Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Источники загрязнения сточных вод патогенными микроорганизмами 10
1.2. Эпидемиологическая опасность сточных вод мясокомбинатов 13
1.3. Влияние очистки сточных вод на их микробиологические показатели 15
1 4. Обеззараживание сточных вод — основной фактор улучшения микробиологического состава сточных вод 17
1.5. Основные проблемы утилизации осадков сточных вод предприятий мясной отрасли 23
1.6. Основные выводы аналитического обзора и обоснование выбора принятого направления исследований 31
Глава 2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 32
2.1. Объекты исследований 32
2.2. Методы исследований 37
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 46
3.1. Физико-химический и микробный состав сточных вод основных производств мясокомбинатов 46
3.2. Изменение уровня микробного загрязнения сточных вод в процессе очистки 55
3.3. Эффективность обеззараживания сточных вод в отношение различных групп микроорганизмов 66
3.4. Выбор оптимальной дозы хлорреагента, обеспечивающей эпидемиологическую безопасность сточных вод в отношении некоторых возбудителей кишечных инфекции 79
3.5. Сравнительная характеристика эффективности различных хлорреагентов 83
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА НЕКОТОРЫХ СПОСОБОВ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ МЯСНОЙ ОТРАСЛИ 88
4.1. Определение возможности утилизации кишечного шляма в качестве кормовой добавки 88
4.2. Санитарно-гигиеническая оценка осадков сточных вод мясокомбинатов и разработка способов их утилизации в качестве удобрения 93
ВЫВОДЫ 100
Практические предложения 102
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
Приложение 1
Приложение 2
- Источники загрязнения сточных вод патогенными микроорганизмами
- Физико-химический и микробный состав сточных вод основных производств мясокомбинатов
- Определение возможности утилизации кишечного шляма в качестве кормовой добавки
Введение к работе
Среди природных богатств нашей страны большое значение имеют водные ресурсы, которые вовлекаются в общественное производство во все возрастающих масштабах. Соответственно с этим увеличивается и объем сбрасываемых в водоемы, нередко без достаточной очистки, сточных вод, что может привести к нарушению самоочищающейся способности водоемов и превращению их в объекты, непригодные для использования человеком. Нарушение экологического равновесия водных систем может происходить в результате возрастающего химического и микробного загрязнения поверхностных водоемов, привносимых хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами [44, 77, 90, 91, 94, 164].
Возрастающий непосредственный контакт населения с загрязненными поверхностными водоемами в результате быстрого развития туризма, водных видов спорта увеличивает возможность заражения патогенной микрофлорой.
Сточные воды (СВ) предприятий мясной промышленности характеризуются высоким содержанием органических веществ и биогенных элементов и могут служить благоприятной средой обитания для различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, частота и интенсивность проникновения которых в водоемы зависит от интенсивности очистки и эффективности обеззараживания стоков. Снижение концентрации органических веществ и патогенных микроорганизмов в сточных водах является одной из мер санитарной защиты водоемов [2, 18, 31, 32, 138, 166].
В соответствии с существующими "Правилами охраны поверхностных вод" эффективность процессов очистки и обеззараживания сточных вод оценивается по степени изменения физико-химических показателей водоема в результате действия стоков, а в качестве микробиологического критерия рассматривается лишь количество кишечной палочки и иногда общее число сапрофитов [5, 52, 137]. Однако, даже при высокой эффективности очистки сточных вод от кишечной палочки (90%) некоторые па-
6 тогенные энтеробактерии сохраняют свою жизнеспособность. Полной корреляции между содержанием в воде различной степени загрязнения сани-тарно-показательными микроорганизмами и количеством патогенных энтеробактерии не выявлено [6].
В связи с этим, для получения более полного представления об уровне загрязнения сточных вод предприятий мясной промышленности и оценки эффективности способов ее очистки и обеззараживания представляется целесообразным комплексное химико-технологическое исследование стоков с привлечением методов прямого обнаружения в них патогенных микроорганизмов.
Это позволит подготовить схемы оздоровительных и профилактических мероприятий по ограничению циркуляции патогенных микроорганизмов в воде, источником которых могут являться предприятия мясной промышленности.
Осадки сточных вод неизбежно образуются в результате очистки сточных вод и представляют собой отдельный вид отходов, которые создают серьезную угрозу окружающей среде, поскольку осадки насыщены легко загнивающими органическими веществами, тяжелыми металлами и микроорганизмами.
В Российской Федерации в целом образуется ежегодно более 2млн.т. осадков в расчете на сухое вещество.
Для осадков городских очистных сооружений разработаны отдельные методы обеззараживания и утилизации, изучены их физико-химический и микробиологический состав. Однако подобные исследования в отношении специфичных осадков сточных вод мясоперерабатывающих предприятий практически не проводились. В то же время осадки являются практически технологическим продолжением сточных вод и так же, как и последние, могут представлять серьезную угрозу окружающей среде и обслуживающему персоналу очистных сооружений.
В связи с этим задачи исследования состава осадков сточных вод мясоперерабатывающих предприятий и разработка способов их утилизации следует считать достаточно актуальными не только для мясной отрасли как таковой, но и в целом для природной среды.
Несмотря на то, что в микробиологической практике имеется определенный опыт комплексного изучения внешней среды на наличие и циркуляцию в ней патогенных микроорганизмов, для отдельных видов промышленных сточных вод, отличающихся определенной эпидемиологической опасностью, эти проблемы полностью не решены. В связи с этим, изучение физико-химического и микробиологического состава сточных вод мясокомбинатов, определение эффективности отдельных звеньев системы очистки позволит дополнить знания о загрязнении внешней среды, источником которого являются стоки мясокомбинатов, а выбор оптимальных условий обеззараживания позволит резко уменьшить их опасное влияние.
Цель работы: Провести экологическую оценку сточных вод и осадков мясоперерабатывающих предприятий и разработать предложения по снижению их экологической опасности и использованию в сельском хозяйстве.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:
Определить санитарно-гигиеническое состояние сточных вод отдельных цехов мясокомбинатов по комплексу микробиологических и физико-химических показателей в различные периоды года.
Оценить изменение физико-химических и микробиологических показателей сточных вод на различных этапах их очистки.
Определить эффективность обеззараживания сточных вод в отношении патогенной и условно-патогенной микрофлоры с помощью различных хлорсодержащих дезинфектантов.
Обосновать оптимальную дозу хлорреагента, обеспечивающую экологическую безопасность стоков в отношении некоторых возбудителей кишечных инфекций и провести исследования по сравнительной эффективности различных хлорреагентов.
Определить физико-химический состав нетрадиционных отходов сточных вод (шлям крупного рогатого скота) и оценить возможность его использования в качестве полноценной кормовой добавки.
Оценить экологическую опасность осадков сточных вод мясоперерабатывающих предприятий и разработать способы их утилизации в качестве удобрений.
Научная новизна работы:
Получены новые данные о физико-химическом и микробиологическом составе сточных вод и осадков, образующихся на разных этапах очистки по сезонам переработки убойных животных.
Доказана недостаточная эффективность доз остаточного активного хлора, рекомендуемых нормативными документами.
Обоснована надежная бактерицидность дозы остаточного активного хлора в количестве 5мг/л в отношении патогенной микрофлоры, присутствующей в сточных водах после механической очистки.
Установлена возможность использования в качестве эффективной белковой добавки в корм птице нетрадиционного вида отхода — шляма, а также возможность применения отдельных видов осадков мясоперерабатывающих предприятий в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур.
Практическая значимость работы:
Разработана и утверждена "Временная Инструкция по обеззараживанию сточных вод мясокомбинатов после механической очистки". На Новосибирском мясоконсервном комбинате внедрен способ сбора кишечного шляма крупного рогатого скота с помощью пневмомеханического фильтра.
Результаты работы могут быть использованы при проектировании более современных способов очистки и обеззараживания сточных вод мясокомбинатов и утилизации отдельных категорий осадков мясоперерабатывающих предприятий.
Разработанные предложения по скармливанию шляма крупного рогатого скота в качестве биологически полноценной белковой добавки в рационы птиц в количестве 5 % могут быть применены в комбикормовой промышленности.
Апробация работы:
Основные положения диссертации работы представлены на международных научно-практических конференциях: «Пища. Экология. Качество» (Краснообск, 23-24 сентября 2004 г.), «Тенденция и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 18-21 октября 2005 г.)
Публикации:
По результатам исследований опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, 2 приложений, списка использованной литературы, состоящего из 190 источников, в том числе 62 иностранных. Диссертация изложена на 120 страницах и включает 22 таблицы, 17 рисунков.
Источники загрязнения сточных вод патогенными микроорганизмами
Многочисленными исследованиями доказано, что основным источником патогенных микроорганизмов в сточных водах являются недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые отходы.
Отечественные и зарубежные авторы показали значение сточных вод (СВ) мясокомбинатов как источника различной патогенной микрофлоры. Среди этой микрофлоры преобладают сальмонеллы, лептоспиры, энтеро-патогенные E.coli, пастереллы, микобактерии [83, 104, 148, 158].
Учитывая роль воды, используемой в технологических процессах убоя и переработки животных (удаление загрязнений, малоценных примесей содержимого желудочно-кишечного тракта), источником попадания микроорганизмов в стоки следует, очевидно, считать продукты убоя и отходы переработки больных животных и бактерионосителей [162].
В то же время, отдельные патогенные микроорганизмы выделены и у клинически здоровых сельскохозяйственных животных. Так, в странах Западной Европы бессимптомными носителями сальмонелл являются 16...26% свиней [129, 139]. Распространенность сальмонеллезов у крупного рогатого скота составляет около 3,32...4%, а среди овец - 3,7...15% [154, 155]. В СССР по данным различных авторов содержание сальмонелл в кишечном содержимом, внутренних органах убойных животных составляло 3,6...21,6 % [47, 112,121].
У здоровых и больных сельскохозяйственных животных обнаружены патогенные для человека серотипы E.coli. При изучении антигенной структуры 263-х штаммов E.coli, выделенных у больных телят, было установлено, что 57 % содержали патогенные серотипы 0101, 020, 040 и др., у поросят были выделены патогенные серотипы 0149:К91(В), 041:К(А) [47]. При бактериологическом исследовании смывов с тушек птиц на пти-цебойнях Англии выделены патогенные серотипы E.coli. Указанные данные подтверждают исследования С.В.Мезенцева, K.A.Bettelheim, J.Varga выделявших патогенные серотипы кишечной палочки из мяса убойных животных [59, 132, 184].
При переработке больных туберкулезом животных патогенные ми-кобактерии в значительной степени загрязняют сточные воды и в определенной степени усиливают их эпидемиологическую опасность [22, 83,104].
Исследованиями отечественных и зарубежных авторов показано значение сточных вод мясокомбинатов как источника возбудителей парати-фов и сальмонеллезов. Сальмонеллы в различных количествах были обнаружены как в неочищенных сточных водах предприятий, так и после различных этапов очистки, включая биологическую [27, 39, 115, 145, 157,180].
Во внутренних органах вынужденно убитых животных сальмонеллы содержались в 43...90 % исследованных проб, в мясе больных животных их содержание составило 11,8 % [121, 122]. По данным В.И.Ширяевой сальмонеллы выделены из мяса здорового крупного рогатого скота в 1,71%, из туш овец — в 2 % случаев. A.G.Mitchell обнаружил сальмонеллы в мясе здоровых убойных животных, на оборудовании, в содержимом желудочно-кишечного тракта [166]. Установлена обсемененность технологического оборудования (емкости для субпродуктов, шпарильные чаны) в 13 % проб. На шкурах сальмонеллы обнаружены в 13% проб, а в содержимом прямой кишки и рубца — в 13...32 % [121].
Среди убойных животных наиболее часто возбудители кишечных инфекций встречаются у свиней [150, 154, 169]. H.Hempel считает их основными сальмонеллоносителями и отмечают широкий спектр сальмонелл, выделенных у свиней (S.cholere suis, S.typhimurium, S.derby) [152]. По данным M.P.Doutre, W.Edel наличие сальмонелл в лимфатических узлах и кишечном тракте свиней составляет соответственно 15,3 % и 22,3 % [143]. E.Hellman также отмечает, что пораженность свиней сальмонелле зами в различных странах Западной Европы составляет 44,2 %. Он также обнаружил у них широкий спектр сальмонелл [151]. R.W.Harvey при исследовании 3000 образцов фекалий и 407-ми образцов мезентериальных лимфатических узлов свиней выделил 43 серотипа сальмонелл [150].
По мнению D.Strauch особое место в распространении сальмонелле-зов принадлежит отходам боен, птицефабрик, загрязненность продукции которых колебалась в пределах 15...30% [179]. W.Sojka приводит основные серотипы сальмонелл, встречающихся у домашних животных и птицы: S.typhimurium, S.dublin, которые являются причиной большинства случаев заболеваний [178].
Высокий уровень заражения отмечен у домашней птицы [59,139]. В отдельных случаях он превосходит максимальные показатели обсеменения, определенные у домашних животных. По результатам различных исследователей удельный вес зараженных сальмонеллами тушек домашней птицы составил от 9,3 % (P.Vassiliadis) до 25...64 % [167, 175, 186].
На основании анализа данных о носительстве сальмонелл среди работников мясокомбинатов в количестве 27,9 на 1000 человек, можно сделать вывод о доминирующей роли животных как источников сальмонел-лезной инфекции [179].
R.A.Barrell исследовал наличие сальмонелл у работников мясной отрасли, имеющих контакт с сырым мясом и выделил у них серотипы: S.typhimurium, S.Radar, S.virchow, S.agona. Он обнаружил корреляцию между частотой выделения S.typhimurium фаготип 204А из мясопродуктов и от людей [129].
Физико-химический и микробный состав сточных вод основных производств мясокомбинатов
Мясная промышленность отличается выраженной сезонностью работы в связи с массовым поступлением скота в осенний период. Учитывая изложенное, было принято целесообразным уделить больше внимания сточным водам осенне-зимнего и весенне-летнего периодов.
Сравнивая соответствующие показатели аналогичных цехов, следует отметить, что по количеству сапрофитов, анаэробов колебания не превышают 2х порядков (табл. 1-3). Колебания титров энтерококка и протея находятся в пределах 2х-3х порядков. Отмеченные колебания связаны, очевидно, с особенностями перерабатываемого сырья, временем года, объемов производства и в целом не являются закономерными. В то же время, межцеховые колебания коли-титров более выражены и составили от 1 порядка в осенне-зимний сезон до 6-ти порядков в весенне-летний сезон (табл. 1-3). Сравнивая количество санитарно-показательной микрофлоры и уровень органического загрязнения (ХПК) различных цехов, следует отметить, что наиболее загрязненными патогенной микрофлорой являются сточные воды цехов первичной переработки скота и цеха технических фабрикатов, что может быть объяснимо технологией производства, связанной с обработкой кишечного сырья, шкур и различных отходов производства, обсемененность которого условно-патогенной и патогенной кишечной микрофлорой, как отмечено в литературном обзоре довольно высока. Так содержание патогенных микроорганизмов в стоках убойных цехов составила 268 -1005 КОЕ/литр, в стоках цехов технических фабрикатов соответственно 670-1530 КОЕ/литр. Однако и сточные воды колбасных цехов достаточно контаминированы патогенной микрофлорой (125-474 КОЕ/л).
Определение возможности утилизации кишечного шляма в качестве кормовой добавки
Рациональное использование сырья и утилизация отходов мясной промышленности является одной из ведущих экологических проблем. В этом плане особое место принадлежит отходам кишечного производства, которые в настоящее время, особенно в России, используются мало и нерационально.
В то же время, белковые добавки в корма прочно вошли в рацион животных и птиц в качестве необходимых компонентов. Соответственно и исследования, направленные на расширение и улучшение рациона актуальны.
Полученные результаты позволяют обосновать возможность использования шляма крупного рогатого скота в птицеводстве.
Изучение динамики массы живых цыплят показало, что применение добавки в первые 50 дней наблюдений практически не сказывается на этом параметре развития, однако, в последние три декады перед забоем интенсивность прироста в группах опыта была достоверно (р 0,05) выше, чем у контрольных цыплят.
Так, в конце наблюдений цыплята групп опытов весили 1136±19,5г против 1069,0±18,7 г массы цыплят группы контроля. Другие параметры физиологического развития цыплят бонтированных непосредственно перед забоем, а также сведения о массе их жизненноважных органов сразу после убоя представлены в табл. 16. Установлено, что к концу наблюдений у цыплят групп опыта усиленно развивается ферментсекретирующая часть желудочно-кишечного тракта и увеличивается масса сердца, а также масса селезенки. Наряду с анатомическими данными, динамика картины крови позволяет оценить эффективность действия подкормки на птицу. Результаты проведенных нами анализов крови представлены в табл. 17. Из таблицы видно, что применение шляма в качестве кормовой добавки приводит к увеличению числа форменных элементов крови, а также к увеличению количества белков в сыворотке крови и, что особенно важно - повышает лизоцимную и бактерицидную активности крови цыплят.
Обнаруженные факты было бы затруднительно интерпретировать не зная состава кормовой добавки. Поэтому был проведан анализ аминокислотного и жирнокислотного состава шляма. Полученные данные представлены в табл.18. Выявлено, что шлям содержит практически полный набор незаменимых аминокислот и ненасыщенных жирных кислот (лино-левая, линоленовая и др.), необходимых для жизнедеятельности организма. Биологическая ценность шляма усиливается в результате наличия в нем аминокислоты — глицина, которая является незаменимой для цыплят.
Итак, включение в рацион цыплят шляма КРС приводило к их более интенсивному приросту и ускоренному развитию мышечной системы птицы. Этот факт свидетельствует о влиянии кормовой добавки на костно-мышечный аппарат, а также на системы контроля функционирования этого аппарата. Таблица 18 - Аминокислотный состав шляма КРС
