Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение прогрессивных технологических процессов очистки сточных вод и переход предприятий на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, в которых обработанные воды не сбрасываются, а многократно используются. В таких циклах промышленного водоснабжения можно применять химические методы обработки сточных вод [1].

Сточные воды мясоперерабатывающих предприятий относятся к высококонцентрированным стокам и содержат многочисленные и различные по природе загрязнения. Грубые взвешенные примеси (земля, песок, навоз, шерсть, остатки кормов, кровь, жир, частицы каныги, волосы, щетина, остатки сырья и др.) удаляются из сточных вод с помощью механической и химической очистки.

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТОВ

Мясокомбинаты, мясоперерабатывающие заводы, птицекомбинаты, мясоптицекомбинаты и птицефабрики располагаются обычно в городах, в большинстве случаев не оборудованных системами канализации.

На этих предприятиях производится убой скота, разделка туш, хранение и переработка мяса. Здесь же есть цехи для выращивания молодняка и кормоприготовительный. Промышленные сточные воды, сбрасываемые этими предприятиями, разделяются на четыре категории:

производственные загрязненные, содержащие жиры;

производственные загрязненные нежирные;

производственные незагрязненные -- от барометрических конденсаторов и от освежения оборотной воды с температурой 25--40°С.

Производственные загрязненные сточные воды, содержащие жиры, образуются от мясожировых и мясоперерабатывающих цехов. Для очистки этих стоков необходимо устройство жироловок, после чего их можно направлять в общий сток предприятия. Минимальный безрасчетный диаметр дворовой канализационной сети производственных жирных вод следует принимать 200 мм.

Сточные воды санитарной бойни, карантина и изолятора перед сбросом в сеть общего стока должны подвергаться дезинфекции хлором или хлорной известью. Сточные воды предубойного содержания скота направляются в навозоуловители, а потом в сеть общего стока. На выпусках сточных вод из гаражей, где имеются мойки, необходимо устройство грязеотстойников и бензомаслоуловителей.

Из сети общего стока сточная вода предприятия направляется в городскую канализацию или на местные очистные канализационные сооружения. В соответствии с делением сточных вод на загрязненные и незагрязненные проектируются следующие три сети: незагрязненные воды, производственные жирные воды, хозяйственно-фекальные и производственные грязные, не содержащие жиров.

При самостоятельных сооружениях биологической очистки сточных вод незагрязненные воды объединяются с грязными для снижения степени загрязнения последних, и сеть незагрязненных вод исключается. Такое объединение стоков допускается и при выпуске их з систему городской канализации. При всех условиях выпуска сточных вод на территории мясокомбината должны быть предусмотрены следующие местные очистные сооружения:

решетки, песколовки и жироловки для производственных жирных вод;

навозоуловители с решетками для стоков из помещений содержания скота и лошадей;

навозоуловитель и дезинфектор для стоков из помещений карантина, изоляторов и санитарной бойни;

отстойник для зольных вод желатинового цеха.

Сточные воды, особенно богатые жирами (из цехов пищевых жиров, из варочного отделения колбасного и консервного цехов, из чанов для вымачивания жиросодержащего сырья и продуктов и др.), перед выпуском в общую жироловку предварительно обрабатываются в местных цеховых жироловках. Время пребывания сточных вод в общей жироловке принимается равным 0,25 ч.

Количество навоза в сутки следует принимать при содержании скота без подстилки 16 кг от одной головы крупного рогатого скота, 9 кг от одной свиньи и 3 кг от одной головы мелкого скота. В навозоуловителе из промывных вод задерживается 5% от общего количества навоза. Навозоуловитель рассчитывается на 5-минутное пребывание сточных вод в проточной части, а объем грязевой части навозоуловителя проектируется на 1--2 суток (улавливаемого навоза).

Отстойник-дезинфектор следует проектировать контактного типа. Перед контактным дезинфектором обязательна установка навозоуловителя. Доза хлора для дезинфекции должна приниматься не менее 100 мг/л, продолжительность контакта -- 2ч.

При устройстве самостоятельной очистки сточных вод применяется биологическая очистка в естественных или искусственных условиях. Для малых мясокомбинатов с количеством сточных вод до 500 м3 в сутки при биологической очистке в искусственно созданных условиях применяются капельные биофильтры или контактные биофильтры автоматического действия. При этом используют очищенную сточную воду для разбавления (рециркуляции) неочищенных стоков с доведением их БПК до 400 мг/л. Для мясокомбинатов с расходом сточных вод от 500 до 1000 м3 в сутки применяются биофильтры любой конструкции (капельные двухступенчатые, аэрофильтры и башенные). В качестве первичных отстойников независимо от количества сточных вод следует применять осветлители-перегниватели с естественной или искусственной аэрацией.

Во второй главе подробно рассмотрим новейшие способы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий.

Глава 2. СПОСОБЫ ОЧИСТКИ МЯСОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1 Компактные сооружения для глубокой очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий

При разработке новых технологий очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий следует учитывать ряд обстоятельств:

-- ограниченные размеры площадок под очистные сооружения и их насыщенность инженерными коммуникациями;

-- уровень залегания грунтовых вод;

-- необходимость строительства или реконструкции очистных сооружений в короткие сроки без каких-либо нарушений технологического цикла действующего предприятия.

В отраслевой научно-исследовательской лаборатории очистки сточных вод предприятий агропромышленного комплекса НУВХП разработаны и прошли экспериментальную проверку новые компактные сооружения для глубокой очистки сточных вод, которые в настоящее время внедрены на многих мясоперерабатывающих предприятиях. Технология, положенная в основу работы сооружений, предусматривает:

-- извлечение крупных отбросов на решетках, песка и других минеральных примесей в тангенциальных песколовках;

-- удаление взвешенных веществ и жиров в отстойниках-флотаторах;

-- двухступенчатую биологическую очистку воды в аэротенках-отстойниках со струйной аэрацией;

-- доочистку на фильтрах с плавающей пенополистирольной загрузкой.

Отстойник-флотатор совмещен в одном сооружении с аэротенком 1-й ступени, а аэротенк-отстойник 2-й ступени -- с фильтром с плавающей загрузкой для доочистки сточных вод. Очистные сооружения имеют вид двух вертикальных цилиндрических емкостей, расположенных выше уровня земли (рис. 1).

Рис. 1. Сооружения для глубокой очистки сточных вод Тарасовецкой птицефабрики (Черновицкая обл.)

Сточные воды, прошедшие решетки и песколовки, подают в приемную камеру. Оттуда они самотеком поступают в отстойник-флотатор, расположенный в центре, где сначала проходят кратковременное осветление для удаления крупных взвешенных частиц, а затем подвергаются напорной флотации с использованием рабочей жидкости. Последняя забирается непосредственно из отстойника-флотатора, что исключает необходимость в промежуточных резервуарах. Сточные воды, освобожденные от основного количества взвешенных веществ и жиров, поступают непосредственно в зону аэрации 1-й ступени биологической очистки и далее по переливному трубопроводу в зону аэрации 2-й ступени.

Зона аэрации 2-й ступени биологической очистки расположена на периферии 2-й цилиндрической емкости. Она отделена от зоны разделения иловой смеси вертикальной цилиндрической перегородкой, не доходящей до дна. Биологически очищенные сточные воды через отверстие в стенке поступают для доочистки в фильтр с плавающей пенополистирольной загрузкой, размещенный в центре. Доочищенные сточные воды поступают в контактный резервуар, откуда после обеззараживания гипохлоритом натрия сбрасываются в водоем.

Подачу воздуха в зоны аэрации аэротенков обеих ступеней осуществляют при помощи струйных аэраторов, наклоненных под углом 60° к горизонту для раскручивания иловой смеси с целью предотвращения осаждения активного ила. Для подачи на струйные аэраторы иловой смеси, забираемой со дна, можно использовать:

-- погружные насосы, размещенные непосредственно в аэротенках или способом «сухого» монтажа;

-- обыкновенные центробежные насосы, монтируемые под навесами рядом с аэротенками либо в производственно-вспомогательном здании.

Значительная высота зон аэрации и осветления (6--10 м) позволяет существенно уменьшить площадь сооружений, создает оптимальные условия для разделения высококонцентрированных иловых смесей. Иловую смесь, используемую в качестве рабочей жидкости струйных аэраторов, отбирают из нижней части сооружения, что обеспечивает рециркуляцию активного ила. Очевидно, что при значительной высоте аэротенков-отстойников и применении поверхностной струйной аэрации наибольшие концентрации растворенного кислорода достигаются в верхней части зоны аэрации. Таким образом, вследствие биохимических процессов к низу сооружения концентрация растворенного кислорода постепенно уменьшается, что создает предпосылки для осуществления процессов нитрификации в верхней и денитрификации в нижней части зоны аэрации.

В производственно-вспомогательном здании размещают флотационные насосы, напорный бак, ротаметр для регулирования расхода воздуха при флотации, арматуру систем удаления осадка, опорожнения сооружений, промывки пенополистирольного фильтра, электролитическую установку для получения раствора гипохлорита натрия и, при необходимости, насосы системы струйной аэрации (рис. 2).

Рис. 2. Оборудование производственно-вспомогательного здания сооружений для глубокой очистки сточных вод мясоперерабатывающего комплекса «Росана» (Ивано-Франковская обл.)

Компактность очистных сооружений позволяет:

-- разместить их на небольших площадях;

-- максимально сократить длину коммуникаций между отдельными сооружениями;

-- сохранить тепло очищаемых сточных вод для поддержания оптимального температурного режима;

-- сократить сроки строительства, поскольку отдельные элементы заводского производства транспортируют в виде металлических рулонов и монтируют на месте.

Компактные очистные сооружения применяют также для очистки сточных вод предприятий молочной промышленности, завода по производству кукурузного крахмала и карамельной патоки, завода по производству концентрированного яблочного сока и других предприятий.

2.2 Эффективные методы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий

Актуальной экологической проблемой для мясоперерабатывающей отрасли является очистка производственных вод, образующихся на различных стадиях производства.

При производстве мяса и мясных продуктов практически не применяют токсические вещества, попадание которых в сточные воды могло бы нанести вред живым организмам, обитающим в водной среде. Но такие воды содержат значительное количество органических веществ, которые сравнительно легко окисляются, при этом расходуется содержащийся в воде кислород, что вызывает гибель водных организмов и развитие анаэробных процессов, создающее неприемлемые условия водопользования. Другая проблема, связанная с очисткой сточных вод - потери белка и жира со стоками.

В связи с этим актуальной становиться задача разработки и применения эффективных и недорогих способов очистки сточных вод. К созданию новых способов очистки сточных вод предприятий мясной промышленности предъявляются следующие требования: высокий эффект очистки, техническое совершенство оборудования, обеспечение извлечения отходов в такой форме, которая облегчает их использование в качестве вторичного сырья. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют физико-химические методы очистки.

Сточные воды мясокомбинатов представляют собой полидисперсную и многокомпонентную систему. Загрязнения присутствует в стоках во всех видах дисперсного состояния: растворенном, коллоидном, эмульгированном.

Реагентная обработка сточных вод - наиболее эффективный и распространенный метод очистки стоков от биогенных элементов (азот, фосфор, углерод), вызывающих эвтрофикацию (цветение) водоемов.

Другая сфера использования химических реагентов в процессах очистки стоков - извлечение с их помощью ценных питательных компонентов из сточных вод, главным образом белков и жиров.

Введение в воду коагулянта позволяет извлечь из нее не только нерастворимые частицы загрязнений, но и определенную часть коллоидных растворенных веществ. Обусловлено это физико - химическим взаимодействием, происходящим при образовании в воде развитой поверхности хлопьев, сорбирующих на себе загрязнения. Адсорбция является определяющим фактором при коагулировании и характеризуется двумя последовательно проходящими процессами: собственно адсорбцией и закреплением адсорбированных коллоидов на поверхности. Первый из них зависит от сил межмолекулярного взаимодействия и от дисперсности коллоидных частиц. При повышении дисперсности и понижении устойчивости частиц адсорбция увеличивается. Закрепление адсорбированных частиц на поверхности адсорбента объясняется их коагуляцией вследствие разноименности зарядов частиц и поверхности, на которой они фиксируются.

Процесс очистки сточных вод методами коагуляции включает несколько стадий, основными из которых являются: приготовление и дозирование реагента, введение реагента в обрабатываемую воду, агломерация и хлопьеобразование, извлечение твердой фазы путем отстаивания.

Обычно при очистке сточных вод в качестве коагулянта используют сернокислый алюминий. Действие коагулянта основано на его гидролизе. Этот процесс протекает в несколько стадий и приводит к образованию многоядерных полимерных заряженных комплексов. В зависимости от значения рН воды, ее ионного состава при гидролизе сульфата алюминия возможно образование Al(OH)2+, Al2(OH)24+, Al(OH)3 , Al(OH)4--, Al6(OH)153+, Al8(OH)204+. Гидратированные гидроксиды плохо растворимы в воде, поэтому они выделяются из нее в виде твердых частиц. Частицы укрупняются, образуя агрегаты в виде хлопьев. При сближении частиц коагулянта и загрязнений происходит их столкновение и слипание.

Нами исследована возможность применения в качестве коагулирующего агента сульфат железа (ІІІ), что связано с тем, что содержание Fe3+ в воде характеризует органолептические свойства, а содержание Al3+ оценивается как токсикологическое свойство воды. Сульфатожелезосодержащий коагулянт (СЖК) обладает хорошими коагулирующими свойствами во всем интервале температур очищаемой воды и в широком интервале рН, понижает окисляемость в очищаемой воде. Fe2(SO4)3 позволяет устранять запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода, а также способствует окислению органических соединений. СЖК хорошо зарекомендовал себя при работе, как в летних, так и в зимних условиях.

Объектом исследования служили производственные воды ОАО “Краснодарский Мясокомбинат”. Оценку качественных показателей проводили в лабораторных условиях по известным методикам.

Одним из известных технологических параметров, определяющих процесс очистки воды коагуляцией, является дозировка коагулирующего агента. Оптимальная концентрация Fe2(SO4)3, при которой наблюдалась максимальная агрегация (связываемость) коллоидных частиц и наилучшая очистка твердой фазы, составила 7,8 г. Эффект очистки составил 82%. Таким образом установлено, что Fe2(SO4)3 позволяет снизить содержание загрязнений в сточных водах до норм ПДК.

В дальнейшем сточная вода поступала в адсорберы. В качестве сорбента использованы отходы растительного сырья, которые характеризуются рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми сорбентами. К ним относятся: экологическая чистота, низкая себестоимость, доступность сырьевой базы, высокие физико-химические и сорбционные свойства.

Нами исследованы стержни початков кукурузы, карбонизированные и некарбонизированные (не подвергшиеся термоокислительной обработке). Предварительно проводили измельчение, карбонизацию стержней початков, затем подвергали обработке водяным паром при высоких температурах, с целью получения твердого продукта в виде угля. Для сравнения сорбционных параметров названных образцов использовали сорбент на основе керамзита. Сорбционную активность данных сорбентов по отношению к эмульгированным жирам исследовали статическим методом.

Для исследования адсорбционной емкости образцы карбонизированных и некарбонизированных стрежней початков диаметром гранул 4,5 -5,5 мм и массой 2 г помещали в конические колбы с притертыми пробками и добавляли 50мл модельного раствора сточной воды. Аналогичным образом исследовали свойства сорбента на основе керамзита диаметром гранул 6-7 мм. Сорбенты оставляли в контакте с раствором на 24 ч, после чего твердую фазу отделяли декантацией и определяли мутность раствора на содержание в нем жиров. Мутность растворов характеризовали по изменению оптической плотности, измеренной на спектрофотометре при длине волны 500 нм. Для определения содержания жиров проводили их экстракцию. В качестве растворителя использовали хлороформ. На основании эксперимента данный органический растворитель извлекает жиры из сточных вод на 86-94%.

Эффективность процесса оценивали степенью извлечения (S, %) жиров из растворов по формуле:

S=(Сисх-Скон)·100/ Сисх,

где Сисх и Скон - исходная и конечная концентрации (мг/л) жиров в растворе.

Динамика изменения оптической плотности эмульсии представлена на рис.1.

Рис. 1 - Изменение оптической плотности (D) эмульсии от времени контакта сорбента с эмульгированными жирами сточной воды.

0 - холостая проба; 1- карбонизированные стержни початков кукурузы;

2 - некарбонизированные стрежни початков кукурузы; 3 - керамзит

Измерения оптической плотности эмульсии показали, что с увеличением времени контакта сорбента со сточной воды оптическая плотность всех сорбентов уменьшается, что говорит о способности данных сорбентов извлекать из растворов жиры. Степень очистки эмульгированных жиров в зависимости от характеристик исследуемых образцов представлена в табл.1

Таблица 1.

Характеристика модельной сточной воды (содержание жиров до очистки Сисх=1500мг/л)

Сорбент	Водная эмульсия с содержанием жира после очистки Скон, мг/л	Степень очистки, S, %
Карбонизированные стрежни початков кукурузы	360	76
Некарбонизированные стрежни початков кукурузы	615	59
Керамзит	1190	21

Полученные данные показывают, что максимальной сорбционной способностью к эмульгированным жирам сточных вод (S=76%) обладают карбонизированные стержни початков кукурузы, что определяется сродством эмульгированных жиров к его гидрофобной поверхности. Некарбонизированные стержни початков кукурузы имеют степень очистки S=59%. Наименьшую степень очистки имеет керамзит S=21%.

Стержни кукурузных початков имеют губчатую пространственно-каркасную структуру. Обладают высокой гидрофобностью и при контакте с жирной пленкой на поверхности воды, происходит селективное впитывание только жира.

Полученные результаты исследования позволяют рекомендовать некарбонизированные стержни початков кукурузы в качестве сорбента для извлечения жиров из сточных вод. Экономически целесообразен. К тому же отработанный сорбент не требует регенерации, может быть использован в качестве ценного корма для животноводства, и найти широкое применение в составе зерностержневых кормосмесей в качестве источника клетчатки, наполнителя премиксов и т.д.

Предлагаемая схема выбрана с учетом недостатков, присущим методам, как с использованием напорных флотаторов (низкая степень аэрации), так и с применением флотационных колонн. При этом механическую очистку предполагается осуществлять с помощью механических фильтров, а флотационную очистку вести с применением механических флотомашин и флотационных колонн новой конструкции (рис. 1).

Жиросодержащие сточные воды мясоперерабатывающего предприятия поступают в канализационно-насосную станцию (КНС) с концентрацией жира 1500...2000 мг/л и взвешенных веществ 2000...2500 мг/л. Из КНС частично отстоявшиеся сточные воды при помощи насоса направляют в камеру предварительного фильтрования для задержания крупных взвешенных частиц, которые в виде осадка собирают в сборник 4.

Образовавшийся в канализационных водахhttp://www.vzlet-omsk.ru/ верхний слой всплывшего жира с помощью насоса 2 подают в сборник 6, откуда жиромасса удаляйся по мере накопления. После фильтрования очищаемые сточные воды подают во флотационный жироуловитель, в которых происходит извлечение жира на 80...90% от его концентрации в исходных сточных водах и взвешенных веществ на 50...65%.

Извлекаемые в пену, образующиеся при флотации, частицы (капли) жира и взвешенных веществ в виде жиромассы с влажностью 85...90% поступают в сборник пенного продукта 6, откуда удаляются по мере накопления.

Осветленная вода из флотационной жироловушки поступает в сборник осветленной жидкости 7 и далее с помощью насосов 8 поступает на доочистку во флотационную машину 9, в которой содержание жира уменьшается до 20 мг/л, взвешенных веществ - до 500мг/л. Очищенная вода далее поступает в городскую канализацию. В случае небольшого расхода жиросодержащих сточных вод, например, небольшого мясокомбината, проводят локальную очистку сточных вод с использованием, в частности, жироловок флотационного типа, а также применяют коагулянты и флокулянты как природные, так и синтетические. В предлагаемом нами подходе рассматриваются различные варианты способов очистки сточных вод мясокомбината с применением реагентов и отделением образующихся хлопьев загрязнений флотацией, седиментацией или их комбинацией.

Методика исследований состояла в обработке сточных вод реагентами с целью получения хлопьев, легко отделяемых от воды. В качестве реагентов использовали: коагулянты - финнферри, AI2(S04)314H20; H2S04 и флокулянты - феннопол, зетаг, полиэлектролит (Nokia), лигносульфонаты. Концентрация рабочих растворов А12(804)з14Н20 - 2% весовых, флокулянтов - 0,01% весовых. Перемешивание реагентов с водой проводили во флокуляторе с пятью мешалками. Отделение хлопьев от воды проводили тремя способами - седиментацией, напорной флотацией и электрофлотацией.

Особенность данного исследования заключалась в том, что после обработки реагентами сточная вода отстаивалась в течение 30 мин. После этого отбирали пробу осветленной жидкости и проводили напорную флотацию или электрофлотацию. Напорную флотацию проводили путем смешения 65... 70% сточной воды, обработанной реагентами, и 30...35% дисперсионной воды, в которой был растворен воздух под давлением 600кПа.

Введение использованных в данной работе реагентов в сточную воду проводилось по стандартной методике с применением типового флокулятора. Перемешивание осуществлялось сначала при интенсивности перемешивания 90 об/мин в течение 2мин, а дальнейший процесс хлопьеобразования происходил при интенсивности перемешивания 30 об/мин в течение 10 мин.

При перемешивании сточных вод с коагулянтом и флокулянтом последовательно вводили коагулянт при интенсивности перемешивания 90об/мин в течение 2мин, а затем аналогичную операцию проводили с флокулянтом и далее в течение 10 мин при интенсивности перемешивания 90об/мин осуществляли хлопьеобразование.

Проведенные исследования показали, что наибольший эффект очистки по ХПК и ВВ дает предварительная обработка сточных вод финнферри в количествах 0,3...0,4мл/л с последующей напорной флотацией в течение 10 мин. Важные результаты получены и при использовании других реагентных систем.

Весьма интересным является факт отличия ХПК общей ( нефильтрованной) пробы и ХПК фильтрованной пробы при флотации и седиментации. При этом в случае седиментации показатели ХПК общей нефильтрованной пробы (ХПКо) и ХПК фильтрованной пробы (ХПКр) выше, чем при напорной флотации, что указывает на флотационное извлечение из воды растворенных в ней молекул и ионов органических веществ. В этом случае наблюдался четкий эффект так называмой ионной флотации. Флотация растворенных органических молекул в данном случае, по-видимому, связана, в основном, с извлечением из воды веществ, обладающих хорошо выраженными поверхностно-активными свойствами. Известно, что поверхностно-активные вещества (ПАВ), в частности катионного типа, особенно эффективно удаляются при флотации тонкодисперсных частиц. Характер влияния катионных ПАВ на процесс флотационного выделения мелких частиц определяется, в основном, характером влияния этих реагентов на величину и знак заряда частиц и пузырьков. Следует, однако, иметь в виду, что ПАВ оказывают также влияние на дисперсность и скорость всплывания пузырьков, на характеристики пенного слоя и т.д.

При использовании такого реагента, как финнферри возможен также и другой механизм извлечения растворенных веществ, обладающих хорошо выраженными поверхностно-активными свойствами, в частности, путем взаимодействия соединений железа с Растворенными органическими веществами. В последнем варианте механизм взаимодействия между растворенным органическим Бегством и реагентом типа финнферри осуществляется преимущественно в режиме ионной флотации. каким путем легче всего достичь более полного извлечения растворенных органических веществ. Использование других реагентов, в частности лигносульфонатов в сочетании с H2SO4, дает также хороший эффект очистки: ХПКо и ХПКр уменьшаются в 6...7 раз. При этом способе обработки сточных вод образуются хотя и менее прочные хлопья, чем в случае использования финнферри, но обладающие хорошей флотируемостью. Возможно даже осуществление самофлотируемости этих хлопьев. Однако явление самофлотации хлопьев, образованных при использовании лигносульфонатов, достаточно длительный процесс (40.. .60 мин) и его осуществление в промышленных условиях вряд ли целесообразно.

Наиболее оптимальными следует считать, видимо, значения концентраций лигносульфонатов в воде З00...400мг/л. При этих значениях концентраций значения ХПКо и ХПКр достигают 465...500мг/л, что не превышает нормативных показателей для сброса заранее очищенных стоков в КНС и это является достаточно хорошим свидетельством эффективности флотационной очистки сточных вод.

Сравнительные испытания способа напорной флотации были проведены и с использованием сернокислого алюминия. Начиная с 0,02 % (весовых) Al2(SO4)3 14H2O значения ХПК находятся в пределах 500...550мг/л. Эти значения ХПК следует также считать вполне удовлетворительными при использовании для очистки сточных вод способа напорной флотации.

Следует особо отметить, что образующиеся при использовании сернокислого алюминия хлопья являются весьма непрочными, что и подтверждают результаты флотационной очистки сточных вод. Повышение значения мутности при увеличении концентрации сернокислого алюминия приводит к снижению прочности образующихся хлопьев и, как следствие, к высоким значениям ХПКо, хотя ХПКр практически не изменяется. Это указывает на разрушение хлопьев, приводящее к повышению количества взвешенных веществ и ХПК. Использование сернокислого алюминия при наличии таких эффективных реагентов как финнферри или лигносульфонаты в сочетании с серной кислотой вряд ли следует считать оправданным. Аналогичная ситуация наблюдается и при использовании оксида алюминия.

Интенсификация процесса отделения хлопьев от воды с использованием указанных выше реагентов может быть достигнута с использованием, например, наряду с финнферри синтетических флокулянтов, в частности, феннопола. Однако с использованием этого флокулянта эффект очистки повышается всего на 10...20%, поэтому это также вряд ли целесообразно.

Практический интерес представляет также использование в сочетании с финнферри таких эффективных адсорбентов, как бентонит. При этом, как показали экспериментальные исследования, принципиальным является порядок введения бентонита в сточную воду. Введение бентонита перед добавлением в воду финнферри приводит к повышению эффекта очистки по сравнению с вариантом, при котором используется только финнферри. При введении бенитонита после добавления финнферри эффект очистки не повышается.

Введение бентонита перед добавлением в воду финнферри в условиях интенсивного перемешивания (в условиях псевдоожижения) приводит к образованию центров, способствующих образованию крупных хлопьев, легко выпадающих в осадок. Сравнительные данные двух способов отделения хлопьев от воды: флотацией и седиментацией. При этом как и в случае использования только финнферри ХПКо и ХПКр заметно меньше при использовании флотационного способа очистки воды, чем в случае седиментации.

Очистка сточных вод первого типа также возможна с использованием флотации с предварительным введением в воду реагентов. Однако устойчивость присутствующих в этих сточных водах коллоидных частиц, а также высокие буферные свойства, приводит к тому, что требуются повышенные дозы реагентов и, кроме того, как правило, комбинация реагентов: коагулянт и флокулянт.

Высокие буферные свойства сточных вод этого типа («Мясокомбинат-1») заставляют применять кислоты для уменьшения рН до изоточки присутствующих в них белков и клеток или финнферри. Все изложенное выше, а также то, что удельный расход сточных вод этого типа небольшой (10..5м3/ч), заставляет искать другие более эффективные способы очистки сточных вод.

Представляется также перспективным применение электрофлотации для очистки этих протеинсодержащих сточных вод. Протеин и жиры, содержащиеся в сточных водах мясокомбинатов, адсорбируются на продуктах растворения положительного электрода D анода, изготовленного обычно из алюминия или железа. При этом образующиеся хлопья наряду с загрязнениями содержат также пузырьки газов, выделяющихся при электролизе - кислорода и водорода.

В результате исследований было установлено, что оптимальным является режим с плотностью тока 10мА/см2. Экспериментальные данные показывают, что при электрофлотационной очистке сточных вод мясокомбинатов 1 и 2 в течение З0...40мин ХПКо достигает 400...450мг/л. При этом мутность, определяемая с помощью турбидиметра, имеет также минимальное значение. При увеличении времени электрофлотации до 45...50мин мутность очищаемых сточных вод увеличивается, что, по-видимому, связано с увеличением гидроокиси алюминия. В этой связи следует выбирать оптимальное время электрофлотации, при котором мутность, ХПК и другие ингредиенты являются минимальными. В заключение следует отметить, что при проведении технико-экономического анализа установлено преимущество электрофлотации перед напорной флотацией в случае очистки сточных вод с небольшим расходом (примерно до 10м 1ч).

2.3 Химическая очистка сточных вод мясокомбинатов

Учитывая санитарные и технологические требования, предъявляемые Санэпиднадзором к очистке производственных сточных вод, и их большой объем, наиболее распространенным физико-химическим методом очистки в мясоперерабатывающей промышленности является дозированное введение химических реагентов.

Химическая очистка стоков проводится с добавлением реагентов на разных этапах их обработки. Препараты добавляются дозаторами в оборудование очистки или в каналы стока в районе механических решеток.

Чаще всего химические вещества используют во время отстаивания сточных вод для активации процесса отделения взвесей или суспензии и одновременного осветления стоков с расщеплением жиров. Реже химические препараты применяют на заключительных этапах очистки.

Одна из схем включения химической очистки в процесс обработки стоков изображена на рисунке.

Схема химической очистки сточных вод в модульной установке непрерывного действия:

1 - решетка; 2 - дозирующее устройство, вводящее химические реагенты;

3 - песколовка; 4 - отстойник; 5 - фильтр

Результат химической обработки стоков оценивают по механическим и биологическим параметрам сточных вод. Рассчитывают процесс по наличию механических включений в сточных водах, исходя из того, что общий объем обрабатываемой жидкости UH при механической очистке равен сумме объемов обработанной жидкости Uob и отделенных взвесей Uvz:

uH=uob+uyz

В случае использования в процессе очистки химических реагентов вводится коэффициент реструктуризации (kf) взвешенных веществ в растворенные соединения:

uH~(uob)' + kr(uyz) где UH - общий объем обрабатываемой жидкости, л; (uob)' - объем обработанной жидкости с использованием химических реагентов, л; kr - коэффициент реструктуризации (kr <1); (UV2)' - объем отделенных взвесей при использовании химических реагентов, л.

По литературным данным, наиболее предпочтительными для химической очистки сточных вод являются биоцидные средства нового поколения с широким спектром антимикробного действия, обладающие флокулирующи-ми свойствами [2, 3].

Зависимость массовой доли сухих веществ сточных вод (в г/ л) при введении 0, 1 мае. % ПОЛИСЕЛТА-ОП от времени его воздействия

Примечание. Начальная точка соответствует исходному содержанию сухих веществ в сточных водах по отдельно взятому опыту.

В МГУПБ было предложено использовать в качестве химического реагента отечественный антимикробный препарат "Полисепт-ОП" (гигиенический сертификат Минздрава РФ № 77.4С.01.260. Т.00587.П.98 от 9 июля 1998 г.; санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.05.260.П.002085.08.01 от 3 августа 2001 г.).

Сотрудниками кафедры "Экология и безопасность жизнедеятельности" (Л.Л. Никифоров, М.И. Ермолаев) и ПНИЛПМ и ПП (З.С. Борисова, Л.С. Кузнецова, А.Г. Снежко) были проведены исследования по обеззараживанию и очистке сточных вод, цель которых заключалась в оценке качества очистки сточных вод.

Очистку проводили методом единовременного введения антимикробного препарата "Полисепт-ОП" в общий объем сточных вод. Содержание "Полисепта-ОП" при введении в сточные воды составляло 0,1 мас.%, что достаточно для нормальной обработки стоков. Время воздействия в опытах составляло от 3 до 30 мин.

Проба	Микробная обсемененность сточной воды селемивной среде, КОЕ/на 1 мл;
	Сабуро	МПА
Контрольная	2 х 104 плесневых грибов, 10x104 дрожжей	85 х 104 (из них стрептококки, сальмонелла, молочнокислые бактерии, актиномицеты и др.)
С добавлением «Полисепта-ОП» при концентрации 0,1%	2 х 103 плесневых грибов, 2 х 103 дрожжей	3 х 104 (из них: кишечная палочка, молочнокислые бактерии, актиномицеты и др.)

При данном методе единовременного введения "Полисепта-ОП" очистка сточных вод оценивалась с позиции осаждения взвешенных частиц, а также отделения жировых и белковых включений.

Грубые механические частицы выпадают первыми и образуют нижний слой осадка.

Взвешенные частицы под действием "Полисепта-ОП" как высокомолекулярного флокулянта попадают в слой сгущенной суспензии и ложатся поверх нижнего слоя осадка с грубыми механическими частицами.

Жировые включения в осадок не выпадают с поверхности их можно удалить механическими приспособлениями.

Результаты изменения содержания взвешенных частиц при введении "Полисепта-ОП" в сточные воды отражены на графике.

Результаты микробиологических исследований сточных вод после введения антимикробного препарата "Полисепт-ОП" в количестве 0,1 мае. % отражены в таблице.

Предлагаемый метод единовременного введения антимикробного препарата "Полисепт-ОП" в общий объем сточных вод модульной установки позволил снизить общее содержание взвешенных частиц на 30 % и количество микроорганизмов в сточных водах в среднем в 10-28 раз [4].

Глава 3. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ И АППАРАТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МЯСОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Появление множества предприятий по производству мясопродуктов ставит потребителей перед выбором: чья продукция лучше и качественней. Производители, в условиях жесткой конкуренции, предъявляют повышенные требования к качеству исходного сырья для производства мясопродуктов. Использование немороженого мяса при приготовлении колбас и мясных полуфабрикатов существенно улучшает вкусовые качества продукта, тем самым повышая потребительский спрос. Выполнение данного условия возможно, если на предприятии существует убойный цех для бесперебойной поставки свежего мяса. Наличие убойных цехов на мясокомбинатах предполагает введение в технологические схемы очистки решеток или решеток-дробилок.

3.1 Технологическая схема очистных сооружений мясоперерабатывающих и рыбоперерабатывающих предприятий 

Из убойного цеха и цеха мясопереработки сточные воды подаются самотеком в приемный резервуар. На входе в резервуар устанавливается механическая решетка с прозором 10-20 мм, оборудованная подъемным механизмом. Уловленный мусор по мере накопления выгружается в сборный контейнер для последующей утилизации отходов в установленном порядке.

В данной схеме можно использовать решетки-дробилки. Принцип действия решеток дробилок заключается в следующем. Сточная вода поступает на вращающийся барабан с щелевыми отверстиями. Мелкие фракции отходов вместе с потоком сточной воды проходят через щелевые отверстия внутрь барабана и далее на выход из решетки-дробилки. Крупные фракции отходов задерживаются между щелевыми отверстиями барабана на перемычках (которые составляют как бы круглую решетку) и транспортируются при вращении барабана к трепальным гребням.

Измельчение отходов, осуществляемое при взаимодействии поочередно подходящих резцов, которые закрепляются на барабане, с режущими кромками трепальных гребней, установленных неподвижно, происходит по принципу работы гильотинных ножниц, а измельчение, осуществляемое при взаимодействии режущих пластин с трепальными гребнями (по принципу работы параллельных ножниц). Измельченные отходы подхватываются водой и проходят через щелевые отверстия внутрь барабана в общем потоке.

Из приемного резервуара стоки перекачиваются в проектируемый усреднитель , где баротируются воздухом, подаваемым воздуходувкой на аэроционные элементы. Далее сточные воды подаются на проектируемый вертикальный отстойник, где происходит первичное отстаивание. Затем стоки поступают на жироуловитель . Жиромасса, скапливающаяся в приемнике, может быть утилизирована различными способами (механически, спецтехникой САХ, скребковым механизмом).

Далее очистка сточных вод осуществляется с применением напорной флотации. Эффективность очистки стоков в двухступенчатом напорном флотаторе с применением реагентов по взвешенным веществам и жирам до 95%. После очистки стоки сбрасываются в городскую канализацию , если удовлетворяются требования местных контролирующих органов по сбросу.

В процессе очистки на разных этапах образуются осадок и пенный шлам, который отводится в осадкоуплотнитель . Далее, статически уплотненный осадок смешивается с флокулянтом и подается на ленточный фильтр-пресс. Кек, влажностью 75-78% транспортируется с помощью шнекового транспортера и утилизируется в установленном порядке. Декантированная и промывная вода из осадкоуплотнителя и фильтр-пресса перекачивается в емкость сбора фугата и промывной воды, а оттуда -- в приемный резервуар очистых сооружений.

3.2 Жироуловитель

Применение

Двухступенчатый жироуловитель служит для улавливания и удаления неэмульгированных жиров и масел из сточных вод, направляемых в очистные сооружения из кухонь, ресторанов, мясоперерабатывающих и других предприятий, в которых происходит загрязнение сточных вод жирами.

Используется как первоначальная очистная единица в самостоятельной изолированной канализационной системе. Защищает бытовую канализацию от жирового загрязнения, а очистные сооружения от снижения эффективности процессов очистки и проблем в эксплуатации.

Принцип действия

Сточные воды с жирами, без крупных частиц, поступают в первую ступень, где происходит осаждение взвешенных веществ и гравитационное отделение жиров на поверхность. Предварительно очищенные таким образом стоки поступают на вторую ступень, где происходит дальнейшее отделение жиров, и затем стоки отводятся в канализационную систему.

Слой жиров из обеих ступеней обезжиривания сгребается в накопительное пространство, где жир находится до момента его удаления из жироуловителя. В пространстве над поверхностью, на которой накапливаются жиры, можно сделать отверстие диаметром 63 мм для вывода вентиляционной трубки.

Основным элементом фильтра является емкость из интегрированного полипропилена, оборудованная решеткой и активным наполнителем. Сверху емкость закрыта крышкой. Крышка изготовлена из полипропилена, защищенного от воздействия ультрафиолетового излучения. После снятия крышки открывается доступ к активному наполнителю фильтра. В комплект поставки биофильтра входит дозатор энзимов или веществ, < маскирующих> запах. Если есть необходимость, в систему можно включить увлажняющую камеру или отопительный узел. Биофильтры можно соединять с помощью разделительных резервуаров.

Размещение вентиляторов всегда определено в конкретном проекте. Изготовитель фильтров рекомендует использовать радиальные вентиляторы среднего давления.

3.3 Жироуловители АН - 2

Разработанная система очистных сооружений предназначена для очистки производственных жиросодержащих сточных вод мясоперерабатывающих заводов и других предприятий пищевой промышленности. Производительность очистных сооружений 10 - 80 м3/час.

Основные элементы системы:

· жироотстойник, снабженный тонкослойным блоком очистки стоков от механических примесей и двумя механизмами сбора жира и удаления его в контейнер;

· вертикальная аэрационная установка с системами подачи сжатого воздуха;

· буферная накопительная емкость с механизмом сбора и удаления жира в контейнер;

· коалесцирующий фильтр, предназначенный для очистки сточных вод от эмульгированных продуктов ;

· сорбирующий фильтр, предназначенный для глубокой очистки сточных вод;

· система автоматики и сигнализации, пароподогрева, подачи промывочной воды и сжатого воздуха.

Регенерация коалесцирующего и сорбирующего материала фильтров осуществляется обратным током горячей воды и сжатым воздухом через каждые 50-200 часов работы очистных сооружений. Коалесцирующий материал не нуждается в замене в течение всего срока эксплуатации. Замена сорбирующего материала производится через каждые 6-12 месяцев работы.

Разработанная система очистных сооружений обеспечивает возможность сброса очищенной воды в городскую канализацию и сбора жировой массы с целью максимально возможной ее утилизации.

В дополнение к системе очистных сооружений мясоперерабатывающего завода разработана технология получения из жиросодержащих сточных вод кормовой добавки для скота, птицы, рыбы и пушных зверей. Содержание протеина в этой кормовой добавке около 40%.

Добавка способствует увеличению веса животных и образованию скорлупы яиц. Документы, выданные Полтавским НИИ свиноводства и Крымским НИИ пищеводства, подтверждают пригодность и ценность этой кормовой добавки.

Установленное на Севастопольском мясоперерабатывающем заводе оборудование позволяет получать концентрированную кормовую добавку в сухом гранулированном виде, используя белок, извлеченный из жиросодержащих сточных вод.

ЛИТЕРАТУРА

очистка сточный вода мясокомбинат

Основы химической технологии / Под ред. проф. И. П. Мухленова. М.: Высшая школа, 1991, с. 218, с. 246 - 261.

Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Промышленно-транспортная экология. М.: Высшая школа, 2001. с. 54 - 55.

Лившиц М. Н. «Электронно-ионная очистка воздуха от пыли в промышленности строительных материалов». М.: Стройиздат, 1968. С. 7 - 38.

Коузов П. А., Малыгин А. Д., Скрябин Г. М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. Л.: Химия, 1982, с. 9-13, с. 34-83.

Кузнецов Д. А. Общая химическая технология. М.: Высшая школа, 1965. С. 64 - 89

А. В. Друцкий, М. В. Смольский. Система двухэтапной очистки газовых пылевых выбросов. / Экология и промышленность России, № 3, 2003 г., с. 12-13.

Н. И. Володин, А. Н. Панков, А. В. Чудновцев, О. М. Пискунов. Очистка газовых потоков от мелкодисперсной пыли. / Экология и промышленность России, № 9, 2001 г., с. 20-22.

Размещено на Allbest.ru