Wstęp.

Aktualne wymagania prawne w zakresie bezpieczeństwa, dużo uwagi poświęcają poprawie warunków pracy w branżach związanych z substancjami niebezpiecznymi. Jest to związane z  postępem jaki niesie ze sobą rozwój cywilizacyjny i towarzyszące mu zagrożenia. Należy mieć na uwadze, aby rozwój gospodarki szedł w parze z malejącą ilością wypadków przy pracy. Wpływ na taki stan rzeczy ma szereg czynników, które muszą się wzajemnie wspierać w dążeniu do tego celu. Począwszy od procesu ustanawiania prawa poprzez jego egzekwowanie do wykonania. Na sukces składa się szereg czynników, w długofalowym i złożonym procesie poprawy standardów bezpieczeństwa. Szczególną rolę w całym systemie, pełni element ustanawiający normy bezpieczeństwa. Aktualnie jest to Komisja Europejska, która za pośrednictwem Dyrektyw ustanawia prawo wspólnotowe. Spełniając założenia Dyrektyw, należy się spodziewać, że efekty pracy włożone w poprawę bezpieczeństwa, z upływem czasu będą systematycznie dostrzegalne.

Cykl artykułów na łamach czasopisma "Promotor" poświęcony zostanie aktualnej problematyce wdrażania Dyrektyw Unii Europejskiej poświęconych ochronie przeciwpożarowej oraz przeciwwybuchowej. Należy mieć nadzieję, że wspólne wysyłki na rzecz poprawy bezpieczeństwa, poprzez dzielenie się doświadczeniem oraz spostrzeżeniami pomogą uniknąć groźnych wypadków na stanowiskach pracy.

Charakterystyka zagrożeń.

Metan będący składnikiem biogazu, jest drugim pod względem ilości po dwutlenku węgla gazem cieplarnianym, powstającym na skutek działalności człowieka. Uważa się, że metan jest około 20 razy bardziej szkodliwy dla środowiska niż dwutlenek węgla. Nie będziemy jednak opisywać jego szkodliwego działania na środowisko. Skoncentrujemy się na zagrożeniach wpływających na pracę osób, zatrudnionych w oczyszczalniach ścieków, gdzie biogaz powstaje. Głównym zagrożeniem, będzie możliwość tworzenia się atmosfer wybuchowych. Właściwości wybuchowe biogazu są wynikiem obecności nie tylko metanu, ale także wodoru, tlenku węgla i siarkowodoru. Tabela nr 1 opisuje procentowy skład biogazu.

Tabela 1.

Tabela 2. Właściwości pożarowo - wybuchowe gazów wchodzących w skład biogazu.

Uwaga! W warunkach normalnych siarkowodór jest silnie trującym, bezbarwnym gazem, o odrażającym zapachu zgniłych jaj. Zapach jest bardzo silny i wyraźnie odczuwalny nawet w bardzo dużym rozcieńczeniu 1:100 000 (1cm³ H₂S na 100 dm³ powietrza). W wyższych stężeniach ma zapach odrażająco słodkawy. Zapachu tego nie odczuwa się już po krótkim czasie przebywania w atmosferze stężonego gazu, ponieważ nerw węchowy ulega wówczas porażeniu. Znacznie groźniejsze dla człowieka są jednak skutki zdrowotne oddziaływania siarkowodoru, niż narażenie na potencjalny wybuch. Dlatego też stosowane w oczyszczalniach ścieków  detektory stacjonarne służą głównie zapobieganiu zatruciom pracowników a jedynie pośrednio, wykrywaniu stężeń wybuchowych.

Opis procesu powstawania biogazu oraz charakterystyka instalacji.

Fermentacja metanowa osadu (stabilizacja beztlenowa) - to podstawowy proces stosowany w przeróbce osadów. Jest to proces wielofazowy, w którym w fazie 1 bakterie hydrolityczne za pomocą enzymów zewnątrzkomórkowych rozkładają nierozpuszczalne związki organiczne osadów (np. białka, tłuszcze, ligniny) do związków rozpuszczalnych w wodzie, takich jak kwasy tłuszczowe, alkohole, amoniak i in.). W fazie 2 inne bakterie tzw. bakterie kwasowe rozkładają rozpuszczone związki organiczne do prostych kwasów organicznych takich jak kwas octowy, propionowy oraz do wodoru i dwutlenku węgla. Tę fazę określa się często mianem fermentacji kwaśnej. Metabolity fermentacji kwaśnej są substratem w fazie 3 dla bakterii heterotroficznych (głównie kwas octowy) oraz dla bakterii metanowych autotroficznych (wodór i dwutlenek węgla). Produktem metabolizmu bakterii metanowych są metan, dwutlenek węgla i woda. Istotne znaczenie dla procesu fermentacji ma ilość i skład powstającego gazu pofermentacyjnego (biogazu). Ilość wydzielanego biogazu zależna jest od ilości substancji organicznych w osadzie i od uzyskanego stopnia ich przefermentowania. Z każdego rodzaju substratów można bowiem uzyskać specyficzną ilość biogazu. Przedstawia to poniższa tabela.

Tabela 3.

Z powyższego wynika, że największą ilość gazu otrzymuje się przy rozkładzie tłuszczów, a najbardziej kaloryczny gaz otrzymujemy z białek. Z osadów ze ścieków miejsko-przemysłowych uzyskuje się na ogół około 400-500 dm³/gazu z 1 kg rozłożonej substancji organicznej, o średnim składzie 65-70 % CH₄ i 30-35 % CO₂.

Proces fermentacji odbywa się w specjalnych urządzeniach - tzw. Wydzielonych Komorach Fermentacyjnych (WKF). Osad przefermentowany z WKF-ów kierowany jest do Otwartych Komór Fermentacyjnych (OKF), pełniących rolę magazynu osadu. Następnie osad przechodzi przez stacje odwadniania mechanicznego na prasach taśmowych, skąd trafia do suszarni lub do zagospodarowania. W specjalnie skonstruowanych suszarniach pojawia się dodatkowe zagrożenie wynikające z obecności pyłu tworzącego się w wyniku suszenia osadu. Pył ten transportowany i magazynowany w silosach, także może spowodować wybuch, dlatego należy go brać pod uwagę w trakcie wykonania ryzyka wybuchowego na stanowiskach pracy.

Metodologia wykonania oceny zagrożenia wybuchem.

Wykonanie oceny zagrożenia wybuchem jest kluczowym elementem wykonania analizy ryzyka wystąpienia wybuchu. Wyznaczając strefy zagrożenia wybuchem możemy "pośrednio" posłużyć się rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dnia 7 października 1997 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 132 poz. 877 z późn. zm.[1]). Zgodnie z postanowieniami rozporządzenia, w obrębie biogazowi należy wyznaczyć następujące strefy zagrożenia wybuchem (tabela 4.)

Tabela 4.

W każdym przypadku, należy jednak uwzględnić specyfikę i różnorodność instalacji służących do oczyszczania ścieków i produkcji biogazu. W dobie szybkiego rozwoju technologii oczyszczania ścieków, przytoczone przykłady nie zawsze odpowiadają rzeczywistym rozwiązaniom konstrukcyjnym. Nie można się więc całkowicie powoływać na zawarte w rozporządzeniu przykłady. Należy dokonać wnikliwej analizy poznając kompleksowo proces oczyszczania ścieków. Skorygowane rozwiązania nie mogą jednak odbiegać na niekorzyść określonych w rozporządzeniu [1] stref.

W toku wnikliwej analizy, zidentyfikowane miejsca pojawienia się atmosfer wybuchowych biogazu na terenie oczyszczalni ścieków, przedstawione zostały poniżej[2].

Tabela 5.