являются источниками образования крупнотоннажных отходов производства, основными из которых являются осадки сточных вод (ОСВ) и зола от их сжигания. Осадки сточных вод ЦСА и ССА характеризуются не только большими объемами, но и высоким уровнем химического загрязнения. Основными токсикантами являются цинк, кобальт, хром, свинец и медь. Четко прослеживается зависимость степени загрязнения осадков от бассейна канализования. В осадках ЦСА регистрируются значительные уровни загрязнения хромом, медью, кобальтом, никелем, свинцом. Осадки ССА характеризуются максимально высокой концентрацией кадмия. По параметрам острой токсичности (ГОСТ 12.1.007-76) осадок песколовок, плавающие вещества относятся к 3-му, а сточные воды подводимые к решеткам, активный ил, уплотненные и обезвоженные осадки, дымовые газы – к 4-му классу опасности. Контакт с перечисленными отходами в условиях производства не представляет опасности острого ингаляционного отравления, за исключением аварийных ситуаций, связанных с выбросом газов (сероводород, аммиак и др.), образующихся в процессе разложения органических веществ.

8. Внедрение технологии сжигания осадка сточных вод приводит к изменению состава и количества отходов производства и потребления. Исчезают «отходы (осадки) при механической и биологической очистке сточных вод», образуется новый вид отхода – «золы, шлаки и пыль топочных установок и от термической обработки отходов».

Зола по параметрам острой токсичности относится к малоопасным соединениям, не обладает раздражающим действием на кожу и слизистые, не проникает через кожные покровы, не вызывает аллергических реакций, обладает слабовыраженным цитотоксическим действием. Согласно расчетных и экспериментальных данных – зола относится к 3 классу опасности – малоопасный отход для здоровья человека и к 4 классу опасности для окружающей среды.

9. Обоснована возможность утилизации золы в дорожном строительстве и для приготовления почво-грунтов. Использование золы в качестве дорожного основания возможно при изоляции золы от дренажных вод, поскольку потенциальная водно-миграционная опасность по суммарному показателю загрязнения в водной (СПЗв = 25,45), кислотной (СПЗк = 263,43), ацетатно-аммонийной (СПЗб = 2570,27) вытяжках указывает на миграцию тяжелых металлов в почвенную влагу. Концентрация меди в водной вытяжке в 9,6 раз превышает ПДК в. При использовании золы в качестве почво-грунтов максимально недействующей дозой внесения в почву является 240 г/кг (по транслокационному показателю).

10. Потенциальными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод являются неочищенные или недостаточно очищенные производственные и бытовые сточные воды, поверхностный сток с территории, загрязненные дренажные воды, фильтрационные утечки вредных веществ из емкостей, аварийные сбросы и проливы загрязненных сточных вод. Строительство и эксплуатация цеха по сжиганию осадка сточных вод не приводит к изменению расхода сточных вод, не влияет на эффективность их очистки и санитарное состояние водоемов.

Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10