RU2731301C2

RU2731301C2 - Туалетная бумага со свойствами биологической очистки канализационных труб и стоков

Info

Publication number: RU2731301C2
Application number: RU2019103497A
Authority: RU
Inventors: Евгений Сергеевич Каменев
Original assignee: Евгений Сергеевич Каменев
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2020-09-01
Also published as: RU2019103497A; RU2019103497A3

Abstract

Предложена туалетная бумага, отличающаяся тем, что помимо известных санитарно-гигиенических свойств, она после попадания в канализационную систему приобретает свойства по эффективной биологической очистке канализационных труб и стоков благодаря наличию ряда существенных признаков, таких как: по меньшей мере, один слой туалетной бумаги пропитан суспензией биоактиватора в жидком безводном пропиленгликоле; пропитка туалетной бумаги производится жидкостью в виде суспензии биоактиватора в пропиленгликоле при условии равномерного распределения по поверзхности бумаги при рекомендуемой бактериальной нагрузке с концентрацией бактерий 10⁶ кое на 1 г сухой бумаги; туалетная бумага, пропитанная суспензией биоактиватора в жидком безводном пропиленгликоле при попадании в водную среду канализации приобретает свойства по биологической очистке канализационных труб и стоков; в состав биоактиватора входят бактериальная композиция из сапрофитных не патогенных и биосовместимых бактерий и штаммов, обладающих способностью разлагать и расщеплять органические загрязнители канализационных стоков и труб до простых веществ, «стартовые» дозы ферментов, которые в виде биологических катализаторов помогают бактериям «пробуждаться» при попадании в канализацию и в кратчайшее время проходить активацию, а также могут входить питательные вещества и/или другие минеральные соли и/или микроэлементы (различные соли, железо, магний, азот, фосфор, сера и другие), необходимые для роста и жизнедеятельности бактерий, которые выполняют роль химических катализаторов для активации бактерий при попадании их в канализацию: соблюдение принципа постоянного пополнения популяции бактерий в канализации за счет широкого употребления туалетной бумаги.

Description

Изобретение относится к бумажной промышленности. Предложена туалетная бумага, отличающаяся тем, что помимо известных санитарно-гигиенических свойств, она после попадания в канализационную систему приобретает свойства по биологической очистке канализационных труб и стоков. Для этого, по меньшей мере, один слой предложенной туалетной бумаги пропитывают суспензией биоактиватора в жидкой среде пропиленгликоля. В состав биоактиватора входят бактериальная композиция из бактерий, стартовые дозы ферментов, которые помогают бактериям пробуждаться при попадании в канализацию и в кратчайшее время проходить активацию, а также могут входить минеральные соли, микроэлементы и питательные вещества для ускорения активации. Предложенная бумага после пропитки и сушки может храниться в течении длительного времени и обеспечивает активность бактерий при попадании в канализацию. Предложенная туалетная бумага применима для биологической очистки канализационных труб и стоков как в отдельных хозяйственно-бытовых и ливневых централизованных системах канализации, так и в смешанной хозяйственно-бытовой и ливневой централизованной системе канализации имеющей очистные сооружения, так и в системах централизованной канализации без очистных сооружений.

Со времени начала промышленного производства туалетной бумаги в 1884 году и по настоящее время зарегистрировано огромное количество отечественных изобретений, направленных на улучшение потребительских свойств туалетной бумаге и приданию ей дополнительных лечебно-профилактических свойств. Интересно, что при этом полностью отсутствуют отечественные изобретения по эффективному использованию туалетной бумаги для биологической очистки труб и канализационных стоков. В последние десятилетия за рубежом было опубликовано несколько десятков изобретений по использованию различных видов бактерий для эффективной очистки канализационных труб и стоков, в которых носителем этих бактерий является туалетная бумага. Из этих зарубежных изобретений известен наиболее близкий аналог - патент WO 0001621 А1, в котором раскрыты биологические средства для санитарного дренажа загрязненных стоков и/или обслуживания системы канализационных труб для эвакуации указанных стоков, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, биоразлагаемую подложку, в частности туалетную бумагу, наполненную композицией сапрофитной бактерии, принадлежащих, по меньшей мере, к одному из следующих родов: Bacillus, Rhodococcus и Pseudomonas, доставляемых в канализацию различными носителями, в том числе и туалетной бумагой.

Другой наиболее близкий аналог - патент US 20090017524 А1, в котором раскрыто получение оптимизированной бактериальной композиции, состоящей из пяти штаммов рода Bacillus, нанесенную на туалетную бумагу, которая при попадании в канализацию эффективно участвует при разложении органических загрязнителей, которые присутствуют в трубах для сбора и транспортировки сточных вод.

Общим недостатком этих изобретений-аналогов является способ приготовления бактериальной композиции в виде раствора или суспензии в воде. Этот описанный в аналогах способ приготовления бактериальной композиции в виде водного раствора или суспензии в воде имеет два существенных недостатка. Первый- питательные ресурсы бактериальной композиции начинают истощаться при попадании в воду еще до попадания в канализацию, так как входящие в состав бактериальной композиции бактерии начинают активироваться уже при попадании в воду в процессе приготовлении водного раствора или суспензии в воде. По этой причине в патентах-аналогах весь технологический цикл приготовления бактериальной композиции в виде водного раствора или суспензии в воде от попадания бактериальной композиции в воду до окончания сушки пропитанной бактериями бумаги должен составлять не более часа.

Вторым недостатком указанного способа нанесения бактериальной композиции на бумагу в виде раствора или суспензии в воде является то, что указанный в аналогах временной промежуток (в течении часа), исключает применение в бактериальной композиции родов и видов бактерий и спор, имеющие значительно меньшее (менее часа) время активации в воде.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что предложена туалетная бумага, отличающаяся тем, что помимо известных функциональных санитарно-гигиенических свойств, после попадания через унитаз в канализационную систему она приобретает универсальные свойства по биологической очистке канализационных труб и стоков как в в хозяйственно-бытовых и ливневых централизованных системах канализации, имеющих очистные сооружения, так и в системах централизованной канализации без очистных сооружений.

Этот технический результат достигается тем, что предложенная туалетная бумага для получения свойств по биологической очистке канализационных труб и стоков, обладает преимуществом перед аналогами в наличии ряда существенных признаков, таких как:

- для достижения технического результата по меньшей мере, один слой туалетной бумаги пропитан суспензией биоактиватора в жидком безводном пропиленгликоле, при этом основу бактериальной композиции биактиватора составляет набор сухих непатогенных бактерий - аэробных, анаэробных или факультативно анаэробных бактерий (в том числе спорогенных) из родов Bacillus, Pseudomonas, Cellulomnonas, Asprgillus и др., которые продуцируют необходимые ферменты, расщепляющие загрязнители канализационных стоков;

- в состав биоактиватора входят стартовые дозы ферментов, которые помогают бактериям пробуждаться при попадании в канализацию и в кратчайшее время проходить активацию, а также могут входить минеральные соли, микроэлементы и питательные вещества для ускорения активации;

- использование безводного пропиленгликоля вместо воды для приготовления суспензии биоактиватора значительно увеличивает питательные ресурсы приготовленной бактериальной композиции, а также расширяет количество видов и родов используемых штаммов бактерий в бактериальной композиции за счет применения штаммов бактерий с коротким сроком активации.

Для пропитки биоактиватором лучше всего подходит бумага санитарно-гигиенического назначения с пористой волокнистой структурой, сырьем которой служит целлюлоза или макулатура (туалетная рулонная и листовая), а также бумажные салфетки и санитарные полотенца. Пропитка туалетной бумаги производится жидкостью в виде суспензии биоактиватора в пропиленгликоле, в состав которого входят аэробные, анаэробные и факультативно анаэробные бактерии, ферменты и другие вещества для ускорения активации бактерий после попадания в канализацию. Пропиленгликоль - это бесцветная жидкость, не имеет запаха, не вызывает коррозии, широко применяется в качестве пищевой добавки Е 1520 в большинстве стран мира. В предложенной бумаге пропиленгликоль выполняет роль консерванта для входящих в состав биоактиватора бактерий и ферментов. Он не токсичен, безопасен для здоровья при производстве продовольствия и медикаментов, средств личной гигиены и косметики. Пропитка осуществляется методом контактного нанесения, напыления, капельного орошения, запотевания или с помощью других физических методов при условии равномерного распределения по поверхности туалетной бумаги. Рекомендуемая бактериальная нагрузка при пропитке бумаги составляет от 10⁶ до 10¹¹ кое на 1 г бумаги.

Пропитка одного слоя предложенной туалетной бумаги биоактиватором не исключает возможность придания ей в ходе производства дополнительных комфортных, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических свойств.

После сушки на поверхности, в волокнах и порах туалетной бумаги остаются сухие «живые» бактерии, находящиеся до попадания в водную среду в «спящем» режиме и ферменты. Далее туалетная бумага после ее использования по санитарно-гигиеническому назначению выполняет функцию носителя по доставке биоактиватора из пропитанного слоя веанализацию. В канализации туалетная бумага под действием водного потока теряет свою форму, становится тонкой и разрывается на мелкие кусочки, осаждается на стенках труб, сварочных швах, соединениях трубных фитингов, арматуре и на дне смотровых колодцев, песочных и жировых ловушках. Попавшие при этом в воду бактерии под влиянием «стартовых» доз ферментов и других веществ, заложенных в состав биоактиватора, при температуре канализационных стоков от +4 до +30 градусов С быстро активизируются, начинается процесс их размножения, в результате чего они продуцируют необходимые ферменты целлюлазы, протеазы, липазы и амилазы и др. для расщепления отходов человеческой деятельности. Ферменты представляют из себя органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь химическим превращениям. Входящие в состав бактериальной композиции аэробные бактерии получают необходимый для их жизнедеятельности кислорода из воздуха, который поступает в систему канализации через вентиляционное отверстие каждого стояка многоэтажного дома, решетки люков ливневой канализации, неплотности и отверстия многочисленных смотровых канализационных колодцев. Входящие в составе бактериальной композиции факультативные анаэробы осуществляют жизнедеятельность как за счет дыхания кислорода, так и при его отсутствии, за счет нитратного дыхания, либо брожения органики в анаэробных условиях. Правильно подобранные бактериальные композиции продуцируют в процессе жизнедеятельности различные ферменты-органические вещества белковой природы, которые во много раз ускоряют процессы расщепления жиров, белков, целлюлозы и других органических веществ.

При этом основным условием для обеспечения биологической очистки канализационных труб и стоков является постоянное пополнение популяции бактерий в канализации за счет использования туалетной бумаги. Это необходимое условие для биологической очистки канализационных труб и стоков может быть выполнимо при производстве предложенной туалетной бумаги в промышленных масштабах и ее массовом потреблении в быту жителями городов и населенных пунктов, имеющих централизованные системы канализации как с очистными сооружениями, так и в системах централизованной канализации без очистных сооружений.

При правильно подобранном составе бактериальной композиции, ферментов, а также минеральных солей, микроэлементов и питательных веществ для ускорения активации предложенная туалетная бумага способна уничтожить все неприятные запахи, значительно сократить объем твердых отходов в канализационных стоках (50-75%), уменьшая при этом нагрузку на городские очистные сооружения. При отсутствии очистных сооружений полного цикла по очистке канализации в централизованных канализационных сетях небольших населенных пунктов, указанный способ биологической очистки канализационных стоков с помощью предложенной туалетной бумаги, является единственным доступным и эффективным средством очистки канализационных стоков. Такой биологический способ очистки в канализационных труб и стоков в сетях небольших населенных пунктов позволяет значительно очистить канализационные трубы и стоки, уничтожить все неприятные запахи и на выходе из канализации получить очищенные стоки и улучшить экологическую обстановку. В зависимости от особенности системы канализации (хозяйственно-бытовая или смешанная хозяйственно-бытовой и ливневая) предложенная туалетная бумага отличается как по видам компонентов, входящих в состав биоактиватора, так и по их количеству.

Пример 1. Известно, что стоки хозяйственно-бытовой централизованной системы канализации состоят из органических соединений, жиров, бумаги, волос, моющих средств и других отходов жизнедеятельности человека, благодаря чему в канализационных трубах происходит нарастание твердых жировых наростов и образование неприятных запахов. В качестве примера рассмотрим процессы по биологической очистке канализационных труб и стоков в хозяйственно-бытовой системе канализации при помощи туалетной бумаги, полученной в результате пропитки суспензией биоактиватора в пропиленгликоле, которая включает в себя бактериальную композицию композицию, состоящую из:

2 штаммов спор бактерии Bacillus subtilis,

штамма спор бактерии Bacillus licheniformis,

штамма спор бактерии Bacillus circulans,

штамма спор бактерии Bacillus megaterium,

а также ферменты целлюлазы и липазы.

Количественный состав составляет:

Bacillus subtilis - 20%,

Bacillus licheniformis - 20%,

Bacillus circulans - 20%,

Bacillus megaterium - 20%,

ферменты целлюлазы 10%,

ферменты липазы - 10%.

Все входящие в состав композиции бактерии биосовместимы и непатогенны.

Для получения пропитки в виде суспензии биоактиватора применяется пропиленгликоль в виде жидкости.

Указанные виды бактерий и ферментов в виде сухого порошка или мелких кристаллов при попадании в жидкий безводный пропиленгликоль образуют суспензию, которая и является исходным материалом для пропитки бумаги.

Пропитка туалетной бумаги биоактиватором в виде суспензии в жидкой среде пропиленгликоля производится при условии равномерного распределения по поверхности туалетной бумаги и бактериальной нагрузке от 10⁶ до 10⁹ кое на 1 г бумаги. После сушки пропиленгликоль испаряется, а на поверхности, в волокнах и порах туалетной бумаги остаются сухие «живые» бактерии, находящиеся до попадания в водную среду в «спящем» режиме При попадании в канализацию туалетная бумага под воздействием потока воды теряет свою форму, становится тонкой и разрывается на мелкие кусочки, осаждается на стенках труб, сварочных швах, соединениях трубных фитингов, арматуре и на дне смотровых колодцев, песочных и жировых ловушках.

Попавшие при этом в стоки бактерии из состава бактериальной композиции под воздействием заложенных стартовых доз ферментов, при температуре канализационных стоков от +4 до +30 градусов С быстро активизируются, начинают размножаться и продуцировать ферменты.

Вид Bacillus subtilis-аэроб, продуцирует ферменты амилазы и протеазы для разрушения молекулярной структуры жиров и белков.

Вид Bacillus licheniformis-анаэроб, продуцирует ферменты амилазы, протеазы и липазы для расщепления крахмалов, белков и жиров.

Вид Bacillus circulans - факультативный анаэроб, живущий как в среде кислорода, так и без него за счет нитратного дыхания либо брожения органики, продуцирует ферменты протеазы, хетиназы, пектиназы и целлюлазы - специальные ферменты для разрушения растительных волос и бумаги.

Вид Bacillus megaterium - аэроб, продуцирует ферменты амилазы и протеазы для расщепления крахмалов

Продуцированные в результате жизнедеятельности бактерий ферменты во много раз ускоряют процессы расщепления жиров, белков, целлюлозы и других органических веществ. В результате жизнедеятельности бактерий происходит удаление из стоков органических соединений, жиров, углеводородов, бумаги, моющих средств и вредоносных бактерий, происходит очищение твердых жировых наростов на трубах до первоначального состояния и уничтожаются все неприятные запахи.

Полученная туалетная бумага может использоваться для биологической очистки канализационных труб и стоков в хозяйственно-бытовой централизованной системе канализации имеющих очистные сооружения, так и в системах централизованной канализации без очистных сооружений при условии постоянного пополнения популяции бактерий и ферментов в канализации за счет использования туалетной бумаги.

Пример 2. В качестве примера рассмотрим процессы по биологической очистке канализационных труб и стоков в смешанной централизованной системе канализации, куда входят и хозяйственно-бытовая и ливневая канализация. При этом, кроме указанных загрязнителей стоков в хозяйственно-бытовой канализации, приведенных в Примере 1, в стоках могут находиться остатки углеводородов (бензин, мазут, масла), попадающие из ливневой (уличной) канализации. Для биологической очистки этой смешанной хозяйственно-бытовой и ливневой канализации можно применить туалетную бумагу, полученную в результате пропитки суспензией биоактиватора в пропиленгликоле, которая включает в себя бактериальную композицию композицию, состоящую из:

штамма спор бактерии Bacillus subtilis,

штамма спорбактерии Bacillus licheniformis,

штамма спор бактерии Bacillus circulans,

штамма спор бактерии Bacillus megaterium,

штамма бактерии Pseudomonas erythropolis,

а также ферменты целлюлазы и липазы, амилазы, протеазы.

Количественный состав составляет:

Bacillus subtilis - 15%,

Bacillus licheniformis - 15%,

Bacillus circulans - 15%,

Bacillus megaterium - 15%,

Pseudomonas erythropolis - 20%,

ферменты целлюлазы 5%,

ферменты липазы - 5%,

ферменты амилазы - 5%,

ферменты протеазы - 5%.

Указанные виды штаммов спор и бактерий и ферменты в виде сухого порошка или кристаллов при попадании в жидкий безводный пропиленгликоль образуют суспензию, которая и является исходным материалом для пропитки бумаги.

Пропитка туалетной бумаги биоактиватором в виде суспензии в жидкой среде пропиленгликоля производится при условии равномерного распределения по поверхности туалетной бумаги и бактериальной нагрузке от 10⁸ до 10¹¹ кое на 1 г бумаги. После сушки пропиленгликоль испаряется, а на поверхности, в волокнах и порах туалетной бумаги остаются сухие «живые» бактерии, находящиеся до попадания в водную среду в «спящем» режиме При попадании в канализацию туалетная бумага под воздействием потока воды теряет свою форму, становится тонкой и разрывается на мелкие кусочки, осаждается на стенках труб, сварочных швах, соединениях трубных фитингов, арматуре и на дне смотровых колодцев, песочных и жировых ловушках.

Попавшие при этом в стоки бактерии из состава бактериальной композиции под воздействием заложенных стартовых доз ферментов при температуре канализационных стоков от +4 до +30 градусов С быстро активизируются, начинают размножаться и продуцировать ферменты. При этом бактерии рода Bacillus удаляют из стоков органические соединения, жиры, углеводородов, бумагу, моющие средства, вредоносные бактерии и неприятные запахи хозяйственно-бытовой канализации, а бактерии рода Pseudomonas уничтожают углеводородные загрязнения (бензин, масла, мазут), находящиеся в стоках в ливневой канализации.

Вид Bacillus megaterium - аэроб, продуцирует ферменты амилазы и протеазы для расщепления крахмалов.

Вид бактерий Pseudomonas erythropolis (факультативный анаэроб) уничтожает углеводородные загрязнения (бензин, масла, мазут), находящиеся в стоках ливневой канализации.

Продуцированные в результате жизнедеятельности бактерий ферменты во много раз ускоряют процессы расщепления жиров, белков, целлюлозы и других органических веществ. В результате деятельности бактерий происходит удаление из стоков органических соединений, жиров, углеводородов, бумаги, моющих средств и вредоносных бактерий, углеводородных соединений (бензин, масла, мазут), происходит очищение твердых жировых наростов до первоначального состояния и уничтожаются все неприятные запахи.

Полученная туалетная бумага может использоваться для биологической очистки канализационных труб и стоков в смешанной хозяйственно-бытовой и ливневой централизованной системе канализации имеющей очистные сооружения, так и в системах централизованной смешанной хозяйственно-бытовой и ливневой системе канализации без очистных сооружений при условии постоянного пополнения популяции бактерий и ферментов в канализации за счет использования туалетной бумаги.

Claims

Туалетная бумага, отличающаяся тем, что помимо известных санитарно-гигиенических свойств, она после попадания в канализационную систему приобретает свойства по эффективной биологической очистке канализационных труб и стоков благодаря наличию ряда существенных признаков, таких как:
- по меньшей мере, один слой туалетной бумаги пропитан суспензией биоактиватора в жидком безводном пропиленгликоле;
- пропитка туалетной бумаги производится жидкостью в виде суспензии биоактиватора в пропиленгликоле при условии равномерного распределения по поверхности бумаги при рекомендуемой бактериальной нагрузке с концентрацией бактерий 10⁶ кое на 1 г сухой бумаги;
- туалетная бумага, пропитанная суспензией биоактиватора в жидком безводном пропиленгликоле при попадании в водную среду канализации, приобретает свойства по биологической очистке канализационных труб и стоков;
- в состав биоактиватора входят бактериальная композиция из сапрофитных не патогенных и биосовместимых бактерий и штаммов, обладающих способностью разлагать и расщеплять органические загрязнители канализационных стоков и труб до простых веществ, «стартовые» дозы ферментов, которые в виде биологических катализаторов помогают бактериям «пробуждаться» при попадании в канализацию и в кратчайшее время проходить активацию, а также могут входить питательные вещества и/или другие минеральные соли и/или микроэлементы (различные соли, железо, магний, азот, фосфор, сера и другие), необходимые для роста и жизнедеятельности бактерий, которые выполняют роль химических катализаторов для активации бактерий при попадании их в канализацию:
- соблюдение принципа постоянного пополнения популяции бактерий в канализации за счет широкого употребления туалетной бумаги.