CC BY
69
ых весі-, /?-,
■извод-[ковые гломе-цие из
ЭП6ЛБ,
[Ковые
жиро-еся на ісобст-
их ус-Коли-остав-Время 24 ч.
ІЄНИЮ
ри [8]. 2 (ну-вания гормы гигает ;а при
, что швей :жпа-леку-ы, от ости, ство-
абот-ш и рдом ь ис-
шст-
D3B0-
саче-
мпо-
:тив-
ЛИТЕРАТУРА ,,
1. Кузнецова Г.Н., Степанова О.А., Большаков О.И., Углов В.А. Некоторые характеристики и способы очистки жиросодержащих сточных вод мясокомбинатов: Обзорн. информ. — М.: АгроНИИТЭММП, 1992. — 32 с.
2. Очистка сточных вод мясокомбинатов / Б.М. Матов и др.// Обзорн. информ. Сер. Мясная пром-сть. — 1981. № 3. — С.43.
3. Гуц B.C., Вьюн В.И. Очистка жиросодержащих сточных вод / АгроНИИТЭММП / / Экспресс-информ. Сер. Мясная пром-сть. Зарубежный опыт. — 1987. — Вып. 6, — 14 с.
4. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессе очистки воды. — JL: Химия, 1987. — 116 с.
5. Григоров В., Русев И. Реагентная обработка сточных вод мясокомбинатов / / Мясная пром-сть. — 1984. — № 5. — С. 114.
6. Вейзер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки сточных вод. — М.: Стройиздат, 1988. — 134 с.
7. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. — М.: Химия, 1984. — 446 с.
8. Адсорбционная технология очистки сточных вод / А.М. Когановский, Т.М. Левченко, И.Г. Рода и др. — М.: Техника, 1981. — 175 с.
Кафедра технологии мяса и мясных продуктов
Кафедра химии
Поступила 25.02.99 г.. ,
628.3
БИОТРАНСФОРМАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА И КОРМОВЫХ ПРОДУКТОВ
Н.Ш. БАГИШОВ, В.А. МАТИСОН, Л.А. ЧУРМАСОВА
Московский государственный университет . ;
пищевых производств
Охрана водоемов от загрязнений промышленными сточными водами является одной из важнейших проблем современности. Особенно она актуальна в пищевой промышленности [1]. В связи с повышением требований к качеству воды, сбрасываемой в водоемы, практический интерес представляет разработка микробиологических методов глубокой очистки сточных вод с одновременной утилизацией образующейся при этом микробной биомассы и получением горючего газа.
Сточные воды предприятий пищевой промышленности относятся к высококонцентрированным по содержанию органических, минеральных и микробиологических загрязнений и характеризуются высокими показателями БПКаат и ХПК, принятыми для оценки загрязнений стоков и водоемов. Уровень загрязнений сточных вод пищевых предприятий в десятки и даже сотни раз превышает загрязнения городских сточных вод, сбрасываемых в канализацию [2].
Сточные воды пищевых предприятий содержат значительное количество органических веществ, которые могут быть использованы (и используются) для получения полезных продуктов. Вместе с тем высокая концентрация органических веществ в этих сточных водах вызывает большие затруднения в осуществлении технологии их очистки [3]. Для решения этого вопроса имеются различные технологические приемы и способы очистки.
Наиболее распространен метод аэробной ферментации, в процессе которой все органические вещества сточных вод разлагаются до углекислого газа и воды, т.е. подвергаются полной деструкции, причем энергетическая и иная ценность органических веществ сточных вод теряется безвозвратно.
Известен альтернативный способ разложения органических веществ, позволяющий эффективно использовать запасенную в них энергию. Этим способом является метановое брожение, при котором большая часть веществ превращается в горючий газ — метан [4], образовавшийся осадок может применяться в качестве кормовой добавки скоту.
В процессе метанового брожения происходит значительная, в ряде случаев практически полная деструкция загрязнений, после чего сравнительно легко осуществить доочистку сточных вод традицк-онным аэробным методом.
Таким образом, процесс биотрансформации сточных вод в горючий газ (биогаз) или другие продукты нельзя рассматривать как самоцель, он неизбежно связан с технологией очистки сточных вод, т.е. с решением вопроса охраны окружающей среды. Достижение высокого эффекта очистки связано с увеличением энергетических (10-30% энергетических нужд самого предприятия) и эксплуатационных затрат, однако это оправдано целью, а получение биогаза в данном случае должно рассматриваться как целенаправленное производство горючего газа для покрытия расхода энергии.
Сказанное выше допускает возможность двоякого подхода к оценке эффективности трансформации сточных вод: с одной стороны — получение биогаза (метана), с другой — обезвреживание и очистка сточных вод до санитарных норм сброса в водоем (городскую канализацию).
Ориентировочное представление о количестве метана, которое можно получить путем биотрансформации сточных вод, дают следующие сведения. Мясокомбинат средней производительности имеет
4 тыс. м сточных вод в сутки. Биотрансформация 1 м сточных вод дает возможность получить около
5 м биогаза. Всего за сутки может быть произведено более 20 тыс. м3 горючего газа. На мелассно-спиртовом заводе образуется в среднем 500 м3^ сточных вод в сутки.. Из 1 м3 сточных вод можно получить более 10 м3 горючего газа, т.е. более 5 тыс. м' в сутки с одного предприятия. В России имеются сотни мясокомбинатов и спиртовых заводов, каждый из которых может давать несколько миллионов кубометров биогаза в год. Аналогичные возможности имеют сахарные, крахмало-паточ-ные, молочные заводы, животноводческие фермы и многочисленные предприятия микробиологической промышленности. Общее количество биогаза, получаемого путем переработки сточных вод, мо*.. жет показаться не столь существенным в сравне-нии с потребностью в биогазе всего народного
хозяйства. Однако целесообразность использования этого источника энергии не вызывает сомнений. Остается решить следующий, не менее важный вопрос, насколько целесообразно применение анаэробной биотрансформации сточных вод с точки зрения их очистки. Результаты исследований и экономические расчеты показали, что применение процесса метанового брожения для очистки сточных вод в комплексе с традиционным способом аэробной: ферментации не только возможно, но и необходимо, так как обеспечивает высокую эффективность очистки при меньших затратах, даже без учета утилизации метана и образующейся микробной биомассы. Объясняется это тем, что содержание органических загрязнений в концентрированных сточных водах в десятки и сотни раз превышает те величины, при которых традиционный аэробный способ дает нужный эффект очистки. При большой концентрации органических веществ аэробная очистка требует резкого увеличения затрат, связанных с возрастанием потребности в кислороде, необходима повторная очистка сточных вод (рециркуляция) и т.д. Применение метанового брожения позволяет уменьшить концентрацию органических веществ на 60-90%, а доочистка оставшихся загрязнений может осуществляться, аэробным способом. При этом общие затраты на очистку уменьшаются по сравнению с затратами только на аэробную очистку.
Более убедительно об эффективности биотрансформации сточных вод свидетельствуют данные о получении и использовании горючего газа на одном и том же предприятии. В подтверждение этого приводятся результаты экспериментов и расчеты, проведенные по отдельным предприятиям пищевой и мясо-молочной промышленности. В приведенных расчетах учитывается расход тепла на очистные сооружения. Последние в настоящее время нз большинстве предприятий отсутствуют, однако строительство их должно осуществляться на всех предприятиях. Ранее указывалось, что ввод и эксплуатация очистных сооружений потребуют дополнительных затрат энергии, они весьма существенны и в ряде случаев превосходят энергетические затраты, необходимые для;проведения основного технологического процесса- на предприятии. Покрытие затрат энергии на очистные сооружения за счет использования биогаза может иметь большое значение в энергетическом балансе народного хозяйства.
Примерами успешной биотрансформации сточных вод являются данные по эффективному использованию энергоресурсов на дрожжевых, сахарных и крахмало-паточных заводах.
Показатели производительности сооружений при метановом брожении сточных вод указанных предприятий в среднем за год представлены в таблице.
Количество метана, получаемого при метановом брожении сточных вод дрожжевых заводов, позволяет полностью удовлетворить потребности тепла на очистные сооружения, причем количество оставшегося тепла с избытком покрывает потребности основного производства.
Количества тепла, получаемого за счет метанового брожения сточных вод сахарных заводов, достаточно для полного обеспечения нужд очистных сооружений. Ввиду большой энергоемкости сахарного производства за счет оставшегося коли-
чества биогаза: может быть покрыта лишь часть энергетических потребностей основного производства (около 10%). Однако в целом экономия за счет получаемого метана весьма существенна.
Таблица
; Заводы
Показатели дрожже- вые сахар- ные крахма- ло-па- точные
Объем перерабатываемой продукции,;-10 т 0,6 30 1,5
Объем сточнцх црд по заводу, -10 м 5,1 8,9і .. .2,3?
Количество образующегося биогаза, -10 м 4,13 4,54 1,45
Теплотворная способность газа, -10 кДж 2,7 2,7 2,7
4 Количество тепла, -10 ГДж:
расходуемого по заводу 2,6 63 4,6
образующегося за счет сжигания биогаза 11,3 12,2 3,8
расходуемого на очистные сооружения 3,2 ’ ; 5,5 1,4
направленное на основні производство - 8 1 6,7 2,4
12 — соответственно 2,7 и 7,6 м3 на 1 т перерабатываемого сырья; 3’ 4' 5 — соответственно 8, 5 и 6 м3 на 1 и3 сточной воды.
В условиях крахмало-паточных заводов количество тепла, получаемого за счет,метана, полностью удовлетворяет потребности очистных сооружений. Избытка тепла хватает для покрытия нужд основного производства более чем на 50%.
В связи с тем, что применение аэробной очистки высококонцентрированных сточных вод не обеспечивает требуемого эффекта, возникла необходимость поиска иных путей снижения концентрации загрязнений, не требующих аэрации. Биотрансформация сточных вод в метан является наиболее преимущественной и перспективной в данном отношении, Этот процесс не требует кислорода и, следовательно, никаких систем аэрации. Метановое брожение широко используется для сбраживания осадков биологических очистных сооружений, а также осадка, выделяемого в результате предварительной очистки сточных вод в отстойниках. Кроме того, метановое брожение применялось также при производстве витамина В12. Однако в. технологических схемах очистных сооружений этот процесс используется не для очистки сточных вод, а лишь для обработки твердых осадков. Вопросу применения метанового брожения для обработки сточных вод ранее уделялось мало внимания.
Сложившиеся тенденции использования метанового брожения формировали и соответствующий взгляд на этот процесс. У некоторых специалистов, например, существовало представление, что метановое брожение можно использовать только для переработки твердых отходов. В настоящее
время установлено, что его можно применять и для жидких отходов, концентрация загрязнений при этом снижается на 70-90%.
Многочисленные исследования показывают, что большинство сточных вод пищевых, мясо-молочных и микробиологических производств по загрязнениям относятся к высококонцентрированным, для их очистки целесообразно применять метановое брожение, т.е. стадию биотрансформации сточных вод в метан.-При этом не только достигается высокий эффект обезвреживания сточных вод, но и получаются ценные продукты — биогаз, удобрения, кормовые добавки. г
ЛИТЕРАТУРА
1. Кравец В.В., Салюк А.И., Буколова Т.П. Использование процесса метанового брожения как основной стадии очистки высококонцентрированых стоков / / Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды: Тез. докл. конф. — Пущине, 1995. — С. 104-105.
2. Кучеренко Г.А., Головаш Э.А. Особенности очистки сточных вод электрофлотацией // Электронная обработка материалов. — 1991. — № 1. — С. 81-90.
3. Никитин Г.А., Левитина Н.В., Семенова Е.И. Очистка концентрированных сточных вод / / Пищевая и перерабатывающая пром-сть. — 1995. — № 7.
4. Никитин Г.А. Метановое брожение в биотехнологии. — Киев, 1994.
Кафедра автоматизированных систем
и вычислительной техники
Поступила 10.06.2000 г.
