Способ дезинвазии сточных вод и их осадков при помощи ультразвука
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод и их осадков от яиц гельминтов, цист и ооцист простейших. Для обработки сточных вод используют воздействие ультразвуком в диапазоне мощности от 0,1 до 1 Вт/см2 в течение 60-75 минут. Для обработки осадка сточных вод используют воздействие ультразвуком мощностью 0,6 Вт/см2 в течение 75 минут. Предложенное изобретение обеспечивает высокую эффективность дезинвазии сточных вод и их осадка на очистных сооружениях. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области санитарной паразитологии, а более конкретно, к разработке надежных способов дезинвазии сточных вод и их осадков.
Проблема дезинвазии сточных вод и их осадков на очистных сооружениях населенных пунктов крайне актуальна, особенно в последние годы в связи с увеличением численности населения в городах за счет миграции населения и их домашних животных, износа оборудования, а применяемые в настоящее время химические методы обезвреживания стоков и объектов внешней среды от инвазионных элементов вредят экологии в целом, физические и биологические методы дезинвазии сточных вод и их осадков не достаточно эффективны и не экономичны.
Санитарно-оздоровительные и профилактические мероприятия с обеззараживанием источников инвазии и строгим лабораторным контролем за работой сооружений по подготовке питьевой воды, очистке сточных вод и их осадков и животноводческих стоков, обезвреживанием нечистот, осадков сточных вод и их осадков перед сбросом в поверхностные водоемы или на поля для удобрения и орошения сельскохозяйственных культур в современных условиях являются ведущими в обеспечении санитарно-эпидемиологической безопасности среды обитания человека [13].
Влияние ультразвука на цисты паразитических инфузорий мало изучено, а изучение влияния ультразвука на яйца нематод, цестод, трематод ооцисты и цисты простейших в современных условиях обусловлено широким распространением гельминтозов и протозоозов среди населения и домашних животных, риском заражения людей и высоким классом устойчивости во внешней среде данных возбудителей.
Основу профилактики паразитозов среди людей и животных составляют интегрированные мероприятия, включающие применение биологических, технологических, санитарных, а также лечебно-профилактических методов при минимальном использовании химических средств [9, 10]. При анализе данных по дезинвазии предложен ряд физических, химических и биологических способов дезинвазии помещений. Однако для достижения необходимой степени очистки помещений требуется использовать комбинацию нескольких способов, что не всегда экономически эффективно [3].
Физико-химическое влияние ультразвука связано с его термическим и механическим действием на живые клетки и организмы. Сущность этого комплексного воздействия сводится к увеличению проницаемости клеточных мембран, усилению диффузных процессов, изменению концентрации водородных ионов в клетках и тканях к появлению кавитации [1]. Под кавитацией понимают образование и активность газовых или паровых пузырьков (полостей) в среде, облучаемой ультразвуком, а также эффекты, возникающие при их взаимодействии со средой и с акустическим полем [15]. Существует два значительно отличающихся вида ультразвуковой кавитации. Первый из них- инерционная кавитация, природа которой связана с образованием в жидкости парогазовых полостей вследствие растяжения жидкости во время отрицательного полупериода колебаний в акустической волне. После наступления полупериода сжатия эти полости резко захлопываются, при этом возникают локальный нагрев и гидродинамические возмущения в виде микроударных волн, кумулятивных струек и микропотоков жидкости. Второй вид это неинерционная кавитация, характеризующаяся колебаниями длительно существующих, стабильных газовых пузырьков [2, 8]. При прохождении ультразвука через различные среды происходит процесс теплообразования, что может влиять на клетки и ткани [13]. В поле ультразвуковых волн образуются процессы эмульгирования и находятся в прямой зависимости от внешнего давления, при пониженном усиливаются, а при повышенном замедляются [6].
Описано губительное влияние ультразвука на свободноживущих инфузорий Paramaecium caudatum при интенсивности ультразвука 5-6 Вт/см2 они замедляют движение. Оболочки отделяются, образуя пузырь, который лопается, а цитоплазма переходит в воду. При большей интенсивности ультразвука эти простейшие распадаются на фрагменты [16]. Ультразвук интенсивностью 11,9 Вт/см2 уничтожает за 8 минут 90-100% неспорулированных ооцист кокцидий, паразитирующих у птиц. Через 16 минут разрушается 99,5-100% спорулированных ооцист [4]. Ультразвук мощностью 50 Вт/см2 и экспозиции 10 минут в сочетании с некоторыми веществами (в микродозах): ферромагнетиками в количестве 20 г/л, хлорной известью 50 мг/л (ДВ) оказывает губительное действие на яйца Ascaris suum в пробах сточных вод и их осадков. Недостатком данного метода является дороговизна и неблагоприятное влияние ощелачивания (окисления) на почвы [7]. Воздействие ультразвука мощностью 10 Вт/см2 вызывает полную гибель яиц токсокар, находящихся на начальной стадии развития, в течение 80 мин. [5].
Материалом для исследований служили сточные воды и их осадки из очистных сооружений г. Нягань Ханты-Мансийского автономного округа. Для работы in vitro от спонтанно-зараженных животных получали инвазионный материал (фекалии), путем отстаивания и методами концентрирования отбирали жизнеспособные яйца аскарид, анкилостом, тенеий, описторхид, цисты балантидий и лямблий, ооцисты кокцидий. Полученный материал для исследования in vitro помещали в отдельные пробирки, а их в свою очередь в ультразвуковые ванны, наполненные водопроводной водой, контролем служили пробирки с физраствором, которые содержали вышеперечисленные яйца, цисты и ооцисты кишечных паразитов. Осадок от сточных вод исследовали в ультразвуковой ванне большего размера, помещая в нее 25 л осадков сточных вод. После включения устройства опытные пробирки и осадок по 5 л вынимали из устройства в зависимости от продолжительности воздействия ультразвука разной мощности через: 5; 15; 30; 45; 60 и 75 минут. В связи с тем, что при длительном воздействии ультразвука жидкость может нагреваться, для чистоты эксперимента в воду постоянно добавляли лед, сохраняя температуру воды на уровне 23°С. Паразитические элементы исследовали под малым и большим увеличением микроскопа, а яйца тех паразитов, которые возможно культивировать, включая контрольные образцы, помещали в термостат для культивирования при температуре 23-26°С.
Использованный в качестве обезвреживания стоков нами ультразвук в диапазоне мощности от 0,1 до 1 Вт на см2 в зависимости от времени экспозиции воздействовал губительно на яйца нематод, цестод, трематод, цисты балантидий, ооцисты кокцидий путем влияния ультразвука термическим и механическим действием на живые клетки и организмы. Сущность этого комплексного воздействия сводится к увеличению проницаемости клеточных мембран, усилению диффузных процессов, изменению концентрации водородных ионов в клетках и тканях к появлению кавитации.
В задачу наших исследований входило разработать эффективный метод дезинвазии очистных стоков доступными средствами, учитывая отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду в экологическом плане, с акцентом на простоту и экономичность предлагаемого метода.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве метода дезинвазии сточных вод (осадков сточных вод) был использован метод ультразвукового воздействия на жидкость, содержащую яйца, личинки гельминтов, цисты и ооцисты простейших - возбудителией важнейших кишечных паразитозов человека и животных, мощностью в диапазоне от 0,1 до 1 Вт на см2 в зависимости от времени экспозиции, чем меньше мощность ультразвука, тем дольше время экспозиции ультразвука и наоборот, чем сильнее мощность ультразвука тем меньше время экспозиции.
Из доступных заявителю источников информации не известна указанная совокупность существующих признаков, позволяющая получать указанный технический результат, поэтому заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявителю неизвестны средства аналогичного назначения, в которых были бы раскрыты отличительные признаки заявляемого изобретения с получением от использования его в какой-либо совокупности признаков указанного технического результата. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» и промышленно применимо.
Доказательства производственной применимости заявляемого приводятся в следующих примерах.
Примеры конкретного исполнения
Пример 1. Подготовка проб инвазионного материала, выбор ультразвукового оборудования и определение жизнеспособности яиц гельминтов, цист и ооцист простейших.
Исследования по отмеченной проблеме проводили в лаборатории санитарной паразитологии, НИИ паразитологии животных и растений. Для испытания воздействия ультразвука на яца гельминтов, цисты и ооцисты простейших использовали стандартные ультразвуковые ванны, которые сегодня являются неотъемлемой частью многих технологических процессов.
Необходимо отметить, что ультразвуковые ванны бывают разных размеров от стандартных для очистки инструментов, до промышленных, применяемых в авиации и горнодобывающей промышленности. Ванны, как правило, состоят из нержавеющей стали, ультразвукового генератора, ультразвуковых пьезопреобразователей, расположенных равномерно по площади дна или боковых стенок, и панели управления. Рабочая поверхность ультразвуковой ванны может быть разной по площади, от которой зависит мощность ультразвуковой подачи для достижения рабочего эффекта, иногда мощность регулируется при помощи пульта управления. Ультразвуковые ванны изготавливают по всему миру разные фирмы - производители.
В нашем случае использовали ванны с разной рабочей поверхностью и разной мощностью ультразвука.
В ултразвуковые ванны in vitro помещали жизнеспособные яйца гельминтов, цист и ооцист простеших: Ascaris suum, эти яйца морфологически идентичны яйцам человеческой аскариды Ascaris lumbricoides; свежевыделенных у спонтанно-зараженной собаки яйца Ancylostoma caninum, (у человека паразитирует вид {Ancylostoma duodenale); Taenia hydatigena от спонтанно зараженной собаки (морфологически онкосферы всех видов тений животных и человека идентичны, зооноз); Hymenolepis папа полученного от спонтанно инвазированных крыс (заражается и человек); Opisthorchis felineus полученных от спонтанно инвазированной кошки (заражается и человек); Giardia spp.(морфологически лямблии человека и животных не отличимые); Balantidium coli полученных от спонтанно зараженных свиноматок (общий для человека и животных паразит); Isospora suis от спонтанно инвазированных поросят (у человека обитают морфологически схожие изоспоры Isospora belli) и воздействовали на них ультразвуком в разные промежутки времени. После чего, при помощи микроскопа определяли жизнеспособность паразитических элементов следующими методами:
1. Морфологические изменения. У деформированных и мертвых яиц гельминтов оболочка была разорвана или прогнута внутрь, содержимое мутное, разрыхленное. У нежизнеспособных яиц, содержащих шары дробления (бластомеры) разного размера, неправильной формы, часто сдвинуты к одному полюсу. Иногда встречались аномальные яйца, которые, имея внешние уродства, развивались нормально. У живых личинок аскарид мелкая зернистость имелась только в средней части тела, по мере их гибели она распространялась по всему телу, появлялись крупные блестящие гиалиновые вакуоли, так называемые "нити жемчуга". Жизнеспособность личинок аскарид оценивали после их высвобождения из скорлупы яйца, которое достигается надавливанием на покровное стекло препарата препаровальной иглой или пинцетом.
У инвазионных личинок аскарид и анкилостомид часто замечали чехлик, отслоившийся на головном конце. У погибших личинок гельминтов независимо от их места нахождения (в яйце или вне его) замечали распад тела. При этом внутренняя структура личинки становилась глыбчатой или зернистой, а тело - мутным и непрозрачным. В теле обнаруживали вакуоли, а на кутикуле - разрывы.
Жизнеспособность онкосфер тениид определяли по движению зародышей при воздействии на них пищеварительных ферментов. Яйца помещали на часовое стекло с искусственным дуоденальным соком. Состав которого был: панкреатина - 0,5 г, натрия бикарбоната - 0,09 г, дистиллированной воды - 5 мл. Часовые стекла с яйцами ставили в термостат при 36-38°С на 4 часа. При этом живые зародыши освобождались от оболочек. Оболочки живых онкосфер также растворяются в подкисленном пепсине и в щелочном растворе трипсина через 6-8 часов в термостате при 38°С. Живые зародыши тениид также активно двигались в смеси 1%-ного раствора натрия хлорида, 0,5%-ного раствора натрия гидрокарбоната и желчи при 36-38°С.
Для определения жизнеспособности яиц карликового цепня применяли методику Иониной Н.С.: у живых яиц медианная пара эмбриональных крючьев или параллельна латеральным, или последние образуют с медианной парой угол у основания меньше 45°. У мертвых яиц латеральные пары образуют у основания угол с медианной парой больше 45° или же крючья беспорядочно разбросаны (утрачивается их парное расположение); иногда наблюдается сморщивание зародыша, образование зернистости.
Также применяли метод, основанный на появлении движений онкосферы при резкой смене температур: от 5-10° до 38-40°С.
2. Методы культивирования. Определение жизнеспособности незрелых яиц нематод изучали во влажной камере (чашках Петри), помещали яйца аскарид в 3%-ный раствор формалина, приготовленный на изотоническом растворе натрия хлорида при температуре 24 - 30°С, яйца анкилостом в изотоническом растворе натрия хлорида при температуре 37°С. Чашки Петри открывали 1-2 раза в неделю для лучшей аэрации и снова увлажнять фильтровальную бумагу чистой водой. Наблюдения за развитием яиц гельминтов вели не реже 2 раз в неделю. Отсутствие признаков развития в течение 2-3 месяцев свидетельствовало о их нежизнеспособности. Признаками развития яиц гельминтов являлись сначала стадии дробления, деление содержимого яйца на отдельные бластомеры. В течение первых дней развивались до 16 бластомеров, которые переходили во вторую стадию -морулу и т.д.
Яйца анкилостомид культивировали по методу Бермана и в чашках петри при этом из жизнеспособных яиц вылуплялись живые личинки.
3. Метод окраски яиц гельминтов. Мертвые яйца описторхов и онкосферы бычьего цепня окрашивались раствором толуидинового синего (1:1000), а мертвые онкосферы бычьего цепня - раствором бриллианткрезилового синего (1:10000). Мертвые зародыши онкосфер бычьего цепня быстро, в течение нескольких минут, окрашивались в ярко-красный или розовый цвет сафранином или в синий цвет бриллианткрезиловым синим в разведении 1:4000 или индигокармином в разведении 1:1000 - 1:2000. Живые зародыши не изменялись под влиянием этих красок даже спустя 2-7 ч.
Для определения жизнеспособности яиц карликового цепня использовали бриллианткрезиловый синий (1:8000) - через 1 ч у мертвых яиц особенно ярко окрашивалась онкосфера, которая резко выделялась на бледном или бесцветном фоне остальной части яйца;
4. Метод окраски ооцист и цист простейших. Для этого применяли акридиновый оранжевый для цист (ооцист) кишечных простейших каждого вида. Для приготовления мазков каплю исследуемой смеси осадка с консервантом после встряхивания наносили пипеткой на предметное стекло, смешивали ее с каплей акридинового оранжевого, разведенного 1:500, накрывали покровным стеклом и исследовали под световым микроскопом, подсчитывали число неокрашенных (живых) и окрашенных (мертвых и дегенерирующих) цист кишечных простейших каждого вида. При изучении исследуемого материала под световым микроскопом жизнеспособные цисты кишечных простейших оставались неокрашенными, а дегенерирующие и мертвые цисты окрашивались в желтый цвет.
Эффективность воздействия ультразвука на паразитические элементы рассчитывали по результатам экспериментов по формуле Симонова А.П.:
где: 
контроле;
Пример 2. Воздействие ультразвука мощностью 0,1-1 Вт/см2 на яйца, цисты и ооцисты кишечных паразитов in vitro.
Исследования проводили в лаборатории санитарной паразитологии Всероссийского института паразитологии животных и растений. Для работы in vitro в 5 пробирок с водой добавляли по 100 свежевыделенных яиц свиной аскариды Ascaris suum; в 5 пробирок с водой добавляли по 100 свежевыделенных яиц Ancylostoma; в 5 пробирок с водой добавляли по 100 свежевыделенных онкосфер тении Taenia hydatigena; в 5 пробирок с водой добавляли по 100 свежевыделенных яиц карликового цепня (Hymenolepis папа; в 5 пробирок с водой добавляли яйца по 100 свежевыделенных яиц описторхиса (Opisthorchis felineus); в 5 пробирок с водой добавляли по 1000 свежевыделенных цист лямлблий (Giardia spp.) (морфологически лямблии человека и животных не отличимые); в 5 пробирок с водой добавляли по 100 свежевыделенных цист балантидий (Balantidium coli) полученных от спонтанно зараженных свиноматок; в 5 пробирок с водой добавляли по 1000 свежевыделенных ооцист Isospora suis.
Все пробирки маркировали и помещали в ванну с водой ультразвукового устройства. Контролем служили по одной пробирке с физраствором, которые также содержали аналогичные количества вышеперечисленных кишечных паразитов. После включения устройства опытные пробирки вынимали из устройства в зависимости от продолжительности воздействия ультразвука через: 15; 30; 45; 60 и 75 минут. В связи с тем, что при длительном воздействии ультразвука жидкость может нагреваться, для чистоты эксперимента в воду постоянно добавляли лед сохраняя температуру воды на уровне 23°С.
Результаты исследований. При учете результатов жизнеспособность яиц аскарид, микроскопически определяли образование бластомеров, а окончательные итоги подводили после образовании в яйце личинки, при этом не жизнеспособные яйца оценивали по отсутствию развития бластомеров или эмульгированию содержимого и по разрыву оболочек яйца. Так, через 23 дня культивирования in vitro после 15-минутного воздействия ультразвука 25 яиц аскарид (25%) (Табл. 1) были не жизнеспособны. После 30-минутного воздействия ультразвуком 49 (49%) были погибшие, тогда как после 45-минутного воздействия ультразвуком 76 (76%) яиц были не жизнеспособны. После 60- и 75-минутного воздействия ультразвуком 91 (91%) и 97 (99%) яиц соответственно были не жизнеспособными. В контрольных пробирках 98 (98%) яиц аскарид оставались инвазионными и содержали живую личинку.
При учете результатов жизнеспособность яиц анкилостом определяли аналогично аскаридам. Так, ходе культивирования in vitro после 15-минутного воздействия ультразвука 35 яиц (35%) были не жизнеспособны. После 30-минутного воздействия ультразвуком 67 (67%) были погибшие, тогда как после 45-минутного воздействия ультразвуком 80 (80%) яиц были не жизнеспособны. После 60- и 75-минутного воздействия ультразвуком 89 (89%) и 93 (93%) яиц соответственно были не жизнеспособными. В контрольных пробирках 95 (95%) вылупились живые личинки анкилостом.
Жизнеспособность яиц тениий определяли морфологически, культивированием и окраской так, после 15 минут воздействия ультразвуком - 15% яиц были не жизнеспособны, после 30 минут 35% яиц были не жизнеспособны, после 45 минут 55%, после 60 минут 70% были погибшими, после 75 минут воздействия ультразвуком 92% яиц были не жизнеспособны. В контроле 96% яиц оставались жизнеспособными.
Жизнеспособность яиц возбудителя геминолипидоза определяли морфологически и окраской так, после 15 минут воздействия ультразвуком -40% яиц были не жизнеспособны, после 30 минут 65% яиц были не жизнеспособные, после 45 минут 75%, после 60 минут 90% были погибшими, после 75 минут 97% яиц геминолеписа были не жизнеспособны. В контроле 100% яиц оставались жизнеспособными.
Жизнеспособность яиц описторхисов определяли морфологически, культивированием и окраской так, после 15 минут воздействия ультразвуком - 20% яиц описторхисов были не жизнеспособны, после 30 минут 45% яиц были не жизнеспособные, после 45 минут 60%, после 60 минут 75% яиц были погибшими, после 75 минут воздействия ультразвуком 93% яиц были не жизнеспособны. В контроле 98% яиц оставались жизнеспособными.
Жизнеспособность лямблий определяли морфологически и окрашиванием акридиновым оранжевым так, после 15 минут воздействия ультразвуком - 30% цист лямблий были не жизнеспособны, после 30 минут 52% цист были погибшие, после 45 минут 67%, после 60 минут 83% и после 75 минут воздействия ультразвуком все 100% цист были погибшие. В контроле 100% цист оставались жизнеспособными.
Жизнеспособность цист балантидий оценивали при микроскопии по эмульгированию содержимого цисты и целостности оболочек. Так, после 15 воздействия ультразвуком минут - 45 (45%) цист балантидий были не жизнеспособны, после 30 минут 62 (62%) цист были погибшие, после 45 минут 81% цист, а после 60 и 75 минут воздействия ультразвуком все 100 (100%) цист были погибшие. В контроле все цисты оставались жизнеспособными.
Жизнеспособность кокцидий (изоспор) определяли морфологически, культивированием и окрашиванием акридиновым оранжевым после 15 воздействия ультразвуком минут - 40% ооцист изоспор были не жизнеспособны, после 30 минут 60% ооцист были погибшие, после 45 минут 80%, после 60 минут 95% и 75 минут воздействия ультразвуком все 100% ооцист были погибшие. В контроле 95% ооцист оставались жизнеспособными. Данные по экстенсэффективности по всем группам приведены в таблице 1.
Отдельно изучали инвазионные яйца аскарид, так как личинки это многоклеточный организм и могут быть устойчивее к ультразвуку. Яйца содержащие личинку разделили на три аналогичные группы и использовали в следующем опыте in vitro по изучению влияния ультразвука на яйца токсокар, находящихся на личиночной стадии развития. Пробирку с физраствором, содержащую 100 инвазионных яйц, помещали в емкость с дистиллированной водой ранее отмеченного ультразвукового устройства мощностью 1 Вт/см2 при экспозиции 1 и 2 часа соответственно. Контрольная пробирка с физраствором содержала 100 инвазионных яйца аскариды и оставалась в штативе в условиях лаборатории без воздействия ультразвука. Инвазионные яйца аскарид опытных и контрольной групп исследовали под микроскопом при увеличении (10×10 и 10×40) оценивая морфологию, целостность оболочек и подвижность. Проведенные нами наблюдения показали, что яйца аскарид, находящиеся на личиночной стадии развития обладают большей устойчивостью к воздействию ультразвука ранее отмеченной мощности. Так, после воздействия в течение 1 часа 35,5% инвазионных яиц оставались жизнеспособными, а после двухчасового воздействия ультразвуком этот показатель составил 5,1%. В контрольной группе все яйца аскарид оставались жизнеспособными. Исследования показали, что яйца токсокар находящиеся на личиночной стадии развития, обладают большей устойчивостью к воздействию ультразвука по сравнению с яйцами начальной стадии развития яиц и в данном случае необходимо увеличивать мощность ультразвука или время экспозиции при меньшей мощности.
Таблица 1. Результаты ультразвукового облучения яиц гельминтов, цист и ооцист простейших
| Название возбудителя | Количество паразитических элементов в опытной группе | Мощность ультразвука Вт/см2 | Время экспозиции минут | Овицидная эффективность (после облучения УЗ), % | Контроль (выживаемость), % | Экстенст-эффективность УЗ, % |
| Ascaris suum | 100 | 0,35 | 15 | 25 | 98 | 25,5 |
| 30 | 49 | 50 | ||||
| 45 | 76 | 77,5 | ||||
| 60 | 91 | 92,8 | ||||
| 75 | 97 | 98,9 | ||||
| Ancylostoma canium | 100 | 0.35 | 15 | 35 | 95 | 36.8 |
| 30 | 67 | 70.5 | ||||
| 45 | 80 | 84.2 | ||||
| 60 | 89 | 93.6 | ||||
| 75 | 93 | 97.8 | ||||
| Taenia hedratigena | 100 | 0.35 | 15 | 15 | 96 | 15.3 |
| 30 | 35 | 36.4 | ||||
| 45 | 55 | 57.2 | ||||
| 60 | 70 | 72.9 | ||||
| 75 | 92 | 95.8 | ||||
| Hymenolesis nana | 100 | 0.35 | 15 | 40 | 100 | 40 |
| 30 | 65 | 65 | ||||
| 45 | 75 | 75 | ||||
| 60 | 90 | 90 | ||||
| 75 | 97 | 97 | ||||
| Opisthorchis felineus | 100 | 0.35 | 15 | 20 | 98 | 20.4 |
| 30 | 45 | 45.9 | ||||
| 45 | 60 | 61.2 | ||||
| 60 | 75 | 76.5 | ||||
| 75 | 93 | 94.8 | ||||
| Giardia spp. | 1000 | 0.1 | 15 | 30 | 100 | 30 |
| 30 | 52 | 52 | ||||
| 45 | 67 | 67 | ||||
| 60 | 83 | 83 | ||||
| 75 | 95 | 95 | ||||
| Balanridium coli | 100 | 0.1 | 15 | 45 | 100 | 45 |
| 30 | 62 | 62 | ||||
| 45 | 81 | 81 | ||||
| 60 | 100 | 100 | ||||
| 75 | 100 | 100 | ||||
| Isospora suis | 1000 | 0.1 | 15 | 40 | 95 | 42.1 |
| 30 | 60 | 63.1 | ||||
| 45 | 80 | 84.2 | ||||
| 60 | 95 | 100 | ||||
| 75 | 100 | 100 | ||||
| Яйца аскарид, содержащие живую личинку | 100 | 1 | 60 | 65,5 | 100 | 65,5 |
| 120 | 97,9 | 94,9 |
Пример 3. Производственное испытание метода дезинвазии сточных вод и их осадков при помощи ультразвука
Изучение эффективности дезинвазии ультразвуком проводили в условиях лаборатории, а сточные воды брали с очистных сооружений Ханты - Мансийского автономного округа.
Пробы для исследований отбирали однократно. Отбор проб производили непосредственно на очистных сооружениях. Исследуемые пробы воды отстаивали одни сутки, после этого сливали верхний слой воды, а осадок центрифугировали в течение 5 минут при 2500 тыс.об/мин., на наличие ооцист дополнительно проводили флотацию осадка с насыщенным раствором натрия хлорида. Затем просматривали под малым увеличением микроскопа.
Интенсивность инвазии колебалась в пределах 100 жизнеспособных паразитических элементов в одном литре очищенной воды или в пересчете на кубический метр несколько сот тысяч яиц. При данном исследовании были обнаружены яйца: Diphyllobothrium spp., Ascaris spp, Toxocara spp., Taenia spp., цист Balantidium coli и ооцист Isospora spp., больше всего было яиц Opisthorchis felineus. После этого из той же емкости было отобрано 25 л стоков, которые помещали в ультразвуковую ванну мощностью 0,6 Вт см2 и через каждые 15, 30, 45, 60 и 75 минут перемешивая, отбирали для исследования по 5 л. стоков которые отстаивали и исследовали осадок на содержание и жизнеспособность яйца гельминтов, цисты и ооцисты простейших, для контроля было отобрана проба в 5 л из той же партии, которую отстаивали при комнатной температуре.
При учете результатов на жизнеспособность, обращали внимание на морфологию паразитических элементов, эмульгированию содержимого и по целостности оболочек яйца, а так же по окраске не жизнеспособных яиц гельминтов, цист и ооцист простейших.
Таким образом, после 15-минутного воздействия ультразвука 15% паразитических элементов были не жизнеспособны. После 30-минутного воздействия ультразвуком 29% яиц, цист и ооцист были погибшие, после 45-минутного воздействия ультразвуком 55% паразитических элементов были не жизнеспособны. После 60- и 75-минутного воздействия ультразвуком 67% и 90% яиц, цист и ооцист соответственно были не жизнеспособными. В контрольной пробе 97 (97%) паразитических элементов оставались инвазионными. Данные по экстенсэффективности приведены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты ультразвукового облучения яиц гельминтов, цист и ооцист простейших в производственных условиях
| Материал | Количество паразитических элементов в опытной группе | Мощность ультразвука, Вт/см2 | Время экспозиции | Овицидная эффективность (после облучения УЗ), % | Контроль (выживаемость), % | Экстенст-эффективность УЗ, % |
| Проба сточных вод и их осадков из отстойника | 500 | 0,6 | 15 | 15 | 97 | 15,4 |
| 30 | 29 | 29,8 | ||||
| 45 | 55 | 56,7 | ||||
| 60 | 67 | 69 | ||||
| 75 | 90 | 92,7 |
Результаты производственного испытания подтвердили высокую эффективность дезинвазии ультразвуком сточных вод (осадка) на очистных сооружениях.
Таким образом, ультразвук мощностью 0,6 Вт/см2 показал в производственных условиях наилучшую эффективность при экспозиции 75 минут.
Предложенный способ, включающий в себя применение ультразвука для дезинвазии в диапазоне мощности от 0,1 до 1 Вт/см2, обеспечивает высокую обезвреживающую эффективность сточных вод и их осадков от паразитических элементов важнейших кишечных паразитов человека и животных, а время экспозиции зависит от мощности, чем выше мощность ультразвука, тем ниже время экспозиции и наоборот, чем ниже мощность, тем дольше время экспозиции, так же эффективность зависит от вида эндопаразитов, например, безоболочные простейшие, амебы или цисты инфузорий или ооцисты кокцидий менее устойчивы к воздействию ультразвука и требуют меньшей мощности или времени экспозиции ультразвука для дезинвазии, а яйца гельминтов и тем более личинки необходимо обезвреживать большей мощностью ультразвука или большим временем экспозиции. Эффект дезинвазии достигается посредством кавитации при воздействии ультразвука на паразитические элементы (яйца, личинки гельминтов и цисты и ооцисты простейших) при этом происходит эмульгирование содержимого и нарушение целостности паразитических элементов, дополнительно под воздействием ультразвука образуется нагревание, что дополняет губительное воздействие ультразвука на паразитические элементы.
Источники информации
1. Акатов В.А., Париков В.А. Ультразвук и его применение в ветеринарии // - М. - 1970. - 236 с.
2. Гаврилов, Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине. - М.: Фазис, 2013. - 656 с
3. Долбин Д.А., Хайруллин Р.3. Изучение влияние ряда химических, физических и биологических факторов окружающей среды на эффективность дезинвазии помещений // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - №. 15.
4. Козаченко Л.И. Влияние ультразвука на Eimeria tenella, Coccidia, Eimeriidae // Parazitologiia. - 1977. - Т. 11. - С. 394.
5. Маслакова Ю.Ю. Особенности воздействия ультразвука на яйца Toxocara canis (Werner, 1782) // Российский паразитологический журнал. - 2014. - №. 1.
6. Полоцкий И.Г. Химическое действие кавитации // Ж. общ. хим. - 1947. - Т. 17. - С. 1048.
7. Сохроков X.X. Влияние магнитных полей на яйца и личинки Ascaris suum // Бюл. Всес. ин-та гельминтол. - 1979. - №. 24. - С. 49-53.
8. Хилл, К., Бэмбер, Дж., тер Хаар, Г. ред. Ультразвук в медицине. Физические основы применения. Пер. с англ. - М.: Физматлит, 2008. - 544 с.
9. Черепанов А.А. Концепция противопаразитарных мероприятий для решения научных и практических задач. // Тр. Всерос. ин-та гельминтол. - 1999. - Т. 35. - С. 159-161.
10. Черепанов А.А., Кумбов П.К. Дезинвазия животноводческих помещений: состояние вопроса и перспективы исследований. // Тр. Всерос. ин-та гельминтол. - 1997. - Т. 33. - С. 164-185.
11. СанПиН 3.2.3215-14. Профилактика паразитарных болезней на территории Российской Федерации (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 22.08.2014 №50). - М., 2014. - 46 с.
12. Правила проведения дезинфекции и дезинвазии объектов государственного ветеринарного надзора (утв. Минсельхозом РФ 15.07.2002 13-5-2/0525). - М., 2002. - 57 с.
13. МУК 4.2.2661-10. «Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Методы санитарно-паразитологических исследований. Методические указания» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ Г.Г. Онищенко 23.07.10).
14. Bauer A.W. The present position of ultrasonics // The British journal of physical medicine: including its application to industry. - 1954. - T. 17. - №. 5. - C. 97.
15. Leighton, T.G. The Acoustic Bubble. - London: Academic Press, 1994.
16. FEINDT W. Sensitivity of Paramaecium caudatum to ultrasonic frequencies // Strahlentherapie. - 1951. - T. 84. - №. 4. - C. 611-614.
Способ дезинвазии сточных вод и их осадков от яиц гельминтов, цист и ооцист простейших, отличающийся тем, что используют воздействие ультразвуком в диапазоне мощности от 0,1 до 1 Вт/см2 в течение 60-75 минут для обработки сточных вод или мощностью 0,6 Вт/см2 в течение 75 минут для обработки осадка сточных вод.
