CC BY
17УДК 628.3
А.Р. Накипов, Г.Ю. Фёдоров ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ МОЛОКОЗАВОДОВ
В статье рассматриваются характерные особенности стоков предприятий, занимающихся переработкой молока. Рассмотрены существующие проекты очистных сооружений молокозаводов, а также проведен анализ отечественных и зарубежных наработок в этой сфере, предложены две основные технологические схемы организации водоочистки.
Ключевые слова: переработка молока, загрязнения, стоки, очистка, обезжиривание, технологическое оборудование, расчет технологического оборудования.
Характерной особенностью стоков предприятий, занимающихся переработкой молока, является высокая их загрязненность органическими веществами. Наблюдается это больше там, где в воды попадает сырная и творожная сыворотки и при этом отходы полностью не утилизируются. Если же на предприятии производятся масложировые продукты, к обычному набору примесей добавляются жиры, масла. Все вместе создает обширный «букет» загрязнений, которые удалить каким-то одним способом или оборудованием невозможно.
Существующие проекты очистных сооружений молокозаводов, а также анализ отечественных и зарубежных наработок в этой сфере, предполагают две основные технологические схемы организации водоочистки. Со сбросом в водоем и сбросом в коммунальные системы водоотведения.
1) Первая технологическая схема со сбросом в водоем.
При этой схеме сточные воды молочного производства проходят следующие стадии очистки:
-аэробная фильтрация в биофильтре;
-очистка в аэротенках;
-фильтрационная доочистка;
-ультрафиолетовое обеззараживание.
Биологические процессы в аэротенках идут с интенсивным перемешиванием и циклической аэрацией. Это дает возможность активно окислять органические соединения. Подача реагента в аэротенках дополнительно запускает процессы денитрификации и нитрификации.
Конечные стадии очистки - фильтрационная доочистка и ультрафиолетовая дезинфекция, позволяют довести сбрасываемую воду до показателей, соответствующих нормативам для водоемов рыбохо-зяйственного назначения.
2) Вторая технологическая схема со сбросом в коммунальные системы водоотведения. В этом случае сточные воды подвергаются следующим стадиям очистки: -процеживание;
-усреднение и нейтрализация;
-обезжиривание;
-флотационная очистка;
-двух стадийная анаэробная обработка;
-аэробная очистка с использованием биофильтров.
В общем случае показатели загрязнений по ХПК, БПК, взвешенным веществам и хлоридам для сыродельных заводов в 1,5-2 раза выше, чем для заводов по переработке молока. Это следует учитывать при подборе очистного оборудования и проектировании схем очистных сооружений.
Для устранения крупных частиц и фильтрации воды, необходимо использование барабанных решёток ротационного типа с отверстиями 0,75-1 мм. Лучшего эффекта очистки можно добиться путём использования процеживателей, т.к. их фильтрующая поверхность содержит стержни клиновидного профиля. Такая форма фильтрующих решёток реже забивается мусором. По результатам наблюдения за работой систем очистки стоков на молокозаводах были выявлены недостатки функционирования барабанного процеживателя, нуждающегося в наружной подаче воды. При таком оборудовании очистные сооружения не обеспечивали должную очистку стоков, некоторая часть твёрдых примесей проскакивала под ножом, удаляющим отфильтрованный мусор. Использование процеживателей, обеспечивающих
© Накипов А.Р., Фёдоров Г.Ю., 2016.
Вестник магистратуры. 2016. № 7(58). Т. II
ISSN 2223-4047
внутреннюю фильтрацию, успешно решило эту проблему. Этот эффект достигается за счёт того, что для очищаемых стоков поддерживается температурный режим, устраняющий проблему засорения фильтрующих решёток. Оценка работы таких процеживателей достаточно высока, а степень очистки от взвешенных частиц составляет 40-45 %, по ХПК - 10-15%. Уменьшения объёмов выловленных отходов добиваются путём прессования при использовании шнековых пресс-траспортёров, коэффициент прессования которых достигает 3.
Принцип работы барабанной решетки:
Поток очищаемой сточной воды при помощи насосной станции подается в механическую барабанную решетку в верхнюю часть. В верхней части устройства имеется специальный слив, откуда сточная вода ламинарным потоком подается на фильтрующей барабан. Твердые частицы размером больше прозоров фильтрующего барабана остаются на его поверхности, а отфильтрованная вода проходит через барабан в специальный водосборник. При вращении фильтрующего барабана, осевшие на его поверхности твердые частицы, снимаются специальным ножом и удаляются в контейнер для дальнейшей утилизации.
Принцип работы фильтрующего барабана:
По мере того, как слой суспензии поднимается, под действием гравитационных сил начинается фильтрование, жидкость под действием силы тяжести медленно проходит сквозь волокнистый слой фильтрующей загрузки, заходя в отделения для фильтрата под проволочной стенкой. Слой волокна удаляют из барабана на стадии, когда фильтрат миновал верхнюю мертвую точку барабана и приближается к поверхности суспензии. Волокнистый слой можно удалять либо механически, с помощью скребков, либо путем пропускания струи жидкости или сжатого воздуха через проволочную стенку. Введенная в отделения для фильтрата жидкость может отводиться из устройства, например, через вал устройства или посредством какого-либо другого приспособления. Длительность периода фильтрации, проводимой на основе гидростатического давления в охарактеризованном выше устройстве, составляет приблизительно 140о оборота барабана, часть начальной фильтрации приблизительно 30о и доля вакуумной сушки (выше поверхности жидкости в сосуде) приблизительно 100о.
Нейтрализация и усреднение состава представляет собой один из этапов химического метода очистки стоков. Для его проведения необходимо использовать резервуар, в оснащении которого присутствует механический перемешиватель. В резервуар автоматическим дозатором подаётся определённое количество щёлочи и кислоты. Расчёт требуемого объёма в резервуаре требует учёта коэффициента часовой неравномерности при перекачке воды. Обычно за коэффициент принимается величина, равная 1,15 - 1,3. Чтобы исключить остывание воды, резервуар подвергают теплоизоляции. Важным физико-химическим этапом в очистке сточных отходов молочного производства является процесс их обезжиривания. Он проводится посредством использования различных аппаратов - это флотационные машины, отстойники, гравитационные жироуловители, сепараторы и пр. Для очистных сооружений молокозаводов наилучший эффект удаления жира показывают напорные флотаторы (рис.1).
Рис. 1. Флотатор на предприятии выпуска молочной продукции
Напорная флотация может быть безреагентная и реагентная (с добавлением флотореагентов). Эффективность безреагентной флотационной очистки характеризуется снижением концентраций: на 50% по жирам; на 35-45% по ХПК; на 50% по взвешенным веществам.
Реагентная флотация дает наиболее заметное снижение загряющих веществ, содержащихся в сточных водах молочных производств. Степень очистки с применением напорных флотаторов Flotomax составляет: 95% по жирам; 65-90% по ХПК; 90-95% по взвешенным веществам.
При реагентной флотации образуется больше флотошлама. Флотошлам может быть насыщен тяжелыми металлами, что затрудняет его аэробную переработку и увеличивает стоимость утилизации отходов. Поэтому выбор безреагентной флотации с экономической точки зрения более обоснован для мелких производств. Для эксплуатации такое оборудование считается сложным, однако даёт отличный эффект очистки стоков. Однако в них присутствуют специальные решётки, трубопроводы с наличием переливных кромок, блоки тонкослойного отстаивания и шнековый транспортёр. Для этого оборудования характерно наличие определённых конструктивных особенностей, обеспечивающих очищение стоков от различных жиров. В донной части очистительного резервуара скапливается осадок (не сфлотированный шлам), подлежащий удалению. Отделение фракций жиров происходит с образованием пены, которая насыщена различными загрязняющими веществами. Этот флотошлам подвергают процедуре принудительного сгущения и фильтрации.
Молочная отрасль нуждается в ряде модернизационных мер по повышению эффективности и экологичности предприятий. В связи с этим разработаны инновационные экологические нормативы:
- компьютерные технологии позволяют отследить уровень загрязнения и эффективность очистки
вод;
- в последнее время для процесса доочистки в молочной промышленности применяются биологические пруды, уже ранее использовавшиеся на других предприятиях пищевой промышленности.
Библиографический список
1. Антонова В.С. Соловьева С.А., Сечина М.А. Технология молока и молочных продуктов: учебное пособие. Оренбург: Издательство ОГАУ, 2001. 440 с.
2.Барабанщиков Н.В., Шувариков А.С. Молочное дело: учебник. М.: Издательство МСХА, 2000. 348 с.
3.Бредихин С.А., Ю Космодемьянский В.Н. Технология и техника переработки молока. М.: Колос, 2003.
400 с.
НАКИПОВ АНИС РАЯНОВИЧ - магистрант, Казанский государственный энергетический университет, Россия.
ФЁДОРОВ ГЕОРГИЙ ЮРЬЕВИЧ - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
