Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водоотведение региональных предприятий по производству молочной продукции. Монография
.pdf
Исследование проводилось на протяжении трех дней, при этом отбор
Исходная
вода
Пробиотик
и сахар
Пробиотик
и аэрация
1 сут
3 сут
1 сут
3 сут
1 сут
3 сут
1 сут
3 сут
рН
5,5
7,82
7,76
5,63
7,00
5,16
5,99
5,56
8,45
ХПК, мгО/дм3
5260
3848
3660
4730
3330
4710
3400
3630
770
АПАВ, мг/дм3
9,24
- - 8,55
5,76
8,54
7,26
8,82
3,48
NH
4
+
, мг/дм3
10,09
- - 9,94
5,2
2,92
0,5
6,36
5,7
NO
3
-
, мг/дм3
6,79
- - 5,88
0,73
8,63
3,7
8,5
2,64
PO
4
3-
, мг/дм3
92,49
- - 89,62
121,3
86,98
100,9
83,92
35,16
проб для анализа их качественного состава осуществлялся на первые и
третьи сутки. Результаты эксперимента приведены в разделе 7.3.
7.3. Результаты исследования
Результаты измерения показателей качества проб сточных вод после
взаимодействия с пробиотическим средством приведены в Таблице 7.2.
Таблица 7.2
Результаты измерения показателей качества различных проб сточных вод
для первых и третьих суток
Показатель
сточная
Аэрация Пробиотик
На основании полученных данных были построены графики зависимости изменения показателей сточных вод от продолжительности проведения исследования. Графики представлены на рисунках 7.1-7.6.
9
8,5
8
7,5
7
6,5
рН
6
5,5
5
4,5
4
0 1 2 3
Время, сут
Рисунок 7.1. Зависимость значения рН для различных проб от времени
71
Аэрация
Пробиотик
пробиотик+саха
р
пробиотик+аэра
ция
6000
5000
Концентрация ХПК, мгО/л
4000
3000
2000
1000
0
0 1 2 3
Аэрация
Пробиотик
пробиотик+сахар
пробиотик+аэрация
Время, сут
Рисунок 7.2. Зависимость значения ХПК для различных проб от времени
10
9
8
Пробиотик
7
пробиотик+сахар
6
пробиотик+аэраци
5
4
Концентрация АПАВ, мг/л
3
0 1 2 3
я
Время, сут
Рисунок 7.3. Зависимость концентрации АПАВ для различных проб от времени
72
12
Концентрация NO
, мг/л
10
8
, мг/л
+
4
6
4
Концентрация NH
2
0
0 1 2 3
Пробиотик
пробиотик+сахар
пробиотик+аэраци
я
Время, сут
Рисунок 7.4. Зависимость концентрации ионов аммония для различных проб
от времени
10
9
8
7
6
3
5
4
3
2
1
0
0 1 2 3
Время, сут
Пробиотик
пробиотик+сахар
пробиотик+аэраци
я
Рисунок 7.5. Зависимость концентрации нитратов для различных проб от времени
73
143
123
103
, мг/л
3-
83
4
63
43
23
Концентрация PO
3
0 1 2 3
Время, сут
Рисунок 7.6. Зависимость концентрации фосфатов для различных проб от времени
Пробиотик
пробиотик+сахар
пробиотик+аэрация
Согласно полученным графикам значение рН (рисунок 7.1) на третьи
сутки во всех пробах, кроме пробы с пробиотиком и сахаром, достигло
нормативного значения (6,5-8,5). В пробе с аэрацией рН достигло требуемого значения уже на первые сутки эксперимента.
Снижение ХПК (рисунок 7.2) наблюдалось во всех пробах, при этом на
первые сутки удалось добиться снижения ХПК порядка 10-30%. Наибольшее
снижение ХПК наблюдалось в пробе с пробиотиком и аэрацией на 85,36%.
Эффект удаления из сточной воды АПАВ (рисунок 7.3) достиг максимума для пробы с пробиотиком и аэрацией и составил 62,34%.
Наибольший эффект удаления ионов аммония (рисунок 7.4) составил
для пробы с пробиотиком и сахаром 95,04%, в остальных пробах также
наблюдалось снижение концентраций этого иона.
Согласно рисунку 7.5 на первые сутки после добавления пробиотика
с аэрацией и пробиотика с сахаром концентрация нитратов возросла примерно в 1,25 раза вследствие перехода органических форм в минеральные,
в то время как на третьи сутки концентрация во всех пробах снизилась по
сравнению с исходной водой. Наилучшее удаление нитратов наблюдалось
в пробе с пробиотиком (89,2 %).
Концентрация фосфатов согласно рисунку 7.6 в двух пробах из трех
(пробиотик и пробиотик с аэрацией) увеличивается на третьи сутки примерно
на 31%. В пробе с добавлением пробиотика и сахара фосфаты на протяжение
всего исследования уменьшаются, эффект удаления составил 62%.
Кроме того, проводились исследования изменения показателей качества воды в пробе с пробиотиком, сахаром и аэрацией, однако, при таком
сочетании не удалось достичь максимального удаления большинства примесей, находящихся в воде (удаление ХПК произошло на 34,05%, АПАВ
74
на 81,2%). Несмотря на это, снижение фосфатов в сточной воде произошло
на 82,58%, что выше, чем в пробе с пробиотиком и сахаром (питательной
средой для бактерий).
Также рассматривался вариант предварительного двухчасового отстаивание перед введением пробиотических средств в сточную воду. Таким образом можно достичь удаления большинства взвешенных веществ
(76,7%), жиров, АПАВ (66%) и примерно на 30-40% снизить значения
ХПК и аммонийного азота, что позволяет снизить нагрузку на сооружения
биологической очистки.
7.4. Технологическая схема очистки сточных вод с пробиотиком
Исходя из проведенных экспериментов и сделанных на их основе
выводов предлагается следующая технологическая схема очистки сточных
вод предприятия молочной промышленности (рисунок 7.7).
Согласно схеме (рисунок 7.7), сточные воды от предприятия поступают
в колодец-жироуловитель (на схеме Ж), где происходит удаление большей части жиров и нефтепродуктов. После этого стоки направляются на локальные
очистные сооружения (ЛОС). На ЛОС стоки сначала проходят процеживатели
(механическую очистку) для удаления остатков продукции, затем поступают в
усреднитель-отстойник. Здесь происходит не только усреднение стоков в связи с их неравномерным поступлением на очистку, но также взаимная нейтрализация стоков (так как стоки, в зависимости от типа промывки, могут иметь
различную среду) и первичное отстаивание от взвешенных веществ. После отстаивания вода поступает на сооружения биологической очистки, перед которыми вводится пробиотик с концентрацией 0,01 мг/дм
3
. Сооружения биологической очистки представлены аэротенками с зонами нитрификации и денитрификации. В них происходит удаление из сточной воды органических веществ. Для удаления избыточного активного ила, образующегося в процессе
биологической очистки, могут быть установлены вторичные отстойники. После очистки сточная вода может быть сброшена в существующую систему хозяйственно-бытовой канализации города (К0).
Также возможен вариант устройства мембранного биореактора
(МБР) и обеззараживающей установки УФО в случае сброса очищенных
стоков в водоем.
Таким образом, опираясь на результаты данной научноисследовательской работы по изучению влияния пробиотического средства «PIP Plus WATER» на качественные показатели производственных
сточных вод молокозавода, можно сделать следующие выводы:
- Из всех изученных способов обработки наиболее эффективным вариантом оказалось использование пробиотиков при постоянно осуществляемой аэрации сточных вод, при этом достигается максимальное удаление органических веществ (через 3 суток концентрация ХПК снижается на
85,36%, АПАВ на 62,34%). Также наблюдается значительное снижение
ионов аммония и нитратов на 43,5% и 61,12% соответственно.
75
- С целью удаления фосфатов наиболее подходящий – аноксидный
режим (без искусственной аэрации) с добавлением сахарной подпитки для
бактерий. В этом случае эффект удаления составил 62%.
- Учитывая выводы в п.1 и 2, при выборе технологической схемы локальной очистной станции (ЛОС) для комплексной очистки сточных вод
необходимо включить в технологическую схему аэротенк.
- На основании проведенных экспериментов предложена технологическая схема очистки сточных вод молокозавода: Жироловка – Процеживатели – Усреднитель-отстойник – Введение пробиотика – Аэротенк– Отстойник (или мембранный илоразделитель МБР).
В отстойнике-усреднителе барботажного типа происходит не только
усреднение стоков по расходам в связи с их неравномерным поступлением
на очистку, но также взаимная нейтрализация стоков (так как стоки, в зависимости от типа промывки, могут иметь показатель рН от 5 до 11,5),
преаэрация и первичное отстаивание от взвешенных веществ.
После осветления вода поступает на сооружения биологической
очистки, перед которыми вводится пробиотик с концентрацией 0,01
мг/дм
3
. Введение пробиотика осуществляется из растворного бака с по-
мощью насоса-дозатора с постоянным расходом.
Опираясь на полученные результаты эксперимента, можно предположить, что в аэробных условиях пробиотическое средство позволит увеличить эффективность биоочистки, например, в аэротенке с продленной
аэрацией. Также можно рассматривать аэротенк с разделением на аэробные и аноксидные зоны (аэротенк-нитрификатор-денитрификатор). В этом
случае необходимо экспериментальным путем подбирать время пребывания сточных вод в каждой зоне и интенсивность аэрации.
Далее для разделения иловой смеси предусмотрены вторичные отстойники. После локальной очистки сточная вода может быть сброшена в существующую систему хозяйственно-бытовой канализации города (К1). В случае
необходимости сброса очищенных стоков в водоем или частичного возврата
в производственный процесс возможен вариант устройства мембранного
биореактора (МБР) и обеззараживающей ультрафиолетовой установки.
В процессе обработки сточных вод образуются осадки, которые
необходимо обезвоживать, обрабатывать и утилизировать. Способы и методы обработки и утилизации осадков представлены в Приложении В
(таблицы В.1 и В.2). В данном приложении дана краткая характеристика
методов с точки зрения практического применения.
76
77
Рисунок 7.7. Предлагаемая технологическая схема очистки сточных вод предприятия молочной промышленности
8. Методы, сооружения и оборудование
для очистки сточных вод молокозаводов
8.1. Методы, сооружения и оборудование
В раз
сии и за рубежом для очистки производственных сточных вод предприятий по выпуску молочной продукции.
Согласно справочным данным по наилучшим технологиям [49, 56]
сточные воды предприятий молочной промышленности можно очищать
с помощью следующего оборудования: барабанные сетки, решетки или
решетки-дробилки, жироуловители, отстойники с тонкослойными модулями, напорные или импеллерные флотаторы, установки биологической
очистки (как правило, аэротенки), а также мембранные установки
(нанофильтрационные, ультрафильтрационные и обратноосмотические
мембраны).
Сооружения грубой механической очистки (решетки, сита) и жироулавливающие сооружения как правило устанавливаются в начале
технологической схемы очистки и предупреждают: а) засорение трубопроводов и последующих сооружений остатками молочной продукции;
б) отложение жиров на стенках труб и емкостей. Это в значительной
степени положительно влияет на эффективность работы всей станции
очистки воды. В Приложении А представлено современное оборудование (решетки, сита, жироловки и т.п.), с кратким описанием работы и
данными производителя.
Для очистки сточных вод от взвешенных веществ помимо традиционного отстаивания используются процессы коагуляции и флокуляции [53, 72, 74]. Использование флотаторов весьма эффективно. В процессе флотации из сточных вод выделяются взвешенные вещества (на
90-95%), жиры (на 90%), поверхностно-активные вещества и фосфаты
(на 70-80%), снижается содержание БПК и ХПК (на 20-40%). Перед этапом флотации для ее интенсификации могут вводится коагулянты и другие реагенты. В таблице Б.1 Приложения Б приведены некоторые производители флотаторов.
Также для обработки кислых и щелочных сточных вод, образующихся при мойке оборудования, необходимо устанавливать сооружениясмесители для взаимной нейтрализации. Роль нейтрализатора может выполнять резервуар-усреднитель. Высокие эффекты очистки дает предварительная коагуляция с последующим отстаиванием или фильтрованием.
Основными сооружениями для окисления органических загрязнений являются аэротенки. Наиболее эффективными считаются аэротенки
с выделенными зонами для нитрификации и денитрификации в сочета-
деле 4 подробно приведены технологии, применяемые в Рос-
78
нии с разделением иловой смеси на МБР [11, 34, 49, 56, 63, 86]. Большой
интерес представляет биологический метод разложения органических
загрязнений чистыми культурами микроорганизмов [80].
Широкое распространение за рубежом получили технологии анаэробного сбраживания в UASB-реакторах, анаэробных сбраживателях
различного типа (в виде отстойников закрытого типа, с перемешивающим устройством) а также аэробная очистка в SBR-реакторах [1, 14-15,
20, 22-24, 53, 59-62, 73-74, 78, 80-81, 91, 101, 113, 115, 125].
В качестве глубокой доочистки сточных вод традиционно используются песчано-гравийные и сорбционные фильтры. Рассматриваются
также фильтры с полиуретановой плавающей загрузкой [72] и наиболее
эффективные - мембранные фильтрующие установки.
Обеззараживание сточных вод на большинстве предприятий осуществляется с помощью установок ультрафиолетовой обработки.
Обычно традиционные технологические схемы очистки стоков
включают механическую очистку на решетках или процеживателях,
усреднители (где происходит удаление жиров и нейтрализация стоков), физико-химическую очистку методом напорной флотации (с добавлением коагулянтов), биологическую очистку в аэротенках с последующим отстаиванием и обеззараживанием [11, 34, 49, 56, 63, 86].
Однако данные технологии сопровождаются рядом проблем, таких как
большое потребление электроэнергии, большое количество труднообрабатываемого флотошлама, сложной эксплуатацией сооружений
аэробной биологической очистки.
Многие ученые проводят исследования по возможному применению мембранных установок (нанофильтрационные, ультрафильтрационные, обратноосмотические установки) для выделения из сточных вод
ценных продуктов (протеинов, лактозы) [63, 85, 89, 91, 100, 109-111].
В таблицах Б.1-Б.4 Приложения Б приведены некоторые производители установок доочистки и обеззараживания, а также комплексов очистки
сточных вод предприятий по производству молочной продукции.
8.2. Т
Традиционно предлагается технологическая схема с флотационной
установкой, представленная на рисунке 8.1.
Сточная вода попадает на ситовые процеживатели, где задерживаются крупные включения, затем в усреднитель, где дополнительно
происходит реакция нейтрализации. Во флотаторе происходит удаление
взвешенных и жировых включений. На этапе биологической очистки
происходит удаление из сточных вод органических загрязнений, которые нельзя снизить методом флотации.
ехнологические схемы очистки воды
79
Использование реагентов при флотации повышает эффективность очистки до 80-90% по жирам и взвешенным веществам, однако
удаление ХПК происходит только на 50%. Кроме того, из-за реагентной обработки появляется большое количество труднообрабатываемого флотошлама. Аэробная биологическая очистка связана с большими
расходами электроэнергии на аэрацию, высоким приростом активного
ила, сложная эксплуатация аэротенков из-за возможных проблем с
илом (например, «вспухание»).
Принципиальное отличие последующих схем состоит в использовании для удаления органических загрязнений (БПК и ХПК) не аэробной очистки, а анаэробной в реакторах различного типа (схема на рисунке 8.2). Такие анаэробные реакторы нашли широкое применение в
Европе и странах Азии (например, в Китае).
После физико-химической очистки вода попадает в UASBреактор, где происходят процессы метанового сбраживания. Реактор
разделен на три зоны: зону сбраживания, газоотделения и отстаивания.
В зоне сбраживания расположен анаэробный активный ил, находящийся
во взвешенном состоянии благодаря восходящему потоку сточной воды
и образующегося биогаза. В таком реакторе органические загрязнения,
проходя через слой ила, анаэробно разлагаются с образованием метана.
Биогаз отводится на утилизацию, также возможны варианты его различного использования.
Устройство данного реактора позволяет снизить затраты электроэнергии (отсутствует аэрация), дополнительно получать ценное сырье в
виде биогаза. Кроме того, реактор прост в устройстве и обслуживании,
безопасен в санитарно-гигиеническом плане, восприимчив к перерывам
в подаче сточной воды. Продолжительность обработки воды в таком реакторе не превышает, как правило, 24 часов.
Однако, данные сооружения пока не нашли широкого применения
на территории Российской Федерации, поэтому отсутствует отечественный опыт по эксплуатации и стабильности работы данных сооружений.
Интересна схема, включающая в себя комбинацию флотации и
аэробного SBR-реактора порционного действия (рисунок 8.3).
Как обычно, в начале схемы устраивается блок грубой механической очистки, усреднитель. В завершении, при условии сброса в водоем
– блок доочистки и обеззараживания.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]