CC BY
147
УДК 628.3/4
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
ВОДООЧИСТКИ НА КОНДИТЕРСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Шанина Елена Владимировна к.тн., доцент кафедры Инженерной экологии и основ
производств
Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова
Россия, город Абакан shaninalena@rambler. т Тел.: 89069526744 Шанина Екатерина Владимировна к.тн., доцент кафедры Безопасности жизнедеятельности Красноярский государственный аграрный университет
Россия, город Красноярск shaninakaty@mail. т
Аннотация: Предметом исследования являлся процесс очистки сточных вод на предприятие кондитерской промышленности. Был проведен анализ производства, как источника образования сточных вод. Предложены меры по экологизации процесса водоочистки на предприятии. Рассчитан экономический эффект от проведения природоохранных мероприятий.
Ключевые слова: Системы водоотведения, предприятия кондитерской промышленности, локальные очистные сооружения, жироловки.
ACTIONS FOR GREENING OF PROCESS OF WATER PURIFICATION AT THE CONFECTIONERY ENTERPRISES
Elena V. Shanina
Kandidat technical science, the Khakass state university
Russia, the city of Abakan shaninalena@rambler.ru Phone: 89069526744 Ekaterina V. Shanina Kandidat technical science, Krasnoyarsk agricultural university
Russia, the city of Krasnoyarsk shaninakaty@mail.ru
Abstract: Object of research was process of sewage treatment on the enterprise of the confectionery industry. The analysis of production, as source of formation of sewage was carried out. Measures for greening ofprocess of water purification at the enterprise are offered. Economic effect of carrying out nature protection actions is calculated.
Keywords: Systems of water disposal, enterprise of the confectionery industry, local treatment facilities, zhirolovka.
Проходящие в стране экономические реформы, взятый курс правительства на поддержку местных производителей, способствует интенсивному развитию малого и среднего бизнеса, что привело к появлению новых и восстановлению уже существующих предприятий, в том числе и пищевой и перерабатывающей промышленности. Процесс производства пищевых продуктов невозможен без использования водопотребления.
Кондитерские фабрики перерабатывают пищевое сырье: сахар, патоку, фруктовое пюре, орехи, какао, молоко, поэтому их стоки состоят из специфических загрязнителей. Источниками образования стоков являются
технологические процессы, мойка аппаратуры, система охлаждения. Основное количество сточных вод образуется при промывке варочных аппаратов, приемных емкостей, мойке технологического инвентаря. Загрязнения сточных вод кондитерских предприятий состоят из органических веществ: сиропов, сахара, соков, жиров. Количество сточных вод, загрязненных органическими веществами и жирами, составляет 50% от размера общего стока, на условно чистые приходится 40%, на хозяйственно-бытовые - 10% [1].
Как правило, предприятия кондитерской промышленности сбрасывают образующиеся стоки в системы городских водоотводящих сетей. Содержащиеся в сточных водах кондитерских фабрик жировые вещества вызывают зарастание водоотводящих коллекторов. Трудно окисляемые вещества, содержащиеся в сточных водах кондитерской промышленности, нарушают структуру активного ила при их биологической очистке в аэротенках на городских очистных сооружениях, затрудняют сбраживание осадка активного ила.
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 просачивание ливневых сточных вод в колодцы производственной канализации. Источником железа общего в сточных водах кондитерских
фабрик является коррозия стальных трубопроводов системы водоотведения [2].
Предметом исследования являлся процесс очистки сточных вод на предприятие кондитерской промышленности. Был проведен анализ производства, как источника образования сточных вод. Предложены меры по экологизации процесса водоочистки на предприятии. Рассчитан экономический эффект от проведения природоохранных мероприятий.
Анализ научной и технической литературы показал, что классической схемой системы водоотведения промышленных предприятий является схема представленная на рисунке 1.
Системы водоотведения подразделяются на общесплавные и раздельные.
Рисунок 1 - Система водоотведения промышленных сточных вод
Общесплавную систему водоотведения целесообразно применять для небольших промышленных предприятий (с малым расходом воды), если производственные сточные воды близки по составу к бытовым сточным водам и возможно попадание в дождевые воды загрязнений, характерных для производственных вод.
Раздельные системы водоотведения могут иметь несколько водоотводящих сетей для отвода производственных сточных вод от отдельных цехов. Такие сети называются производственными. Бытовые и
дождевые воды также отводятся по самостоятельным сетям, называемым бытовая сеть и дождевая сеть.
Раздельную систему водоотведения с локальными очистными сооружениями целесообразно применять при различном характере загрязнений бытовых и производственных вод. В сточных водах отдельных цехов могут содержаться специфические загрязнения. Для очистки воды от них целесообразно устройство локальных очистных сооружений. [3].
Локальные очистные сооружения - сооружения и устройства, предназначенные для очистки сточных вод абонента перед их сбросом (приемом) в систему коммунальной канализации. Сокращенно локальные очистные сооружения называют ЛОС. [4].
Основной деятельностью предприятия является: производство детского питания, кондитерских изделий. Предприятие состоит из двух производственных площадок.
На территории производственной зоны (площадка 1) размещены следующие структурные подразделения:
-цех детского питания (основное производство)
-цех крекеров (основное производство)
-блок складов с РММ (вспомогательное производство)
-профилакторий на 10 автомашин (вспомогательное производство)
- складские помещения (вспомогательное производство) -административные помещения (вспомогательное производство). Согласно плана водоотведения на предприятии образуются
производственные сточные воды в следующих объемах (рисунок 2):
- сильно загрязненные промышленные стоки в объеме 2319 м3/год -близкие по составу к хозяйственно-бытовым стокам образующиеся
при санитарной уборке помещений - 423 м3/год
-стоки компрессорной и котельной - 135,0 м3/год, -наибольший объем, около 75% приходиться на условно чистые.
2319 м3
/103 м3 н сильно загрязненные промышленные стоки
135 м3
■ близкие по составу к
11000 м3
■ условно чистые
П стоки компрессорной и котельной
хозяйственно-бытовым стокам
Рисунок 2 - Состав сточных вод
Для очистки сильно загрязненных промышленных стоков, образующихся при мытье баков крекерного цеха и цеха детского питания, на производстве действуют ЛОС. Они предназначены для снижения концентрации жиров в сточных водах предприятия отводимых в наружную сеть городской канализации. На рисунке 3 представлена существующая схема очистки сточных вод на предприятие.
Рисунок 3 - Схема жироловки
ЛОС установлены на сети внутриплощадочной канализации перед узлом учета сточных вод, сточные воды поступают в подземное помещение на жироловку. В жироловке из сточной воды за счет гравитационного
Габаритные размеры 4300х2500х450
Обслуживающий персонал - 2 человека
Расчетная производительность очистных сооружений - 6 м3/час;
Эффект очистки - 58%
Начальная концентрация жиров Сн=179 мг/л
Конечная концентрация жиров Сн = 75 мг/л
Техническая характеристика:
отделения происходит всплытие жира, и очищенная вода возвращается в колодец перед узлом учета.
Присутствие ЛОС позволяет снизить концентрацию жироподобных веществ до нормативов, установленных для сточных вод, сбрасываемых в канализационные системы. Однако кроме жиров в составе сточных вод присутствуют неорганические загрязняющие вещества (таблица 1).
Таблица 1 - Основные виды и концентрации загрязняющих веществ, присутствующих в сточной воде после очистки на ЛОС
№ п/п Наименование Концентрация, мг/л Норма, мг/л
1 Взвешенные вещества 330,00 350,00
2 БПКп 300,00 250,00
3 Азот аммония 8,00 10,00
4 Сульфаты 45,00 100,00
5 Фосфаты 1,30 0,30
6 СПАВ 0,44 1,20
7 Железо растворимое 1,30 0,30
8 Цинк 0,08 0,20
9 Жиры 75,00 50,00
Как видно из таблицы 1 в сточных водах предприятия концентрация жиров, а следовательно и БПКп превышает нормативы установленные администрацией для сброса в канализационную систему на 25 мг/л. Кроме того установлено превышение по фосфатам на 43,3%.
Полученные данные говорят о необходимости проведения мероприятий, направленных на снижение концентрации жиров и фосфатов в сточных водах предприятия. Поэтому для их доочистки необходимо провести реконструкцию ЛОС.
Для данного производства было предложено усовершенствование уже имеющегося механического метода очистки путем реконструкции
жироловки. Так как уже после этого метода значения загрязняющих веществ соответствуют нормативным показателям.
Существующая жироловка на данном предприятии имеет не высокий эффект очистки-58%, поэтому нами было предложено заменить ее на жироотделитель с эффектом очистки на выходе из установки не менее 80%.
Компания Аргель производит 2 вида жироуловителя с таким эффектом очистки: жироотделитель СТК-50 и жироотделитель Верта.
Сравнительная оценка вариантов технических решений для очистки производственных сточных вод предприятия представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Сравнительная оценка вариантов технических решений для очистки производственных сточных вод кондитерского производства
Наименование показателя качества Жироуловитель СТК-50 Жироотделитель Верта
Стоимость, руб. 76932+18150(крышка) 65340+9075(крышка)
Степень очистки, % Не менее 80 Не менее 80
Обслуживание Не менее 2 работника Не менее 2 работника
Размеры, м 2,1x1,2 2,7x1,2
Из таблицы видно, что модель СТК-50 имеет большую стоимость, но меньшие размеры, чем модель Верта. Так как размеры менее важны для предприятия, то исходя из стоимости оборудования наиболее выгодным вариантом является модель Верта. Жироотделитель поставляется с усиленными стенками корпуса, это позволяет ее разместить на твердом основании в техническом помещении. Перегородка делит его два отстойника, где происходит задержание жиров и песка.
Эффективным методом очистки сточных вод от фосфатов является реагентно-сорбционный метод. В качестве реагента может быть применен шлак, образующийся в результате технологических процессов на металлургических комбинатах. [5-6]. Исследования проведенные Белгородским государственным технологическим университетом им. В.Г.
Шухова доказали, что в качестве реагента может быть использован шлак Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК) [7].
Аккредитованной лабораторией «Белгородгеология» были исследованы физико-химические свойства двух видов шлаков: исходного и модифицированного.
Был проведен подбор оборудования и оценены затраты на приобретение реагента (таблица 3).
Таблица 3 - Сравнительная оценка затрат и экономических эффектов вариантов технических решений по повышению качества
производственных сточных вод
Показатель Исходный шлак Модифицированный готовый шлак Модифицированный сделанный самостоятельно шлак
Расход, т/год 28 14 14
Стоимость шлака, руб./т 3360 2670 1680
Доставка, руб. 151571 75786 75786
Расход реагента, кг - - 33
Стоимость реагента, руб. - - 990
Оборудование Вертикальный смеситель (ML-CMZ2000) + вертикальный отстойник (Ground Master) вертикальный смеситель, вертикальный отстойник, оборудование для приготовления модифицированного шлака
вертикальный отстойник-64,8 вертикальный
вертикальный смеситель-148,6 отстойник-64,8
вертикальный
Стоимость смеситель-
оборудования, 148,6+стоимость
тыс. руб оборудования для
приготовления
модифицированного
шлака
Как видно из таблицы 3 наиболее экономически выгодно будет
покупать уже модифицированный шлак.
Для проведения технологического процесса адсорбции предлагается использовать вертикальный смеситель, вертикальный отстойник.
На рисунке 4 представлена технологическая схема очистки фосфатосодержащих вод модифицированным шлаком.
Ск>чкал вода
1] 1л(«к на умлИ18ШИ>|
1-вертикальный смеситель; 2-вертикальный отстойник;
3-шламонакопитель
Рисунок 4 - Технологическая схема очистки фосфатосодержащих вод
модифицированным шлаком
Подвергаемая очистке сточная вода смешивается с суспензией МШ в
вертикальном смесителе 1. Время контактирования сточных вод с
реагентом составляет 15 мин, после чего вода подается в вертикальный
отстойник 2, где происходит отделение очищенной воды от осадка. Шлам
из вертикального отстойника направляется в шламонакопитель 3 и затем на утилизацию [8].
Новое оборудование (2 жироловки) планируется разместить на выходе из цехов крекера и детского питания, а оборудования для очистки сточных вод от фосфатов планируется разместить в точке 3- на месте бывших ЛОС пред узлом учета (рисунок 5).
1,2-жироловка;3-оборудование для очистки сточных вод от фосфатов
Рисунок 5 - Схема водоотведения сточных вод предприятия кондитерской промышленности с указанием места положения нового оборудования
В целях определения экономического эффекта от практической реализации предложенных технических решений по повышению качества
производственных сточных вод производился расчёт платы за сброс в систему городской канализации до и после проведенных мероприятий.
Сумма платы за сброс загрязняющих веществ после применения данных мероприятий снизиться с 472379 до 313207 рублей в год. Окупаемость предлагаемого оборудования составит 2,7 года. В результате проведенных мероприятий предотвращенный экологический ущерб составит 4,8 млн.рублей
Литература
1. Лоренц, В.И Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности/ В.И. Лоренц. - Киев : Будiвильник, 1972. - 188с
2. Саинова, В.Н. Разработка эффективной технологии очистки сточных вод кондитерского предприятия / В.Н. Саинова, Е.В Темникова // Сборник научных трудов «Проблемы и перспективы современной науки». -2008. - №2. С. 30-34
3. Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов /Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 704с.
4. Иванов, В.Г. Водоснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие / В.Г. Иванов. - Санкт-Петербург, 2003. - 537 с.
5. Argel. Продукция. Промышленные жироуловители, 2013 www.vo-da.ru/jirolovka (дата обращения 10.09.2013).
6. Романенко, А.Г. Металлургические шлаки / Романенко А.Г. - М.: Металлургия, 1977.- 192 с.
7. Свергузова, С.В. Вода и здоровье населения / Свергузова С.В., Василевич Н.Н. // Медицинская экология: сб. статей IV Межд. научно-практ. конф.- Пенза.- 2005.- С. 112-114.
8. «Паллада». Отстойники ALTA,2014 www.ecoseptik.ru/otstoyniki/alta (дата обращения 31.03.2014).
