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

Следует отметить, что взвешенные вещества (частицы золы) были обнаружены в воздухе рабочей зоны других цехов ЦСА. В виде мелких частичек (0,001-0,01 мкм) зола проникает через неплотности аппаратуры в сопредельные помещения. Существенный вклад в загрязнение воздуха внутри помещений вносит процесс отгрузки золы в автотранспорт.

Одним из гигиенически значимых факторов риска на городских очистных сооружениях, является биологический. Высокая бактериальная контаминация сточных вод и образующихся осадков, создают непосредственную эпидемиологическую опасность для работающих. Открытый технологический процесс, непосредственный контакт персонала с загрязненной водой и осадками, усугубляют эту опасность. Более того, в результате формирования аэрозоля сточных вод, может загрязняться воздух производственных помещений, оборудование и атмосферный воздух вокруг аэротенков и отстойников.

Бактериальная и плесневая контаминация воздуха рабочей зоны в цехах биологической очистки и атмосферного воздуха колебалась от средней (в помещении насосной станции у илоуплотнителя) до весьма высокой (в цехе обработки осадка у пресса). Преобладающими группами бактерий были грам(+)палочки, споровые бактерии и грам(+)кокки, актиномицеты. Преобладающими родами плесневых грибов являлись Aspergillus, Penicillium, Cladosporium, Mucor, Ruzopus. Из воздуха рабочей зоны большинства цехов и из атмосферного воздуха на обследуемых сооружениях выделены сальмонеллы в наибольшем количестве в цехе обработки осадка. Несмотря на широкое видовое разнообразие, количество микробов в пробах воздуха цеха сжигания осадка весьма невысокое. В пробах практически не выявлены бактерии группы кишечной палочки, железо- и серо бактерии, а также патогенная кишечная микрофлора.

Результаты исследования условий труда работающих в основных цехах Центральной и Северной станций аэрации, позволили установить, что в соответствии с Р 2.2.2006-05 на всех рабочих местах отсутствуют условия труда не только 1 (оптимальные), но и 2 (допустимые) классов. При этом 1 степень 3 класса (вредные условия труда) была установлена лишь для одного рабочего места - оператора центрального пульта управления цеха обработки осадка Центральной станции аэрации. На остальных рабочих местах условия труда были отнесены ко 2 и 3 степеням 3 класса на основании существенного превышения гигиенических регламентов изученных производственных факторов. По биологическому фактору (наличие патогенной флоры) условия труда на основных рабочих местах были отнесены к 3 степени 3 класса, кроме операторов центральных пультов управления в цехах обработки осадка из-за изолированности их рабочих мест.

Условия труда работающих на ЦСА и ССА могут обуславливать повышенную опасность возникновения и развития заболеваний с временной утратой трудоспособности. В структуре причин временных трудопотерь обследованных работников ГУП «Водоканал СПб», на долю заболеваний в среднем приходилось 77,9% всех зарегистрированных больничных листков. На втором месте - временные трудопотери, связанные с бытовым травматизмом, - 10,6% всех случаев. Доля производственного травматизма была почти в 10 раз меньше (1,8%). На остальные причины (уход за больным, санаторно-курортное лечение, дородовый или послеродовый отпуск) приходилось 11,5% всех случаев выдачи больничных листков. Среди обследованных лиц, имевших в 2006 году случаи ЗВУТ, - 56,5% болели 1 раз за год, 31,4% болели 2-3 раза, 4 раза и более - 12,1%.

При анализе показателей ЗВУТ в выбранных группах с учетом места работы (ПВ или ЛВ), установлено, что частоты случаев, дней, а также средней продолжительности одного случая ЗВУТ среди работников ЛВ превышали аналогичные показатели среди работников ПВ. В частности, среди работников ЛВ было зарегистрировано - 75,8 случая и 1018,7 дней ЗВУТ на 100 раб. за год. Среди работников ПВ - 60,0 случая и 738,9 дней на 100 раб. за год. Таким образом, уровень показателей ЗВУТ среди работников Левобережного филиала по сравнению с работниками Правобережного был выше на 26,3% в случаях и 37,9% в днях ЗВУТ. При рассмотрении различий показателей ЗВУТ с учетом места работы наиболее существенный прирост показателей ЗВУТ отмечен среди работников второй и третьей группы (27-34%) Левобережного филиала. В этих же группах отмечался и наиболее активный прирост дней трудопотерь и, соответственно, средней длительности (тяжести) одного случая заболевания. Детальное рассмотрение причин выявленных различий ЗВУТ не входило в задачи данного исследования. Вместе с тем, существенным является статистически устойчивая тенденция одностороннего превышения во всех группах наблюдения заболеваемости работающих Левобережного филиала, по сравнению с Правобережным (рис. 3).

Использование показателей заболеваемости медицинских учреждений по программам обязательного и добровольного медицинского страхования, наряду с ЗВУТ, подтвердило значительное превышение заболеваемости работников Левобережного филиала по сравнению с работающими Правобережного филиала. Установлено, что подавляющее большинство врачебных посещений по ОМС и ДМС работниками Левобережного и Правобережного филиалов составляли посещения амбулаторно-поликлинических учреждений: 78,8% по программе ДМС, и 93,4% по программе ОМС. Среди обследованного контингента Левобережного и Правобережного филиалов на 1000 работающих было зарегистрировано 696,8 случая врачебного посещения по программе ДМС, а по программе ОМС - 4977,8 случая посещения с лечебно-профилак-тической целью медицинских учреждений г. Санкт-Петербурга. Таким образом, на одно посещение по программе ДМС приходилось 5,1 врачебное посещение (далее просто «посещение») по программе ОМС.

Рис. 3. Сравнительная частота случаев ЗВУТ среди обследованных работников Левобережного (ЛВ) и Правобережного (ПВ) филиалов

Существенно различалась структура причин посещений с целью лечения при ОМС и ДМС. В структуре причин посещений медицинских учреждений по программе ОМС (рис. 4), на первом месте стояли болезни органов пищеварения. На долю этих заболеваний пришлось, в среднем, 24,8% всех зарегистрированных по ОМС заболеваний, или 1048,7 случая на 1000 застрахованных по ОМС за год. Подавляющее большинство этих посещений составляли посещения стоматолога. Без учета посещений к стоматологу доля заболеваний органов пищеварения снижалась почти в 5 раз (до 5,1%) или в случаях обращений: с 1048,5 до 45,0 за год на 1000 застрахованных по ОМС.

Рис. 4. Ранжированная структура зарегистрированных диагнозов по ОМС обследованных работников, %

В структуре посещений по ДМС болезни органов пищеварения стояли лишь на 5 месте (рис. 5): 63,2 случая на 1000 застрахованных по ДМС. Наличие или отсутствие обращений к стоматологу не вызывало существенных изменений в структуре посещаемости по ДМС. Этот факт, по всей видимости, связан с существующей на предприятии программой медико-социальной поддержки, согласно которой каждый работник получает на стоматологическое лечение и протезирование 22500 рублей в виде безвозмездного разового пособия.

Рис. 5. Ранжированная структура зарегистрированных диагнозов
по ДМС обследованных работников, %

Результаты углубленного статистического анализа свидетельствуют, что рост показателей заболеваемости органов пищеварения по ОМС при учете посещений стоматолога был связан, в основном, с возникновением острой боли. Случаев посещений стоматолога с острой болью по ДМС в обследованной совокупности вообще не было зарегистрировано. На втором месте в структуре посещений ОМС стояли болезни органов дыхания. На их долю пришлось 16,4% всех посещений или 693,4 случая на 1000 застрахованных по ОМС за год. По ДМС этот класс заболеваний стоял на 6 месте: 6,4% от всех заболеваний или 44,4 случая на 1000 застрахованных по ДМС. На третьем месте по ОМС - болезни системы кровообращения. Их доля составила 11,0% от всех обращений по ОМС или 464,6 случая на 1000 застрахованных в ОМС за год. В структуре ДМС этот класс заболеваний стоял на том же, третьем месте: 10,0% от всех зарегистрированных при посещениях заболеваниях или 96,2 случая на 1000 застрахованных в ДМС.

На четвертом и пятых местах в посещениях ОМС - болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани и травмы, отравления и т.п., соответственно 10,2% и 9,2% или, в случаях обращений, 431,3 и 390,3 случая за год на 1000 застрахованных в ОМС за год. По ДМС эти классы заболеваний занимали по частоте встречаемости диаметрально противоположные места. Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани среди причин посещения медицинских учреждений занимали 1 место. На их долю приходилось 21,3% всех посещений по ДМС или 150,4 случая на 1000 застрахованных по ДМС. На долю травм и отравлений пришлось только 6,4% всех посещений или 32,5 случая на 1000 застрахованных по ДМС. В тоже время, болезни мочеполовой системы в структуре посещений по ОМС занимали предпоследнее, 12 место, а в структуре ДМС эти заболевания стояли на втором месте, составляя 93,1 случая посещений за год на 1000 застрахованных по ДМС. Такое соотношение показателей посещаемости по ОМС и ДМС, в основном, сохранялось во всех группах наблюдения. Различия показателей посещаемости по ОМС и ДМС объясняются комплексом взаимосвязанных факторов, обусловленных специфическими различиями условий страхования и реализации услуг по ОМС и ДМС: разным набором медицинских услуг, предусмотренных программами ОМС и ДМС; экономическими различиями программ медицинского страхования; организационными особенностями получения услуг и т.п.

По этим причинам, углубленная групповая статистическая оценка показателей заболеваемости по обращаемости, выполнявшихся по ОМС, ДМС и ЗВУТ, путем механического сопоставления или сложения случаев тех и других посещений является некорректной. Однако, результаты, полученные на основе учета тенденций интенсивности ЗВУТ, посещаемости по ОМС и ДМС, несмотря на различные уровни и структуру последних, имели статистически устойчивую, однонаправленную тенденцию превышения показателей среди обследованных работников Левобережного филиала по отношению к работникам Правобережного. При этом взаимосвязь тенденций распределения частот посещений по ОМС, ДМС и случаев ЗВУТ описывалась в следующих значениях коэффициента корреляции Пирсона: в первом случае, т.е. между показателями частоты посещаемости по ОМС и частотой случаев ЗВУТ, значение коэффициента составило: r=0,35 при P<0,05, во втором случае, r=0,64 при P<0,05.

Однонаправленная тенденция разнородных показателей здоровья свидетельствует о неблагоприятном влиянии производственной среды на здоровье работающих Левобережного филиала ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». В частности, выявлены следующие, статистически существенные различия показателей посещаемости по ОМС и ДМС обследованных работников Левобережного и Правобережного филиалов.

Уровень показателей посещаемости по ОМС работников Левобережного филиала составил 4869,0 случая, Правобережного - 3456,6 случая на 1000 застрахованных за год. Темп прироста указанных показателей Левобережного филиала по сравнению с показателями Правобережного филиала составил 40,9%. По ДМС уровни показателей посещаемости по обоим 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 целом, общая тенденция сравнительного расхождения частот посещений по ОМС и ДМС с учетом филиалов (ЛВ и ПВ) соответствовала тенденциям распределений показателей ЗВУТ. Однако, темп прироста показателей на Левобережном филиале по сравнению с Правобережным филиалом по ОМС и ДМС (особенно по ДМС) был существенно выше, чем темп прироста показателей ЗВУТ.

При рассмотрении причин различной посещаемости установлено, что общая структура распределения зарегистрированных классов заболеваний и по ОМС и по ДМС среди работников Левобережного и Правобережного филиалов существенно (статистически значимо) не отличалась. Но частота посещений по основным классам заболеваний имела существенные отличия, которые и обеспечили основной рост посещаемости по ОМС и ДМС работников Левобережного филиала в сравнении с работниками Правобережного филиала.

При анализе посещаемости по ОМС установлено, что основной прирост обращаемости среди работников Левобережного филиала по сравнению с Правобережным филиалом происходил за счет болезней нервной системы, темп прироста - 73,1%. Темп прироста болезней крови и кроветворных органов - 65,4%; новообразований - 57,0%; болезней системы кровообращения - 52,8%, болезней органов дыхания - 52,8%, пищеварения - 39,5% и болезней кожи и подкожной клетчатки - 39,8%.

Из перечисленного ранжированного перечня классов заболевания наибольший интерес представляет 02 класс заболеваний - Новообразования. Несмотря на то, что прирост болезней нервной системы и болезней крови и кроветворных органов был выше, чем прирост новообразований, но стоимость одного процента прироста по новообразованиям была существенно больше, соответственно 0,9 и 0,6 против 1,4 посещения по новообразованиям.

При рассмотрении сравнительной структуры посещаемости по ДМС, установлено, что основной прирост посещаемости работников Левобережного филиала по сравнению с работниками Правобережного филиала, происходил за счет новообразований - 179,0%. Следует отметить, что по болезням кожи и подкожной клетчатки показатель темпа прироста составлял 412%. Но это различие не имело практического значения из-за относительно малой «стоимости» 1% прироста, который по классу «Болезни кожи и подкожной клетчатки» был ниже более чем в 2 раза, чем по классу «Онкологические заболевания». Среди других причин роста посещаемости по ОМС работников Левобережного филиала - травмы и отравления - 148,0%, болезни органов дыхания - 124,4% и болезни нервной системы - 92,2%.

Таким образом, из перечисленного ранжированного перечня классов заболеваний, несмотря на некоторые различия в ранговом распределении, наибольшая динамика показателей обращаемости по ДМС отмечалась практически по тем же классам заболеваний, что и по ОМС. Особое медико-социальное значение в обоих случаях имела существенная динамика онкологической патологии.

Следует отметить, что результатами статистического анализа, выполненного на основе двухфакторного дисперсионного комплекса, не подтверждена статистическая значимость роли профессии в распределении показателей посещаемости по ОМС и ДМС. В тоже время, роль места работы (Левобережный или Правобережный филиал) нашла свое подтверждение.

Общая тенденция превышения показателей посещаемости медицинских учреждений по программам ДМС и ОМС сохранялась и при разбивке исследуемой подгруппы не только по месту работы, но и с учетом всех трех групп наблюдения.

Углубленный анализ распределения показателей посещаемости по классам заболеваний по МКБ 10, проведенный с учетом разбивки изучавшейся совокупности на группы наблюдения, подтвердил общую тенденцию превышения показателей среди работников Левобережного филиала по сравнению с работниками Правобережного. Из 96 подгрупп, сформированных из числа обследованных работников, обратившихся по ОМС с учетом их заболеваемости, места работы и профессиональных групп, только в нескольких подгруппах выявлена тенденция изменения показателей, противоположная общей тенденции. При этом ни в одной подгруппе не подтверждена статистическая значимость этих единичных случаев противоречивой тенденции. Аналогичная ситуация выявлена и при разбивке обследованной совокупности на подобные 96 подгрупп при анализе посещаемости по ДМС.

Проведенная детальная группировка позволила выделить классы заболеваний по МКБ 10, с большей статистической устойчивостью, т.е. способностью сохранять статистически значимую тенденцию, даже при относительно малом числе наблюдений и при определенном качественном изменении подгрупп. На основе двухфакторного дисперсионного анализа были выделены следующие классы заболеваний, зарегистрированные при посещаемости по ОМС, Р статистика Фишера которых, неизменно подтверждала тенденцию превышения показателей Левобережного филиала по сравнению с Правобережным: 02 класс Новообразования, 08 класс Болезни уха, 10 класс - болезни органов дыхания, 11 класс - болезни органов пищеварения, 19 класс - травмы и отравления.

По ДМС из-за малой численности наблюдений такой углубленный анализ не проводился.

Исследования по гигиенической оценке городских очистных сооружений как источников образования отходов производства и потребления показали, что технологический процесс очистки сточных вод и утилизации осадка сопровождается образованием многотоннажных отходов производства осадков сточных вод и золы от их сжигания. Так, на ЦСА общий объем необезвоженного осадка достигает 5000 м³/сут, ССА - м³/сут.

Основными экотоксикантами, содержащимися в осадках очистных сооружений, являются цинк, кобальт, хром, свинец, медь. Распределение их по различным иловым площадкам неодинаково. Такие загрязнители, как цинк, фтор, мышьяк, ртуть в равной степени присутствуют в осадках всех полигонов и площадок. Четко прослеживается зависимость степени загрязнения осадков от бассейна канализования и влияния конкретных промышленных объектов. Так, в осадках ЦСА регистрируются значительные уровни загрязнения хромом, медью, кобальтом, никелем, свинцом. Осадки ССА характеризуются максимально высокой концентрацией кадмия. Необходимо отметить чрезвычайно низкое содержание в осадках подвижных форм экотоксикантов (2-5%) при содержании этих форм в почвах Санкт-Петербурга не менее 7-12%. Это обстоятельство характеризует достаточно прочные химические связи элементов в субстрате осадков.

Для прогнозирования токсичности и опасности отходов, образующихся на различных этапах очистки сточных вод и сжигания осадка, нами проведен детальный анализ химических веществ, которые могут содержаться в городских сточных водах, поступающих на очистные сооружения. Составлен перечень основных химических веществ, содержащихся в сточных водах и перечень наиболее постоянных химических загрязнителей сточных вод. Первый перечень включает 162 вещества, из них 1 класса опасности - 19 (11,7%), 2 класса - 47 (29%), 3 класса - 44 (27,2%), 4 класса - 17 (10,5%). Для 35 веществ (21,6%) класс опасности не определен. В группу веществ первого класса опасности входят: гидразин, кадмий, кобальт, мышьяк, никель, ртуть, свинец, трикрезил фосфат и некоторые другие. Второй перечень включает 72 наименования химических веществ. Анализ по классам опасности показал, что из 72 ингредиентов веществ первого класса - 11 (15,3%), второго - 19 (26,4%), третьего - 22 (30,4%), четвертого - 8 (11,1%), для 12 веществ (16,8%) класс опасности не установлен.

Прогнозные оценки дополнены экспериментальными исследованиями на теплокровных животных. Установлено, что такие отходы, как сточные воды, подводимые к решеткам, активный ил, уплотненные и обезвоженные осадки и дымовые газы относятся к 4 классу, а осадок от песколовок и плавающие вещества к 3 классу по ГОСТ 12.1.007-76. Изученные отходы не представляют опасности острых ингаляционных отравлений, за исключением аварийных ситуаций. При этом практически все отходы содержат разнообразную микрофлору и яйца гельминтов, что может быть причиной заражения кишечными инфекциями, глистными инвазиями.

Трудность оценки степени опасности золы от сжигания осадка сточных вод обусловлена многокомпонентностью ее состава и многообразием путей поступления токсикантов в организме при апробации возможных путей утилизации этого отхода. На ЦСА объем образующейся золы составляет 50-70 м³/сут.

Зола - конечный продукт процесса сжигания осадка сточных вод - смесь аэрозолей, задержанных на электро- и рукавных фильтрах, представляет собой летучий мелкодисперсный порошок серо-коричневого цвета без запаха, состоящий в основном из стабильных оксидов кремния, алюминия, железа, кальция и магния. Зола содержит также серу (SO₃) и фосфор (P₂O₅). Содержание тяжелых металлов в золе Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга значительно выше, чем в золе Европейских городов, что объясняется различными системами водоотведения. Вся совокупность тяжелых металлов находится в золе в форме слабо растворимых оксидов. Экспериментальная оценка опасности золы позволила установить, что степень экстрагирования тяжелых металлов из золы в воду для таких элементов как Pb, Zn, Cd, Hg, Cr, As, Ni, Со, Mn очень низкая (от 0,0005 до 0,44 мг/л), не превышает 5 ПДК этих веществ в воде водоемов. Однако концентрация меди в водной вытяжке в 9,6 раз превышает ее ПДК_в. Сравнивая количество элементов, поступивших из золы в водную и буферную вытяжки, можно сделать вывод, что для таких элементов как медь, свинец, цинк, марганец комплексообразование играет существенную роль в увеличении подвижности, в то время как на миграцию хрома, кадмия, никеля, кобальта это влияние незначительно. Превышение ПДК_п подвижных форм отмечено только для меди (в 9 раз). Это означает, что при взаимодействии золы с кислотным дождем в окружающую среду поступит в 9 раз больше меди, чем допустимо по гигиеническим нормам.

В микробиологическом эксперименте зола обладала наибольшей токсичностью на 1, 3 сутки, угнетая роста Azotobacter chroococcum. Однако угнетение роста не превышало 50% по сравнению с контролем. Внесение золы в дозе 200 г/кг не влияло на окислительно-восстановительный потенциал почвы.

Зола не обладает острой токсичностью по отношению к дафниям. По параметрам острой токсичности для теплокровного организма зола относится к классу малотоксичных соединений - 4 класс (ГОСТ 12.1.007-76). Она не оказывает раздражающего действия на кожу и слизистые, не вызывает признаков сенсибилизации. При этом зола характеризуется слабо выраженными цитотоксическими свойствами.

Учитывая, что в настоящее время ГУП «Водоканал Санкт-Петербург» решает вопросы утилизации золы для использования в дорожном строительстве и для приготовления почво-грунтов, нами проведены дополнительные исследования по оценке уровня транслокации тяжелых металлов из золы в сельскохозяйственные растения (вегетационный опыт).

В процессе прорастания семян овса под воздействием вытяжки золы и ее разведений, в качестве общей тенденции отмечено повышение токсичности золы по мере уменьшения разбавления, которое проявлялось в угнетении интенсивности роста корней и стеблей проростков. Рассматривая динамику процесса прорастания семян, следует отметить, что в разведениях 500-1000 зола оказывает стимулирующее действие на рост и развитие проростков на 30 и 33% соответственно. Наиболее высокую степень фитотоксической активности проявляла нативная вытяжка золы. При этом 10000-100-кратные разведения характеризовались отсутствием токсического действия на семена овса. Результаты исследования фитотоксического действия золы в эксперименте на культурных растениях позволяют заключить, что фитотоксичность золы подчиняется линейной зависимости «доза-эффект».

Дальнейшие вегетационные опыты проводились с целью оценки транслокации подвижных форм металлов из золы через корневую систему в растения. Наблюдение за развитием растений в течение всего эксперимента показало, что семена прорастали неравномерно. Более быстрый рост растений отмечен в дозах внесения золы 120 и 240 г/кг. Очевидно, это связано со стимулирующим действием минерального комплекса золы. Статистически значимое торможение корневой системы растений при дозе внесения 480 г/кг почвы не выявлено. На основании полученной дозоэффективной зависимости (с учетом 10% колебания в контроле) максимальной недействующей дозой внесения золы в почву является 480 г/кг (табл. 2).

Таблица 2

Влияние золы на развитие корневой системы семян овса

Помимо показателей, свидетельствующих об угнетении вегетационных частей растений, оценивали ситуацию, которая может складываться в первом звене пищевой цепи в результате процессов транслокации (табл. 3).

Таблица 3

Транслокация тяжелых металлов в растения, мг/кг

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 ПДК_с.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.

ВЫВОДЫ

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 ПДК_с.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 (СПЗ_в = 25,45), кислотной (СПЗ_к = 263,43), ацетатно-аммонийной (СПЗ_б = 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.

11. Санкт-Петербург служит уникальной моделью для региональной законотворческой деятельности в области санитарно-эпидемио-логической политики, т.к. в нем сочетаются проблемы крупных городов, региональные особенности, географическая обширность водных объектов, расположение источника водоснабжения в двух субъектах РФ (Санкт-Петербург и Ленинградская область), а также наличие современного научного, промышленного и правого потенциала.