Совершенствование методов очистки сточных вод предприятий масложировой промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 334.764:628.31

Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати

Совершенствование методов очистки сточных вод предприятий масложировой промышленности

Джумабеков А.А.

В технических процессах на предприятиях масложировой промышленности используется вода питьевого качества, которая загрязняется отходами производства. В результате чего образуются сточные воды. Удельные расходы потребляемой воды в зависимости от суточной производительности изменяются в приделах 2,2-7,5 т/м3, из них сточные воды составляют 75-85%. Сточные воды масложировых заводов относятся к категории высококонцентрированных по загрязнениям [1].

В республике большое внимание уделяется охране окружающей среды, что требует необходимость разработки и внедрения эффективных очистных сооружений на промышленных предприятиях. Сточные воды масложировых предприятий должны подвергаться очистке на территории предприятия, в соответствии с существующими нормами [2].

Как правило, очистка сточных вод сводится к снижению концентрации взвешенных веществ, том числе и жиров до установленных норм. В частности, содержание жира в сбрасываемых в канализацию сточных вод не должно превышать 25-50 мг/л, в зависимости от вида производства. Проблема очистки сточных вод масложировых заводов имеет кроме экологической, технические и экономические аспекты.

Присутствие жировой фазы и других взвешенных веществ в сточных водах приво-дит к образованию плотных отложений на стенах резервуаров, осложняет работу аэро-тенков, выводит из строя биологические фильтры и засоряет канализационные сети [3].

Одной из важных народнохозяйственных задач при очистке сточных вод, является извлечение из них и дальнейшее использование ценных продуктов, в частности жиров, белков и.т.д. Извлеченные жиры и масла являются ценным сырьем для производства мыла, смазочных материалов. В последнее время в ряде стран их используют как добавки в комбикорма для домашних животных и птиц.

На практике часто применяется не всегда оправданный принцип объединения цеховых сточных вод предприятия одной канализационной сетью с последующей очисткой общего стока. Это приводит к большим трудностям при обработке сточных вод. В таких условиях для промышленных сточных вод применение механического, биологического, физико-химического и других методов недостаточно эффективно и не дает положительных результатов. Поэтому целесообразно на таких предприятиях применять локальную систему очистки по каждому виду сточных вод.

Применение многих известных методов для извлечения из сточных вод масложировых заводов ценных примесей связано с определенными трудностями. Во-первых, такие методы как ректификация, выпаривание, кристаллизация, центрифугирование не могут использоваться из-за больших энергозатрат. Во-вторых, концентрирование примесей в сточных водах путем химической и электрохимической коагуляции, а также при термической обработке приводит к загрязнению и необратимым превращениям в выделяемом продукте, что снижает его ценность. В-третьих, использованию наиболее экономичных методов ультра и гиперфильтрации для концентрирования белков и углеводов в сточных водах препятствуют нерастворенные примеси, в частности жиры, которые загрязняют и выводят из строя полупроницаемые мембраны.

В конечном счете, анализ существующих методов и технических средств очистки жиро - и маслосодержащих сточных вод показал, что необходима разработка такого метода очистки, применение которого позволит обеспечить следующие необходимые условия:

- эффективную и экономическую очистку воды до установленных норм;

- длительную и безотказную работу фильтрующего оборудования;

- извлечение ценных продуктов без изменения их первоначального качества.

В процессе проведенных исследований было установлено, что жиросодержащие воды представляют собой эмульсии, в которых дисперсной фазой являются растительные и животные масла и жиры. Рассмотрим состав жиро - и масло содержащих сточных вод АО «Шымкент май» (табл. 1).

Таблица 1 Характеристика сточных вод АО «Шымкент май» (средние данные за 2009-2010 годы)

В сточных водах масло экстракционного цеха присутствуют жиры до 200 мг/л и бензин в количестве 180-300 мг/л, при этом БПК5 составляет 1200 мг/л. Для гидрогенизационного цеха характерны замасленные, пахучие воды с общим содержанием жиров 100-200 мг/л, при БПК5 - 200 мг/л. Промывные воды рафинационного производства являются одними из самых загрязненных сточных вод масложировой промышленности (концентрация по жирам до 20000 мг/л, при БПК5-40000 мг/л), и составляют около 50% всех стоков стоков масложировой промышленности. Сильнозагрязненным стоком является подмыльный щелок, образующийся в мыловаренном производстве(жиров - 5000-1000 мг/л, глицерина - 20000 мг/л и БПК5 - 30000 мг/л). Таким образом, в жиро- и маслосодержащих сточных водах количество жиров и масел изменяется в широких пределах от 100 до 20000 мг/л. Эти воды, кроме жиров, во многих случаях содержат белки, углеводы, механические примеси и т.п. Жиросодержащие воды представляют собой нейтральные или слабокислые среды с температурой 35-95°С. Сложный химический состав и высокая дисперсность частиц жиров оказывает значительные трудности при очистке сточных жиросодержащих сточных вод.

В настоящее время для очистки жиросодержащих вод применяются механические, физико-химические и биологические методы. При этом после механической очистки маслосодержащих вод, как правило, используют физико-химические или биологические методы очистки.

К механическим методам обработки жиросодержащих сточных вод относятся отстаивание в жироуловителях и центрифугирование в центробежных сепараторах. В работе 4 приведены технические характеристики жироуловителя отстойного типа масло заводов, получившего широкое распространение масло и водах, а именно: производительность - 5 м3/ч; объем -1,0м3; масса - 200кг. При сравнительно небольшом объеме и массе указанные жироуловители имеют очень низкую эффективность очистки, не более 60%. Для центробежных сепараторов характерны такие недостатки, как большие энергозатраты и габариты, а также сложность эксплуатации. питьевой отход канализационный сток

К физико-химическим методам очистки относятся: напорная и импеллерная флотация, химическая коагуляция, электрофлотация и электрокоагуляция. Напорная флотация основана на использовании мельчайших пузырьков воздуха, выделяющихся из жидкости при снижении давления, которые, сортируя частицы дисперсной фазы, выносят их на поверхность. Импеллерная флотация осуществляется при механическом диспергировании воздуха в очищаемой воде с помощью турбинки. В таблице 2 приведена техническая характеристика флотационной машины ФМР-63 5.

Таблица 2 Техническая характеристика флотационной машины ФМР-63

При очистке, жиросодержащих вод методом химической коагуляции может быть обеспечена хорошая эффективность очистки, но применение реагентов усложняет эксплуатацию установки и приводит к загрязнению извлекаемого продукта.

Сведения о физико-химических и электрокинетических свойствах маслосодер-жащих вод и анализ факторов их устойчивости подтверждают возможность примене-ния для их очистки электрического поля 6,7. Направленное движение частиц масел, жиров, имеющих отрицательный электрический заряд, в электрическом поле способствует их коагуляции.

Более перспективным для практического применения считается метод электрокоагуляция-флотация 8, 9. В этом случае отделение дисперсной фазы происходит в результате коагуляции капель под действием электрического поля с последующей их флотацией пузырьками электролитического газа. Расход электроэнергии при этом составляет 2-5 кВт на 1 м3 очищенной воды. Сепаратор на основе указанного метода (электрофлотатор В2-ФФ-А) производительностью 5,0 м3/ч обеспечивает очистку до 50 мг/л, однако имеет существенный недостаток. При его работе выделяется большое количество водорода, образующего взрывоопасную смесь. Например, при производительности электрофлотатора 5,0 м3/ч выделяется до 100 л/ч водорода 10.

Исследования С.В. Яковлева, Ю.В. Возонова 11 показали, что при очистке промышленных сточных вод с помощью электрического тока возникают трудности, связанные с нестабильностью электрических свойств обрабатываемых многократные повороты в изогнутых каналах, разбрызгивание и т.п. не имеют самостоятельного значения, вследствие малой эффективности.

Анализ данных по использования ультразвука для разделения эмульсий типа "масло в воде" позволяет сделать вывод о неперспективности этого метода по следующим причинам:

- для озвучивания смеси необходимо использование дорогостоящих, громоздких и сложных в эксплуатации ультразвуковых генераторов;

- ненадежность метода из-за сильного влияния на эффективность процесса коагуляции изменения параметров ультразвукового поля и времени обработки;

- недостаточная эффективность метода с точки зрения качества разделения, эмульсий.

Имеются разработки 12, 13 по применению магнитного поля для разделения дисперсных систем с немагнитной дисперсной фазой при добавлении в систему ферромагнитной компоненты. Магнитная очистка сточных вод,, содержащих магнито- восприимчивые примеси, осуществляется в процессе, магнитной фильтрации воды через фильтрующий элемент, заполненный ферромагнитной загрузкой. В этом случае получена высокая скорость протекания процесса при достаточно, глубокой степени очистки воды (до 1-4 мг/л) при умеренных затратах электроэнергии. К недостаткам данного метода обработки маслосодержащих вод можно отнести: невозможность использования в нуждах производства извлечений продукта из-за необратимого загрязнения его ферромагнитным порошком; дороговизна реагента.

Все рассмотренные выше методы обработки жиро- и маслосодержащих вод не обеспечивают эффективную очистку и неэкономичны. Поэтому необходима разработка нового метода очистки жиро- и маслосодержащих вод, на основе которого может быть создана новая очистная установка, удовлетворяющая предъявляемым в настоящее время требованиям.

Проблемами очистки сточных вод от масложиросовержащих веществ с применением гидроциклонных насосных установок активно занимаются ученые Казахстана. Учеными Таразкого государственного университета им. М.Х. Дулати А.А. Абдурамановым 14, А.А. Джумабековым 15, Е.М. Жангужиновым [16] за последние годы получено более 15 предпатентов и инновационных патентов РК на гидроциклонные масложиролавушки (патент №182557 КZ, инновационные патент №20782 КZ и т.д.). Данные разработки могут быть использованны для очистки промышленных сточных вод от взвешенных веществ и масложиропродуктов.

Гидроциклонные масложироловушки включают в себе минигидроциклон и гидроциклон с входным, шламовым и сливными патрубками. Входной патрубок минигидроциклон выполнен в виде приосевой перфорированной трубы гидроциклона, расположенного внутри сливного патрубка коаксиально. Гидроциклонные масложироловушки просты по конструкции и позволяют повысить разделяющую способность аппарата на три продукции (вода+шлам+масло и жиры), что дает возмож-ность их широкого применения.

Заключение. Анализ методов и средств очистки жиров маслосодержащих сточных вод предприятий пищевой промышленности позволил установить следующее:

- необходимость разработки более эффективного и экономического метода, чем существующие;

- наиболее перспективным с точки зрения эффективности очистки, экономичности эксплуатации и утилизации извлеченных из сточных вод ценных продуктов является гидроциклонные масложироловушки.

Литература

1. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для предприятии пищевой промышленности. М:. Министерство СССР, 1985, -52 с.

2. Указание по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений пищевой промышленности. СНиП 124-82. М:. Строиздат., 1983, - 111с.

3. Лоренц В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев, Изд. Будильник, 1992, -186с.

4. Матов Б.М. Электрофильтрация новое в очистке жидкости. Кишенев, Изд. «Молдова», 1991, -184с.

5. Надысов В.С. Очистка сточных вод предприятий масложировой промышленности, М:. Ж.-л. Пищевая промышленность, №6, 1996, С.64-70.

6. Репин Б.Н., Русина О.Н. Биологические труды для очистки сточных вод пищевой промышленности. М:. Ж-л Пищевая промышленность, 1997, С.107-112.

7. Рогов В.М. Применение электрокоагуляции флотации для очистки сточных вод, содержащих высокодисперсные загрязнения, Автор. канд. дисс... Новочеркасск, 1983, - 25с.

8. Мазитов Ю.А. Технологические процессы с применением мембран, М:. Мир, 1996,

9. -369с.

10. Шифрин С.М., Иванов Г.В. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности, М:. Ж-л Легкая и пищевая промышленность, №8, 1991, С. 202-210.

11. Шифрин С.М., Феофанов Ю.А. Очистка сточных вод городских молочных и масложировых заводов на биофильтрах. /Сб. науч. трудов ЛИСИ, 1996, №50, С. 119-127.

12. Яковлев С.В., Вазонов Ю.В. Биологические фильтры, М:. Сториздать, 1985, - 136с.

13. Гадурина Л.В. Очистке сточных вод с применением флокулянтов. М:. 2007, -198с.

14. Шифрин С.М., Иванов Г.В. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленность. М:, «Мысль». 1991, -272с.

15. 100 изобретений доктора технических наук, профессора А. Абдураманова, Алматы, 2010, -309с.

16. Инновационный патент №20782К2 по завке 2007/1391.1 от 9.11.2007 Гидроциклонная жиро нефти ловушка (Джумабеков А., Абдураманов А. и др. Бюл. №2 от 16.02.2009.

17. Жангужинов Е. Очистка сточных вод: Учебное пособие. Тараз, 2009, -156с.

Размещено на Allbest.ru