Микробно-хигиенни аспекти на екологичната санитария

Отпадъчните води съдържат огромно количество замърсители: органична материя хранителни вещества, тежки метали, патогени и други.

Близо 5 милиона души умират всяка година в следствие заболявания, свързани с лошото качество на водата (СЗО), т.е. 8 души на минута.

Патогените, съдържащи се в екскрементите, причиняват болести като холера, тиф, диария. Микроорганизмите, които са отговорни за предаването на болести, са предимно бактерии, вируси, протозоа, глисти.

Пътищата на заразата са няколко: фекалии в подземните и повърхностните води (използвани за пиене или плуване), ръце, фекалии по храната [2].

Трябва да бъде избягвано разтварянето им във вода. Отделените твърди частици, които са лесно биологически разградими, могат да бъдат третирани по биологичен път. Когато органичната материя се разгражда, се произвежда топлина. Тази самопроизведена топлина ще създаде и самохигиенизиране на органичната материя. Сред другите параметри от съществена значимост за скоростта на процеса при третирането и санитарията на отпадъчния материал са количеството на съществени хранителни вещества и влага, нивото на pH и присъствието или отсъствието на кислород.

Оцеляването на патогените в околната среда представлява проблем при обработката на отпадъчните фекалии. В рамките на околната среда и методите за третиране те имат вариращи нива на оцеляване. Нивото на оцеляване на патогените се контролира от много фактори[3]:

- надпревара за храна – ограничените хранителни източници ограничават броя на микробите

- отношение хищник-жертва – някои организми използват други като източници на храна

- антагонизъм – някои организми, произвеждащи токсични вещества, се заселват в други организми

- условия на околната среда – кислородна концентрация, хранителни нива, температура, влага, pH.

Времето за оцеляване на пaтoгените в околната среда е различно [таблица 1]
Таблица 1. Време на оцеляване на пaтoгените в дни в зависимост от условията на третиране

Условие	Бактерии	Вируси	Протозоа*	Глисти**
Почва	400	175	10	Много месеци
Насаждения	50	60	Неизвестно	Неизвестно
Почва през нощта, фекалии, утайка 20-30оС	90	100	30	Много месеци
Компостиране на анаероби на обкръжаваща температура	60	60	30	Много месеци
Термично компостиране 50-60оС	7	7	7	7
Окислителни езера (време на задържане – повече от 20 дни)	20	20	20	20
* изключване на Crytosporidium parvum ** основно Аскарис, други паразитни яйца биха загинали по-бързо

Има два аспекта на третиране на фекалните отпадъци – стабилизиране и санитария. И двата могат да бъдат постигнати посредством термокомпостиране и дехидратиране.

Термокомпостирането при температура 55^оС може да унищожи всички патогени за няколко дни, но това ниво на температура засега не е постигнато при компостиращите тоалетни [4]. Поради ниската температура на компостиране времето за задържане трябва да бъде достатъчно дълго, за да елиминира или дезактивира патогените. Фехем и други [5] твърдят, че тримесечно задържане убива всички патогени при нискотемпературно компостираща тоалетна. Нивата на оцеляване на патогените при компостиране са посочени в таблица 2.
Таблица 2. Оцеляване на патогените при компостиране

Патогени	Компостни тоалетни (три месеца задържане)	Термофилно компостиране
Ентерични вируси	Вероятно се елиминират	Убити бързо при 60оС
Салмонела	Някои могат да виреят	Убити за 20 часа при 60оС
Шигела	Вероятно се елиминират	Убити за 1 час при 55оС
Ешерихия коли	Вероятно се елиминират	Убити бързо при над 60оС
Холера вибрио	Вероятно се елиминират	Убити бързо при над 55оС
Бацили, причиняващи лептоспироза	Елиминират се	Убити за 10 минути при 55оС
Бацили, причиняващи диария	Елиминират се	Убити за 5 минути при 50оС
Яйца на глисти	Могат да виреят	Убити за 5 часа при 50оС
Яйца на аскари	Виреят добре	Убити за 2 часа при 55оС
Чревна инфекция, причиняваща бирхарциоза	Елиминират се	Убити за 1 час при 50оС
Тения	Могат да виреят	Убити за 10 минути при 59оС

Ниската температура при компостните тоалетни може да се дължи на:

- малко количество материал, което влиза в контейнера и което не може да улови достатъчно топлина, произвеждана вътре;

- липса на кислород вътре в материала, което се дължи на непроменливо положение на материала;

- невъзможност за осигуряване на влага до оптимално ниво (50-60%) чрез редовно добавяне на суха материя;

- невъзможност за поддържане на оптимално ниво C:N (20-30:1), което е необходимо за успешно компостиране чрез редовно добавяне на химически агенти.

Има действащо съотношение между време и температура.

Фиг.1. Комбинация от време и температура за патогенна елиминация

Дехидратирането посредством сушене и прибавяне на високоалкални добавки е най-добрият начин за унищожаване на патогените. Прибавянето на пепел помага за повишаването на pH и намаляването на влажността на фекалната материя. Това скъсява времето за оцеляване на патогените. Използват се и други добавки – сажди, суха почва и т.н. Дървесната пепел е добра добавка – тя има относително високо pH, което подпомага измирането на патогените.

Жиаи и други [6] са измерили времето за оцеляване на патогени във фекална материя с различни добавки. Тяхното заключение е, че растителната пепел е най-ефективната добавка за елиминиране на патогените – това става в рамките на 2 месеца и половина.

Редингер и други [7] са изследвали намаляването на фекални колиформи за период на 6 месеца и методите за това намаляване – изсушаване и биоразграждане, в сухокомпостни тоалетни. Крайният продукт е бил класифициран по отношение на фекалните колиформи в съответствие с американската Агенция за защита на околната среда ЕРА. Съгласно ЕРА клас А крайни продукти трябва да съдържат безопасни приемливи нива на патогени и безопасна почвена корекция за хранителни и нехранителни растения. Клас Б крайни продукти трябва да бъдат безопасна почвена корекция за декоративни растения. При получаването им само 35,8 % от компостните проби от 90 компостни тоалетни са изпълнявали изискването за клас А след 6 месеца. За три месеца само 19,4 % са достигнали компост клас А. Имало е значително увеличение през вторите 3 месеца. За 6 месеца 60,5 % от компостните проби са достигнали клас Б и 3,7 % не са могли да бъдат класифицирани.

В проучването се открива, че намалението на фекалните колиформи се дължи главно на изсушаване.

Тези изследвания на различни автори посочват, че изсушаването е най-добрият начин за елиминиране или намаляване на патогените от фекалните твърди отпадъци. Санитацията на фекалии се постига при системи от тоалетни за компостиране или дехидратиране чрез поддържане на следните фактори:

- високо pH – над 9;

- ниско съдържание на влага – под 25%;

- дълго време на задържане – повече от 6 месеца;

- високо съдържание на сол и амоняк;

- ограничени хранителни вещества (надпревара за храна);

- отношение хищник-жертва;

- антагонизъм.
ІІІ. изводи

Елиминирането на патогените във фекалиите е сложен проблем. Най-прилаганите методи за санитария на отделените фекалии са компостирането и дехидратирането. Методът, базиран на дехидратиране, може да намали патогените ефективно, защото има бърз патогенен разпад при влажност под 25 %. Компостирането на достатъчно количество пресни и с лесен разпад органични материали може да произведе топлина, която повишава температурата на материалите. При температура от 55°С повечето от патогените се разрушават за няколко дни. При компостиране при ниска температура е необходимо дълго време за унищожаването им.

Нивото на намаление на патогените до голяма степен зависи от времето и температурата. Колкото по-висока е температурата на материалите, толкова е по-кратко времето за унищожаването им и обратно. Фактори като високо pH, надпревара за храна, антибиотично действие и токсични съпровождащи продукти при разлагането на организма също играят значителна роля.
ЛИТЕРАТУРА

[1]. Esrey, S.(2000). Closing the loop. Inproceeding of first international symposium on ecosanclosing the loopin wastwatermanagement and sanitation, 31-31 October, Bonn c/o GTZ, Germany

[2]. Майнцингер, Ф., Отерпул, Р. (2006) Същност и елементи на децентрализираното управление на отпадни води, Технически университет, Хамбург

[3]. Del Porto, d. And Steinfeld, C., (1999). The Composting Toilet System book. Centre for Ecological Pollution Prevention, Massachusets

[4]. Epstein, E.(1997). The Science of Composting. Technomic Publiching Company, Inc., 851 New Hplland Avenue, Box 3535, Lancaster,USA

[5]. Feachem, R., Bradley, D., Garelick, H. and Mara, D.(1983). Sanitation and Disease. The World Bank, 1818 H. Street, N. V. Washington, D. C. 20433

[6]. Jiayi, L. And Jungi, Wang (2001).The practice, problem and strategy of ecological sanitation toilets with urine diversion in china. Proceeding of first international conference in ecological sanitation, 5-8. Nov 2001, Nauning China. EcoSanRes, c/o Stockholm Environment, Box 2142, SE-10314 Stockholm, Sweden

[7]. Redlinger, T., Graham, J., Correla-Barud, V. and Avitia, R.(2001). Survivalof faecal coliforms in dry-composting toilets. Applied and environmental microbiology. Sept. P. 4036-4040 American society for microbiology

Анна Божидарова, студентка спец. „Техника и технологии за опазване на морето и околната среда” при ФМНЕ на ТУ-Варна , ул. „Студентска” № 1, e-mail: anipb@abv.bg