2 Физико-химические методы контроля основных загрязнителей в полиграфии

Вредные вещества, содержащиеся в атмосферных выбросах

Свинец и его соединения – высоко токсичны. Пары (аэрозоли) окиси свинца (PbO) более летучи, чем пары свинца (РЬ). Свинец не имеет запаха, не раздражает слизистую оболочку, не оказывает вредного действия на растительность. Соединения свинца могут попасть в организм человека через дыхательные пути, через рот и желудочно-кишечный тракт. Особенно опасно вдыхание свинца в виде свинцовой пыли, аэрозолей, так как в этом случае он быстрее всасывается и попадает в кровь, минуя печень, играющую роль барьера. Длительное вдыхание аэрозолей даже в малых концентрациях очень опасно, вследст­вие способности свинца накапливаться в организме. Свинец поражает нервную систему, кроветворные органы, сердечнососудистую систему, желудочно-кишечный тракт. В воздухе полиграфических предприятий может быть свинцовая механическая пыль и возгоны.

Механическая свинцовая пыль образуется при холодной обработке литых стереотипов на металлообрабатывающих станках, пересыпке элементов наборных форм, при транспортировке, при загрузке плавильных котлов, в наборных кассах при механическом истирании в процессе работы со шрифтом, при трении печатных форм в машинах высокой печати и др. По химическому составу механическая пыль близка к исходным материалам, т.е. к типографским сплавам.

Возгоны образуются в результате испарения с поверхности плавильных котлов и последующей конденсации свинца и его окислов. Интенсивность испарения свинца зависит от упругости его паров при данной температуре. Окись свинца обладает большой летучестью, которая при наличии в сплаве сурьмы увеличивается. Пыль с преобладанием возгонов по химическому составу может отличаться от исходных материа­лов в результате обогащения ле­тучими металлами и их соедине­ниями. При переплавке использован­ных печатных форм или отдель­ных их элементов наряду с аэрозолями окислов свинца выделяются горючие пары печатной краски, что необходимо учитывать при выборе очистных устройств вентиляционного воздуха перед выбросом в атмосферу.

Растворители – углеводороды ароматического и жирного ряда, применяются для обезжиривания, приготовления красок и лаков, растворения органических веществ. К таким растворителям относятся: бензин, метиловый спирт, ацетон, бензол, дихлорэтан, ксилол, толуол, скипидар, Уайт-спирит. Наиболее летучие растворители – толуол и бензин, пары которых оказывают вредное воздействие на организм человека, в частности на нервную ткань. Процесс извлечения растворителей из воздуха и возвращение их в исходном виде в производство получил название рекуперации летучих растворителей. Они позволяют производить очистку выбросов и утилизацию уловленных из выбросов растворителей. В процессе рекуперации воздух с примесью паров растворителя проходит через неподвижный слой адсорбента, и после насыщения из него извлекается утилизируемый растворитель. Адсорбенты подразделяются на минеральные и углеводородные. В рекуперационных установках паров толуола используется обычно активированный уголь.

Толуол – летучая, легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость со специфическим запахом, пары которой тяжелее воздуха в 3,2 раза. Наблюдения и обследования на полиграфических предприятиях лиц, работающих в контакте с технически чистым толуолом, свидетельствуют, что длительное воздействие толуола может привести к хронической интоксикации, вызывающей изменения в нервной системе, крови, а иногда и в сердечнососудистой системе. Термокаталитическая очистка выбросов от толуола: сущность термокаталитической очистки состоит в окислении углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ (CO₂ и H₂O) в присутствии катализатора до нетоксичных веществ (углекислого газа, и воды) при более низких температурах (300-600°С), чем при высокотемпературном сжигании органических примесей в разбавленном объеме воздуха без катализатора. Катализатор сам не вступает в реакцию окисления, а лишь ускоряет ее ход.

Аммиак (соединение азота NH₃) в высоких концентрациях раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, вызывает головокружение, боли в желудке. После интенсивного воздействия наблюдается мышечная слабость с повышенной рефлекторной возбудимостью, снижение слуха, расстройство нервной системы.

Спирт бутиловый по общему действию является наркотиком. Пары бутилового спирта в воздухе при средней концентрации вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, дыхательных путей, кожи рук, недомогание.

Спирт этиловый при приеме внутрь вызывает общее отравление; при вдыхании паров в воздухе острое отравление маловероятно.

Спирт изопропиловый действует сходно с этиловым, но при одинаковой концентрации его действие сильнее. Пары изопропилового спирта раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, вызывают резь в глазах, слезотечение, светобоязнь, а также отрицательно действуют на сетчатку глаз и верхние дыхательные пути.

Хром и его соединения токсичны. Наиболее ядовиты шестивалентные соединения. Хроматы и бихроматы раздражают и прижигают слизистые оболочки и кожу, оказывают общетоксическое действие.

Пыль. Любая пыль оказывает вредное воздействие на организм человека, но в зависимости от ее химического состава, биологического действия, степени дисперсности, электрической заряженности и концентрации, характер и степень вредного влияния различны. Пыль может вызывать главным образом заболевания дыхательных путей, а также пищеварительного тракта, кожи, глаз, зубов, десен. Свинцовая пыль, образующаяся при холодных процессах (ручном наборе и чистке наборных касс), является токсичной пылью. Пыль бумажная, декстриновая, древесная относится к группе нейтральной или нетоксичной, оказывающей на человека чисто механическое воздействие.

Очистка вентиляционных выбросов

Вентиляционные выбросы на полиграфических предприятиях, как правило, невелики по объему, разнообразны по вредности и зачастую рассредоточены по территории предприятия. Вследствие этого очистка выбросов представляет технические и организационные трудности.

Продукты очистки выбросов в ряде случаев могут быть возвращены в производство, например, толуол, улавливаемый в рекуперационную установку, бронзовый порошок, собранный в фильтрах, бумажные отходы, порошки канифоли и асфальта, собранные в пылеосадочных бункерах. Возможно использование свинцового шлама, полученного при мокрой очистке свинецсодержащих выбросов с последующей сушкой и переплавкой и т. п.

Вредные вещества, содержащиеся в стоковых водах

Сточные воды полиграфических предприятий по составу загрязнения подразделяются на кислотные, щелочные, кислотно-щелочные, сложные, с содержанием одного металла, нескольких металлов или их солей, а также сопутствующих и основных загрязнений нефтепродуктами и другими веществами; с содержанием разнообразных вредных высокотоксичных веществ, но с незначительными концентрациями. Сброс их в городскую канализационную сеть или в водоёмы без предварительной очистки не допускается.

Металлы: железо, цинк, медь, никель, хром, кобальт, сви­нец и сурьма. Свинец и сурьма содержатся в стоках от мокрых пылеуловителей при очистке вентиляционных выбросов, а также в бытовых стоках из наборных, гартоплавильных и стереотипных цехов, стоках, образующихся при мытье полов, обезвреживания и стирке рабочей одежды, мытье рук и других операциях. Остальные металлы попадают в сточные воды при растворении их соединений в кислотах (в цинкографиях, травильных и гальванических отделениях, в формных цехах глубокой и офсетной печати).

Очистку сточных вод с содержанием катионов цинка Zn²⁺ можно производить переводом их в труднорастворимый гидрооксид (гидроокись) цинка.

При очистке сточных вод от хрома, содержащегося в стоках формных цехов офсетной, высокой и глубокой печати, их сначала подвергают обезвреживанию путем восстановления шестивалентного хрома в трёхвалентный при рН=2-3, а затем нейтрализуют отдельно или вместе со стоками, содержащими соли меди, никеля, железа.

Стоки мокрых пылеуловителей очищают от свинца либо методом механического отстаивания (длительный процесс), либо химическим методом – осаждением, т.е. переводом катионов свинца в труднорастворимые осадки, например в карбонат свинца.

Кристаллизационные установки предназначены для выделения солей металлов из отработанных травильных растворов. Процесс кристаллизации состоит из получения пересыщенных растворов солей, выделения кристаллов солеи с последующим удалением их из растворов фильтрованием или центрифугированием и возвращением в производство регенерированных растворов.

Нефтепродукты: керосин, бензин, скипидар, Уайт-спирит; смазочные масла; поверхностно-активные вещества (ПАВ). Загрязнение стоков нефтепродуктами происходит на участках смывки печатных форм, смывки валиков, обезжиривания пластин, а также в цехах глубокой печати. В последних, кроме указанных загрязнений, могут содержаться толуол и ксилол, применяющиеся в красках глубокой печати и поступающие в стоки при очистке банок из-под красок и мытье красочных резервуаров печатных машин. Основной метод очистки сточных вод от нефтепродуктов на полиграфических предприятиях состоит в механическом их отстаивании в нефтеловушках, толуололовушках, жироуловителях. Керосин, хотя и не считается токсичным веществом, однако плохо растворяется в воде и образует на ее поверхности пленку, которая препятствует проникновению воздуха в нижние слои воды, что приводит к нарушению естественной жизни водоёма;

Едкий натрий или калий, азотная, серная, соляная, фосфорная и ортофосфорная кислоты, уксусная кислота (в травильных и гальванических отделениях, в лабораториях);

Песок, порошок пемзы и другие взвешенные вещества (в стоках с участка зернения офсетных пластин, из отделений шлифования и полирования, травильного; сброс этих сточных вод должен осуществляться через отстойники). Для очистки стоков, загрязнённых тяжёлыми твердыми частицами, на канализационных выпусках из здания устанавливают песколовки.

Способы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод от загрязнений используют механические, механохимические и другие способы. В связи с тем, что сточные воды несут загрязняющие вещества различного характера, очищать их целесообразно раздельно.

Механическая очистка применяется для очистки сточных вод от твердых частиц, нефтепродуктов и жировых веществ. Для этих целей используют песколовки, отстойники, нефтеловушки, жироуловители, кварцевые фильтры и др.

Реагентная очистка сточных вод – химическая очистка, включающая нейтрализацию и отстаивание. Реагентным методом производят очистку перед спуском в городскую канализацию сточных вод из травильных и гальванических отделений, из цинкографии, из формных цехов офсетной и глубокой печати.

Нейтрализацию рационально производить смешиванием кислотных и щелочных стоков для полного освобождения от солей тяжелых металлов. Если смешивание кислотных и щелочных стоков не обеспечивает полной нейтрализации, применяют реагенты, регулирующие рН.

Контроль полноты нейтрализации следует производить перед сбросом сточных вод в городскую сеть канализации или в водоём.