Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Проблемы и перспективы современной науки» (2008 год, выпуск 2), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника
В последние годы в России наблюдается ярко выраженная тенденция технического переоснащения заводов. Прежде всего, это затрагивает процессы производства продуктов питания. Предприятия приобретают новые технологические линии, покупателям предлагается широкий спектр новых продуктов. Стремление соответствовать высшему потребительскому уровню приводит к изменению технологии и качества производства. Изменение технологии влечет за собой изменение качества образующихся производственных сточных вод. В результате сточные воды заводов становятся более концентрированными.
Экономическое давление со стороны водоканалов и контролирующих органов все чаще ставят перед специалистами предприятий проблемы поиска эффективных, надежных в эксплуатации очистных сооружений, гарантирующих стабильное и высокое качество очистки, либо реконструкции, модернизации или расширения уже имеющихся очистных сооружений.
Так, сегодняшняя ситуация с состоянием природной среды, особенно в промышленно развитых регионах, заставляет разрабатывать и вводить в действие все более жесткие нормативы на сброс загрязнений в окружающую среду Серьезное воздействие на загрязнение природной среды сточными водами оказывают кондитерские предприятия.
Предприятия кондитерской промышленности сбрасывают образующиеся сточные в системы городских водоотводящих сетей. Содержащиеся в сточных водах кондитерских фабрик жировые вещества вызывают зарастание водоотводящих коллекторов. Трудно окисляемые вещества нарушают структуру активного ила при биологической очистке сточных вод в аэротенках на городских очистных сооружениях канализации, затрудняют сбраживание осадка активного ила. Загрязненные поверхностные сточные воды оказывают негативное влияние на водный объект. Для соблюдения экологических нормативов, устанавливаемых контролирующими органами и снижения штрафов, актуальной для кондитерских предприятий является задача разработки решений по повышению качества сточных вод.
Технологическая схема процесса производства кондитерских изделий состоит из следующих основных операций: приготовления сырья, формования, выпечки кондитерских изделий, их охлаждения, отделки, укладки и упаковки продукта. Вода питьевого качества на предприятиях кондитерской промышленности используется в качестве сырья, для мойки оборудования, инвентаря, мытья производственных помещений, в холодильных установках, для хозяйственно-бытовых нужд. Для охлаждения технологического оборудования на кондитерских фабриках может использоваться техническая вода, и применяться система оборотного водоснабжения. В результате производственного процесса на кондитерских фабриках образуются производственные (моечные, от охлаждения оборудования) и хозяйственно-бытовые сточные воды, которые сбрасываются в городские водоотводящие сети для совместной их очистки с городскими хозяйственно-бытовыми стоками на городских очистных сооружениях канализации.
Расход сточных вод, образующихся в результате мойки технологического и варочного оборудования, составляет 60 % от общего расхода образующихся на кондитерских фабриках сточных вод, расход хозяйственно-бытовых сточных вод – 10 %, расход условно чистых вод – 30 %. Водоотведение на кондитерской фабрике характеризуется залповыми сбросами: максимальные расходы по времени совпадают с началом и концом рабочих смен.
Характерной особенностью сточных вод кондитерских предприятий является наличие в их составе органических веществ, находящихся в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. В основном, это остатки сырья: мука, смывы теста, сахар, яйца, жиры и другое сырье, предусмотренное рецептурой. Сточные воды предприятий кондитерской промышленности плохо фильтруются, быстро закисают и загнивают. Основные органические загрязнители сточных вод кондитерских фабрик не являются токсичными и легко поддаются биохимическому окислению в биологических очистных сооружениях с образованием гуминовых и фульвокислот, способствующих переходу растворимых солей металлов в их хелатные соединения.
Для предприятий кондитерской промышленности характерно превышение установленных нормативов сброса загрязняющих веществ в городские водоотводящие сети по следующим показателям: взвешенные вещества, БПК5, ХПК, тяжелые металлы, нефтепродукты. Источником соединений тяжелых металлов в сточных водах кондитерских фабрик является мука, в которой, содержание ионов свинца составляет 21 мг/кг муки, ионов цинка – 17,4 мг/кг, ионов меди – 2,1 мг/кг, а также просачивание ливневых сточных вод в колодцы производственной канализации. Источником железа общего в сточных водах кондитерских фабрик является коррозия стальных трубопроводов системы водоотведения.
Таким образом, для предприятий кондитерской промышленности актуальной является задача повышения качества производственных сточных вод с целью достижения нормативов приема в городскую водоотводящую сеть по показателям: взвешенные вещества, БПК5, ХПК, тяжелые металлы, нефтепродукты.
Анализ существующих методов очистки сточных вод кондитерских предприятий показывает, что наиболее эффективным методом является биологическая очистка сточных вод.
Объектом наших исследований служили сточные воды кондитерской фабрики «Карон». Отбор проб сточных вод осуществлялся перед ее сбросом в канализацию.
Исследования процесса биологической очистки сточных вод проводились по методике, разработанной в НИИ ВОДГЕО на лабораторных моделях сооружений биологической очистки.
Одним из методов интенсификации биологических процессов очистки сточных вод является разделение процесса на ряд ступеней.
Получение технологических параметров осуществлялось на модельной установке, включающей жироловушку и двухступенчатый аэротенк с промежуточными отстойниками.
Установка действовала следующим образом. Сточная вода после очистки в жиролоавушке поступала в аэротенк, где находилась иловая смесь, которая аэрировалась сжатым воздухом. При контакте сточной воды с илом в присутствии кислорода осуществлялась ее биологическая очистка. Из аэротенка иловая смесь с очищенной водой поступала в отстойник-илоотделитель, где активный ил осаждался в коническую часть, а очищенная вода через перелив далее попадала в аэротенк второй ступени для дальнейшей очистки. Далее сточная вода поступала во вторичный отстойник для удаления активного ила. Затем сточная вода удалялась из установки.
Активный ил из отстойников возвращался в аэротенки циркуляционным насосом. Наличие илоотделителя на каждой ступени, работавшей в проточных условиях, способствовало формированию своего биоценоза активного ила, наиболее приспособленного к поступающим загрязнениям, тем самым интенсифицируя весь процесс биологической очистки.
Известно, что скорость процесса биологической очистки при прочих равных условиях возрастает с увеличением концентрации активного ила, концентрации растворенного кислорода и температуры в аэротенке. В связи с этим, в ходе эксперимента контролировались параметры: расход сточной воды, воздуха, концентрация растворенного кислорода. Кроме того, в аэротенках регистрировалась величина рН, а также значения илового индекса.
Эксперимент ставился с целью определения параметров оптимального режима работы установки, при котором достигается максимальная производительность при заданном качестве исходной и очищенной воды.
Технологические параметры оптимального режима определялись с помощью расчетных зависимостей, константы и коэффициенты к которым находили в результате обработки опытных данных, полученных на установке с аэротенком-смесителем.
Исследовано два режима работы установки. Объем поступающей жидкости и концентрация загрязнений были практически одинаковыми в каждом из режимов (БПКполн 641-529 мг/л).
Период аэрации в аэротенках первой и второй ступеней варьировался за счет изменения их объемов и составлял соответственно от 18,72 до 25,68 часов.
На основе современных представлений о сущности биохимических процессов теоретически и экспериментально установлено, что процесс окисления органических веществ сточных вод кондитерских предприятий в аэробных условиях подчиняется закономерностям ферментативной кинетики. Использование этих уравнений позволяет оптимизировать процесс очистки сточных вод.
