CC BY
15
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1999 УДК 614.777:628.35
М. И. Ненашева, М. Б. Цчнберг, Л. Ф. Добрынина МИКРОБНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ТОКСИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА
НПФ "Экобиос". Оренбург
На ранних этапах использования человеком природных ресурсов и развития производств промышленные и бытовые отходы не были велики и большая часть из них разлагалась и нейтрализовалась в естественном круговороте в основном за счет деятельности микрофлоры. В последние годы возрастает количество отходов и усложняется их качественный состав, поэтому необходимо создание нового круговорота, который отвечал бы современным условиям жизни общества. Наличие в стоках токсичных трудноразлагаемых соединений (в первую очередь синтетических) требует разработки новых методов их обезвреживания.
В настоящее время в мировой науке накоплен богатый материал, свидетельствующий о важной роли микроорганизмов в очистке биосферы от остатков ксенобиотиков [4, 6].
Микробная трансформация — естественное свойство микроорганизмов, широко распространенное в природе. Это свойство используется человеком в практической деятельности главным образом для получения ценных продуктов. Отдельный интерес представляет изучение микробных трансформаций ксенобиотиков с целыо получения нетоксичных для природы соединений. Следовательно, важное значение приобретает проблема селекции и изучения микроорганизмов, трансформирующих синтетические соединения.
Цель работы — изучение деструктивной активности микроорганизмов, способных трансформировать ксенобиотики в нетоксичные для природы соединения.
Особое внимание исследователей в последние годы сосредоточено на изучении анаэробных культур, трансформирующих синтетические соединения. Это вызвано некоторыми преимуществами анаэробных микроорганизмов, обусловленными особенностями их метаболизма, такими как способность потреблять повышенные концентрации ксенобиотиков, образовывать небольшое количество биомассы, осуществлять процессы трансформации без затрат на аэрацию. Такие достоинства анаэробных культур послужили причиной широкого применения анаэробных технологий [2].
Как показывают практика и данные литературы, современная биотехнология очистка сточных вод немыслима без иммобилизации микроорганизмов, что дает экологические, биохимические и технологические преимущества по сравнению с использо-
Таблица I
Параметры роста анаэробных микроорганизмов (/ 48 ч)
Характеристика Деструкторы Мс Деструкторы ЭГ
микроорганизмов X, г I S, г I Y Чср X, г S, г j Y Чср
Свободноплавающие 0.14 0,4 0,35 0,12 0,02 0,3 0,06 0,7 Иммобилизованные 0,18 1,0 0,18 0.23 0,05 1,8 0,03 1,5
Примечание. У — экономический коэффициент, яср — метаболический коэффициент, X — биомасса, Б — субстрат.
ванием свободных клеток и позволяет осуществлять наиболее рациональный путь в области очистки сточных вод — безотходную технологию 11 ].
Так, специалистами фирмы "Экобиос" разработана и эффективно внедряется биотехнология очистки высококонцентрированных стоков иммоби-лизированными микроорганизмами, имеющая зарегистрированный товарный знак "Трофактор".
Исследования проведены с использованием реальных сточных вод установок регенерации эти-ленгликоля и диэтаноламина 2-й очереди Оренбургского газоперерабатывающего завода (ОГПЗ) и емкости-усреднителя № 19 биологических очистных сооружений ОГПЗ, а также на модельном стоке с внесением основных загрязнителей: этиленгликоля (ЭГ), диэтаноламина (ДЭА) и метанола <Ме).
Накопительные и чистые культуры микроорганизмов, утилизирующие ЭГ, ДЭА и Ме, выделяли из экологических ниш на минеральных питательных средах с внесением изучаемого ксенобиотика в концентрации 1 г/л для аэробных культур и 2 г/л для анаэробных. Для иммобилизации микроорганизмов использовали насадку, изготовленную по собственному патенту |5|. Выделение и изучение деструктивной активности анаэробных л аэробных микроорганизмов проводили по общепринятым методикам [2, 3).
Динамика роста — это существенная характеристика бактериальных культур, трансформирующих ксенобиотики. В практике анаэробной очистки сточных вод, на наш взгляд, представляет особый интерес не динамика роста отдельных чистых культур и ассоциаций, представляющих весьма сложные и многообразные сообщества очищаю-
Таблица 2 Микроорганизмы, утилизирующие ЭГ, ДЭЛ и Мс*
Культура
Ксенобиотик
ЭГ !ДЭАi Mu I ЭГ ДЭЛ! Мс
Azotobactcr vinclandii ++ - - 28 - -
Pseudomonas aureofaciens ++ - - 16 - -
Artlirobacter picolinophillis ++ + + 15 3 5
Arthrobacter 1 + - — 5 — —
Pseudomonas putida 1 + + + 13 12 4
Pseudomonas putida 2 + + - 11 5 -
Pseudomonas putida 3 + + - 11 10 -
Arthrobacter paraftlneus + ++ - 9 23 -
Arthrobacter terregens 1 + + — 5 15 —
Artlirobacter terregens 2 — ++ - — 18 -
Pseudomonas 1 + + - 5 10 —
Bacillus subtilis - + - - 7 -
Arthrobacter 2 - + - - 6 —
Methylomonas methanica Dg. - — ++ — — 25
Methylomonas 1 - — + — — 8
Methylomonas 2 — — + — — 10
Примечание. Два плюса — высокая деструктивная активность, плюс — средняя деструктивная активность, минус — отсутствие деструктивной активности, К — коэффициент роста оптической плотности за 24 ч. звездочка — концентрация ксенобиотиков в среде 1 г/л.
Таблица 3
Показатели качества и эффективности очистки сточных вод в опытно-промышленной установке
Биореакторы п секции установки Ме ЭГ ДЭА ХПК
мг/л эс|>фсктивность 1 очистки. 9о иг/л эффективность очистки. % мг/л | эффективность I очистки, % мг/л эффективность очистки. %
Сточные поды 1050,0 — 950,0 — 1300,0 _ 4840.0 _
Анаэробный 336,0 68,0 437,0 54.0 637.0 51.0 2275,0 53.0
Аэробный (выход) 6,3 99,4 8,5 99,1 9.1 99,3 198,4 95.9
щих сточные воды микроорганизмов, а кинетические характеристики всего сообщества в целом, которые наиболее адекватно будут отражать процессы, протекающие в очистном сооружении.
Изучение динамики роста анаэробных иммобилизованных и свободноплавающих сообществ микроорганизмов проводилось нами с целью более полной характеристики процесса потребления Ме и ЭГ (табл. 1). Значение метаболического коэффициента яср для деструкторов ЭГ превышает значение яср для анаэробных деструкторов Ме. Это, по-видимому, связано с тем, что при анаэробном росте на ЭГ образуется незначительное количество биомассы (У изменяется от 0,02 до 0,06), т. е. потребляемый субстрат используется главным образом как источник энергии.
Таким образом, изучение деструктивной активности анаэробных микроорганизмов показало, что самыми активными деструкторами Ме и ЭГ оказались иммобилизованные клетки микроорганизмов.
Результаты, полученные нами по выделению, идентификации и исследованию деструктивной активности аэробных культур, усваивающих ЭГ, ДЭА, Ме, представлены в табл. 2.
Наиболее активными аэробными микроорганизмами-деструкторами являются: Аго1:оЬасГег уше1ап-сШ — деструктор ЭГ, АгпоЬааег рагаПшеиБ — деструктор ДЭА, Ме1Иу1отопа5 тегЬашса — деструктор Ме.
Исследование ассоциации АгоГоЬааег уте1апсШ и АнЬгоЬасгег рагаПтеш представляет большой научный и практический интерес. Изучение взаимоотношения этих культур в различных условиях позволит управлять технологическим процессом микробной очистки сточных вод.
Бинарная ассоциация, усваивающая ЭГ и ДЭА, имеет ряд преимуществ по сравнению с культурами других родов. Для большинства бактерий рода АгосоЬааег характерна стадия капсулирования, в которой клетки хорошо переносят неблагоприятные внешние воздействия.
Что касается бактерий рода АгииоЬааег, то некоторые авторы особо отмечают их способность переносить длительные периоды голодания и высушивания.
Как показали исследования, при наличии только одного субстрата (ЭГ) в среде практически развивается одна культура — деструктор ЭГ — АгоЮ-Ьааег уще1апс1п.
Увеличение содержания ДЭА в среде до 100% вызывает наибольшее развитие в ассоциации культуры А. рагаШпеиз, достигающее 94,9—96,8%.
Таким образом, ассоциаты А. уте1апс!м и А. раг-аШпеш могут быть использованы в очистке сточных вод с различным содержанием ЭГ и ДЭА и при различном их соотношении как без дополнительного источника азота, так и при наличии ам-
монийного азота. При наличии в среде ЭГ и ДЭА и аммонийного азота соотношение культур в ассоциации соответствует соотношению органических субстратов в среде.
Проведенная нами селекция сообществ и индивидуальных деструкторов Ме, ЭГ, ДЭА и других загрязнений изучаемых сточных вод ОГПЗ в условиях, приближенных к реальной экологической ситуации очистного сооружения, обеспечила наличие у микроорганизмов необходимых технологических свойств. Показатели эффективности очистки сточных вод в опытно-промышленной установке по очистке стоков ОГПЗ от Ме, ЭГ и ДЭА (0 = 20 м°/сут) приведены в табл. 3. Данные свидетельствуют о том, что эффективность очистки по ХП К достигает 95,9%, по основным загрязнителям — 99%, причем в анаэробной части разрушается около 50% ксенобиотиков.
Результаты испытаний опытно-промышленной установки очистки химически загрязненных сточных вод ОГПЗ нашли практическое применение в разработке регламентов на проектирование и про-ектно-конструкторской документации стационарного и модульного вариантов установок очистки химически загрязненных сточных вод ОГПЗ со сбросом очищенных стоков на существующие биологические очистные сооружения, где исходная концентрация в стоках допускается по ХПК до 420 мО/л, а по индивидуальным загрязнителям до 50 мг/л.
Таким образом, гигиеническая оценка ксенобиотиков, полученная на примере загрязнителей (ЭГ, ДЭА, Ме) ОГПЗ, показала, что для исключения попадания этих веществ в окружающую среду необходимо обезвреживать стоки, содержащие такие ксенобиотики, на локальных очистных сооружениях с применением селекционированных микроорганизмов-деструкторов.
Впервые в мировой практике очистки воды указанная биотехнология "Трофактор" с применением иммобилизованных селекционированных микроорганизмов-деструкторов реализована в промышленном масштабе в 1992 г. на Тенгизском газоперерабатывающем заводе СП "Тенгизшевройл" (Казахстан).
Литература
1. Гвоздик П. И. // Химия и технология волы. — 1989. — Т. 11, № 9. - С. 854-858.
2. Калюжный С. В., Данилович Д. А., Ножевникова А. Н. // Биотехнология. - 1991. - № 29. - С. 3-155.
3. Краткий определитель Берги / Под ред. Д. Хоулта. — М., 1980.
4. Малышева А. Г. // Гиг. и сан. - 1997. - № 3. -С. 5-10.
5. Ненашева М. Н., Цинберг М. Б., Гвоздяк П. И. Пат. 2067083 РФ 1996.
6. Скрябин Г. К., Головлева Л. А. Биотехнология. — М., 1984.
Поступило 20.02.9S
Summary. The biotransformation of xenobiotics in the anaerobic microorganisms. The process for purifying indus-waste waters of gas- processing works was studied. Toxic pol- trial waste waters was effected at tlie Tengiz gas-processing lutants were decontaminated by high-active aerobic and works.
О В. П. ТУЛУПОВ. О. М. ЧЕКМЛРЕВ. 1999 УДК 613.648:614.2.07
В. П. Тулупов, О. М. Чекмарев
ОРГАНИЗАЦИЯ САНИТАРНО-ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗА ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ УЧРЕЖДЕНИЯХ
Центр Госсанэпиднадзора Медицинского центра Управления делами Президента Российской Федерации. Москва
Интенсивное развитие лазерной техники, технологии и широкое применение ее в медицине обусловило необходимость разработки организации санитарного контроля и системы профилактических мероприятий, обеспечивающей безопасные условия труда медицинского персонала при работе с лазерным излучением. В 1981 г. на базе отделения радиационной гигиены Центра Госсанэпиднадзора Медицинского центра Управления делами Президента Российской Федерации была создана группа по проведению санитарного контроля на участках работы с лазерным оборудованием и аппаратами. В состав группы вошли специалисты высшего звена: санитарные врачи и эксперты-фи-зики, задачей которых явились выявление объектов санитарно-дозиметрического контроля, приобретение дозиметрической аппаратуры и разработка методических рекомендаций по осуществлению предупредительного и текущего санитарного надзора в лечебно-профилактических учреждениях.
В настоящее время специалисты Центра Госсанэпиднадзора располагают современной дозиметрической аппаратурой отечественного и зарубежного производства. За 15 лет работы накоплен большой научно-практический материал по результатам гигиенического контроля за условиями труда медицинского персонала при работе на лазерных установках. На санитарном контроле находится более 120 лазерных аппаратов различного типа и назначения с числом обслуживающего персонала около 300 человек.
В отечественной гигиене получили научное обоснование два подхода к нормированию лазерного излучения: первый — по степени поражающего воздействия на ткани и органы непосредственно в месте облучения, второй — на основе выявляемых функциональных и морфологических изменений в ряде систем и органов. Последний принцип гигиенического нормирования, учитывающий не только местные, но и общие изменения в организме в условиях как острого, так и хронического воздействия лазерного излучения, основывается на материалах экспериментальных исследований и клинико-физиологических наблюдений за лицами, обслуживающими лазерные установки |1].
Учитывая вышесказанное, основной задачей санитарного контроля являлось определение уровней лазерного излучения, концентраций токсических веществ в воздушной среде, уровней шума и других вредных факторов, в том числе электромагнитного и рентгеновского излучения.
Кроме того, совместно с поликлиникой был организован медицинский контроль у врача-профпато-лога всех лиц, работающих с лазерным излучением.
Принимая во внимание большую опасность прямого и зеркального отражения лазерного излучения, Центром Госсанэпиднадзора предпринимались все необходимые меры для того, чтобы исключить возможность его воздействия на медицинский персонал. Проекты планировки и оборудования помещений лазерных кабинетов и операционных прошли санитарную экспертизу и согласование. Перед вводом лазерных аппаратов в эксплуатацию проводился санигарно-дозиметриче-ский контроль по определению степени отражения всех рабочих поверхностей оборудования и медицинского инструментария, а также стен и потолков помещений. По их итогам комиссия, назначенная администрацией медицинского учреждения, в состав которой входил санитарный врач, принимала решение о разрешении или запрещении эксплуатации лазерного аппарата.
В ходе санитарных обследований условий труда медицинского персонала был выявлен ряд нарушений лазерной безопасности в некоторых медицинских учреждениях (недостаточные площади рабочих помещений, малая эффективность приточ-но-вытяжной вентиляции, низкое качество стационарной зашиты от лазерного излучения, отсутствие индивидуальных средств защиты, использование устаревших конструкций и не имеющих разрешения на использование в медицине лазеров и т. д.). По материалам этих проверок были подготовлены официальные материалы и циркулярные письма, в которых был изложен комплекс профилактических предложений и мероприятий по устранению выявленных нарушений лазерной безопасности. Так, проведена реконструкция 27 лазерных кабинетов с увеличением их площади и переоборудованием приточно-вытяжной вентиляции, отделка стен и потолков помещений выполнена с учетом коэффициента отражения лазерного луча. Все эти мероприятия позволили уменьшить дозу лазерного облучения персонала и практически исключить ожоги кожи и роговицы глаз при прямом попадании лазерного луча на персонал и пациентов.
С 1984 г. была внедрена новая методика расчета индивидуальных доз облучения лазерным излучением медицинского персонала при проведении медицинских процедур. В результате индивидуальной дозиметрии было установлено, что персонал практически всех медицинских подразделений подвергается систематическому воздействию малоинтенсивного лазерного облучения, не вызывающему повреждающих эффектов, но превышающему предельно допустимый уровень (ПДУ), которое может привести к общим неспецифическим функциональным и биохимическим изменениям в
