CC BY
19ЭКОЛОГИЯ
Коршева А.С., инженер ЗАО «ПолиЭк», г. Белгород
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВАКУУМ-ЭЖЕКЦИОННОГО МЕТОДА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СВИНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ
Представлен способ повышения эффективности обеззараживания свиноводческих стоков. Приведены результаты экспериментальных исследований вакуум-эжекционным методом, доказывающие наличие обеззараживающего эффекта для стоков с различной степенью обсемененности яйцами гельминтов. Установлено, что максимальная эффективность обеззараживания (100%) достигается при двукратной обработке сточных вод на вакуум-эжекционном аппарате. Показаны преимущества вакуумно-эжекционного метода обеззараживания в сравнении с биологическим и реа-гентным.
Ключевые слова: обеззараживание, вакуум-эжекциионный метод, свиноводческие стоки, поля орошения.
Промышленное животноводство в Белгородской области в последнее время получило широкое распространение, благодаря благоприятным климатическим условиям, выгодному географическому положению, значительному производственному, экономическому и кадровому потенциалу. Однако строительство новых и увеличение мощностей существующих свиноводческих комплексов ухудшает экологическую обстановку в зоне их действия. Согласно данным указанным в «Программе по производству, переработке, транспортировке и внесению в почву отходов жизнедеятельности крупного рогатого скота, птицы и свиней как органических удобрений на 2008-2012 годы» в Белгородской области сброс свиноводческих стоков с комплексов и ферм на 2010 год составляла более 4124 тыс.м3 в год, а к 2012 году увеличится до 4659 тыс.м3 в год. Поэтому, чтобы избежать загрязнения окружающей среды, навозные стоки необходимо подвергать утилизации. Для этого на фермах и животноводческих комплексах устанавливают различные очистные сооружения.
Одним из распространенных способов утилизации свиноводческих стоков является их использование на полях орошения. Однако его широкое применение ограничивается отсутствием надежных средств обеззараживания. Нере-гламентированное орошение почвы необеззара-женными стоками способствует загрязнению почвы сельскохозяйственных культур патогенной микрофлорой, создавая тем самым высокий риск заражения животных и людей возбудите-
лями гельминтозов и кишечных болезней, причем содержание микроорганизмов в почве сохраняется на высоком уровне длительное время [1]. Как показали исследования свиноводческих стоков (санитарно-гельминтологического контроля) за 2007 год, проведенных лабораториями ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии»», в Белгородской области 43,2 % проб, очищенных сточных вод содержали жизнеспособные яйца гельминтов. Количество микроорганизмов варьировалось от 25 до 800 экземпляра в 1литре [3]. Следовательно, можно сделать вывод о не достаточной эффективности применяемых методов обеззараживания.
На сегодняшний день в Белгородской области получили распространения биологический и реагентный методы обеззараживания.
Биологический метод - накопление и хранение (в течение 1 года) свиноводческих стоков в специальных накопителях (лагунах), с последующим использованием их для удобрительного орошения сельскохозяйственных культур. Однако, как показывает практика, на большинстве свинокомплексов этап длительного хранения стоков зачастую не соблюдается, сточные воды не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения» и требуют дополнительного обеззараживания.
К наиболее распространенным реагентным методам в настоящее время относится хлорирование. Однако в результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высо-
котоксичных веществ, включая канцерогенные, мутагенные, с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных мг/л.
Методическими указаниями МУ 3.2.102201 «Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитозов» рекомендовано применение препарата растительного происхождения «Пуролат-БИНГСТИ» (биологический ингибитор-стимулятор) г. Ростов. При добавлении 1 литра на 1000 куб. м. стоков и интенсивном перемешивании достигается необходимый эффект обеззараживания [2-3].
К недостаткам применения «Пуролат-БИНГСТИ» относится сложность распределения и интенсивного перемешивания этого препарата в большом объеме стоков (лагунах). При использовании реагента возникает необходимость в оснащении дорогостоящими установками дозирования и перемешивания.
На наш взгляд, наиболее перспективным, безопасным, энергосберегающим, не вносящим экологически вредных искусственных продуктов в окружающую среду и не требующий больших материальных затрат, является вакуум-эжекционный метод.
Обычно обеззараживающий эффект в ва-куум-эжекционных аппаратах достигается за счет смешения и растворения реагентов, таких например, как озон. Однако, как известно из работ [4-5], при определенных параметрах потока в вакуум-эжекторе возможно возникновение гидродинамической кавитации. Метод кавита-
7
ционного обеззараживания рассматривался в работах [6-8] и показал высокие результаты.
Кавитация - это комплексное явление, включающее в себя ряд взаимосвязанных процессов: высокоградиентные потоки, ударные волны, локальные скачки давления и температуры, рождение свободных радикалов. Все это в комплексе приводит к уничтожению вирусов и бактерий. Поэтому в нашем исследовании мы рассматривали вакуум-эжекционный метод с кавитационным воздействием без внесения реагентов.
Эксперименты по обеззараживанию сточных вод свинокомплексов были проведены на установке (см. рис. 1). Важным фактором, который следует принимать во внимание, является то, что процессы, происходящие в аппарате, применялись при следующих условиях эксперимента: давление в напорном трубопроводе варьировалось в пределах 0,2-0,6 МПа и контролировалось показаниями манометра 7, расход стоков через эжектор составлял 0,85-1,21 м3/час.
Принцип работы установки: свиноводческие стоки, предварительно освобожденные от крупных включений, поступают в емкость 1. Затем из емкости 1 подаются во всасывающий трубопровод 2, откуда насосом 4 через напорный трубопровод 6 в вакуум-эжектор 8. После прохождения через вакуум-эжектор 8 обработанные стоки попадают в емкость 9. По окончании эксперимента насос 4 выключается и открывается кран 11 для опорожнения емкости 9.
12
Рисунок 1. Вакуум-эжекционная установка: 1 - емкость с исходными стоками; 2 - подающий трубопровод; 3,5,11,12 - вентили; 4 - насос высокого давления; 6 - напорный трубопровод; 7 - манометр; 8 - вакуум-эжектор; 9 - емкость с обеззараженными стоками;
10 - спускной трубопровод
Отбор проб производили непосредственно из трубопровода 6 в стеклянные банки объемом 3 л с завинчивающимися крышками.
Сточные воды с различной концентрацией патогенных микроорганизмов подвергались однократной, а затем двукратной обработке на ва-куум-эжекционной установке. Отобранные
Таблица 1
Результаты обсеменения исследованных сточных вод возбудителями паразитарных болезней
пробы до и после обработки исследовались в лаборатории ФГУЗ «Центра гигиены и эпидемиологии Белгородской области».
В исходных сточных водах были обнаружены: яйца аскарид, эзофагостомуса и власоглава (табл. 1).
№ п/п Место отбора проб В пробах выявлено: Обнаружено в среднем на пробу
1 Сборный колодец (перед подачей на лагуны) яйца аскарид, эзофагостомуса и власоглава 480±10 360±8 240±4
2 Лагуны яйца аскарид, эзофагостомуса 340±6 380±7
3 Насосная подачи стоков на поля орошения яйца аскарид, эзофагостомуса 140±6 140±8
При однократной обработке исследованных проб были получены следующие результаты (см. рис. 2).
Результаты обсеменения сточных вод после двукратной обработки вакуум-эжекционным методом сведены в табл. 2
Рисунок 2. Эффект обеззараживания свиноводческих сточных вод в зависимости от давления воды перед эжектором, при температуре воды:
■- Т = 250 С; ▼-Т = 150 С
Таблица 2
Результаты обсемененности яйцами гельминтов после двукратной _вакуумно-эжекционной обработки_
Количество обработки сточных вод на вакуум-эжекторе Обнаружено яиц гельминтов (в среднем в дм3)
Место отбора исходной пробы
Сборный колодец (перед подачей на лагуны) Лагуны Насосная подачи стоков на поля орошения
Давление жидкости на входе в вакуум-эжектор, МПа
0,3 0,4 0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,6
Двукратная обработка 79±4 9±3 1,3±0,5 0,8±0,2 52,9±4 7,2±1,2 0,9±0,4 0,5±0,2 23,2±1,2 1,2 ±0,4 0 0
Таким образом, при обработке сточных вод на вакуум-эжекционной установке действительно происходит эффект обеззараживания. Максимальная эффективность дегельминтизации достигается, при давлении, начиная с 0,4 МПа 89,1-99,7%. При двукратной обработке сточных вод и таком же давлении эффективность обеззараживания достигла 100 %.
В связи с полученным эффектом предлагаемого метода следует отметить основные и существенные преимущества вакуум-эжекционного метода в сравнении с биологическим и реагентным:
- сокращение объема лагун и время хранения свиноводческих стоков (биологический метод);
- - исключение побочных явлений и вторичных продуктов, оказывающих негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду, характерных для реа-гентных методов;
- отсутствие необходимости в организации специальных мер безопасности при работе с токсичными материалами (хлор, хлорсодер-жащие реагенты, озон);
- низкие эксплуатационные расходы, в связи с малой энергоемкостью оборудования;
- компактность вакуум-эжекционной установки.
Таким образом, по результатам исследований установлено, что вакуум-эжекционный метод обеззараживания на сегодняшний день является актуальным и экологически обоснованным. Однако для широкого внедрения в производство необходимо провести еще ряд экспериментов на установке большей производительности, с отработкой режимов работы использования в технологических схемах с подачей свиноводческих стоков на поля орошения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Использование сточных вод животноводческих комплексов на орошение с учетом охраны окружающей среды. / Ю.И. Ворошилов [и др.] // Обзорная информация.-М.:ВНИИТЭИСХ, 1984.-60с.
2. Скрипова, Л.В. Профилактика паразитарных болезней в современных условиях [Текст] / Л.В. Скрипова, Н.А. Романенко // «Энциклопе-дикс», 2007 г. - 248 с.
3. Гигиенические аспекты реализации программы развития промышленного свиноводства// Управление Роспотребнадзора по Белгородской области, 2006-2007. Новости территории. [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://gsen.intbel.ru/now/regions/?id=&detail=3569 (дата обращения 01.04.09)
4. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты [Текст] . - 3-е изд., перераб./Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер // - М.: Энергопромиздат, 1989.-352 с
5. Холпанов, Л.П. Математическое моделирование нелинейных термогидрогазодинамиче-ских процессов в многокомпонентных струйных течениях [Текст] / Л.П. Холпанов, Е.П. Запорожец, Г.К. Зиберг, Ю.А. Кашицкий //- М.: Наука, 1998 г., 321 с.
6. Дубровская, О. Г. Обеззараживание и кондиционирование питьевой и сточных вод [Текст] / О. Г. Дубровская // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения: Материалы Всеросс. НПК / ред. Б. Ф. Турутин. - Красноярск: ООО «Издательский центр «Платина», 2006. - Вып. XII. - С. 50-59.
7. Гащин, О.Р. Исследование химического фактора гидродинамической кавитации в процессах обеззараживания воды [Текст] / О.Р. Гащин, Т.Н. Витенько // Экотехнологии и ресурсо-сбережние, № 3, 2007 г., с. 44-47.
8. Есиков, С.А. Кавитационное воздействие на микроорганизмы [Текст] / С.А. Есиков, А.В. Картушинский, Т.В. Марченкова // Вестник КГТУ Вып. 3. Гидродинамика больших скоростей.- Красноярск: КГТУ, 1996.- С 22-35.
