2.2 Защита человека от химических и биологических негативных факторов
Задачей защиты от химических и биологических негативных факторов является исключение или снижение до допустимых пределов попадания в организм человека вредных веществ и микроорганизмов, контакта с вредными или опасными биологическими объектами. Вредные вещества и микроорганизмы могут попадать в организм человека со вдыхаемым воздухом, питьевой водой, пищей, проникать через кожу.
Поэтому задачей защиты является удаление веществ из зоны их образования; минимизация их попадания в воздух, воду, пищу; очистку загрязненного воздуха или воды от них перед попаданием в воздух рабочей зоны, территории предприятия, биосферу.
Защита от загрязнения воздушной среды
Задачей защиты воздушной среды от вредных выбросов и выделений является обеспечение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны, на территории предприятия, атмосфере населенных мест не выше предельно допустимых концентраций.
Эта цель достигается применением следующих методов и средств:
рациональное размещение источников вредных выбросов по отношению к рабочим местам;
удаление вредных выделений от источника их образования посредством местной или общеобменной вытяжной вентиляции;
применение средств очистки воздуха от вредных веществ;
применение индивидуальных средств защиты органов дыхания человека.
Вентиляция
Система вентиляции представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих воздухообмен в помещении, т. е. удаление из помещения загрязненного, нагретого, влажного воздуха и подача в помещение свежего, чистого воздуха.
По зоне действия вентиляция бывает общеобменная, при которой воздухообмен охватывает все помещение, и местная, при которой обмен воздухом осуществляется на ограниченном участке помещения. По способу перемещения воздуха из помещения и в помещение вентиляция разделяется на естественную и механическую.
При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется благодаря возникающей разницы давлений снаружи и внутри здания.
Рис. 18: Системы промышленной вентиляции
Организованная общеобменная вентиляция, при которой в помещение подается и из помещения удаляется заданное количество воздуха, называется аэрацией. Регулирование необходимого количества воздуха, подаваемого и удаляемого, обеспечивается необходимой площадью открытых окон, фрамуг и т. д.
Эффективность естественной вентиляции зависит от разницы температур снаружи и внутри помещения (разницей температур определяется разница плотностей воздуха), высоты расположения вытяжных отверстий и скорости ветра снаружи помещения. Достоинством естественной вентиляции является отсутствие затрат энергии на передвижение масс воздуха в помещение и из него. Однако естественная вентиляция имеет очень существенный недостаток, а именно: в теплый период года и в безветренную погоду ее эффективность может существенно падать.
Механическая вентиляция лишена недостатков естественной вентиляции. Механической называется вентиляция, в которой воздух подается в помещения и (или) удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием специальных механических побудителей — вентиляторов. Механическая вентиляция может быть приточной, при которой воздух вентилятором подается в помещение; вытяжной, при которой воздух удаляется из помещения, и приточно- вытяжной, при которой свежий воздух подается в помещение, а загрязненный воздух удаляется из помещения.
Методы и средства очистки воздуха от вредных веществ
Для очистки загрязненного воздуха применяются аппараты различных конструкций, использующие различные методы очистки от вредных веществ.
Основными параметрами газоочистных аппаратов и систем очистки являются эффективность и гидравлическое сопротивление. Эффективность определяет концентрацию вредной примеси на выходе из аппарата, а гидравлическое сопротивление — затраты энергии на пропуск очищаемых газов через аппараты. Чем выше эффективность и меньше гидравлическое сопротивление, тем лучше.
Если эффективности одного аппарата недостаточно для обеспечения требуемой чистоты отходящего воздуха, последовательно ставят несколько ступеней газоочистных аппаратов.
Пылеуловители. Для очистки отходящих газов от пыли имеется широкий выбор аппаратов, которые можно разделить на две большие группы: сухие и мокрые (скрубберы) — орошаемые водой.
Фильтры. В технике пылеулавливания широко применяют фильтры, которые обеспечивают высокую эффективность улавливания мелких частиц. Процесс очистки заключается в пропускании очищаемого воздуха через пористую перегородку или слой пористого материала. Перегородка работает как сито, не пропуская частицы с размером большим диаметром.
По типу фильтровального материала фильтры делятся на тканевые, волокнистые и зернистые.
У тканевых фильтров фильтровальной перегородкой является ткань (хлопчатобумажная, шерстяная, лавсановая, нейлоновая, стеклянная,
металлическая и т. д.) с регулярной структурой переплетения нитей (саржевой, полотняной и т. д.). Основной механизм фильтрования у таких фильтров — ситовый.
Волокнистые фильтры — это слой тонких и ультратонких волокон с нерегулярной, хаотичной структурой. Частицы пыли проходят внутрь слоя и задерживаются там, т. е. механизм фильтрования — объемный. Такие фильтры плохо регенерируются, т. к. удалить пыль изнутри слоя сложно.
Зернистые фильтрыв технике очистки промышленных выбросов используются редко и представляют собой насадку зернистого материала, спеченного или свободной засыпки.
Электрофильтрыиспользуют для очистки больших объемов воздуха с высокой эффективностью.Основным элементом электрофильтра являются пары электродов, один из которых коронирующий, а другой осадительный. На электроды подается постоянное высокое напряжение (14 ... 100 кВ).
Затраты электроэнергии на правильно работающих электрофильтрах на единицу объема очищаемого воздуха невелики, они конкурируют и даже превосходят по этому критерию другие типы пылеуловителей.
Пылеуловители мокрого типа (скрубберы) целесообразно применять для очистки высокотемпературных газов, улавливания пожаровзрывоопасныхпылей и в тех случаях, когда наряду с улавливанием пыли требуется улавливать токсичные газовые примеси и пары. Аппараты мокрого типа иначе называют промывателями газов, скрубберами.
Недостатком аппаратов мокрого типа является наличие систем водоснабжения, рециркуляции воды и ее очистки перед повторной подачей на орошение аппарата.
Газоуловители. Для удаления из отходящего воздуха вредных газовых примесей применяют следующие методы: абсорбция, хемосорбция, адсорбция, термическое дожигание, каталитическая нейтрализация.
Абсорбция— это явление растворения вредной газовой примеси сорбентом, как правило водой. Методом абсорбции можно улавливать только хорошо растворимые газовые примеси и пары. Так, хорошей растворимостью в воде обладают: аммиак, хлористый водород, фтористый водород, пары кислот и щелочей. Для проведения процесса абсорбции применяют аппараты мокрого типа, используемые в технике пылеулавливания, только в этом случае их принято называть абсорберами
Хемосорбция. Для газовых примесей нерастворимых или плохо растворимых в воде применяют метод хемосорбции, который заключается в том, что очищаемый воздух орошают растворами реагентов, вступающих в реакцию с вредными примесями с образованием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений.
В этом методе реагент не регенерируется, сульфит кальция в конечном итоге превращается в твердый гипс.
Адсорбция. Метод адсорбции заключается в улавливании микропористой поверхностью адсорбента (активированный уголь, селикагель) молекул вредных веществ. Метод обладает очень высокой эффективностью, но жесткими требованиями к запыленности воздуха — не более 2...5 мг/м3. Одним из лучших адсорбентов является активированный уголь, у которого на 1 г приходится до 1600 м2поверхности. Методом адсорбции очистка может осуществляться практически до следовых уровней вредных веществ. Адсорбция широко применяется для улавливания паров растворителей, неприятно пахнущих веществ, органических соединений и множества др. газов. Адсорбционная способность адсорбента тем выше, чем меньше его температура, и существенно снижается с ее повышением. Это используется в работе адсорберов и при их регенерации. Примером конструкции адсорбера является противогаз.
Методы и средства очистки воды
Защита водной среды от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств:
рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода;
разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций путем создания рассредоточенных выпусков;
применениемсредствочисткистоков.
Методы очистки сточных вод можно подразделить на механические, физико-химические и биологические.
Для очистки сточных вод от взвешенных частиц (механических частиц, частиц жиро- масло- и нефтепродуктов) применяют процеживание, отстаивание, обработку в поле центробежных сил, фильтрование и флотацию.
Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных и волокнистых включений. Процесс реализуют в вертикальных и наклонных решетках, ширина зазоров которых 15…20 мм, и волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит. Очистка решеток и волокноулавителей осуществляется вручную или механически.
Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с плотностью большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.
Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм.
Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ.
Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах.
Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки. Наиболее часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц фильтроматериала. В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала используют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.
Метод флотации заключается в адсорбировании примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены, который удаляют.
Физико-химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей. Как правило, физико-химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ. Применяются разнообразные физико-химические методы, из которых наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реагентные (разновидность реагентного метода — нейтрализация), электрохимические, электродиализные, ионообменные.
Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотаций для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей. Осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, между парами электродов (железных, стальных, алюминиевых). В результате электролиза воды образуются пузырьки водорода и кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность. Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках.
Коагуляция — это физико-химический процесс агломерации мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. В качестве веществ-коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, прежде всего сульфат алюминия, а также неочищенный сернокислый глинозем, алюминат натрия, хлорное железо, сульфат железа и др., для интенсификации процесса хлопьеобразования применяют синтетические высокомолекулярные вещества-флокулянты, основным из которых является полиакриламид. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в хлопьеобразующих камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием.
В электрокоагуляционных установках может быть реализован метод электрохимической очистки сточных вод. Таким методом можно очищать от ионов тяжелых металлов, цианидов.
Электродиализный метод очистки используют для удаления из малоконцентрированных сточных минеральных солей (в том числе солей тяжелых металлов), а также при переработке высококонцентрированных сточных вод (отработанных технологических растворов) с целью выделения из них ценных продуктов для последующего использования.
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно- коричневую или черную жидкую массу, обладающую землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил — это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микробов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), в биопленке (биофильтры) — черви, личинки насекомых, водные клещи. При очистке многих видов сточных вод используют бактерии рода Pseudomonas — грамотрицательные палочки.
Обеспечение качества питьевой воды
Качество питьевой воды зависит от источника водоснабжения — городской водопровод, открытый водоем, артезианская скважина. Качество водопроводной воды может быть неудовлетворительным по причине плохой водоподготовки, изношенности водопроводных труб. Подземные воды из артезианских скважин могут также не удовлетворять требованиям к питьевой воде, например содержать много железа и т. д.
Если предприятие удалено от населенных мест, люди трудятся в автономных условиях (геологи, строители, вахтовики на нефте- и газопромыслах и т. д.) может использоваться либо привозная вода, либо вода из открытых водоемов — рек, озер. Вода открытых водоемов может не соответствовать, что чаще всего бывает, требованиям к качеству питьевой воды.
Во всех случаях несоответствия качества питьевой воды нормативам она должна дополнительно очищаться и подготавливаться до требований СанПиН.
Конструкция и тип установок или устройств для подготовки питьевой воды определяется составом загрязнений и объемом используемой воды.
Для обессоливания воды применяются опреснительные электродиализные установки. Для обеззараживания воды все шире находят применение установки ультрафиолетового обеззараживания, в которых под действием жесткого бактерицидного ультрафиолетового излучения уничтожаются опасные и болезнетворные бактерии и микроорганизмы.
Для обеспечения питьевой водой небольших трудовых коллективов и коллективов, работающих в автономных условиях, могут применяться небольшие компактные устройства очистки типа фильтров «Турист-2М» (очищает воду от механических загрязнений, соединений железа, фенола, ядохимикатов, гуминовых кислот), «Мечта», «Коттедж» (удаляют те же вещества, что и «Турист-2М», и др.
Средства индивидуальной защиты человека от химических и биологических негативных факторов
В системе мероприятий по охране труда большое значение имеет обеспечение работающих средствами индивидуальной защиты (СИЗ) от проникновения в организм человека вредных и опасных химических веществ и микроорганизмов ингаляционным (через органы дыхания), пероральным (через рот и органы пищеварения) путем и через кожу, а также защиты кожных покровов и глаз от вредного воздействия.
СИЗ органов дыхания подразделяются на два основных класса: фильтрующие и изолирующие.
Фильтрующие СИЗ наиболее просты, надежны и не ограничивают работающему свободу передвижения. К фильтрующим СИЗ относятся: респираторы, противогазы, фильтрующие самоспасатели.
Условия применения фильтрующих СИЗ ограничены. Запрещается их использование в следующих случаях:
объемная доля кислорода в воздухе менее 18 %;
в воздухе содержатся вещества, защита от которых не предусмотрена инструкцией по эксплуатации;
концентрация вредных веществ в воздухе превышает максимальные значения, предусмотренные инструкцией по эксплуатации;
в воздухе содержатся неизвестные вредные вещества, а также низкокипящие и плохо сорбирующиеся органические вещества, такие как, метан, этан, бутан, этилен, ацетилен и пр.
Выбор СИЗ фильтрующего действия в значительной степени зависит от условий, в которых они должны эксплуатироваться, агрегатного состояния вредных веществ в воздухе, их концентрации.
Вредные вещества могут присутствовать в воздухе в паро-, газообразном состоянии и виде аэрозолей — пыли, дыма и тумана. В технической характеристике любого СИЗприводятся данные, по которым осуществляется выбор и использование средства. К параметрам, по которым осуществляется выбор СИЗ фильтрующего действия, относятся:
массовая концентрация пыли в воздухе, мг/м3 (для противо- пылевых респираторов);
содержание вредных веществ в воздухе, которое может быть выражено в единицах массовой концентрации (мг/л) или объемных долях;
время защитного действия — промежуток времени от начала поступления вредного вещества в средство защиты до появления за ним предельно допустимой концентрации вещества;
максимальная концентрация вредных веществ, при которой может применяться данное средство, — концентрация, выше которой может произойти быстрое повышение концентрации вредного вещества на вдохе более допустимой или разогрев вдыхаемого воздуха выше допустимого значения;
коэффициент подсоса — отношение концентрации вредного вещества, проникающего под лицевую часть, минуя фильтрующий элемент, к ее начальной концентрации в воздухе, выраженное в процентах;
коэффициент проницаемости — отношение концентрации аэрозоля вредного вещества после фильтрующего элемента к его начальной концентрации, выраженное в процентах.
Респираторы. Респираторы могут быть разнообразных видов в зависимости от состава вредных веществ, их концентрации и требуемой степени защиты.
Наиболее широкое распространение получили противопылевые респираторы Противопылевыереспираторы не защищают органы дыхания от газов, паров и легковоспламеняющихся веществ.
При необходимости защиты органов дыхания от вредных газов и паров применяются респираторы, состоящие из резиновой полумаски и поглощающих газы патронов и предназначенные для защиты от вредных веществ при концентрациях, не превышающих 10... 15 ПДК.
Промышленные противогазы предназначены для защиты органов дыхания, лица и глаз от вредных веществ, присутствующих в воздухе. В зависимости от применяемых коробок противогаз может защищать от газов (паров) вредных веществ (с поглощающими коробками), от аэрозолей вредных веществ (с фильтрующими коробками) и одновременно от газов (паров) и аэрозолей вредных веществ (с фильтрующе-поглощающими коробками).
В зависимости от массы и размеров коробки противогазы выпускаются трех типов: малого габарита, среднего габарита и большого габарита.
При выделении вредных веществ и микроорганизмов (вирусов, бактерий и т. д.), которые могут проникать (заражать) человека через кожные покровы, применяются изолирующие комплекты .Такие комплекты состоят из комбинезона с капюшоном, рукавиц, осоюзки и снабжаются дыхательным аппаратом.