廃棄物を処理しなければ、現在世界の多くの地域に人や産業が集中しているため、環境の一部がすぐに生命と両立しなくなるでしょう。 廃棄物の減量も重要ですが、廃棄物の適正処理は欠かせません。 処理施設に入る基本的な廃棄物には、人間/動物の廃棄物と産業廃棄物の 250 種類があります。 人間は、2000 人あたり 450 日あたり約 1974 グラムの固形廃棄物を排出します。これには、0.12 日あたり 162.0 人あたり 1992 億個の大腸菌群と XNUMX 億 XNUMX 万個の連鎖球菌が含まれます (Mara XNUMX)。 産業固形廃棄物の生産率は、専門および科学機関での従業員 XNUMX 人あたり年間 XNUMX トンから、製材所および平削り工場での従業員 XNUMX 人あたり年間 XNUMX トンまで幅があります (Salvato XNUMX)。 一部の廃棄物処理プラントは、どちらか一方のタイプの物質の処理のみを専門としていますが、ほとんどのプラントは動物廃棄物と産業廃棄物の両方を処理しています。
危険とその防止
廃水処理プラントの目標は、技術的に実現可能で財政的に達成可能な制約内で、固体、液体、気体の汚染物質を可能な限り除去することです。 排水から汚染物質を除去するために使用されるさまざまなプロセスがあります。これには、沈殿、凝集、凝集、曝気、消毒、ろ過、汚泥処理が含まれます。 (この章の記事「下水処理」も参照してください。) 各プロセスに関連する特定の危険性は、処理プラントの設計とさまざまなプロセスで使用される化学物質によって異なりますが、危険性の種類は物理的、微生物と化学。 下水処理場での作業に伴う悪影響を防止および/または最小化するための鍵は、危険を予測、認識、評価、および制御することです。
図 1. カバーが取り外されたマンホール。
メアリー・O・ブロフィ
物理的な危険
物理的な危険には、密閉された空間、機械や機械部品の不注意による通電、つまずきや落下などがあります。 物理的な危険に遭遇した結果は、多くの場合、即座に、元に戻すことができず、深刻で、致命的ですらあります。 物理的な危険性は、プラントの設計によって異なります。 ただし、ほとんどの下水処理場には、アクセスが制限された地下または地下のボールト、マンホール (図 1)、および修理などで液体内容物が空になったときの沈殿タンク (図 2) などの限られたスペースがあります。 下水処理場でさまざまな操作に使用される混合装置、スラッジレーキ、ポンプ、および機械装置は、作業者がそれらを整備しているときに不注意に作動すると、障害を負ったり、死亡したりする可能性さえあります。 下水処理場でよく遭遇する濡れた表面は、滑りや落下の危険につながります。
図 2. 下水処理場の空のタンク。
メアリー・O・ブロフィ
密閉空間への立ち入りは、下水処理作業員が直面する最も一般的で深刻な危険の XNUMX つです。 限られた空間の普遍的な定義はとらえどころのないものです。 ただし、一般に、閉鎖空間とは、人間が継続的に居住するように設計されておらず、十分な換気がない、出入りの手段が制限されている領域です。 密閉された空間が酸素の欠乏、有毒化学物質の存在、または水などの巻き込み物質の存在に関連している場合、危険が発生します。 酸素レベルの低下は、メタンや硫化水素などの別のガスによる酸素の置換、廃水に含まれる有機物質の分解による酸素の消費、または水中の酸素分子の捕捉など、さまざまな条件の結果である可能性があります。限られた空間内の構造物の錆びる過程。 密閉された空間内の低レベルの酸素は、肉眼では検出できないため、密閉された空間に入る前に酸素レベルを測定できる機器を使用することが非常に重要です。
地球の大気は、海面で 21% の酸素で構成されています。 呼吸する空気中の酸素の割合が約 16.5% を下回ると、人の呼吸はより速く、より浅くなり、心拍数が増加し、人は協調運動を失い始めます。 約 11% 未満の人は、吐き気、嘔吐、動けなくなり、意識を失います。 情緒不安定と判断力の低下は、酸素レベルがこれら 16.5 つのポイントの間のどこかで発生する可能性があります。 酸素レベルが 1992% 未満の大気圏に入ると、すぐに混乱して外に出られなくなり、最終的には意識を失う可能性があります。 酸素欠乏が十分に大きい場合、個人は XNUMX 回の呼吸で意識を失う可能性があります。 救助がなければ、彼らは数分で死ぬ可能性があります。 救助されて蘇生されたとしても、永久的な損傷が生じる可能性があります (Wilkenfeld et al. XNUMX)。
密閉空間での危険は、酸素不足だけではありません。 有毒ガスは、適切な酸素レベルにもかかわらず、深刻な害を及ぼす、さらには死に至らしめるのに十分な濃度レベルで、限られた空間に存在する可能性があります。 密閉された空間で遭遇する有毒化学物質の影響については、以下でさらに説明します。 低酸素レベル (19.5% 未満) と有毒な化学物質で汚染された大気に関連する危険を制御する最も効果的な方法の 3 つは、密閉された空間に人が立ち入る前に機械換気で十分かつ十分に換気することです。 これは通常、限られた空間に外気を吹き込む柔軟なダクトを使用して行われます (図 1991 を参照)。 発電機またはファンモーターからの煙が密閉空間に吹き込まれないように注意する必要があります (Brophy XNUMX)。
図 3. 限られたスペースに入る空気移動ユニット。
メアリー・O・ブロフィ
下水処理場には、多くの場合、汚泥や生の下水を施設内のある場所から別の場所に移動するための大きな機械があります。 このタイプの機器を修理する場合は、機械全体の電源を切る必要があります。 さらに、機器を再通電するためのスイッチは、修理を行う担当者の管理下にある必要があります。 これにより、工場内の別の作業員が誤って機器に通電するのを防ぎます。 これらの目標を達成するための手順の開発と実装は、ロックアウト/タグアウト プログラムと呼ばれます。 指、腕、脚などの身体部位の切断、四肢切断、さらには死に至ることさえある。
下水処理場には、多くの場合、大きなタンクと貯蔵容器が含まれています。 コンテナの上で作業したり、8 ～ 10 m (2.5 ～ 3 フィート) の高さの水を抜いた穴のそばを歩いたりする必要がある場合があります (図 4 を参照)。 作業者には、落下に対する十分な保護と適切な安全訓練を提供する必要があります。
微生物の危険性
微生物災害は、主に人や動物の排泄物の処理に関連しています。 廃水に含まれる固形物を変えるためにバクテリアが追加されることがよくありますが、下水処理作業員への危険は主に、人間や他の動物の排泄物に含まれる微生物への暴露から生じます。 下水処理の過程でエアレーションが使用されると、これらの微生物は空気中に浮遊する可能性があります。 これらの微生物に長期間さらされた個人の免疫系への長期的な影響は、最終的に評価されていません。 さらに、処理を開始する前に流入水から固形廃棄物を除去する労働者は、材料に含まれる微生物が皮膚に飛び散り、粘膜と接触することにしばしばさらされます。 下水処理場で発見された微生物に長期間遭遇した結果は、急性の激しい曝露による結果よりも微妙な場合が多い. それにもかかわらず、これらの影響は不可逆的で深刻なものになる可能性もあります。
この議論に関連する微生物の 1988 つの主なカテゴリは、真菌、細菌、およびウイルスです。 これらの 1980 つすべてが、慢性疾患だけでなく急性疾患を引き起こす可能性があります。 廃棄物処理作業員では、呼吸困難、腹痛、下痢などの急性症状が報告されています (Crook、Bardos、Lacey 1996; Lundholm、Rylander 1995)。 喘息やアレルギー性肺胞炎などの慢性疾患は、伝統的に高レベルの空中浮遊微生物への暴露と関連しており、最近では家庭廃棄物の処理中の微生物暴露と関連しています (Rosas et al. 1996; Johanning, Olmstead and Yang 1996)。 廃棄物処理施設、スラッジ脱水施設、堆肥化施設における菌類と細菌の濃度が著しく上昇しているという報告が発表され始めている (Rosas et al. 1995; Bisesi and Kudlinski XNUMX; Johanning Olmstead and Yang XNUMX)。 空気中の微生物のもう XNUMX つの発生源は、多くの下水処理場で使用されている曝気槽です。
吸入に加えて、微生物は摂取や無傷ではない皮膚との接触によって伝染する可能性があります。 食事、喫煙、トイレに行く前の手洗いなど、個人の衛生状態は重要です。 食べ物、飲み物、食器、タバコ、口に入れるものは、微生物汚染の可能性のある場所から遠ざける必要があります。
化学的危険
廃棄物処理プラントでの化学物質の遭遇は、即時かつ致命的であるだけでなく、長期化する可能性があります。 凝集、凝集、消毒、汚泥処理の工程では、さまざまな薬品が使用されます。 選択する化学物質は、生の下水に含まれる汚染物質によって決まります。 一部の産業廃棄物には、やや特殊な化学処理が必要です。 ただし、一般に、凝固および凝集プロセスで使用される化学物質による主な危険性は、直接接触による皮膚の刺激と眼の損傷です。 これは特に、pH (酸性度) が 3 未満または 9 を超える溶液に当てはまります。廃液の消毒は、多くの場合、液体または気体の塩素を使用して行われます。 液体塩素が目に入った場合、目に傷害を与える可能性があります。 オゾンと紫外線も排水の消毒を達成するために使用されます。
下水処理の有効性を監視する 1 つの方法は、処理が完了した後に廃水に残っている有機物の量を測定することです。 これは、5 リットルの液体に含まれる有機物質を 5 日間にわたって生物分解するのに必要な酸素の量を決定することによって行うことができます。 これは、XNUMX 日間の生物学的酸素要求量 (BOD) と呼ばれます。5).
下水処理場での化学的危険は、硫化水素とメタンの生成をもたらす有機物質の分解、下水道に投棄された有毒廃棄物、および労働者自身が行う作業によって生成される汚染物質から生じます。
硫化水素は、ほとんどの場合、廃棄物処理プラントで検出されます。 下水道ガスとしても知られる硫化水素は、しばしば腐った卵として識別される独特の不快な臭いを持っています. しかし、人間の鼻はすぐににおいに慣れます。 硫化水素にさらされた人は、その臭いを感知する能力を失うことがよくあります (すなわち、嗅覚疲労)。 さらに、嗅覚系が硫化水素を検出できたとしても、大気中の硫化水素の濃度を正確に判断することはできません。 硫化水素は電子伝達機構を生化学的に妨害し、分子レベルで酸素の利用をブロックします。 その結果、呼吸数を制御する脳幹細胞の酸素が不足するため、窒息し、最終的には死に至ります。 高レベルの硫化水素 (100 ppm を超える) は、下水処理場に見られる限られたスペースで発生する可能性があり、実際に発生することがよくあります。 非常に高レベルの硫化水素にさらされると、脳幹の呼吸中枢がほぼ瞬時に抑制される可能性があります。 米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、100 ppm の硫化水素を生命と健康に直ちに危険なもの (IDLH) と特定しました。 低レベルの硫化水素 (10 ppm 未満) は、ほとんどの場合、下水処理場の一部の領域に存在します。 これらの低いレベルでは、硫化水素は呼吸器系を刺激し、頭痛を引き起こし、結膜炎を引き起こす可能性があります (Smith 1986)。 硫化水素は、有機物が腐敗するたびに生成され、工業的には、紙の製造 (クラフト プロセス)、革のなめし (硫化ナトリウムによる脱毛)、および原子炉用の重水の生成中に生成されます。
メタンは、有機物の分解によって生成される別のガスです。 酸素を置換することに加えて、メタンは爆発性です。 火花または発火源が導入されると、爆発を引き起こすレベルに達する可能性があります。
産業廃棄物を取り扱う工場は、そのサービスを利用する各産業工場で使用されている化学物質について十分な知識を持ち、それらの工場の管理者と協力して、プロセスや廃棄物の内容に変更があった場合に迅速に通知される必要があります。 溶媒、燃料、およびその他の物質を下水システムに投棄すると、投棄された物質の毒性のためだけでなく、投棄が予期されていないため、処理作業員に危険が生じます。
溶接やスプレー塗装などの産業作業が密閉されたスペースで行われる場合は常に、十分な換気を提供して爆発の危険を防ぎ、作業によって生成される有毒物質を除去するために特別な注意を払う必要があります。 密閉された空間で行われる操作が有毒な雰囲気を生み出す場合、密閉された空間の換気では有毒化学物質の濃度を許容暴露限界未満に維持できることが保証されない可能性があるため、多くの場合、作業者に呼吸用保護具を装備する必要があります。 適切なマスクの選択と装着は、産業衛生慣行の範囲内です。
下水処理場におけるもう 70 つの深刻な化学的危険は、プラントからの排水を除染するために塩素ガスを使用することです。 塩素ガスは、1 kg から約 50 トンまでのさまざまな容器に入っています。 非常に大規模な下水処理場の中には、鉄道車両で運ばれる塩素を使用するものがあります。 塩素ガスは、数 ppm のレベルでも、肺の肺胞部分を非常に刺激します。 高濃度の塩素を吸入すると、肺胞の炎症を引き起こし、死亡率が 1% の成人呼吸窮迫症候群を引き起こす可能性があります。 下水処理場が大量の塩素 (XNUMX トン以上) を使用する場合、危険は工場の労働者だけでなく周辺地域にも存在します。 残念なことに、最大量の塩素を使用する工場は、多くの場合、人口密度の高い大都市圏にあります。 オゾン処理、液体次亜塩素酸溶液の使用、紫外線照射など、下水処理場の排水を除染する方法は他にもあります。