CC BY
125
УДК 664, 628.3
О. Г. Чудакова, Д. В. Бескровный
АНАЛИЗ И ОЦЕНКА СТОЧНЫХ ВОД ПИВОВАРЕННОГО ПРОЗВОДСТВА
Ключевые слова: пивной завод, минипивоварня, пивоваренное производство, пиво, сточные воды, талые воды, аварийные сточные воды, щелочные сточные воды, промстоки, кондуктометрия, электропроводность, соленость,
общая соленость, рН.
Проанализирована технологическая схема варки пива на минипивоварни г. Казани. Выявлен качественный и количественный состав стоков пивного производства. Предложен кондуктометрический контроль сточных вод пивоваренных заводов.
Keywords: brewery, minibrewery, brewing production, beer, sewage, thawed snow, emergency sewage, alkaline sewage, production
sewage, conductometry, conductivity, salinity, general salinity, рН.
The technological scheme of brewing on minibreweries of Kazan was analysed. It is revealed the qualitative and quantitative structure of drains of beer production. Conductometric control of sewage of breweries is offered.
Введение
Воздействие человека на окружающую среду увеличивается с каждым годом, пропорционально росту численности населения [1-8]. Поначалу процесс жизнедеятельности человека затронул леса (вырубка и выжигание), животноводство, диких животных. Позже стали сказываться последствия разрушительных войн. С развитием науки и техники уже явно обозначилось истощение природных ресурсов [9-11] и загрязнение окружающей среды отходами производства [12-14], что повлекло за собой изменения, а зачастую - разрушения природных экосистем [15-17].
Одна из самых острых и актуальных проблем современной экологии - это загрязнение сточных вод. Поскольку органические вещества, которые содержатся в стоках, попадая в водоемы начинают гнить, то происходит ухудшение санитарного состояния водоемов, распространяются
болезнетворные бактерии [18-2]. Вот почему важнейшими задачами охраны окружающей среды являются водоотведение и очистка сточных вод, что помогает предотвратить нанесение вреда здоровью населения, и регулирует экологическую ситуацию. В зависимости от происхождения, состава и показателей примесей различают:
- бытовые, или хозяйственно-фекальные сточные воды, содержат преимущественно физиологические и хозяйственно-бытовые отходы;
- производственные, содержат следы тяжелых металлов, синильную кислоту, фенолы, соли свинца и ртути, а также органические составляющие;
- атмосферные, состоят из талых и дождевых вод, содержат загрязнения минерального происхождения.
C ростом устойчивых региональных структур малого и среднего бизнеса в России, благодаря поддержки со стороны правительства РФ, увеличивается количество сточных вод включающие в себя трудно окисляемые компоненты и различные трудно разлагаемые коллоидные частицы. Необходимо отметить, рост заведений пищевой промышленности, предлагающих быструю еду и различные пенные напитки. В крупных
городах с увеличением потребительского спроса соответственно растут не только пивные заводы, но и становятся популярными мини-пивоварни.
Цель работы
Проанализировать технологический процесс мини-пивоварен города, выявить качественный и количественный состав сточных вод, выдвинуть предположение о засорении канализации.
Результаты и их обсуждение
Технологический процесс в современном мире разнообразен, а порой малогабаритен. В погоню за покупателем, производитель покупает мини-пивоварни и устанавливает их практически везде: в кафе, при гипермаркетах, в отдельных зданиях и других местах. Однако о сточных водах и отходах производители не задумываются, не упоминают в отчетах и при разговоре. Ведь очень удобным является расположение пивоварен в массовых местах, где сточные воды попадают в общегородской коллектор, а заменой труб занимаются работники обслуживающие торговые площади.
Процесс варки пива делятся на несколько этапов, которые зависят от конструкции пивоварни. Для мини-пивоварни «ТМ» процесс состоит из следующих стадий:
- дробление солода;
- закладка солода в заторный чан;
- затирание;
- перекачка затора в «фильтр-чан»;
- фильтрация первого сусла;
- задача промывных вод;
- охмеление сусла;
- вирпул пауза;
- перекачка пива в бродильное отделение;
- задача дрожжей;
- брожение, дображивание.
В данном случае под мини-пивоварнями подразумевается небольшое помещение по площади, в котором располагаются фильтр для очистки воды, несколько бочек для брожения и
охмеления называемые «TANK». Технологический процесс самого пивоваренного производства на примере мини-пивоварни г. Казани представлен на рис. 1. Мини-пивоварня включает в себя заторный чан (BREWKETTLE), так же используется как «вирпул» после окончания охмеления; танк горячей воды (НОТ WATER TANK); фильтрационный чан (LAUTER TUN), используемый для фильтрации сусла от дробины и для отделения отварок; нагреватель для нагревания затора и кипячения сусла (CALANDRIA); мешалки в заторном чане (AGITATOR); ножи в фильтрационном чане, которые используются как перемешивающее устройство (RAKE UNIT); заторный насос, который используется как перегонный аппарат из заторного
чана (MASH PUMP); насос горячей воды (HOT WATER PUMP); теплообменник необходимый для охлаждения горячего охмеленного сусла перед перекачкой в бродильное отделение (WORT COOLER); холодная вода (COLD WATER); клапан открывающий холодную воду для сбивания в конденсат пары кипящего сусла из заторного чана (STEAM CONDENSATION); сброс остатков из бочек происходит в канализацию (DRAIN); температурный датчик, выводящий данные на пульт (РТ100); обратный клапан (RSK); фильтр грубой очистки воды (DIRT COLLECTOR); также для герметизации процесса имеются клапаны входа и выхода из соответствующего аппарата.
I C0LD U><1_J
I WATER ~
— ■—c-0—I
3 _.. E™] X"
Рис. 1 - Технологическая схема
Рассматривая пивоварню согласно
представленной схеме, необходимо отметить, что сточные воды попеременно будут иметь то кислотный, то щелочной состав с взвешенными веществами. Было сделано несколько отборов проб сточной воды, на разных стадиях. После потенциометрических исследований выявлено образование кислого стока после BREWKETTLE и НОТ WATER TANK. Щелочной сток наблюдается после получения готового продукта с образованием большого количества водного органического остатка (табл. 1).
Таблица l- Электрохимическая оценка сточной воды
Параметр Показат ель Температур а, оС
TDS (общее солесодержание), г/л 8,76 26,8
TDS по NaCl, г/л 7,53 26,8
X, м См/см 15,07 26,8
рН 12,51 27.6
водства пива в мини-пивоварне
Экспериментальную часть работы проводили на настольном электрохимическом приборе OHAUS Starter 3100 прошедшим проверку в 2014 г., перед использованием прибор был проградуирован согласно методике. Сточные воды отбирались согласно правилам пробоотбора по ГОСТ Р 515922000 «Вода. Общие требования к отбору проб» и ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод».
Проведенные исследования показывают, что сточные воды, сбрасываемые в общегородские канализационные сети, сильно щелочные. Из показателя солености и общего солесодержания присутствие хлорида натрия составляет 86%, от общей массы минеральных веществ в стоках. Показатели высокой электропроводности при данной температуре позволяют судить о наличие органических кислот и солей, которые не вошли в показали TDS, по всей видимости образующиеся на стадиях брожения и охмеления.
Таким образом, сточные воды сбрасываемые от мини-пивоварен города в общую городскую канализацию, попадающие на общегородские очистные сооружения имеют щелочную среду.
Данные промстоки неблагоприятно могу повлиять на микроорганизмы в биологической очистке или же привести к сбою работы физико-химических аппаратов очистки сточных вод. Определен метод контроля за специфическими промстоками пивоварен, который относиться к
кондуктометрическим, и является информативным. Выявлен качественный и количественный состав стоков, в которых присутствует большая концентрация солей и взвешенных веществ.
Литература
1. С.Ю. Ефремова, Т.А.Шарков. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. № 1, 154-157 (2011).
2. И.И.Кесорецких, С.И. Зотов, А.В. Покровский, И.С. Зотов. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. № 1, 46-52 (2013).
3. Т.С. Бибикова. Водные ресурсы. Т. 38, № 5, 515-523 (2011).
4. И.И.Кесорецких, С.И. Зотов. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. № 1, 51-57 (2012).
5. Л.М.Багандова. Проблемы развития АПК региона. Т. 15. № 15, 45-48 (2013).
6. Л.И. Цветкова, Г.И. Копина, С.В. Макарова, С.В. Зайцева, О.И. Кабргель. Вода и экология: проблемы и решения. № 2 (58), 13-22 (2014).
7. Н.С. Корытин. Экология. № 3, 205-210 (2011).
8. Д.С. Павлов, Ю.Ю. Дгебуадзе, И.А. Евланов. Экология и промышленность России. № 11, 16-23 (2010).
9. М.Р. Шамсутдинова, М.А. Лосева. Экономика и управление: проблемы, решения. № 12, 78-82 (2012).
10. Н.Г. Привалов. Экономическое возрождение России. № 2 (44), 58-64 (2015).
11. М.Д. Иванова. Экономика природопользования. № 3, 60-66 (2015).
12. В.А. Попкова. Право. Законодательство. Личность. № 1 (18), 162-166 (2014).
13. А.П.Кузнецов. Вопросы территориального развития. № 5 (15), 1 (2014).
14. Е.П.Янин. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. № 5, 2-17 (2013).
15. Б.Н. Лузгин. Известия Алтайского государственного университета. № 3-2 (79), 162-166 (2013).
16. Н.С. Жмур, А.В. Улатов, О.М. Лапшин. Биосфера. Т. 6. № 1, 5-16 (2014).
17. В.В. Кирсанов, О.Г. Чудакова, Н.Н. Миронова, Н.Е. Павлова. XIV Всероссийская Конференция-Школа "Химия и Инженерная Экология. 14-15 (2014).
18. Ю.М. Субботина, И.Р. Смирнова, К.А. Кутковский. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. № 5 (127), 99-106 (2015).
19. И.Х. Мингазетдинов, С.А. Мальцева, Э.В. Гоголь, Ю.А. Тунакова. Вестник Казанского технологического университета. Т. 16. № 14, 131-133 (2013).
20. В.Р. Рязанцев. Мир транспорта. Т. 11. № 1 (45), 156-158(2013).
21. О.Г. Чудакова, А.В. Желовицкая, Ю.А. Тунакова. Вестник Казанского технологического университета. Т. 17. № 5, 144-145 (2014).
22. В.А. Пашинин, А.В. Павлов, В.В. Татаринов. Технологии техносферной безопасности. № 3 (55), 28 (2014).
© О. Г. Чудакова - к.х.н., доц. каф. общей химии и экологии КНИТУ им. А.Н. Туполева - КАИ, [email protected]; Д. В. Бескровный - к.х.н., доц. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ.
© O. G. Chudakova - Ph.D., Associate Professor of "General Chemistry and Ecology" KNRTU AN Tupolev - KAI, [email protected]; D. V. Beskrovnyi - Ph.D., Associate Professor, Dept. of Technology of synthetic rubber, KNRTU, [email protected].
