5 Очистка сточных вод

После использования воды предприятиями на технологические цели, она в больших количествах возвращается в водоемы. Сточные воды практически всегда загрязнены. Загрязнения сточных вод подразделяют на органические, неорганические и биологические.

Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки растений, плодов, злаков, бумаги) и животного (физиологические выделения животных, жиры, остатки тканей).

Неорганические загрязнения – песок, глина, шлак, минеральные соли, щелочи, минеральные масла и др.

Биологические загрязнения представлены бактериями, дрожжами, плесневыми грибами, вирусами, мелкими водорослями.

Органические вещества, содержащиеся в стоках пищевых предприятий, разлагаются, поглощают кислород и нарушают биологический цикл в водоемах. Возможные токсичные соединения сточных вод отравляют флору и фауну. Вода становится непригодной для питьевых нужд.

К наиболее вредным относятся стоки дрожжевой, спиртовой, пивоваренной отраслей промышленности. В них содержатся такие соединения как жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, меланоидины, продукты метаболизма дрожжей.

Основные показатели загрязненности сточных вод – концентрация взвешенных веществ, окраска, температура, минеральный состав примесей, количество растворенного кислорода, наличие ядовитых веществ и др. К специфическим показателям оценки сточных вод относятся БПК и ХПК.

БПК – биологическое потребление кислорода. Это количество кислорода, необходимое для окисления микроорганизмами органических соединений сточных вод. Определяется как БПК₅ – количество кислорода, расходуемое на биологическое окисление в течение 5 суток и БПК_полн.(БПК₂₀) – количество кислорода, расходуемое на биохимические процессы до наступления реакции нитрификации, т.е. окисления аммиака в азотистую кислоту.

ХПК – химическая потребность в кислороде, характеризуется количеством кислорода, необходимого для полного окисления всех загрязнений, находящихся в сточной воде. Определяется химическим путем, в качестве окислителей используют перманганат или бихромат калия.

ХПК всегда больше БПК и является более надежным методом оценки загрязненности сточных вод.

Сточные воды дрожжевых заводов имеют коричневый цвет, содержат большое количество коллоидных соединений. БПК равно 2100 мг О₂/дм³.

Сточные воды спиртзаводов – вода после мойки оборудования, мелассная барда. Ее нельзя сбрасывать в водоем, а следует использовать для выращивания хлебопекарных дрожжей. ХПК лежит в пределах 220-470 мг О₂/дм³; БПК ^__ 170-620 мг О₂/дм³.

Сточные воды ликероводочного производства имеют БПК до 260 мг О₂/дм³.

Сточные воды солодовенных и пивоваренных заводов характеризуются БПК до 1600 мг О₂/дм³ и ХПК 1200-3800 мг О₂/дм³.Содержат много калия, фосфора, азота.

В зависимости от вида загрязнений сточные воды подразделяют на четыре категории:

хозяйственно-бытовые, сбрасываются в городскую канализацию;

тепловые – после охлаждения используются повторно;

транспортные и транспортно-моечные, содержат неорганические загрязнения;

технологические с органическими и биологическими загрязнениями.

Две последние категории сточных вод подвергаются очистке.

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические, биологические. Выбор способа зависит от количества стоков, концентрации и вида загрязнений, требуемой степени очистки и т.д. Современными эффективными методами можно очистить воды на 85-95 %.

Химические способы ^__ коагуляция, хлорирование, аэрирование.

Физико-химические ^__ адсорбция, ионообменный способ, электродиализ, осмос и др.

Наиболее широко распространены механические и биологические методы очистки сточных вод.

Механические способы позволяют удалять нерастворенные, грубодисперсные вещества. Часто используют как предварительную стадию перед биологической очисткой. Применяют решетки, сита, песко- и жироловушки, отстойники. Если механические способы обеспечивают необходимую степень очистки, то осветленные в отстойнике воды после дезинфекции сбрасывают в водоем.

Биологические методы лучше всего освоены и достаточно экономичны. Применяют в основном для очистки сточных вод от органических примесей. Основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питания многие органические и некоторые неорганические соединения, которые содержатся в сточных водах. Часть этих веществ идет на синтез биомассы, а часть превращается в безвредные продукты окисления: СО₂, Н₂О и др. Биологическую очистку можно проводить в аэробных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды, аэротенки) и анаэробных (метантенки) условиях.

Поля орошения ^__ почву (пригодную для сельского хозяйства) орошают сточными водами, взвешенные частицы задерживаются, растворенные органические вещества подвергаются разложению микроорганизмами почвы. Плодородие почвы при этом повышается. Азотные, калийные удобрения можно не использовать.

Поля фильтрации (почвенные фильтры) ^__ применяют непригодные для сельского хозяйства земли (легкие, песчаные, имеющие хорошую фильтруемость).

Биологические пруды ^__ искусственные или естественные водоемы. Особая роль принадлежит водорослям и бактериям, которые разлагают органические вещества. Пруды должны быть неглубокими, чтобы проникал солнечный свет. В процессе фотосинтеза водоросли вырабатывают кислород, необходимый бактериям для окисления органических веществ, сбрасываемых сточных вод. В случае необходимости пруды оборудуются аэрирующими устройствами.

Искусственная биологическая очистка осуществляется в аэротенках. Аэротенки – железобетонные резервуары глубиной 3-6 м. Очистка происходит при непрерывной аэрации протекающей смеси сточной воды и активного ила.

Активный ил – сообщество бактерий, плесневых грибов, дрожжей, микроскопических животных. Из-за склеивания капсул бактерий образуются хлопья активного ила. Смесь сточной воды и активного ила аэрируется, затем отстаивается в отстойнике. Ил осаждается, а вода сбрасывается в водоем. Активный ил возвращается в аэротенк и смешивается с новыми порциями неочищенной воды. Количество микроорганизмов постоянно увеличивается, поэтому избыток ила периодически удаляется.

Анаэробный биологический способ очистки используют для сточных вод с высокой концентрацией органических веществ. Применяют как предварительную ступень перед аэробной доочисткой. Идет в очистных сооружениях ^__ метантенках. При температуре 20-35 ^оС без доступа воздуха органические соединения разлагаются анаэробными микроорганизмами до метана, диоксида углерода, водорода, азота, сероводорода. Часть веществ (жирные кислоты, гуминовые вещества, сульфиды и др.) при 45-55 ^оС подвергаются более глубокому распаду.

После очистки сточные воды сбрасываются в водоемы, где происходит незначительная доочистка в естественных условиях.

Контрольные вопросы

1. Перечислите, для каких целей используется вода в бродильных производствах.

2. Назовите основные показатели, определяющие качество воды производственного назначения.

3. Дайте определение временной, постоянной, общей жесткости воды.

4. Приведите классификацию воды по жесткости и численные значения жесткости воды, пригодной для производства спирта, пива, хлебопекарных дрожжей, безалкогольных и ликероводочных изделий с обоснованием.

5. Дайте определение щелочности воды.

6. Охарактеризуйте показатели: окисляемость, сухой остаток.

7. Дайте характеристику примесей природных вод.

8. Назовите органолептические показатели качества воды.

9. Охарактеризуйте показатели бактериологического состояния воды.

10. Перечислите способы очистки воды от коллоидных примесей, методы умягчения, обеззараживания и выделите из них наиболее перспективные и эффективные.

11. Перечислите стадии производства солода, пива, спирта, дрожжей, на которых образуется наибольшее количество сточных вод и наиболее загрязненные воды.

12. Назовите показатели, характеризующие степень загрязнения сточных вод.

13. Дайте характеристику способам очистки сточных вод и пути экономии воды на технологические нужды.