CC BY
82
УДК 637.52.03:621.313 UDK 637.52.03:621.313
ИНТЕГРИРОВАНИЕ РАЗРЯДНО- INTEGRATION OF PULSED
ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В DISCHARGES TECHNOLOGIES IN
МЯСОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩУЮ MEAT INDUSTRY ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Н.П. Оботурова, к.т.н., Ю.И. Куликов, N.P. Oboturova, Cand. Techn. Sci., Y. I.
к.т.н, А.А. Нагдалян, О.А. Гусевская, Kulikov, Cand. Techn. Sci., A.A.
СКФУ Nagdalian, O A. Gusevskaya, NCFU
geniando@yandex.ru
В данной статье проводится обоснование The article includes explanation of real необходимости разработки эффективных need of effective sewage treatment способов обработки технологически technology development. It shows results загрязненных вод пищевых предприятий, of pulsed discharges treatment of meat приведены результаты исследования factory sewage. The authors formed разрядно-импульсной обработки сточных conclusion with research results analysis вод мясоперерабатывающего and point out the main perspectives of
предприятия, сформированы выводы, developed technology further studying осуществлен анализ перспективы and advance in practical aspect. развития исследуемой разработки.
Ключевые слова: сточные воды, пост- Key words: sewage water, post-технологическая вода, разрядно- technological water, pulsed-discharges импульсные технологии, ХПК, БПК, technology, chemical oxygen demand, обеззараживание воды. biochemical oxygen demand, water
disinfection.
В результате бурной техногенной деятельности человека, бесконтрольного развития научно-технического прогресса и, как следствие, возросшего давления на окружающую среду, произошло обострение экологических проблем. Производственная деятельность оказывает прямое воздействие на биологическое равновесие человека с природой в условиях глобального загрязнения окружающей среды. Наиболее актуальна данная проблема для водных ресурсов - основы жизни на Земле.
Вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым природным ресурсом, обладающим накопительными и кондуктивными свойствами.
Экологическая оценка природно-антропогенного комплекса под воздействием контаминирующей системы являющейся источником или результатом выполнения технологических работ, предполагает достоверную оценку экологической обстановки.
Для решения данной задачи были проанализированы данные Ставропольстата относительно годового объема и качества очистки сточных вод, попадающих в водные объекты Ставропольского края.
Так, согласно данным Ставропольстата только за 2012 год в поверхностные природные водные объекты региона было сброшено
о
порядка 164, 33 млн. м3 недостаточно очишенных сточных вод - 95% от общего объема сточных вод. Изучив отчеты за предыдущие годы, было выявлено, что в 2011 году объем недостаточно очищенных сточных вод был еще больше - 170,8 млн. м3 (Рисунок 1).
млн.м®
172
170
166 164
162 160 158
2010 г. 2011 г. 2012 г.
Рисунок 1 - Количество сброшенных недостаточно очищенных сточных в поверхностные природные водные объекты края за 2010-2012 года.
Согласно исследованиям МУП Водоканал (Ставрополь) поверхностные водоемы наряду с примесями природного происхождения имеются различные по составу химические загрязнения (пестициды, фенолы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов и прочее), что обусловлено сбросом в водоемы недостаточно очищенных производственных и бытовых сточных вод.
Современные предприятия используют химические, физические, механические, биологические и различные комбинированные способы очистки пост-технологической воды, однако не один из этих методов не обеспечивает необходимую степень очистки и утилизацию всех побочных продуктов, образующихся в процессе обработки или воздействия. Применяемые решения не всегда являются экономически обоснованными, энергетически эффективными и, зачастую, решая одну проблему, трансформируют ее в другую. Таким образом, для решения проблемы очистки воды после технологического использования необходим новый подход и разработка нового способа очистки и обеззараживания контаминантов. В свою очередь, разрабатываемые способы решения проблемы должны отвечать критериям необходимого качества очистки сточной воды, обеспечивать высокую интенсивность процесса, надежность работы, эргономичность, обеспечивать экономию ресурсов, в том числе и энергии.
Экономически эффективным и экологически приемлемым способом комбинированной очистки и обеззараживания сточных вод пищевых предприятий может стать разрядно-импульсная технология.
Разрядно-импульсная технология основана на явлении пробоя электрического разряда в жидкости и возникновении целого комплекса физико-химических явлений, получивших в совокупности название Электрогидравлический эффект [3].
Электрогидравлический эффект представляет собой процесс прямого преобразования электрической энергии в механическую энергию гидродинамического возмущения, воздействующего на все объекты, находящиеся в жидкости.
С целью исследования эффективности выдвинутой гипотезы о целесообразности использования комбинированной очистки и обеззараживания сточных вод пищевых предприятий на основе
1164.33 млн. ад'
т
разрядно-импульсной технологии, были организованы и проведены экспериментальные работы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
В связи с тем, что вода на выходе технологического цикла представляет собой сложную полидисперсную систему, было проведено исследование химического состава экспериментальных объектов на содержание перечисленных показателей и веществ. Результаты химического исследования приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Резул ьтаты химического исследования
Показатели Ед. изм. Концентрация определяемых показателей
Контр. образец Опытный образец
Взвешенные вещества мг/дм3 181,25 18,5
БПКпол мгО2/дм3 762,0 55,5
ХПК мгО/дм3 1295,4 1295,6
Нитриты мг/дм3 0,06 0,01
Нитраты мг/дм3 51,5 33,6
Фосфаты мг/дм3 14,01 3,65
Ион аммония мг/дм3 548,3 53,8
Жиры мг/дм3 9,8 5,6
Железо мг/дм3 6,11 8,8
Медь мг/дм3 0,023 0,165
Согласно результатам определения химического состава контрольного и опытного образцов, представленным в таблице 1, можно сделать вывод о том что, в результате проведенного исследования в обработанном образце воды уменьшилось содержание: взвешенного вещества, БПКполн., нитритов, нитратов, аммонийных остатков, фосфатов. Также в опытном образце наблюдается снижение содержания жиров по отношению к контрольному. Повышение содержания ионов железа и меди в опытном образце обусловлено природой электрода, т.е. имеет место эрозия материала. Для устранения данной тенденции возможно генерирование специальных мембран вокруг электрода, либо смена материала.
Тем не менее, по химическому составу опытный образец сточной воды после очистки соответствует нормам СанПиН (за исключением ХПК). Высокое значение ХПК можно связать с медленным поглощением активных форм кислорода (АФК), образовавшихся во время формирования высоковольтных разрядов. Медленное протекание процесса поглощения АФК, возможно, является следствием низкой скорости реакции взаимодействия с гидроксильными радикалами. Также следует учесть влияние кислотности воды на скорость реакции. В нашем случае уровень рН опытного образца оказался выше этого показателя в контрольном образце на 0,4 ед. (8,08 - 8,52). Это значения соответствуют требованиям СанПИН и лежит в интервале 6,5-9 [1].
Таким образом, следует предположить, что со временем показатель снизится. Уместной будет непродолжительная выдержка обработанной воды в отстойниках.
РЕЗУЛЬТАТЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Экспериментально установлено, что прямое воздействие разряда губительно действует на суспензированные в жидкости микроорганизмы, и жидкость, полученная после соответствующей электрогидравлической обработки, приобретает наведенную бактерицидность, не снижающуюся с течением времени. При этом, как правило, полностью разрушаются бактериальные клетки и даже отдельные их фрагменты. При соответствующем режиме обработки может быть разрушена любая из составляющих клеточной структуры. Результаты проведенного микробиологического исследования представлены в таблице 2.
Показатели Ед. изм. Результаты исследований
Контр. образец Опытный образец
ОКБ КОЕ/мл 6,3*108 0,48*102
ТКБ КОЕ/мл 6,3*108 0,48*102
Коли-фаги БОЕ/мл 103 Не обнаружено
Возбудители кишечных инфекций КОЕ/мл + Не обнаружено
Яйца гельминтов + Не обнаружено
Согласно полученным данным, контрольный образец сточной воды мясоперерабатывающего предприятия характеризовался интенсивной микробиологической обсемененностью. Однако микробиологические показатели обработанной воды соответствуют нормам СанПИН. Результаты микробиологического исследования представляют собой практическое подтверждение теоретических предпосылок бактерицидности электрогидравлического эффекта, или обеззараживающего свойства разрядно-импульсной технологии.
Учитывая особенность разрядно-импульной технологии и универсальность ее применения (ранее осуществлялись исследования по влиянию электрогидравлического эффекта в системе рассол-мясо на показатели качества и безопасности мясопродуктов [2]), в будущем будет сформирован новый вектор развития данных экспериментальный работ, который будет направлен в сторону интенсификации процесса поучения экстрактов для производства пищевых продуктов путем синергизма УЗ-обработки с разрядно-импульсным воздействием [5].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: СанПиН .1.5.980-0// КонсультантПлюс, 2010
2. Оботурова Н.П., Нагдалян А.А. Разработка нового способа интенсификации процесса посола мясного сырья, основанного на разрядно-импульсном воздействии/Н.П. Оботурова, А.А. Нагдалян//Fleischwirtschaft International Russia-2013-№1.
3. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. -Л.: Машиностроение, 1986.
4. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект.-М.-Л.: Машгиз, 1955. 51с.
5. Оботурова Н.П., Судакова Н.В., Кокоева В.С., Зайцев А.С. Применение экстрактов растительного сырья при производстве пищевых продуктов/ Н.П Оботурова., Н.В. Судакова, В.С Кокоева., А.С. Зайцев //Пищевая промышленность.- 2013. -№6.
6. Промтов М.А. Машины и аппараты с импульсным энергетическим воздействием на обрабатываемые вещества: Учебное пособие. -М.: Машиностроение, 2004. -136с.
7. Дрозд Г.Я, Зотов Н.И., Маслак В.Н. Технико-экологические записки по проблеме утилизации осадков городских и промышленных сточных вод. - Донецк. ИЭП НАН Украины, 2001. -340с.
