CC BY
11
УДК 628.316.13 табл. 1. Ил. 3. Библ. 12.
рециркуляция сточных вод в мясоперерабатывающей
ПРОМЫШЛЕННОСТИ —
один из принципов «ЗЕЛЕНЫХ» технологий
Никифоров Л.Л., доктор техн. наук, Дадаев И.Х., Шанк М.А.
Московский Государственный Университет Пищевых Производств
Ключевые слова: сточные воды, очистка сточных вод мясоперерабатывающих предприятий, «зеленые» технологии, рециркуляция сточных вод
Реферат
Рост темпов производства мясной продукции и увеличение количества мясоперерабатывающих предприятий заставляет задумываться о внедрении более совершенных методов обеззараживания сточных вод с целью обеспечения населения чистой и качественной водой. Развитие «зеленых» технологий активно набирает обороты одновременно с быстрорастущей потребностью в чистой воде, а также наряду с государственной политикой, направленной на обеспечение благоприятной экологической обстановки. Рост населения, модернизация промышленности и наращивание производственных мощностей, а также глобальные изменения климатических условий являются основными причинами, вынуждающими искать принципиально новые решения для обеспечения рационального природопользования и защиты населения от вредных и опасных факторов. Однако в настоящее время очистка сточных вод напрямую касается и недобросовестных производителей. Ведь увеличивающиеся ответственность и штрафы за причинение ущерба водным объектам и окружающей среде являются серьезными финансовыми издержками для предприятий. Рециркуляция сточных вод в мясной промышленности рассматривается как одно из экономически и экологически выгодных решений.
RECYCLiNG WASTE WATER iN THE MEAT PROCESSiNG iNDUSTRY - ONE OF THE PRiNCiPLES OF «GREEN» TECHNOLOGiES
Nikiforof L.L., Dadaev I.H., Shank M.A
Moscow State University of Food Production
Key words: wastewater, wastewater treatment for meat processing enterprises, «green» technologies, wastewater recycling
Summary
The growth in the rates of production of meat products and the increase in the number of meat processing enterprises make us think about the introduction of more advanced methods of disinfection of waste water in order to provide the population with clean and high-quality water. The development of «green» technologies is actively gaining momentum simultaneously with the rapidly growing need for clean water, as well as along with government policies aimed at ensuring a favorable environmental situation. Population growth, modernization of industry and increase in production capacity, as well as global changes in climatic conditions are the main reasons forcing to seek fundamentally new solutions to ensure rational use of natural resources and protect the population from harmful and dangerous factors. However, at present, wastewater treatment directly applies to unscrupulous producers. After all, increasing liability and penalties for causing damage to water bodies and the environment are serious financial costs for enterprises. Recycling sewage in the meat industry is considered as one of the economically and environmentally beneficial solutions.
ПроблемаХХ! века - обеспечение человека чистой и доступной водой. Во всем мире водоснабжение развивается вместе с быстрорастущим спросом, который усугубляется ростом населения, глобальными изменениями климатических условий и общим неконтролируемым ухудшением качества воды. Невозможно переоценить важность технологических инноваций в обеспечении комплексного управления водными ресурсами [1].
Высокий уровень водопотребления и образование высокозагрязненных стоков (жир, кровь и др.) создают серьезную экологическую проблему для мясоперерабатывающих производств - до 90% расходуемой на технологические нужды воды впоследствии переходит в стоки. Для технологических и бытовых целей на мясокомбинатах используется вода питьевого качества. Фактически для предприятий стоимость воды возросла до уровня стоимости используемой в про-
1 Различные химические реагенты
2 Растворители
3 Жиры
4 Моющие средства
5 Охлаждающие жидкости
мышленности (нефть, газ и т.п.). Цена на воду не перестает возрастать. Тем самым можно предположить, что в скором времени воду приравняют к «золотому» сырью. Спуск предприятиями сточных вод оставляет значительный след в окружающей среде, изменяя показатели состава и свойств воды в водоемах. Тем не менее, на мясокомбинатах загрязненная вода в первую очередь подвергается необходимой очистке, после чего поступает в центральные системы водоотведения городов; остальные предприятия сбрасывают очищенный сток в водоемы [2, 3]. В соответствии с существующими нормами (Федеральный закон «Об охране окружающей среды», СанПиН 2.1.5.980-00 и распоряжением Правительства РФ от 24 декабря 2014 г. № 2674-р), сточные воды мясокомбинатов должны быть подвергнуты локальной очистке на территории самого предприятия от взвешенных веществ и жиров с использованием наилучших современных технологий.
Небольшой Высокая
Небольшой Высокая
Небольшой Высокая
Средний Средняя
Большой Низкая
Сточные воды пищевых производств, в особенности мясоперерабатывающих предприятий, представляет собой сложную систему, состоящую из различных компонентов. Основные загрязнения - это взвешенные вещества, жиры, различные моющие средства и т.п. В таблице 1 приведены выводы, основанные на теоретическом анализе литературы, касающейся изучения состава загрязняющих веществ в сточных водах. Результаты данного анализа позволяют проследить обратно пропорциональную зависимость объема загрязнителя и самой степени загрязнения. Это обуславливается различием концентраций загрязнителей.
Стратегию управления методами очистки сточных вод (отходов) следует решать с помощью структурного подхода, который включает идентификацию отходов и загрязнителей и решение проблем очистки и обеззараживания на каждом этапе процесса обработки (рисунок 1). В основе подхода лежит полное удаление загрязнителей. Уничтожение всех оставшихся необработанных осадков (отходов) или же рециркуляция сточных вод - будут являться наиболее предпочтительными вариантами.
Таким образом, обработку сточных вод пищевых производств можно рассматривать как очистку сточных вод от грубо-дисперсных примесей [5] и обеззараживание очищенных сточных вод [4, 6, 7].
Таблица 1
Стандартные загрязнители
№ п/п Тип загрязнителя Объем Степень загрязнения
1 2 3 4
Далее в структурном подходе представлена очистка сточных вод, первой стадией которой является очистка от гру-бодисперсных примесей и дальнейшее обеззараживание сточных вод. Следующим, вторым этапом, является определение возможности их переработки и повторного использования. В конечном счете получаем метод рециркуляции, который способен выполнять несколько функций, являющийся третьим этапом. Например, рециркуляция внутри процесса очистки стока, т.е. повторное разбавление вновь поступающих концентрированных сточных вод слабоконцентрированной и очищенной ранее водой, либо же при наилучшем исходе очищенную воду можно повторно использовать в другом произ-
водстве (например, в качестве технической воды), что и является одним из принципов «зеленых» технологий. Четвертым этапом в структурном треугольнике являются уничтожение или дальнейшая реализация нерастворимых осадков, отходов, которые абсолютно невозможно переработать каким-либо образом. Для их безопасной утилизации следует использовать методы сжигания, представляющие собой общие примеры конечных действий.
Вместе с тем следует рассмотреть актуальные решения задач рециркуляции, которые заключаются в выборе такой схемы очистки сточных вод предприятий, при минимальных затратах которых обеспечиваются необходимые или максимальные степени очистки. Прове-
дена попытка решения данной задачи с использованием многолетнего опыта эксплуатации очистных сооружений и данных по эффективности их работы в мясной промышленности [10].
Исходя из того, что процессы очистки являются продолжением основных технологических процессов, построим схему взаимодействия производства с очистными сооружениями (рисунок 2).
Водопроводная вода расходуется не только на основные технологические операции, но и на мойку оборудования, полов, на нагрев и охлаждение оборудования между технологическими циклами производства Т. Таким образом, при расчете очистных сооружений можно исходить из объема сброса сточной воды Ув с концентрацией загрязняющих веществ вв, осуществленного за цикл работы производства т, концентрацией загрязняющих веществ очищенной сточной воды У и расходом стандартизирующей жидкости 0> [9].
Одним из способов нормализации стока, практикуемым на предприятиях мясоперерабатывающей отрасли, является разбавление недостаточно очищенной воды до необходимой концентрации. Очевиден факт возможности рециркуляции сточной воды на очистных сооружениях предприятия с целью достижения нормативной концентрации загрязняющих веществ.
Учитывая особенности и назначение процессов очистки, можно предложить три возможных способа стандартизации стока по концентрации загрязнения (рисунок 3а, б, в).
На рисунке 3 (а, б, в) указаны следующие обозначения:
в(т) - концентрация загрязнений стока, поступающего на очистку; У - концентрация загрязнений очищенного стока;
2 - концентрация загрязнений водопроводной воды; X - концентрация загрязнений разбавленного стока, идущего на очистку;
Рисунок 1. Структурный подход к контролю очистки сточных вод
ПОЛНОЕ УДАЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
Рисунок 2. Схема взаимодействия производства с очистными сооружениями
Очистные аппараты
Производство Сток 1 2 к
1/
Очищенная жидкость
Р, V
Т, V , 6
' в в
2018 | № 1 ВСЕ О МЯСЕ
е - коэффициент эффективности очистки оборудования; V - смеситель;
д - расход стандартной жидкости; Qo - начальный расход стандартизируемой жидкости;
0 - общий расход стандартизируемой жидкости.
а) Представленный на рисунке 3а способ стандартизации стока реализуется за счет разбавления уже очищенного стока водопроводной водой. Составим уравнения материального баланса:
Х(т) = К х в(т) (1)
Ух 0 = Х(т) х (0 - д) + 2 х д, (2) где К - коэффициент очистки, К=1 - е.
Обозначим q/Q = a, имеющий смысл коэффициента рециркуляции, и учитывая, что Х(т) = К • 6(т), имеем:
У1 = в(т) х К(1 - а) + 2 х а (3)
б) На рисунке 3б исходный сток разбавляется водопроводной водой. Продолжая предыдущие рассуждения, имеем:
У2 = К[в(т) х К(1 - а) + 2 х а] (3)
в) В случае рисунка 3в, исходный сток, поступающий на очистку, разбавляется уже очищенной рециркулируемой жидкостью:
(1 - а)
У =
3 1 - Кх а
х К х в(т)
о в десятки раз снизить себестоимость очистки;
о снять ограничения в технологических режимах дезинвазии. Несмотря на сложность внедрения инновационных технологий, будущее планеты остается за «зелеными» технологиями. Приоритетом избран путь защиты окружающей среды, а не её уничтожение, что повышает силу не только экономики государства, но и самого человека. Отдельно необходимо отметить, что разработка и внедрение «зеленых» природоподоб-ных технологий являются приоритетом отечественной науки [12]. Благоприятная экологическая обстановка - залог здо-
ровья, жизни, долголетия и процветания человека и его будущих поколений. Обобщая вышесказанное, стоит отметить, что необходимо пересмотреть существующее направление в экономике и политике и все больше уделять внимание «зеленым» совершенствованиям и внедрению современных инноваций.
© КОНТАКТЫ:
Никифоров Леонид Львович а lelnik@list.ru Дадаев Ислам Хусейнович а Dadaev95@gmail.com Шанк Михаил Андреевич а mishashank1996@gmail.com
Анализ проведенных математических операций позволяет сделать вывод об оптимальности способа очистки стока, приведенного на рисунке 3б. Принимая во внимание факт увеличения требований к качеству очистки и стоимости водопроводной воды, наиболее перспективным из приведенных способов стандартизации стока является третий способ (рисунок 3в) [8].
Важное место занимают вопросы экономической эффективности разработки и применения «зеленых» технологий, которые зависят от конкретной сферы деятельности. На начальном этапе развитие «зеленых» технологий может быть весьма затратным, однако в дальнейшем «озеленение» может обеспечить не только увеличение природного капитала, но и более высокий уровень ВВП страны, в которой технология применяется [11].
Внедрение «зеленых» технологий позволяет:
о вывести из технологии высокотоксичные химические реагенты или значительно сократить их дозировки, заместив их экологически безопасным биологическим продуктом; о снизить уровень энергозатрат при обработке сточных вод; о одновременно обрабатывать осадок и сточную воду;
