Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы очистки городских сточных вод и утилизации образующегося осадка (обзор литературы) 19
1.1. Особенности качественного и количественного состава городских сточных вод 19
1.2. Основные методы обработки и утилизации осадков сточных вод, их преимущества и недостатки 27
1.3. Эколого-гигиенические аспекты сжигания осадка сточных вод 38
1.4. Условия труда и здоровье рабочих городских очистных сооружений 45
1.5. Нормативно-правовые аспекты обеспечения эколого- гигиенической безопасности систем водоотведения и водоснабжения 49
Краткое заключение 56
ГЛАВА 2. Программа, материалы и методы исследования.58
2.1. Программа исследований 58
2.2. Методы исследования факторов производственной среды и трудового процесса 60
2.3. Методы изучения заболеваемости рабочих основных профессий 66
2.4. Методы изучения токсичности и опасности отходов производства и потребления 71
2.5. Методы оценки влияния на санитарное состояние атмосферного воздуха и водные объекты 79
ГЛАВА 3. Гигиеническая оценка условий труда и трудового процесса на сооружениях по очистке сточных вод и утилизации осадка 86
3.1. Характеристика системы водоотведения и технологического процесса очистки сточных вод в Санкт-Петербурге 86
3.2. Гигиеническая оценка условий труда на основных этапах очистки сточных вод и утилизации осадка 100
Краткое заключение 133
ГЛАВА 4. Изучение заболеваемости работающих очистных сооружений гуп «водоканал санкт-петербурга» 135
4.1. Изучение заболеваемости с временной утратой трудоспособности 136
4.2. Изучение заболеваемости по данным обязательного и добровольного медицинского страхования 144
Краткое заключение 170
ГЛАВА 5. Гигиеническая оценка сооружений по очистке городских сточных вод как источника образования отходов производства и потребления 172
5.1. Общая характеристика отходов, образующихся на ЦСА и ССА.. 174
5.2. Токсиколого-гигиеническая характеристика отходов,
образующихся на основных этапах очистки сточных вод 181
5.3. Эколого-гигиеническая оценка золы от сжигания осадка сточных вод 192
5.3.1. Исследование состава золы 193
5.3.2. Обоснование класса опасности золы расчетным методом 196
5.3.3. Экспериментальная оценка опасности золы 199
5.3.4. Изучение токсичности золы в вегетационном опыте 211
Краткое заключение 218
ГЛАВА 6. Гигиеническая оценка сооружений по очистке городских сточных вод как источника загрязнения атмосферного воздуха 220
6.1. Источники загрязнения и характеристика выбросов в атмосферу 220
6.2. Эффективность очистки дымовых газов 233
6.3. Пространственное распределение химических веществ в приземном слое атмосферы 241
6.4. Гигиеническая оценка шумового фактора 248
6.5. Обоснование санитарно-защитной зоны 250
Краткое заключение 255
ГЛАВА 7. Гигиеническая оценка сооружений по очистке городских сточных вод как источника загрязнения водных объектов 260
7.1. Характеристика водопотребления и водоотведения 260
7.2. Эффективность очистки сточных вод 262
7.3. Санитарное состояние Невской губы - основного приемника сточных вод ЦСА и ССА 264
7.4. Совершенствование нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне 267
Краткое заключение 278
Заключение 281
Выводы 308
Практические рекомендации 313
Список литературы
- Основные методы обработки и утилизации осадков сточных вод, их преимущества и недостатки
- Методы изучения заболеваемости рабочих основных профессий
- Гигиеническая оценка условий труда на основных этапах очистки сточных вод и утилизации осадка
- Изучение заболеваемости по данным обязательного и добровольного медицинского страхования
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные города представляют собой сложнейшие социально-экономические и технические системы, с которыми сопряжено множество различных по своей природе факторов риска, способных нарушить не только нормальное функционирование города, но и оказать негативное воздействие на здоровье человека и среду обитания (Губернский Ю.Д. и соавт., 2002; Рахманин Ю.А. и соавт., 2002, 2005; ПинигинМ.А. и соавт., 2004, 2006; Русаков Н.В. и соавт., 2005, 2006; Онищенко Г.Г., 2007).
Одной из наиболее значимых систем жизнеобеспечения города является водоотведение и очистка хозяйственно-бытовых, промышленных и поверхностных сточных вод, объем которых постоянно растет, особенно в городах-мегаполисах (Кармазинов Ф.В. и соавт., 2004; Храменков СВ. и соавт., 2006).
В Санкт-Петербурге действует общесплавная система водоотведения, в которую поступают сточные воды от населения, промышленных предприятий, объектов социального и культурного назначения, а также дождевые, талые и дренажные воды. Наличие комбинированной системы водоотведения обусловливает специфику состава и свойств общесплавных стоков и применения специальных технологических решений по их очистке (Пробирский М.Д., 2000).
Несмотря на то, что процессы очистки сточных вод, принятые во всем мире, аналогичны по основным технологическим показателям, способы утилизации образующихся осадков индивидуальны для каждой страны и каждого крупного города, что определяет разные подходы в оценке их гигиенической безопасности (Русаков Н.В., 1995; Латыпова В.З., 1999; Селивановская С.Ю., 2001).
Осадки от очистных сооружений Санкт-Петербурга содержат в значительном количестве тяжелые металлы, и это не позволяет использовать их в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Применение традиционного и широко распространенного метода размещения осадков на иловых площадках ограничено из-за высокого уровня стояния грунтовых вод, сложных климатических условий и отсутствия необходимых площадей для их размещения (Васильев Б.В., 2006).
Сложившаяся ситуация, а также неудачные попытки использования отечественных технологий термической сушки осадка, заставили обратиться к опыту наиболее развитых стран мира. Самым эффективным методом было признано сжигание (инсинерация) осадков сточных вод в псевдоожиженном слое Pyrofluid (OTV). С 1997 года на Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга (ЦСА) функционирует единственный в России и СНГ цех по сжиганию осадка сточных вод. В конце 2007 года технология Pyrofluid внедрена на Северной станции аэрации (ССА) и на Юго-западных очистных сооружениях. Несмотря на десятилетний период эксплуатации цеха по сжиганию осадка на ЦСА, системных исследований по оценке гигиенической безопасности этих уникальных сооружений не проводилось.
Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о внимании ученых к технологии очистки сточных вод, прежде всего, с точки зрения их влияния на санитарный режим водоемов (Новиков Ю.В. и соавт., 2002; Красовский Г.Н., 2003; Жолдакова З.И., 2003; Воробьева Л.В. и соавт., 2003; Ромашов П.Г. и соавт., 2004; Семенова В.В. и соавт., 2004; Егорова Н.А. и соавт., 2006; Soerensen J., 1995; De Vnies W., 1998). В то же время, являясь важнейшим элементом защиты поверхностных вод от загрязнения, городские очистные сооружения могут представлять опасность для обслуживающего персонала, населения, проживающего в зоне их влияния, а также окружающей среды.
В литературе имеются единичные публикации, посвященные оценке условий труда на данных объектах (Позин С.Г. и соавт., 1989; Крутикова Н.Н., 1990; Фигуровский А.П. и соавт., 2005; Мозжухина Н.А., 2007). При этом практически отсутствуют работы по изучению влияния факторов риска производственной среды и трудового процесса на здоровье работающих. Нуждается в уточнении методика изучения заболеваемости работающих (Лучкевич B.C. и соавт., 2006; Поляков И.В. и соавт., 2007).
Городские сооружения по очистке сточных вод являются сложными, многокомпонентными, занимающими большую площадь источниками атмосферных выбросов. В работах В.Н. Масычева и А.О. Карелина (2000) сообщается об источниках и ведущих компонентах выбросов станций аэрации Санкт-Петербурга. Однако эти исследования не касались цеха сжигания осадка, эффективности очистки дымовых газов, эмиссии диоксинов, шумового загрязнения, прогнозных оценок изменения качества атмосферного воздуха в связи со строительством и вводом в эксплуатацию цеха по сжиганию осадка на Северной станции аэрации.
Очистка сточных вод практически на всех этапах сопровождается образованием отходов производства и потребления (Русаков Н.В., 2005), которые нуждаются в токсикологической оценке для определения их безопасности в условиях производства и выбора оптимальных направлений утилизации. Однако эти вопросы не нашли достаточного отражения в гигиенической литературе. До конца не решен вопрос утилизации золы. Использование ее для приготовления почво-грунтов сдерживается из-за отсутствия установленной безопасной дозы (Васильев Б.В., 2006).
В процессе эксплуатации городские очистные сооружения потребляют определенное количество чистой воды, а также сбрасывают в водные объекты очищенные, условно чистые или неочищенные сточные воды (Гриднева М.А., 2004). В связи с этим становится очевидной необходимость гигиенической оценки очистных сооружений как источников загрязнения
9 водных объектов, определения вклада цеха по сжиганию осадка в систему водопользования очистных сооружений, влияния на нормирование предельно допустимого сброса в водоем-приемник сточных вод.
Актуальной для Санкт-Петербурга остается проблема совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне (Лопатин С.А. и соавт., 2005; Ахметзянов И.М. и соавт., 2006).
Перечисленный круг малоизученных и нерешенных вопросов, отсутствие научно-методических подходов к оценке гигиенической безопасности эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод определили актуальность настоящей работы.
Необходимость таких исследований связана еще и с тем, что в ближайшее время применяемые способы захоронения осадков, вывоз их на полигоны и даже сельскохозяйственное использование не будет допускаться законодательством Европейского Союза (ЕС). Данное обстоятельство имеет большое значение для государств, в т.ч. России, которые в ближайшее время намерены присоединиться к ЕС (Т. Паенк, 2003).
Диссертация является фрагментом Федеральной научно-исследовательской программы «Разработка системы мер по обеспечению гигиенической безопасности» (Договор №006/084/005 от 2000 г.) и выполнялась в рамках тем СПбГМА им. И.И. Мечникова: «Разработка региональных основ и принципов безопасности среды обитания и здоровья населения» (№ государственной регистрации НИР 0120012944); «Разработка региональных показателей качества воды и приоритетных профилактических мероприятий по оптимизации хозяйственно-питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области» (№ государственной регистрации НИР 01960011530) и НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Е. Сысина РАМН по теме: «Эколого-гигиеническая оценка почвы и отходов».
Цель исследования — разработка научных основ, методических подходов и практических рекомендаций по обеспечению гигиенической безопасности городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод (на модели Центральной и Северной станций аэрации Санкт-Петербурга).
Для реализации цели исследования были сформулированы и решались следующие основные задачи:
разработать, обосновать и апробировать на региональном уровне методические подходы и программу системного изучения факторов риска, их влияния на здоровье работающих и окружающую среду при эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод;
дать сравнительную гигиеническую оценку технологии очистки сточных вод и утилизации осадка на Центральной и Северной станциях аэрации; оценить условия труда на рабочих местах основных цехов ЦСА и ССА;
изучить заболеваемость работающих на очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»; показать целесообразность использования в гигиенических исследованиях данных систем обязательного и добровольного медицинского страхования для объективной оценки заболеваемости по обращаемости;
дать комплексную эколого-гигиеническую оценку ЦСА и ССА как источников образования отходов производства и потребления; изучить токсичность и опасность отходов; обосновать безопасные условия утилизации золы - основного отхода цеха сжигания осадка сточных вод;
- представить гигиеническую характеристику ЦСА и ССА как
источников загрязнения атмосферного воздуха; оценить эффективность
применяемых способов очистки дымовых газов, в том числе по эмиссии
диоксинов;
дать гигиеническую оценку ЦСА и ССА как источников загрязнения водных объектов; обосновать предложения по совершенствованию нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне;
разработать систему мероприятий по обеспечению гигиенической безопасности эксплуатации сооружений по очистке сточных вод с технологией сжигания осадка для здоровья человека и среды обитания.
Научная новизна. Настоящая работа является первым в Российской
Федерации системным исследованием, посвященным гигиенической оценке
безопасности городских очистных сооружений, использующих передовую
технологию обращения с осадками сточных вод - сжигание в
псевдоожиженном слое печей Pyrofluid. На примере Центральной и Северной
станций аэрации Санкт-Петербурга впервые показано, что эксплуатация
сооружений подобного типа связана с формированием специфических
факторов риска, как для здоровья обслуживающего персонала, так и
окружающей среды. ?
На большинстве рабочих мест условия труда классифицированы как вредные, второй и третьей степени. Впервые для изучения заболеваемости работающих, наряду с ЗВУТ, использованы данные обязательного (ОМС) и добровольного (ДМС) медицинского страхования. Выявлено однонаправленное изменение показателей ЗВУТ и данных ОМС и ДМС, что объективно свидетельствует о неблагоприятном влиянии условий труда на здоровье работающих.
Существенно детализированы источники образования отходов производства и потребления. Установлено, что отходы, образующиеся на основных этапах очистки сточных вод и сжигания осадка, относятся к 3 и 4 классу токсичности. Впервые представлена комплексная эколого-гигиеническая и токсикологическая характеристика золы от сжигания осадка сточных вод. Показано, что данный отход относится к третьему классу
12 опасности для здоровья человека и к четвертому классу - для окружающей природной среды. В результате проведенных исследований установлена безопасная доза золы (240 г/кг) для приготовления почво-грунтов и даны рекомендации по ее безопасному использованию в дорожном строительстве.
Показано, что внедрение технологии сжигания осадка сточных вод приводит к увеличению числа организованных источников выбросов и эмиссии дымовых газов в атмосферу. На основании анализа качественного и количественного состава выбросов, оценки эффективности их очистки и зонального распределения в приземном слое атмосферы обоснован перечень приоритетных компонентов для организации мониторинговых наблюдений.
Исследования позволили установить, что технология сжигания осадка не влияет на эффективность очистки сточных вод, не изменяет существенно водопотребление и водоотведение очистных сооружений и не требует корректировки установленных для предприятия предельно допустимых сбросов вредных веществ в водоем-приемник.
Показана необходимость совершенствования нормативно-правового обеспечения в области водоотведения и очистки сточных вод на региональном уровне. При этом в качестве модели законотворческой деятельности рекомендовано использовать Санкт-Петербург, т.к. в этом мегаполисе сочетаются проблемы крупных городов, региональные особенности и наличие современного научного, промышленного и правового потенциала.
Обоснованы основные принципы приоритетных решений и общей стратегии по оптимизации условий труда и охраны окружающей среды в районах размещения сооружений по очистке городских сточных вод с технологией сжигания осадка.
Теоретическая значимость работы состоит в выявлении ранее не изученных закономерностей формирования факторов риска производственной и окружающей среды, их влияния на здоровье
13 работающих при эксплуатации цехов по сжиганию осадка сточных вод. Дано теоретическое обоснование необходимости развития нового научного направления - «Охрана окружающей среды, здоровья работающих и населения при эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод».
Практическая значимость. На основании результатов комплексных многоплановых исследований разработаны рекомендации по обеспечению гигиенической безопасности сооружений по очистке городских сточных вод, использующих современную технологию сжигания ОСВ, включающие: систему оперативного контроля за качеством окружающей среды, условиями труда и здоровьем работающих; перечень наиболее информативных и приоритетных показателей оценки качества воздуха рабочей зоны, атмосферного воздуха, водных объектов, почвы, отходов производства и потребления; программу производственного контроля и социально-гигиенического мониторинга; рекомендации по медицинскому обслуживанию рабочих канализационных очистных сооружений.
Материалы исследования использованы при создании нормативных и методических документов различного уровня внедрения.
Федеральный уровень:
СП 2.1.7.1386-03 «Определение класса опасности токсичных отходов производства и потребления»;
СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления»;
- «Применение ультрафиолетового излучения в практике
обеззараживания воды». Пособие для врачей (СПб., 2006);
- «Эпидемиология, диагностика и профилактика ротовирусных
инфекций». Методические указания (СПб., 2007);
- «Медицинская статистика в амбулаторно-поликлинических
учреждениях промышленных предприятий». Учебное пособие (СПб., 2007);
- «Гигиенические аспекты эксплуатации городских очистных
сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод». Учебное пособие
(СПб., 2007).
Региональный уровень:
- Проекты законов Санкт-Петербурга «О питьевом водоснабжении» (2005);
«О водоотведении» (2005); «О зонах санитарной охраны водоемов» (2007);
- «Гигиена питьевого водоснабжения». Учебно-методическое
руководство (СПбГМА, 2005);
- Технические условия: ТУ № 039200 - 001 - 43462018 - 2007; ТУ
№ 039200 - 001 - 50930750 - 2007 «Почво-грунты рекультивационные» и ТУ
№ 039200-001-73398826-2007 «Почво-грунт планировочный».
Результаты исследований и разработанные нормативно-методические документы внедрены в деятельность: ТУ «Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по г. Санкт-Петербург», ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологи в г. Санкт-Петербург»; ФГУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»; НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера; ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»; ЗАО «Гипробум-инжиниринг».
Ряд положений теоретического и прикладного значения используются в курсе лекций по гигиене производственной и окружающей среды для студентов и слушателей факультета усовершенствования врачей СПбГМА им. И.И. Мечникова и Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования.
Внедрение результатов работы в практику подтверждено актами и справками о внедрении.
Апробация диссертации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- конференциях с международным участием: «Почва, отходы
производства и потребления: проблемы охраны и контроля» (Пенза, 1998,
15 1999); «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2000); «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2000); «Актуальные проблемы медицины труда» (Донецк, Украина, 2006); «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2006); «Вода: экология и технология» «Экватек-2006» (Москва, 2006); «Окружающая среда и здоровье населения» (Пенза, 2006); «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2006); «Здоровье и безопасность жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути их решения» (Уфа, 2006); «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, 2006); «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006); «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2007); «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность» (Пенза, 2007); «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2007); «Фундаментальные и прикладные проблемы питания» (Санкт-Петербург, 2007).
- Всероссийских конференциях: «Актуальные проблемы медицинской
экологии» (Орел, 1998); 2-й съезд токсикологов России (Москва, 2003);
«Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы»
(Пенза, 2006); II съезд военных врачей медико-профилактического профиля
Вооруженных Сил Российской Федерации (Санкт-Петербург, 2006),
«Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья
человека» (Санкт-Петербург, 2007).
- региональных конференциях: «Качество питьевой воды,
водоотведения и здоровья населения» (Рязань, 2000); «Состояние
окружающей среды и здоровье населения Северо-западного региона» (Санкт-
Петербург, 2006); «Хлопинские чтения» «Здоровье населения в современной
среде обитания» (Санкт-Петербург, 2006); «Эпидемиология, диагностика и
профилактика вирусных гепатитов. Современное состояние» (Санкт-Петербург, 2006); «Состояние здоровья населения и факторы риска» (Санкт-Петербург, 2007).
- Пленумах Научного совета по экологии человека и гигиене
окружающей среды РАМН: «Экология человека, гигиена и медицина
окружающей среды на рубеже веков: состояние и перспективы» (Москва,
2006); «Современные проблемы гигиены города, методология и пути
решения» (Москва, 2006).
- Слушаниях Законодательного собрания Санкт-Петербурга по вопросу
«Состояние и перспективы совершенствования правового поля, связанного с
санитарной охраной реки Невы, как основного источника водоснабжения
Санкт-Петербурга» (2005, 2006, 2007).
Личный вклад. Личное участие автора в получении результатов состоит в определении научного направления, планировании, организации и проведении исследований по всем разделам диссертационной работы, формировании цели и задач, определении объемов и методов исследований, анализе, обобщении и обсуждении полученных результатов, их внедрении в научную и практическую деятельность учреждений. Доля участия автора в получении и накоплении данных составляет 75-80% в обработке и анализе материалов- 100%.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 50 научных работах, в т.ч. 12 - в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Положения, выносимые на защиту:
1. Программа системных исследований по оценке гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод должна включать: оценку технологического процесса и условий труда; изучение заболеваемости работающих; характеристику сооружений как источников образования отходов производства и потребления, источников загрязнения атмосферного воздуха
17 населенных мест и воды водоисточников; совершенствование нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне; обоснование основных направлений профилактических мероприятий.
Современные технологии очистки городских сточных вод формируют специфические профессионально-производственные факторы риска для обслуживающего персонала. Показатели посещаемости работающими ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербурга» медицинских учреждений по программам обязательного и добровольного медицинского страхования наряду с данными заболеваемости с временной утратой трудоспособности свидетельствуют о значительном превышении заболеваемости работающих Левобережного филиала по сравнению с Правобережным филиалом.
Воздействие городских очистных сооружений на окружающую среду является многофакторным, с приоритетами по загрязнению атмосферного воздуха и образованию отходов производства и потребления. Технология сжигания ОСВ практически не изменяет поступление в атмосферный воздух химических веществ с открытых очистных сооружений. При этом существенно возрастает эмиссия дымовых газов, что предъявляет повышенные требования к эффективности их очистки. Система очистки вентиляционного воздуха, высокотемпературный нагрев, многоступенчатая газо- и пылеочистка дымовых газов с выбросами через высокие трубы существенно снижает вероятность загрязнения приземного слоя атмосферы.
Использование технологии сжигания осадков сточных вод следует рассматривать в качестве одного из основных альтернативных и управляемых способов обращения с отходами производства в городах-мегаполисах. При вводе в действие цеха по сжиганию осадка: сокращаются выбросы в атмосферу за счет ликвидации иловых карт, полигонов для складирования ОСВ и снижения удельных выбросов загрязняющих веществ; уменьшается опасность загрязнения подземных вод; исключается изъятие
18 ценных в аграрном и рекреационном отношении пригородных земель. Образующийся в процессе сжигания новый отход - зола, может быть утилизирован в дорожном строительстве и приготовлении почво-грунтов.
Внедрение технологии сжигания осадка, несмотря на существенные изменения оборудования и некоторых материальных потоков в основной технологической схеме очистки сточных вод, не приводит к сокращению сброса в водоемы-приемники загрязняющих веществ. Для повышения эффективности очистки сточных вод необходимо вносить усовершенствования в технологию механической и, в особенности, биологической очистки. Разработаны принципы совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне.
Сформулировано новое научное направление в гигиене - «Охрана окружающей среды, здоровья работающих и населения при эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод». Развитие данного направления позволит решать возникающие гигиенические, экологические и технические вопросы при проектировании, строительстве и эксплуатации новых цехов сжигания осадка сточных вод.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 396 страницах машинописного текста, иллюстрирована 81 таблицей и 31 рисунком. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания методов и объема исследований, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения. Библиографический указатель литературы включает 402 источника, в т.ч. 271 отечественных и 131 иностранных авторов.
Основные методы обработки и утилизации осадков сточных вод, их преимущества и недостатки
Осадки сточных вод (ОСВ), образующиеся в результате переработки городских сточных вод, представляют один из важнейших негативных факторов антропогенного воздействия на окружающую среду и среду обитания человека (Русаков Н.В. и соавт., 1994).
С развитием промышленности и ростом городов, объем осадков сточных вод постоянно увеличивается. В индустриально развитых странах в среднем от одного жителя в год образуется 19 кг сухого вещества ОСВ или 52 г в сутки. Во Франции, например, на каждого жителя приходится ежегодно 100 кг ОСВ. На сегодняшний день годовой объем образующихся в Европе и Северной Америке осадков сточных вод составляет 40 млн. т по сухому веществу, что эквивалентно известной горе Монблан. Объем осадков имеет постоянную тенденцию к росту с интенсивностью до 12% в год. По некоторым данным, годовая потребность рынка услуг по обработке осадков в Европе и Северной Америке оценивается сегодня в 20 млн. евро (Герасимов Г.Н., 2006). Согласно данным N. Hue (1995), количество ежегодно образующихся осадков составляет в Италии 1,2-106 т, в Англии -1,5-Ю6 т., в Германии - 2,2-Ю6 т, в США (1990 г.) - 8,5-Ю6 т, а в 2000 г. количество осадков (в США) достигло 12-106 т. В Российской Федерации при численности населения 141 млн. человек, в том числе 101 млн. городского населения, расчетный объем выхода сухого ОСВ оценивается величиной 2,5-Ю6 т в год (Русаков Н.В. и соавт., 1998; Латыпова В.З. и соавт., 1999; Щербо А.П., 2002).
В связи с этим, во всем мире проблема своевременного удаления ОСВ с территории очистных сооружений, их обработка и утилизация относится к числу сложнейших экологических проблем (Агрононик Р.Я., 1995; Васильев Б.В. и соавт., 1997; Дрозд Г .Я. и соавт., 2001; Кармазинов Ф.В. и соавт., 2001; Лотош В.Е., 2002; Савельева Л.Н., 2003; Похил Ю.Н. и соавт., 2004; Meier К.А., 1993; Van Den Berg J.J., 1993; FuKuda H., 1994;. Garsia-Delgado R.A et al., 1994; Mieszovski A. et al., 1995).
В России с 1997 года осадки сточных вод включены в Федеральный классификационный каталог отходов как подлежащие инвентаризации с целью составления экологических паспортов и оценки возможного воздействия на сопредельные среды (Русаков Н.В. и соавт., 1999).
В процессе механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод образуются различные виды осадков: грубые (отбросы), задерживаемые решетками; тяжелые, задерживаемые песколовками; плавающие (жировые вещества), задерживаемые жироловками или всплывающие в отстойниках; первичные (сырые), задерживаемые первичными отстойниками; вторичные (активные ил, биопленка и шламы), задерживаемые после аэротенков и биофильтров (Евилевич А.З. и соавт., 1988; Туровский И.С., 1988, 1998; Аветисян П.К. и соавт., 1992; OngerthJ., 1999). Образующиеся в процессе очистки сточных вод первичные и вторичные осадки смешиваются на насосных станциях и подвергаются в дальнейшем совместной обработке.
Под обработкой осадков подразумевают удаление их с территории очистных сооружений и подготовка к утилизации. Большие объемы, бактериальная зараженность, наличие органических веществ, способных быстро загнивать с выделением неприятных запахов, неоднородность химического состава и водоотдающих свойств, осложняют обработку осадков, создают дополнительные эколого-гигиенические проблемы.
В общем виде современная технология обработки осадков включает стадии уплотнения, стабилизации, обезвоживания и обеззараживания (Демидов Ю.Ю. и соавт., 1970; Туровский И.С., 1988; Гримайло Л.В., 1990; Загорский В.А. и соавт., 1998; Гумен С.Г. и соавт., 2000; Саидаминов И.А. и соавт., 2000; Зыкова И.В. и соавт., 2001; Кармазинов Ф.В. и соавт., 2001, 2002).
Значительное количество образующихся ОСВ размещается на иловых площадках (Агроник Р.Я., 1995; Есин A.M., 1997; Зильберман М.В. и соавт., 1999; Медведев А.С. и соавт., 2002;), вывозятся в отвалы, неприспособленные шламонакопители и др. Складируемые на открытых площадках осадки городских сточных вод нуждаются в отчуждении больших земельных площадей в пригородных зонах (Гоухберг М.С. и соавт., 1992; Торунова М.Н. и соавт., 1998; Macho P.S., 1986; Kuhlman L.R. et al., 1993). Так, для подсушки 1 м3 осадка на иловых площадках требуется примерно 1 м площади, а для оборудования иловых площадок, рассчитанных на подсушку всего осадка очистных сооружений российских городов, потребовалось бы около 50 тыс. га земли. Даже при условии выделения вблизи городов таких площадей под иловые площадки, что практически осуществить невозможно, проблема подготовки осадков к утилизации была бы далека от решения (Пробирский М.Д. и соавт., 2000).
Методы изучения заболеваемости рабочих основных профессий
Современные технологии очистки городских сточных вод формируют специфические профессионально-производственные факторы риска для здоровья обслуживающего персонала (Позин С.Г. и соавт, 1989; Картин А.Н. и соавт, 1990; Booras S.J., 1974).
Гигиеническая оценка условий труда и трудового процесса предусматривала изучение системы водоотведения и очистки сточных вод в
Санкт-Петербурге, сравнительную оценку технологического процесса на Центральной и Северной станциях аэрации, комплексную гигиеническую оценку условий труда с определением основных неблагоприятных производственных факторов и выявлением источников их формирования.
Исследование факторов производственной среды включало определение параметров микроклимата, уровней производственного шума, общей вибрации, искусственной освещенности, электромагнитного поля, электростатического потенциала, яркости, химических веществ, пыли биологического фактора, а также тяжести и напряженности трудового процесса . Перечень определяемых параметров зависел от рабочего места.
Для очистных сооружений микроклимат имеет большое значение в силу специфики технологического процесса.
Микроклимат - комплекс физических факторов (температура воздуха, относительная влажность, скорость движения, тепловое излучение), оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его тепловое состояние и определяющих самочувствие, работоспособность, здоровье и производительность труда (Измеров Н.Ф. и соавт., 2003).
Роль микроклимата в жизнедеятельности человека предопределяется тем, что последняя может нормально протекать лишь при условии сохранения температурного гомеостаза организма, который достигается за счет системы терморегуляции и усиления деятельности других функциональных систем: сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной и систем, обеспечивающих энергетический, вводно-солевой и белковый обмен. Напряжение в функционировании перечисленных систем, обусловленное воздействием неблагоприятного (нагревающего, охлаждающего, экстремального) микроклимата, может сопровождаться ухудшением здоровья, которое усугубляется воздействием на организм других вредных производственных факторов (шум, вибрация, химические вещества и др.).
Климатические особенности территорий расположения ЦСА и ССА оценивали по СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также по СНиП «Строительная климатология и геофизика». Оценку микроклимата проводили в холодный и теплый периоды года на рабочих местах постоянного и временного пребывания работающих. При оценке микроклимата рабочих мест были использованы общепринятые подходы (ГОСТ 12.1005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»). Измерению подлежали температура воздуха, скорость его движения, относительная влажность. Замеры проводились с помощью измерителя температуры и влажности «ТКА-ТВ» и термоэлектроанемометра ТАМ-1. Для изучения динамики изменений температуры и относительной влажности воздуха в течение суток использовали метеорологические термограф М-16 и гигрограф М-21. Результаты измерений температуры влажности и скорости движения воздуха оценивали по СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Всего проведено 360 измерений.
Шум является одной из ведущих профессиональных вредностей на многих производствах. Являясь общебиологическим раздражителем, он способен влиять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения. Неблагоприятные последствия воздействия шума могут быть условно подразделены на специфические, наступающие в звуковом анализаторе, и неспецифические, возникающие в других органах и системах. Основная роль в развитии шумового поражения принадлежит интенсивности шума. Причем изменения в центральной нервной системе наступают значительно раньше, чем нарушения в звуковом анализаторе (Алексеев СВ., Суворов Г.А., 1976).
Гигиеническая оценка условий труда на основных этапах очистки сточных вод и утилизации осадка
В обзоре литературы было показано, что оценке различных технологий очистки сточных вод с точки зрения санитарной охраны водоемов, посвящено значительное число работ. В то же время, имеются лишь единичные публикации по оценке условий труда рабочих, занятых обслуживанием канализационных очистных сооружений.
С 2002 г. нами совместно с лабораторией гигиены труда Испытательного Центра СПбГМА им. И.И. Мечникова проводились исследования по комплексной гигиенической оценке условий труда на ЦСА и ССА. Результаты этих исследований в обобщенном виде представлены ниже.
К основным цехам станций аэрации, как указывалось ранее, относятся главная насосная станция, цех механической очистки, цех биологической очистки и цех обработки осадка.
Главную насосную станцию обслуживают машинисты насосных установок, которые производят пуск и остановку насосов, осуществляют контрольные осмотры, а в случае необходимости - регулировку технологических агрегатов, систем технической воды, трубопроводов и арматуры. Кроме того, они вместе со слесарями участвуют в профилактическом и текущем ремонте оборудования, подтягивают сальники, смазывают подшипники электродвигателей и насосных агрегатов.
Трудовая деятельность связана с постоянным перемещением (до 7% рабочей смены) по всем отметкам главной насосной станции, однако наиболее часто осуществляется контроль работы электродвигателей насосов в сухом отделении, а также непосредственно насосов и решеток в мокром отделении.
В цехе механической очистки основными технологическими профессиями являются машинисты насосных установок, трудовая деятельность которых в целом похожа на машинистов Главной насосной станции, а также операторы на решетках, контролирующие процесс очистки стоков от крупных механических примесей путем регулирования подачи сточных вод и изменения положения щитовых затворов. Кроме того, операторы на решетках производят чистку последних, обслуживают канатные механизмы и участвуют в уборке мусора из накопительных бункеров. Время работы в условиях производственной обстановки цехов механической очистки составляет до 80% рабочей смены.
Одной из основных профессий цеха биологической очистки является машинист насосных установок, который осуществляет пуск и остановку вертикальных и горизонтальных насосов, контролирует их работу, обслуживает электродвигатели, приводы и трубопроводы. Машинист находится до 80% трудовой смены под воздействием вредных производственных факторов.
Технологический процесс в цехе обработки осадка контролируют операторы насосных установок, которые выполняют аналогичные машинистам насосных установок функции. Кроме того, в указанном цехе заняты операторы на центрипрессах, очищающие от осадка барабаны и бункера центрипрессов и центрифуг, контролирующие их работу, а также осуществляющие мелкий и подготовку к крупному ремонту оборудования. Под воздействием вредных факторов производственной среды они находятся до 75-80% рабочей смены.
Общий контроль за ходом технологического процесса в цехе обработки осадка осуществляется по приборам центрального пульта управления, за которым постоянно, до 95% рабочей смены, находится оператор.
При проведении санитарно-гигиенической оценки условий труда установлено, что тяжесть трудового процесса машинистов и операторов станций биологической очистки сточных вод не является ведущим неблагоприятным фактором.
Как следует из таблицы 3.2, по показателям тяжести трудового процесса не наблюдалось существенных различий, как между различными профессиями, так и между аналогичными профессиями на ЦСА и ССА. При этом общая оценка тяжести труда всех изученных профессий соответствовала классу 2 - допустимым условиям труда.
Изучение заболеваемости по данным обязательного и добровольного медицинского страхования
При существующих методических подходах добиться получения достоверной информации об истинной распространенности хронической патологии через статистику ЗВУТ невозможно. Связано это с несколькими обстоятельствами. Во-первых, хронические заболевания могут иметь ремиссии более 3-лет. Во-вторых, даже единичное обострение хронического заболевания или возникновение нового нередко ведет к переходу работника на новое место труда, в другую профессиональную группу на данном предприятии или способствует увольнению работника с предприятия вообще. На существование такой тенденции указывал еще Н.А. Вигдорчик в 1928 году (Зайцев В.М., 1983). Переход на другую работу или увольнение работника с хроническим заболеванием ведет к «выпадению» его, как единицы статистического наблюдения в «стажированных» группах. Таким образом, теряется одно из главных условий статистического анализа заболеваемости как объективного явления - независимость проявления факта хронического заболевания.
Существенным недостатком ЗВУТ является невозможность на основе данных статистического анализа распространенности случаев и тяжести временной утраты трудоспособности вести прямой учет нагрузки медицинского персонала. Данные ЗВУТ дают возможность лишь косвенно судить о потребности работников, подвергающихся воздействию неблагоприятных факторов производства, в различных видах медицинской помощи. Таким образом, расчеты экономической, социальной и медицинской эффективности (или соответствующих потерь) через ЗВУТ могут проводиться лишь приближенно. Этих недостатков не имеет учет посещаемости медицинских учреждений.
Методической основой статистики, позволяющей наиболее детально оценить роль того или иного фактора риска, является так называемый «полицевой» учет обращаемости за медицинской помощью. В основе полицевого учета лежит регистрация всех случаев заболеваний, обращений, посещений медицинских учреждений и т.п. на конкретное лицо. Организация такого полицевого учета — весьма сложная задача, решение которой так и не состоялось, несмотря на многочисленные попытки в течение десятилетий ввести такой учет в промышленной медицине на территории Российской Федерации.
Основной причиной сложности организации полицевого учета является широкая доступность (пусть даже и относительная) медицинской помощи, которая обеспечивается развитой сетью амбулаторно-поликлинических и стационарных учреждений. Трудоспособное население любого крупного населенного пункта может обратиться за медицинской помощью в медико-санитарную часть или цеховое отделение прикрепленной к его предприятию территориальной поликлиники, поликлинику или стационар по месту жительства, а так же в любое специализированное учреждение в своем или другом городе. Если обращение за медицинской помощью за пределы медико-санитарной части или цехового отделения прикрепленной поликлиники не сопровождалось утратой трудоспособности, т.е. выдачей больничного листка, то суммарная регистрация таких обращений на практике была просто невозможна.
На сегодняшний день гарантированное получение медицинской помощи гражданами России при обращении в государственные и негосударственные медицинские учреждения, имеющие лицензию на право заниматься лечебно-профилактической деятельностью, обеспечивается за счет обязательного медицинского страхования (ОМС), которое может дополняться добровольным медицинским страхованием (ДМС). Сплошной статистический учет обращений в пределах города или сельского района (при ДМС, даже если обращения были за пределами территорий проживания) при высокой доступности квалифицированной и специализированной медицинской помощи, создает предпосылки получения объективной информации, позволяющей достоверно судить о состоянии здоровья работающего населения, нагрузке и эффективности использования медицинского персонала, что невозможно при учете ЗВУТ. Условиями страхования предусматривается получение медицинской помощи, как правило, в разных учреждениях. В связи с этим, появляется возможность получать данные об исчерпанной обращаемости, практически исключается возможность неполной регистрации случаев обращений.
В условиях существующей системы медицинского страхования в России данные об оказании медицинских услуг населению поступают из всех страховых компаний, осуществляющих страховые услуги населению, в Единые Информационные Центры (ЕИЦ) ОМС административных территорий. Страхование граждан организуется по территориально-производственному принципу. Это означает, что страхователем неработающего населения (в основном детей и пенсионеров) выступают органы исполнительной власти города, а работающего населения — работодатели по договору с какой-либо страховой компанией. Таким образом, все работники предприятия, как правило, страхуются одной страховой компанией, что значительно облегчает получение данных об обращаемости за медицинской помощью в независимости от места проживания работников предприятия. Это обстоятельство особенно важно при изучении заболеваемости работников предприятия в условиях крупных населенных пунктов, где медицинская помощь осуществляется развитой сетью медицинских учреждений, и получение медицинской помощи работниками предприятия всегда рассредоточено по разным учреждениям.
При всех известных дефектах (запаздывание актуализации, ограниченность доступа к информации для других организаций), система оказания и оплаты медицинских услуг через ОМС и ДМС, позволяет накапливать объемные базы данных и получать на их основе точные дифференцированные показатели, решается проблема сведения всей информации на одно лицо в одном месте.
Система ОМС и ДМС значительно расширяет возможности достоверной статистической оценки заболеваемости по обращаемости населения, особенно трудоспособного. Однако возникают не только новые возможности, но и новые проблемы.
Главной из этих проблем является то, что основной единицей учета в системе ОМС считается «услуга», оказанная специалистом различного профиля в конкретном медицинском учреждении. Для медицинской статистики важен учет случаев заболеваний или обращений, а оказание услуги может быть не связано с наличием заболевания. «Медицинская услуга» - это товарная единица, которая не обязательно является характеристикой заболевания или оказания медицинской помощи в связи с заболеванием, она может быть фактом оказания парамедицинской услуги (выдача справки, направления и т.п.). Поэтому очень важно в базе данных ОМС предусмотреть возможность выделения из всей совокупности оплачиваемых по страхованию услуг, услуги являющиеся фактом оказания медицинской помощи.
Существенным достоинством страховой медицины является возможность более реально считать материальные средства, затраченные на оказание медицинских услуг. Таким образом, оценка заболеваемости может производиться в рублях не только на основе учета невыпущенной продукции и величины выплаченного пособия, но и на основе учета (пусть и неполного) конкретной стоимости медицинских услуг.
Похожие диссертации на Научные основы обеспечения гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод
