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.

Для того чтобы уменьшить загрязнение территории промыш­ленного предприятия, а также населенных мест, выбросы загряз­ненного воздуха из цехов, помещений промышленных предпри­ятий и технологических установок, удаляемого вентиляцией, осуществляют через высокие трубы с целью их лучшего рассеи­вания в атмосфере и снижения концентрации вредных веществ.

Рациональное размещение предусматривает максимально воз­можное удаление источников загрязнения воздуха химическими и биологическими веществами от рабочих мест, локализация ис­точников вредных выделений в отдельных производственных помещениях.

Удаление вредных выделений, образующихся в технологиче­ском процессе, осуществляется с использованием средств венти­ляции и местных отсосов.

Вентиляция

Система вентиляциипредставляет собой комплекс устройств, обеспечивающих воздухообмен в помещении, т. е. удаление из помещения загрязненного, нагретого, влажного воздуха и подача в помещение свежего, чистого воздуха. Системы вентиляции разнообразны, и их классификация представлена на рис. 3.55.

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 вентиляциивоздухообмен осуществляется благодаря возникающей разницы давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена прежде всего тепловым напором, возникающим из-за того, что более теплый воздух в помещении имеет меньшую плотность, чем более холодный воз­дух снаружи помещения. В результате более теплый воздух помещения поднимается вверх и удаляется из помещения через вытяжные трубы, а его место занимает свежий, более прохлад­ный и чистый воздух, поступающий в помещение через окна, двери, форточки, фрамуги, щели. На рис. 3.56 показана схема естественной вентиляции в помещении.

Тепловой напор можно определить по формуле

где g — ускорение свободного падения, м/с²; h — расстояние ме­жду центрами приточного и вытяжного отверстий, м; р_н и р_вн — плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Как видно из формулы, если снаружи помещения воздух бо­лее теплый, чем в помещении, удаления воздуха из помещения за счет теплового напора происходить не будет. Удаление возду­ха в этом случае будет происходить за счет ветрового напора, возникающего в результате обдувания здания, в частности торца вытяжной трубы, расположенной, как правило, на крыше зда­ния. Значение ветрового напора можно определить по формуле

где и_я — скорость ветра, м; к_т — коэффициент, определяемый формой трубы.

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. Аэрация помещения может быть рассчитана по специальной ме­тодике.

Для того чтобы увеличить коэффициент к₇ и тем самым улучшить естественную вентиляцию, на конце вытяжной трубы часто устанавливается специальное устройство, называемое де­флектором. Схема дефлектора показана на рис. 3.57. Он пред­ставляет собой цилиндрический патрубок, расположенный на конце трубы. При обтекании этого патрубка на его торцах созда­ется разряжение и улучшается естественная тяга за счет ветрово­го напора. Дефлекторы можно увидеть на крышах многих зда­ний как промышленных, так и жилых.

Для ориентировочного подбора дефлекторов определяют диаметр вентиляционной трубы по формуле

где L — необходимая производительность вентиляции, м³/ч; v_B — принимается равной половине средней скорости ветра в наиболее жаркий месяц (например, для Москвы средняя ско­рость ветра равна 3,4 м/с, поэтому у_в = 1,7 м/с).

Рис. 3.57. Схема дефлектора: 1— козырек защиты от осадков; 2 — цилиндриче­ский патрубок; 3 — крепление патрубка; 4 — вентиляционная труба

Таким образом, 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, так как вследствие повышения температуры на­ружного воздуха падает тепловой напор (или отсутствует вовсе), а при отсутствии ветра (v_B = 0) отсутствует ветровой напор. Кро­ме того, при естественной вентиляции воздух поступающий в помещение и воздух, удаляемый из помещение не проходит очи­стку и предварительную подготовку. Если воздух окружающей среды загрязнен, например запылен, то он поступает в помеще­ние также загрязненным. Если в помещении в результате ка­ких-либо технологических процессов выделяются вредные веще­ства, то они выбрасываются без их улавливания в окружающую среду с удаляемым из помещения воздухом. В результате загряз­няется окружающая среда.

Механическая вентиляциялишена недостатков естественной вентиляции. Механическойназывается вентиляция, в которой воздух подается в помещения и (или) удаляется из них по систе­мам вентиляционных каналов с использованием специальных механических побудителей — вентиляторов. Механическая вентиляиия 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.

Если воздух снаружи помещения слишком загрязнен (по нормативным требованиям концентрация вредного вещества в приточном воздухе не должна превышать 30 % от ПДК_рз), а в по­мещении в результате проведения работ в воздух выделяются вредные вещества, то в приточную или вытяжную систему встраиваются очистные устройства. В приточную систему уста­навливаются, как правило, тканевые или волокнистые фильтры, а в вытяжную могут устанавливаться разнообразные очистные устройства в зависимости от вида образующихся в помещении загрязняющих воздух веществ.

Механическая вентиляция бывает общеобменной и местной.

Общеобменная вентиляцияпредназначается для создания и поддержания необходимых параметров воздушной среды во всем объеме рабочей зоны помещений.

Производственные помещения, как правило, имеют одно­временно и естественную и механическую вентиляцию, т. е. ком­бинированную (естественно-механическую) вентиляцию.

Таким образом, естественная вентиляция является общеоб­менной, а механическая вентиляция может быть общеобменной и местной. Может применяться также одновременно общеоб­менная и местная вентиляция.

Расчет производительности Q общеобменной вентиляции, необходимой для обеспечения требуемого качества воздуха рабо­чей зоны по содержанию вредных веществ, может быть выпол­нен с использованием следующего соотношения:

Где Q_np, Q_BbIT — соответственно производительность приточной и вытяжной вентиляции, м³/ч, Z_T — масса выделяемого в единицу времени в технологическом процессе вредного вещества, мг/ч, Чыт ~~ концентрация вредного вещества в рабочей зоне, мг/м³.

Если приточный воздух не загрязнен вредным веществом (С_пр = 0), то

Минимально необходимая производительность Q общеоб­менной вентиляции для обеспечения нормативного качества воздуха рабочей зоны определяется при С_выт = ПДК_рз.

Если в помещении выделяется несколько вредных веществ, обладающих независимым действием, необходимо выполнить расчет необходимой производительности вентиляции для каждо­го вещества и для обеспечения нормативного качества воздуха по всем веществам принять наибольшую производительность.

Если в помещении выделяются несколько вредных веществ, обладающих эффектом суммации, для обеспечения нормативно­го качества воздуха необходимо принять сумму производительностей, рассчитанных по каждому веществу независимо.

При выделении в помещении большой массы вредных ве­ществ расчеты по формуле (3.11) могут дать очень большую необ­ходимую производительность общеобменной вентиляции. Это может быть невыгодно с экономических соображений, т. к. по­требует больших затрат электроэнергии для питания мощных вентиляторов. Кроме того, в помещении могут создаваться боль­шие скорости движения воздуха, что может быть недопустимо для организации технологического процесса и обеспечения установ­ленных гигиенических требований.

В таких случаях широко применяется местная вентиляция, ко­торая позволяет существенно сократить затраты энергии для обес­печения нормативного качества воздушной среды в рабочей зоне.

Местная вентиляцияхарактеризуется тем, что с ее помощью загрязненный воздух удаляется непосредственно из зоны выде­ления вредных веществ.

Система местной вытяжной вентиляции предназначается для локализации и предотвращения распространения по всему поме­щению вредных веществ, образующихся на отдельных участках производства. Устройства местной вытяжной вентиляции очень разнообразны и зависят от метода удаления (отсоса) загрязненного воздуха из зоны загрязнения. Классификация местных отсосов представлена на рис. 3.58.

По степени изоляции зоны образования вредных веществ от­сосы подразделяются на отсосы открытого типа и отсосы от пол­ных укрытий.

Отсосы открытого типа — это отсосы, находящиеся на не­котором удалении от зоны образования вредных веществ. Такие отсосы могут быть расположены соосно с источником выделе­ния вредных веществ и сбоку от него. К первому виду открытых отсосов можно отнести вытяжные зон­ты и вытяжные (всасывающие) пане­ли. Ко второму — бортовые отсосы.

Вытяжные зонты предназначены для удаления вредных выделений, под­нимающихся вверх, а именно при теп­ло- и влаговыделениях, любых вред­ных веществ с тепловыделениями, соз­дающими устойчивый восходящий поток (рис. 3.59). Некой разновидно­стью вытяжных зонтов являются вса­сывающие воронки, предназначенные для удаления вредных веществ, кото­рые из-за плотности, большей плотно­сти воздуха, опускаются вниз.

Вытяжные (всасывающие) панели применяют, когда по конструктивным соображениям соосный отсос нельзя расположить достаточно низко над ис­точником или когда необходимо откло­нять поток поднимающихся вредных выделений так, чтобы он не проходил через зону дыхания работающего чело­века (см. рис. 3.60). Панели бывают бо­ковые, угловые, наклонные.

Примером наклонной вытяжной панели может являться вытяжная панель конструкции А. С. Чернобережского (рис. 3.61) боковые отсосы различного конструктивного исполнения показаны на рис. 3.62.

Когда обрабатываемые на рабочем столе изделия могут иметь различные габариты применяют подъемно-поворотные отсосы открытого типа (рис. 3.63). Вытяжные панели широко применя­ют на участках сварки, пайки.

Бортовые отсосы применяют в технологических процессах нанесения на изделия покрытий для улавливания вредных выде­лений с поверхности гальванических, травильных, закалочных растворов (рис. 3.64). Бортовые отсосы выполняют в виде боковых щелей вдоль бортов ванны с растворами.

Бортовые отсосы могут быть выполнены с одной стороны ванны (односторонние) ис двух (двусторонние).

Активированные отсосы. В активированных отсосах приточ­ная струя воздуха отделяет зону выделения вредных веществ от незагрязненного объема воздуха, сдувает поток вредных веществ и направляет его в сторону действия отсоса. На рис. 3.65 изобра­жен активированный бортовой отсос, а на рис. 3.66, 3.67 — ак­тивированный боковой отсос.

Рис. 3.67. Схема вентиляции конвейерной линии по принципу активированного отсоса: 1 — приточные патрубки; 2 — местный отсос; 3, 4 — зональный и обще­цеховой коллекторы вытяжной вентиляции

Местные отсосы от полных укрытий. Наиболее эффективно для удаления вредных веществ полное укрытие источника. В этом случае надежно гарантируется непопадание вредного вещества в незагрязненную зону помещения и обеспечивается минимальная производитель­ность вытяжной вентиляции, т. к. нет подсоса воздуха с других участков помещения. Однако по конструктивным и технологическим сообра­жениям не всегда можно сделать укрытие полно­стью герметичным. Примером местного отсоса с укрытием являются вытяжные шкафы, вытяж­ные камеры, фасонные укрытия.

Вытяжные шкафы находят широкое примене­ние при различных операциях, связанных с выде­лением вредных веществ, как правило паров и га­зов. Вытяжной шкаф представляет собой колпак необходимого объема; внутри него выполняется технологическая операция с выделением вредных веществ, которые собираются и поступают во всасывающий воз­духовод (рис. 3.68). Вытяжные шкафы могут быть с верхним, нижним и комбинированным (с верхним и нижним) отсосами. Вытяжные шкафы широко применяются на занятиях по химии при проведении экспериментов с химическими веществами.

Вытяжные камеры. При выполнении ряда технологических процессов (например, окраски, пескоструйной обработки, плаз­менной резки и т. д.) источник выделения или всю установку помещают в камеру на время процесса. Как правило, камеры применяются для технологических процессов, характеризую­щихся интенсивным выделением пыли и вредных газов. Камера снабжается отсосом, через который образующиеся вещества уда­ляются местной вытяжной вентиляцией в течение технологиче­ского процесса и некоторое время спустя до полной очистки ка­меры перед ее открытием.

Фасонные укрытия. На абразивных станках (заточных, шли­фовальных и др.), обработка деталей на которых выполняется абразивными кругами, что сопровождается пылевыделениями и отлетанием крупных частиц, которые могут нанести травму, ус­танавливают кожухи-воздухоприемники (защитно-обеспыливаю­щие кожухи — рис. 3.69).

Технологическое оборудование, в частности металлообраба­тывающие станки, снабжаются пылестружкоприемниками; кон­струкции некоторых показаны на рис. 3.70, 3.71.

Пылестружкоприемники могут встраиваться в державки ин­струмента или сам режущий инструмент. Некоторые разновидности пылестружкоприемников, совмещенных с режущим инст­рументом, показаны на рис. 3.72.

Широко распространено встраивание воздухоприемников в сварочные горелки. На рис. 3.73, 3.74, 3.75 показаны разнообраз­ные конструкции сварочных горелок со встроенными воздухо-приемниками.

На рис. 3.76 изображена схема механической приточно-вытяжной вентиляции цеха промышленного предприятия, предусматривающая общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию и местную вытяжную вентиляцию с местными отсосами от ис­точников выделения вредных веществ.