CC BY
19
способ экономически целесообразен при дезактивации значительного
количества сточных вод с небольшим содержанием солей (до 1 г/л).
Ионный обмен особенно эффективен для дезактивации загрязненного дистиллята.
Установка для дезактивации стоков методом ионного обмена очень сложна как в аппаратурном оформлении, так и в эксплуатации. Как и при упаривании, стоки перед подачей в ионообменные фильтры должны пройти процесс коагуляции.
Рис. 3. Принципиальная схема установки для упарива-
вания радиоактивных стоков.
1 — сода; 2 — известь; 3 — коагулянт; 4 — отстойник; 5 — механический фильтр; 6 — упаривание; 7 — контрольный резервуар; 8 — буферный фильтр со смешанной загрузкой; 9 — отстойник; 10 — камера переключения; 11 — песколовка; 12 — усреднитель.
Следует особо отметить, что органические вещества, содержащиеся в стоках в больших количествах, неблагоприятно влияют на иониты, необратимо снижая их ионнообменную емкость.
Поступила 23/11 1963 г.
DISPOSAL OF EFFLUENTS CONTAMINATED WITH RADIOACTIVE SUBSTANCES
A. T. Avdonin
The article deals with problems connected with the disposal of effluents from various enterprises dealing with open radioactive substances. Data on the quantity and degree of effluents' contamination and on the method of determing the extent of effluent decontamination reguired before its discharge into the sewarage system or a water basin are presented. The author discusses the choice of effluents decontamination methods
and gives a short description and assessment of various decontamination methods.
* * *
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕЧИСТОТ НА БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ (БЭС)
Проф. А. Г. Хмаладзе, кандидат биологических наук С. В. Чилингарова, научные сотрудники М. И. Габелая и Н. В. Канделаки
Из Научно-исследовательского института санитарии и гигиены Министерства здравоохранения Грузинской ССР
Биоэнергетический метод использования органических отходов, несмотря на его новизну, привлекает все больше внимания работников сельского хозяйства и науки как в нашей стране, так и за рубежом, однако санитарная эффективность его еще мало изучена. Опытная биоэнергетическая установка сооружена по проекту доктора технических
паук Г. Д. Ананиашвили в учебном хозяйстве Зооветеринарного института вблизи Тбилиси. Она состоит из следующих узлов: биогенератора, газгольдера, котельной, насосной установки, жижехранилища (см. рисунок). Для уборки из скотопомещения органических отходов и подготовки их для подачи в биогенератор применен гидравлический смыв. Масса смывается вместе с мочой и поступает в приемный резервуар, который оборудован гидравлической мешалкой для перемешивания сырья перед загрузкой его в биогенератор. Объем приемного резервуара равен двукратной дозе суточной загрузки, а объем жижехранилища —
19
-Схз--
"—*—
20
Отбор удобрений
Отбор газа
Технологическая схема Крцанисской опытной биогенераторной
/ — скотное помещение; 2 — приемный люк навоза; 3 — смывной коллектор: 4— жижеприемник; 5 — насосный агрегат; 6 — напорный трубопровод; 7 — загрузочный бункер; 8 — биогенератор; 9 — выгрузочный бункер; 10 — линия отбора удобрения; И— газовая камера; 12 — газгольдер; 13 — газопровод; 14 — котельная; 15—16 — паропроводы; 17 — линия отбора пара; 18 — газопровод; ¡9 _ ручной насос; 20 — водопровод; 21 — резервуар холодной воды.
20 ж3. Рабочий объем генератора 14 ж3. Биогенератор размещается в специальном помещении, с левой стороны которого устроен контрольно-измерительный пункт, где размещаются все измерительные приборы и защитная аппаратура. На перекрытии этого пункта имеются загру-зочно-выгрузочные бункера и газовая камера. Внутри биогенератора расположена механическая мешалка, которая вращается со скоростью 2 об/мин в течение 3—5 минут в сутки. Обогрев рабочей массы биогенератора до требуемой температуры (34°) осуществляется паром с помощью специального теплообменника. В качестве газохранилища используется газгольдер низкого давления мокрого типа емкостью 10 ж3.
Крцанисская опытная биологическая установка, как и всякая энергетическая установка, оборудована защитным устройством, предупреждающим повышение давления в биогенераторе и газовой сети, а также в паровом котле. На газовой сети установлены водоулавливатели и сетчатые фильтры. Биогенераторный газ перед поступлением в газгольдер очищается от сероводорода, являющегося его вредной примесью. Очищенный от сероводорода газ из газгольдера распределяется по ферме и используется для приготовления горячей воды, кипячения и согревания молока для телят, коммунально-бытовых нужд и т. д. В процессе эксплуатации необходимо соблюдать правила техники безопасности. Один раз в год бродильные камеры освобождают от массы и очищают1.
ч»
1 Подробное описание установки и ее работы приведено в труде доктора технических наук Г. Д. Ананиашвили «Крцанисская биоэнергетическая установка». Изда дание Министерства культуры ГССР, 1959.
К положительным свойствам биоэнергетического метода надо отнести сохранение основных питательных веществ в газифицированной массе и превращение их в лучшие для усвоения растениями формы; так, например, потеря азота в указанной установке не превышает 1—3%, а на почве, удобренной газифицированной массой, урожайность почти на 50% выше, чем на почве, в которую внесены обычные органические и минеральные удобрения.
Как показали многолетние исследования, одной из форм утилизации сельскохозяйственных отбросов может явиться замена повсеместно применяемого аэробного способа разложения навоза и других отходов анаэробным способом (метановым брожением), при котором в результате сложной биохимической реакции генерируется горючий газ. Анаэробный способ в коммунальном хозяйстве городов и крупных промышленных центров давно применяют для биологической очистки хозяйственно-фекальных и сточных вод. В сельском же хозяйстве, являясь средством энергетического использования органических отходов, он носит характер опытно-разведывательных изысканий и только в последние годы стал привлекать внимание работников сельского хозяйства.
Исследования проводили при 2 температурных режимах брожения: в мезофильном (25—32°) и термофильном (50—55°). В процессе технологического изучения этого метода выяснилось, что при мезофильном режиме распад органических веществ происходит за 80—90 суток (на 30—33%), а при термофильном — за 50—60 суток; это указывает на то, что при термофильном режиме процесс протекает более чем в Р/г раза интенсивнее, чем при мезофильном, но его режим становится неустойчивым, а потому предпочтение отдается мезофильному режиму метанового брожения навоза при 32—34°.
В последние годы уделяется большое внимание использованию в широких масштабах органического сырья для получения биогаза и высококачественного органического удобрения.
Так, с 1958 г. в Китайской Народной Республике строят такие установки и китайские специалисты считают, что использование болотного газа для механизации и электрификации сельского хозяйства является исключительно важным мероприятием. Это объясняется тем, что сырьевые источники для получения удобрения и газа практически не ограничены, постоянно возобновляются и в основном находятся в местах потребления.
Принимая во внимание указанные положительные качества биогаза для народного хозяйства, необходимо было изучить с санитарно-ги-гиенической точки зрения массу, получающуюся на биоэнергетической установке в результате метанового брожения. .
Всего было исследовано 75 проб: 42 — из Крцанисской биоэнергетической установки, 19 — из специальной лабораторной установки такой же системы при лаборатории Научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства и 14 — дополнительно для определения экспериментальным путем выживаемости кишечной палочки в бродильной массе. Исследования проводили на бактериологические и гельминтологические показатели загрязнения. Пробы для анализов брали на различных этапах работы: 1-ю пробу навоза брали до закладки, 2-ю — из бродильной массы и 3-ю — из навозной жижи, идущей после брожения в газогенераторе на удобрение. Полученные результаты приведены в таблице.
Патогенные кишечные микроорганизмы дизентерии Флекснера, Зон-не, Ньюкестл были обнаружены в 2 из 14 образцов до закладки навоза. В остальных пробах потогенные микробы не были обнаружены. Данные анализов на коли-титр с постоянством свидетельствуют о частичном обезвреживании массы; так, в пробе с навозом коли-титр до-
Результаты бактериологических исследований проб навоза на разных стадиях
до и после метанового брожения
Проба Микробное число Термофильные микробы Титр Нитрифицирующие микробы
(в тысячах в 1 г абсолютно сухого вещества) коли анаэробов титр
1 91 474 000 280 000 ю-6 ю-4 ю"3
2 636 365 000 150 000 ю-5 ю-4 ю-4
3 500 000 000 240 000 • ю-3 ю-4 ю-4
ходил до Ю-6, в бродильной массе — до 10~5, а в последней пробе после газогенерации — до 10~3.
Исследования на наличие и выживаемость яиц гельминтов проводили по общепринятой методике (3. Г. Василькова) также на 3 этапах. Всего было исследовано 69 образцов, т. е. на каждом этапе по 23 пробы. Всего было обнаружено 121 яйцо, из них 70 — в первоначальном навозе, 37 — в бродильной массе и 14 — в жиже, идущей на удобрение, в которой оказалось наибольшее количество деформированных яиц. Приведенные данные позволяют все же отметить, что жизнеспособные яйца гельминтов даже после газогенерации в навозной жиже, идущей на удобрение, частично сохраняются; это свидетельствует о недостаточном обезвреживании удобрительного материала с санитарно-гигиенической точки зрения; это подтверждается и данными таблицы в отношении бактериологических исследований. s
Ввиду того что на Крцанисской биоэнергетической станции температурный режим часто нарушался, т. е. колебался в пределах 27—34°, что было недостаточно для полной минерализации, мы решили провести опыты в лабораторной установке при биоэнергетической лаборатории Института механизации и электрификации сельского хозяйства АН ГССР в специальных опытных установках такой же системы, куда первона чально закладывали навоз, а затем к нему ежедневно добавляли 15% мусора. Мусор содержал домашний смет, кожуру картофеля, яблок, шелуху лука, орехов и каштанов, остатки капусты, бурака, обрывки газет и др. Дневная норма загрузки составляла 150 г при 90% влажности, температура в опытной установке держалась постоянно 32—34°.
Всего было исследовано 19 проб после газогенерации. В результате получены следующие данные: микробное число в 19 изученных пробах колебалось от 40 480 тысяч и более, т. е. во всех случаях отмечалось сильное загрязнение. По титру кишечной палочки 5 из 19 проб оказались чистыми, 8 — слабо загрязненными, 1—умеренно загрязненными и 5 — сильно загрязненными. Но патогенные бактерии кишечной группы не были обнаружены.
Кроме указанных исследований, для определения экспериментальным путем выживаемости кишечной палочки в бродильной массе нами были внесены бактерии коли в количестве 50 000 микробных тел в 1 мл. Коли-титр бродильной массы до заражения были Ю-4, после заражения 10~8. В течение 5 дней коли-титр повысился и дошел до Ю-4, на 12-й— Ю-1 и держался до 30 дней, на 42-й день титр кишечной палочки повысился до 2,0 и оставался без изменения до 65 дней.
Таким образом, опыты с искусственным заражением подтвердили полученные данные исследований бродильной массы, взятой из лабораторной установки, что процесс самоочищения протекает, но не полностью.
Результаты гельминтологических исследований в лабораторной установке дали следующее: яйца гельминтов отмечены в небольшом количе-
стве, всего 29, из них яйца аскарид 21, причем жизнеспособные оказались только 4, остальные 17 — деформированные. Другие виды гельминтов встречались в единичных экземплярах (всего 8). В первые дни закладки мусора количество яиц было больше, далее число их уменьшалось, а к концу газогенерации ни в одном образце не было яиц. В результате метанового брожения отмечалось некоторое уменьшение числа яиц гельминтов, но полного обезвреживания массы, идущей на удобрение на поля под различные культуры, не происходило.
Следует отметить, что в лабораторной установке температурный режим строго соблюдался и постепенно держался в пределах 32—34°; соблюдались и другие условия нормальной работы установки (герметичность и др.), тогда как на Крцанисской биоэнергетической станции (которая в период наших работ действовала непостоянно) часто нарушался температурный режим, имела место порча различных частей и др.
В литературе имеются данные (Г. Ш. Гуджабидзе, 1959, и др.), указывающие на то, что при мезофильном сбраживании ила, когда температура не превышает 30°, погибает только часть яиц аскарид, поэтому автор предлагает термофильное сбраживание для осадков сточных вод как надежное средство дегельминтации. Наши данные подтверждают также, что при существующем температурном режиме 32—34° на биоэнергетической станции погибает лишь часть яиц гельминтов и микробов, т. е. мезофильный режим является недостаточным для полного обезвреживания как навоза, так и мусора.
Выводы
1. В результате работы биоэнергетической станции масса, идущая на удобрение, полностью не обезвреживается.
2. При температурном режиме 32—34° биохимические процессы, происходящие в биоэнергетической установке, а также сложные процессы антагонизма за период переработки обработанной массы по санитарно-гигиеническим показателям недостаточны для обезвреживания.
3. Ввиду того что в результате метанового брожения полного обезвреживания массы, идущей на удобрения, не происходит на полях, удобряемых указанной массой, можно рекомендовать выращивание культур, употребляемых в пищу только после термической обработки.
ЛИТЕРАТУРА
Василькова 3. Г. Основы сзнитарной гельминтологии. М., 1950. — Гуджабидзе Г. Ш. Мед. паразитол., 1959, № 5, стр. 617. — Инструкция о применении бигугазовых установок в Китайской Народной Республике. Государственный научно-технический комитет Совета Министров СССР. М., 1959.
Поступила 16/Х 1962 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF WASTE DECONTAMINATION AT A BIOENERGETIC
STATION
A. G. Khmaladze, , Professor 5. V. Chilingarova, Candidate of Biological Sciences,
M. /. Gabelaya, N. V. Kandelaki, Scientific Workers
A bioenergetic method of utilizing organic wastes, inspite of its novelty attracts an increesing attention on the part of agricultural and scientific workers:
The method is based on the use of farm wastes and refuse, such as litter straw, various vegetable residues, manure, etc. for the production of a fertilizer by means of methane fermentation. Numerous experiments showed that the most favorable temperature regime for methane fermentation of wastes is obtained at 32—34°C i. e. with a mesophilic regime.
The authors' bacteriologic and helminthologic analyses showed that at the mesophilic temeprature regime (32—34°C) of methane fermentation there occurs a definite fall in the number of viable helminth eggs and a rise in coli-titers. However, there was no complete decontamination of the fertilizer which reached the farm fields.
On the basis of the results obtained the author suggest a series of appropriate sanitary measures.
ft ft ft
