CC BY
61
ца 2
628.1/3:628.54:628.543.531.53
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАСЛО-ЖИРОВОГО КОМБИНАТА
(н),
ІЄНО
оче-
эти-
тех-
:яет-
•ъ
кРЬ
Си
Сс1
Дук-
зова-
пьст-
?тал-
щая
.аре,
ллов
ОЛЬ-
ово-
да.
СОВОЙ
водах
одук-
жно-
ормы
ктов.
:рби-
ентов
онно-
узов.
72.
А.О. РЫБАК
Украинский государственный университет пищевых технологий
Сточные воды масло-жировых предприятий с точки зрения характера загрязнений относятся к числу концентрированных и трудно окисляемых промышленных стоков. Как литературные данные [1, 2], так и результаты наших исследований, проведенных на стоках Винницкого масло-жирового комбината, свидетельствуют о высоких показателях исходных загрязнений стоков (таблица).
При исследовании очистки жиросодержащих сточных вод ЖСБ использовались стандартные арбитражные методы определения качественных показателей воды по Лурье [3].
Сточные воды предприятий масло-жировой промышленности содержат жир в плавающем, заэ-мульгированном, коллоидном и растворенном состоянии. Количество плавающего жира зависит от организации технологического процесса, вида перерабатываемого сырья, состояния оборудования и трубопроводов.
В мировой практике в качестве предварительной очистки ЖСБ используют механический (отстаивание, сепарация), физико-химический (флотация, коагуляция), электрохимический (электроди-
ализ) методы; в качестве доочистки — аэробный и мембранный (ультрафильтрация, микрофильтрация) методы очистки. Известно [2, 4-9], что физико-химические методы очистки сточных вод, применяемые в отечественной и зарубежной масложировой промышленности, имеют много недостатков (потребность в дорогостоящих реагентах, проблема утилизации продуктов очистки, энергоемкость, ручной труд и т. д.), а очищенный сток не отвечает требованиям, предъявляемым органами водного и санитарного надзора перед его сбросом в сплавную канализацию города.
В то же время широко известно применение метанового брожения для очистки высококонцентрированных сточных вод мясокомбинатов, дрожжевых, спиртовых, консервных, винокуренных и молочных заводов, химико-фармацевтических предприятий [10, 11]. Преимуществами очистки сточных вод в анаэробных условиях являются высокая эффективность процесса, возможность снижения концентрации органических веществ в неразбавленной сточной жидкости. Последующая доочистка таких стоков в биохимических аэробных устройствах позволяет понизить концентрацию токсических веществ в сточной жидкости, что дает возможность сбрасывать ее на городские очистные сооружения.
Таблица
жсв
Показатель сырые после сбраживания в метантенке после доочистки
Литературные данные Данные исследований в аэротенке в "Симбиотенке”
Запах Сероводорода, прогорклого жира Прогорклого жира Сероводорода Гнилостный Отсутствует
pH 5,2-7 . 2-4 7,5 7,7 8,1
Растворенный кислород, мЮ2/ л Отсутствует 0,1 2,5
Жесткость, мг-зкв/л 5,2-9,1 ’ ; 7,5 6,3 6,2 5,9
ВПК, мг02/ л 47,0-90 8500-10112 2987,0 442,0 325,0
ХПК, мг02/л 7112-10000 11700-12500 3700,0 600,0 390,0
Азот аммонийный, мг/л 2,0-7,5 18,8-42,0 8,0 4,0 1,2
Нитриты, мг/л 0,02-2,0 2,8-3,5 2,0 2,3 1,8
Нитраты, мг/л 0,12-3,82 1,6-2,4 1,9 2,5 3,7
Фосфаты, мг/л 5,3 6,6-6,9 2,6 1,2 0,6
Сульфаты, мг/л 34,2-180,0 143,0-160,0 169,0 157,0 160,0
Железо, мг/л 5,26 4,0-5,8 2,4 0,3 0,1
Хлориды, мг/л 29,0-290,0 280,0-310,0 305,0 309,0 327,0
Взвешенные вещества, мг/л 44,0-162,4 1000-1200 3745 1650 141,0
Сухой остаток, мг/л 296,0-684,4 12450-13000 4850 2198 232,5
Эфирорастворимые вещества 101,0-396,0 4,5-6,0 2,5-4,0 0,15-1,5 Отсутствуют
ИЗВЕС
Степень деструкции органических веществ при анаэробном разложении в несколько раз выше, чем при аэробных методах очистки, хотя процесс очистки при этом несколько замедлен. Использование анаэробной предочистки концентрированных стоков решает не только проблему загрязнения окружающей среды, но и позволяет утилизировать продукты загрязнений в биогаз как источник энергии, получать микробную биомассу, обогащенную витамином В12, для использования в сельском хозяйстве [11].
Цель настоящей работы — исследование процессов очистки и биотрансформации органических загрязнений концентрированных ЖСБ с целью определения оптимального режима метановой ферментации с последующей доочисткой стоков в аэробных условиях до норм ПДК перед сбросом в сплавную канализацию города.
Для исследований использовали лабораторную модель метантенка, состоящего из герметичной емкости, трубопроводов подачи стоков, отвода очищенной воды, биогаза и избыточного активного ила. Биогаз поступал в газгольдер, из которого периодически отбирались пробы для определения процентного содержания метана.
Для аэробной ферментации применяли лабораторные модели аэротенка-вытеснителя, а также автоматической биохимической станции ’’Симби-отенк”, которая работала на проток [12, 13].
Метановое брожение проводили при температуре 45±2°С, что соответствует исходной температуре общего стока масло-жирового комбината. Количество активного ила составляло 30% объема метантенка, или 16 г/л по сухим веществам СВ.
Для определения оптимальной скорости очистки ЖСБ в метантенке, при которой происходит наиболее полное извлечение органических загрязнений, проводили непрерывный процесс брожения с целью получения максимального снижения ХПК с 12000 до 3700 мг 02/л. При адаптации микрофлоры в метантенке к стоку это происходило на 3-и сут анаэробной ферментации, а максимальное накопление биогаза — до 0,23 л/г сброженных веществ — на 2-е сут (рис. 1). Динамика изменения других показателей, характеризующих процесс метанового брожения, также представлена на рис. 1.
Биогаз,
л/г сброженных 0,25 вс шести
од '------------pH
■^-Летучие
кислоты,
МЛ/ИЛ Молочная кислота, мл/мл I Биогйз, л/г сброженных і веществ
Рис. 1
Таким образом, теоретически максимально допустимый проток при_ непрерывном анаэробном сбраживании 0,014 ч”1, однако при уточнении значения скорости протока на практике оказался несколько выше.
Для дальнейшей локальной биохимической очистки сточной воды значение ХПК не должно превышать 2000 мг 02/л. Нашими исследованиями установлено, что наиболее эффективное снижение концентрации органических загрязнений в предварительно очищенном стоке происходит путем вторичного метанового сбраживания жидкости.
При исследовании периодического процесса анаэробной ферментации на второй ступени ведения процесса выяснилось, что существенного снижения значений ХПК не происходит. Анализируя вышеизложенное, для ускорения процесса брожения повышали концентрацию активного ила в метантенке путем его рециркуляции и добавляли дополнительные источники азота.
При увеличении загрузки метантенка активным илом с 16 до 19 г/л по СВ глубина сбраживания ЖСК составляла 52% (рис. 2: 8).
І І II I І І І І I
Рис. 2
Зависимость глубины сбраживания стоков от вида и концентрации стимулирующих веществ представлена на рис. 2: 1, 2,3,4 — мочевина 0,5; 1; 2 и 5 г/л; 5 — дрожжевой автолизат 1 г/л; б, 7 — вытяжка шрота подсолнечника 100 и 20 г/л; 8,9,10 — повышение концентрации активного ила до 19, 22, 27 г/л. Наибольшая глубина очистки наблюдалась при добавлении мочевины в количестве 1 г/л (рис. 2: 2).
Продолжительность доочистки сброженных в лабораторном метантенке ЖСБ в модели аэротен-ка составляла 24 ч, тогда как в ’’Симбиотенке” ее пребывание составляло 12 ч, а качество очистки было выше (таблица).
ВЫВОДЫ
1. Сточные воды масло-жировых предприятий могут быть очищены путем метанового сбраживания с последующей аэробной доочисткой.
2. Стимуляция процессов брожения мочевиной позволяет сократить время очистки и одновременно понизить количество загрязнений, но при этом увеличивается количество аммонийного азота на выходе.
3. Наиболее рациональным приемом локальной очистки ЖСБ может служить компоновка очистных методов по схеме метантенк—симбиотенк.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вода и сточные воды в пищевой промышленности: Пер. с
польск. — М., 1972. — 384 с.
2. Линьков Ф. Установка для очистки сточных вод //
Мясная индустрия СССР. — 1973. — № 8. — С. 25.
Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. — 376 с.
М.: Химия, І971.
4. Ив
ко-:
ны;
исп
прс
5. Ку; сод ищ
6. Ме ки неї Доі Тб!
7. Оп рал ва&
8. Злі рої др.
М.С.
Л.Ф.
Одеса
Пр
зуют(
лочи
зуют<
ИСТО1:
комп,
полу‘
затем
друга
Во
окру)
пище
вредк
ПВ.
На ЭВВ ПВ, I ботк»
В; спосо и све ли о( раст! (96±1 прод)
Ре: (табл ит и: лигш раств содер небол ловли ния, ионы пищу
1999
Ьчи-
пре-
іями
ІНИЄ
ред-
дем
и.
есса
ЇЄДЄ-
сни-ируя оже-иа в ішли
1НЫМ
ания
ю
ОБ ОТ іцеств :а 0,5; / л; б, ) г/л; го ила истки шиче-
ШХ в зотен-їє” ее истки
иятий
іжива-
виной земен-ї этом эта на
ільной
очист-
шк.
: Пер. с
вод / / 25.
вод. —
4. Иваненко А.И., Отлетов В.В., Коваленко Ю.А. Физико-химическая очистка и повторное использование сточных вод масложиркомбината / / Очистка сточных вод и их использование в замкнутых системах водного хозяйства промышленных предприятий. — М., 1988. — С. 22.
5. Кузнецова Г.Н. Новые методы и средства очистки жиросодержащих сточных вод: Обзорн. информ. / / Мясная индустрия СССР. — 1972. — № 1. — С. 21.
6. Мечурглишвили Т.И. Лабораторные исследования очистки жиросодержащих эмульсионных сточных вод с применением импульсных токов в сочетании с флотациеи / / Добыча и обогащение полезных ископаемых Грузии. — Тбилиси, 1985. — С. 45.
7. Опыт очистки жиросодержащих стоков на электрофлотаторах / B.C. Надысев, Ю.В. Устинов и др. // Масло-жировая пром-сть. — 1973. — № 2. — С. 39.
8. Электрофлотационная очистка жиросодержащих растворов / О.Р. Шендрин, Е.Е. Андреева, М.И. Пономарев и др. // Химия и технология воды. — 1993. — 15. — № 1.
— С. 54.
9. Промышленный опыт извлечения жиров из барометрических вод / A.A. Шмидт и др. // Масло-жировая пром-сть.
— 1971. — № 1. — С. 37.
10. Морозова К.И. Влияние концентрации анаэробного активного ила на интенсивность метанового сбраживания концентрированных сточных вод / / Тр. ВОДГЕО. — 1976. — Вып. 58. — С. 76.
11. Никитин Г.А. Метановое брожение в биотехнологии. — Киев: Вища школа, 1990. — 207 с.
12. ’’Симбиотенк” — автоматическая станция биологической очистки сточных вод / В.В. Кравец, O.P. Товстуха, Ю.В. Осауленко и др. // Мат. VI Всеукр. науч.-практ. конф. ’’Вода — проблемы и решения”. — Днепропетровск, 1998.
— С. 189.
13. Пат. UA № 9115 A, C02F 3/02, от 30.09.96; Приоритет от 07.04.80.
Кафедра биохимии и экологии пищевых производств
Поступила 15.04.99
[664.7+664.121 ]:677.2.002.612
ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА И САХАРНОЙ СВЕКЛЫ КАК СОРБЕНТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
М.С. ДУДКИН, Т.В. САГАЙДАК, С.П. РЕШТА,
Л.Ф. ЩЕЛКУНОВ
Одесская государственная академия пищевых технологий
При переработке зерна и сахарной свеклы образуются побочные продукты: отруби, пленки, оболочки зерна, свекловичный жом, которые используются как корм, а в последние годы — как источник пищевых волокон ПВ [1]. В процессе комплексной переработки этого сырья наряду с ПВ получают растворы моносахаридов, превращаемые затем в кормовые или хлебопекарные дрожжи и другие продукты [2].
Возрастающая экологическая загрязненность окружающей среды способствует накоплению в пищеварительном тракте человека экологически вредных веществ ЭВВ, которые могут быть связаны ПВ.
Нами были описаны результаты сорбции ряда ЭВВ комплексом ПВ и отдельными полимерами ПВ, выделенными из вторичных ресурсов переработки винограда [3].
В данной работе рассматривается сорбционная способность ПВ ряда продуктов переработки зерна и свекловичного жома. Пищевые волокна выделяли обработкой очищенного сырья водным 1%-м раствором серной кислоты при нагревании (96±2°С) в течение 60 мин, после чего полученный продукт фильтровали, промывали и сушили.
Результаты анализа химического состава ПВ (табл. 1) показывают, что основная их часть состоит из полисахаридов гемицеллюлоз, целлюлозы, лигнина — малорастворимых в воде и водных растворах кислот. Для компонентов ПВ характерно содержание гидроксильных, карбоксильных и в небольшом количестве аминогрупп [1,4], что обусловливает их способность сорбировать ионы аммония, металлов, органических соединений. Эти ионы содержатся в питьевой воде, попадают в пищу. Поэтому в дальнейшем рассматривали спо-
собность ПВ, выделенных из различного сырья, связывать ионы аммония, свинца, азотной и азотистой кислот, а также молекулы фенола, формальдегида, амида угольной кислоты.
1
Химический состав ПВ, % от абс. СВ
^ырье для получения ПВ Гемицел- люлозы Цел- люлоза Лиг- нин ’’Сырой’ протеин Зола
Пшеничные отруби 22,28 46,62 14,29 12,71 2,89
Отруби тритикале 23,05 48,19 15,91 11,46 2,19
Пленки риса 17,36 40,02 20.90 2,90 10,21
Оболочки гречихи 16,01 35,11 34,17 1,71 3,15
Оболочки гороха 20,52 34,00 31,04 2,00 1,25
Свекловичный жом 31,70 11,50 33,60 9,70 2,00
В опытах ПВ и раствор сорбируемого вещества смешивали при гидромодуле 20, температуре 20°С. После перемешивания в течение 30 мин отбирали пробу и определяли содержание в фильтрате количества сорбатов по известным методикам [5-8]. Параллельно проводили контрольные опыты.
Способность ПВ сорбировать ионы аммония (табл. 2) зависит от вида растительного сырья, из которого они выделены. Наибольшее связывание отмечено для ПВ свекловичного жома (содержащих в сравнении с другими ПВ большее количество пектиновых веществ), наименьшее — для ПВ отрубей гороха. Установлено, что с увеличением концентрации ионов аммония в растворе растет общее связывание данного сорбата.
Результаты сорбции пищевыми волокнами ЭВВ представлены в табл. 3. Для сравнения приведены показатели сорбции известных сорбентов (активированного угля и полифепана) в аналогичных с ПВ условиях по отношению к тем же ЭВВ [9, 10].
