Методы консультантов / Экологическая часть / Лекции по Промэкологии ППП

города, построенного на вечной мерзлоте. Мерзлота тает. Город начинает разрушаться. Но тает не только под городом, но и рядом. А оттаявшая мерзлота - это каша, на которой ничего не растет, т.е. идет опустынивание. В данном случае приводится пример с городом Норильском.

Кроме этого сброс теплых вод вызывает понижение концентрации кислорода и углекислоты. Это изменяет структуру экосистем, что может вызвать исчезновение многих видов рыб, растений и животных.

Но тепловое загрязнение может привести к глобальному потеплению. А это таяние льдов и повышение уровня мирового океана. Но этот процесс идет не только за счет теплового загрязнения, но и за счет, так называемого парникового эффекта. Есть и другое направление движения нашей средней температуры. В сторону похолодания. А происходит это за счет того, что идет помутнение нашей атмосферы, лучи солнца хуже проникают на Землю. А это ведет к похолоданию. То есть срабатывает принцип Ле-Шателье. Всякая система борется с внешним воздействием в сторону его уменьшения.

Химическое загрязнение – увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение в нее химических веществ, не свойственных ей или в концентрациях превышающих норму. По расчетам специалистов, в настоящее время в природной среде содержится от 7 до 8,6 млн. химических веществ, причем их арсенал ежегодно пополняется еще 250 тыс. новых соединений. По оценке Всемирной организации здравоохранения, в мире около 600 млн. человек подвержены воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. – с вредной для здоровья концентрацией взвешенных веществ.

Действующий фактор - химическое взаимодействие веществ с живыми организмами. Выбрасываемые при производстве химические вещества называются полютантами. Их так же могут называть загрязнителями и загрязняющими веществами. Так же применимо выражение токсикант - вещество, оказывающее токсичное действие. Источники загрязнения делятся на антропогенные и естественные.

Основные виды загрязняющих химических веществ:

газообразные: углекислый газ, угарный газ, органические соединения (бензопирены, формальдегиды и т.д.), сернистый ангидрид, сероводород, оксиды азота (например, веселящий газ), аммиак и другие;

твердые: тяжелые металлы, кальций, органические соединения (пестициды, хлор и фторорганические и др.), классические яды (например, цианиды, которые используются не только для отравления людей, но и при добыче золота);

жидкие: к ним относятся все перечисленные мною вещества в растворенной форме, а также нефть, фенолы диоксины.

К химическому относится также и радиоактивное загрязнение. Его специфика заключается в том, что очень низкие концентрации химических веществ оказывают сильное биологическое действие из-за излучения. Различают естественные радионуклиды (например углерод 14, калий 40 и др.) и искусственные (стронций 90, цезий 137, иод 131, плутоний 239 и др.), а также альфа, бетта и гамма излучатели.

Источники радиоактивного загрязнения: продукты испытаний ядерного оружия, выбросы радиоактивных веществ во время аварий (Чернобыль, ВУРС и т.д.), плановые и аварийные выбросы предприятий атомной энергетики, выбросы в атмосферу и водные объекты радиоактивных веществ с предприятий атомной промышленности во время нормальной эксплуатации, привнесенная радиоактивность - завезенная к нам с урановыми концентратами и радиоактивными отходами. По поводу добычи и производства радиоактивных веществ я могу прочитать не одну лекцию, потому что бывал на этих предприятиях, в этих урановых городах, и участвовал в испытаниях различных методов добычи урана. Если у кого-то есть вопросы, то задавайте их в конце лекции.

Остановимся еще на основных механизмах действия излучения:

прямое поражение клетки - разрыв ее мембраны, гибель клетки - лучевая болезнь;

встраивание в ДНК, повреждение ее и последующая мутация - образование раковых опухолей; появление мутантов грибов, животных и т.д.

образование свободных радикалов химически активных соединений, которые вызывают повреждение клеток.

Различные группы организмов по различному реагируют на радиоактивность: наиболее устойчивы бактерии, менее - членистоногие, далее идут птицы; самые чувствительные - млекопитающие, в том числе человек.

Биологическое загрязнение – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов; часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению можно отнести преднамеренную и случайную интродукцию, чрезмерную экспансию живых организмов. Так, в городах наличие свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов приводит к численному росту синантропных животных: крыс, насекомых, голубей, ворон и др.

Лекция 4. Влияние микробиологической и пищевой промышленности на окружающую среду

Влияние предприятий пищевой промышленности на атмосферу.

Предприятия пищевой промышленности, хотя и в меньшей степени, чем заводы химической, металлургической и других отраслей промышленности, также выбрасывают в атмосферу загрязняющие вещества. Выбросы при этом подразделяют на неорганизованные и организованные.

Неорганизованные выбросы – это выбросы газов, паров, пыли, которые образуются в результате неплотностей в аппаратах, установках, трубопроводах, коммуникациях, через оконные и дверные проемы, особенно при открытых процессах загрузки, выгрузки продуктов, при плохо организованном транспортировании и складировании пылящих и выделяющих газы материалов, химикатов, отходов производства. Особенно опасны для воздушной среды и водоемов аварийные (залповые) выбросы жидких и газообразных веществ, образующихся при нарушении технологических процессов, при неполадках и по другим причинам.

Организованные выбросы – это выбросы, которые отводят от мест их образования системой воздуховодов, газоходов (дымовые трубы, шахты, общеобменные вентиляционные системы, местные вытяжные системы от технологического оборудования).

Выбросы в атмосферу пищевыми предприятиями можно разделить на следующие группы:

-выбросы, сопровождающиеся при выделении энергии и теплоты и в результате использования транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания;

-выбросы, сопутствующие основным технологическими процессам;

-выбросы цехов по переработке вторичных материальных ресурсов;

-выбросы вспомогательных цехов и производств.

Источником первой группы выбросов на пищевых предприятиях являются теплоэлектроцентрали и паросиловое оборудование, хлебопекарные и кондитерские печи, а также автотранспорт. Мощности котельных установок на спиртовых и пивоваренных заводах, кондитерских фабриках, как правило, составляют от 4 до 25 т пара в час, на хлебозаводах, винодельческих предприятиях, консервных заводах – от 2,5 до 10 т пара в час.

В качестве топлива используют газ, мазут и каменный уголь. В хлебопекарных печах в настоящее время используют в основном природный газ и электрообогрев. Удельные выбросы вредных веществ при сжигании различного топлива в котлоагрегатах приведены в таблице 1.

Таблица 1

Удельные выбросы вредных веществ при сжигании различных видов топлива

Одним из наиболее грязных по отношению к атмосфере технологических процессов в пищевой промышленности является сахарное производство, причем основная масса загрязнений приходится на сезон сахароварения (110-130 сут) и составляет в среднем по сахарной промышленности 735,2 тыс.т.

На кондитерских фабриках к вредным неорганизованным выбросам кроме выбросов из котельной относятся технологические выбросы: пыль (мучная, сахарная, крахмальная, какаовеллы), окислы азота и оксид углерода, поступающие в атмосферу из печей для выпечки вафель, печенья, тортов и др., а также аммиак и фреон, отводимые из компрессорных установок.

На хлебокомбинатах специфическими неорганизованными выбросами являются мучная и сахарная пыль, отработавшие газы сжигания топлива, газы, отводимые из компрессорно-воздушных установок, для получения сжатого воздуха, предназначенного для аэрозольтранспорта муки.

Наиболее опасным местом с точки зрения охраны окружающей среды является цех сухих кормовых дрожжей. Поэтому в настоящее время дрожжерастительные аппараты и сушильные установки оборудуют мокрыми фильтрами, КПД которых равен 98%. Дрожжи возвращаются в дрожжерастительные аппараты, сухую биомассу используют на корм скоту.

Для улавливания пыли органического происхождения используют также различные системы сухих пылеулавителей (циклоны, пылеосадительные камеры и др.) с КПД 85-98%, выбор которых обусловлен характером и размером частиц. Используют также пористые фильтры и электрофильтры.

Широкое распространение получили тканевые фильтры для улавливания мучной и сахарной пыли. В ряде случаев используют форсуночные скрубберы и скрубберы Вентури для улавливания пыли мокрым способом, например, улавливание выбросов микроорганизмов и др.

Для улавливания этилового спирта из отходящих газов брожения используют спиртоловушки, работающие по принципу абсорберов.

Одновременно проводят рассеивание выбросов в атмосфере благодаря использованию высоких труб и дефлекторов. В первом случае это трубы ТЭЦ и котлоагрегатов пищевых производств высотой от 25 до 60-70 м. Во втором случае это труба-дефлектор над крышей здания, высота которой составляет 1,5-2 м.

Кроме этого для защиты населения от вредного воздействия выбросов предприятий пищевой промышленности вокруг них организуют санитарнозащитные зоны, отделяющих предприятие от жилых массивов. В соответствии с классификацией предприятий по типу выделяемых выбросов установлено пять санитарно-защитных зон: для предприятий 1 класса – 2000 м, 2 класса – 1000 м, 3 класса – 500 м, 4 класса – 300 м, 5 класса – 100 м. Необходимо отметить, что кондитерские фабрики и хлебозаводы отнесены к 5 классу опасности, а вот мельзаводы, предприятия по производству спирта, маргарина, элеваторы – к 4 классу опасности.

Влияние предприятий пищевой промышленности на гидросферу

Впоследние годы все чаще употребляется выражение «качество жизни». Оно означает благополучие общества и каждого отдельного человека. Помимо экономических и социальных компонентов в качество жизни входит качество окружающей среды. А поскольку питание является одним из важнейших факторов связи человека с окружающей средой, то речь идет о качестве питания. Обеспечение безопасности продовольственного сырья, пищевых продуктов и готовых блюд – одно из основных направлений, определяющих здоровье населения и сохранение его генофонда. Вышеизложенное подтверждается также тем, что 70% всех чужеродных веществ попадает в организм человека через пищу, 20% через воздух и лишь 10% через воду. Но это не означает, что вода и ее качество имеет второстепенное значение для здоровья населения. Наоборот, вода в первую очередь определяет состояние здоровья человека, так как она используется им не только для питьевых целей, но и для выращивания, гигиенической обработки и приготовления пищи. Отсюда следует, что производство экологически чистых продуктов зависит во многом от качества используемой воды. Однако, зачастую, предприятия пищевой промышленности, в том числе и хлебопекарное производство, не только не борются за улучшение состояния окружающей среды, но, наоборот, загрязняют ее.

ВРоссийской Федерации работает около 1400 крупных заводов и комбинатов по производству хлеба. Источниками поступления загрязнений, в первую очередь в сточные воды, могут быть сырье для производства продукции – вода, мука, соль поваренная, сахар, повидло, кремы, дрожжи, жиры, яйца, изюм и другие пищевые добавки. Сточные воды формируются на всех звеньях технологического процесса. Кроме этого на предприятиях добавляются сточные хозяйственно-бытовые воды, а также воды после санитарной обработки оборудования, помещений и территорий.

Среднегодовое количество вод на единицу выпускаемой продукции (1 т

хлеба) для хлебозаводов с производительностью до 20 т хлеба в сутки при прямоточном водоснабжении составляет 3,9 м3, в том числе производственных – 3,3 и хозяйственно-бытовых 0,6 м3, а для предприятий с

производительностью от 30 до 140 т хлеба в сутки – 2,3 – 1,5 м3, в том числе производственны – 2,2-1,2 и хозяйственно-бытовых 0,6-0,3 м3.

По характеру загрязнения производственные стоки хлебозаводов делятся на воды, загрязненные мукой и мучными примесями, и воды, полученные от охлаждения теплообменных аппаратов, имеющих специфические загрязнения, а также хозяйственно-бытовые.

Степень загрязнения вод на разных предприятиях различна. Так, загрязнение сточных вод по хлебозаводу № 3 составляет: рН – 5,8, хлориды – 200 мг/л, окисляемость – 19,2 мг/л, БПК – 120.

Макаронные фабрики по технологии производства имеют много общего с хлебозаводами, поэтому характеристика их сточных вод аналогична. Среднегодовое количество сточных вод на 1 т макаронов по прямоточной системе водоснабжения составляет 1,4 м3, из них производственных – 0,9 и хозяйственно-бытовых – 0,5. По характеру загрязнения сточные воды могут быть разделены на загрязненные и условно чистые (в основном от охлаждения прессов).

Кондитерские фабрики перерабатывают различное сырье: сахар, патоку, фруктовое пюре, орехи, сою, бобы, какао, молоко, молочные продукты и т.д. Поэтому стоки здесь имеют специфические загрязнения. Источники образования: технологические процессы, мойка аппаратуры, охлаждение ее. Основное количество сточных вод в кондитерском производстве образуется при промывке варочных аппаратов, трубопроводов, приемных емкостей, ванн, мойка технологического инвентаря, а также за счет конденсата от уварки исходного сырья.

Количество сточных вод на 1 т готовой продукции при оборотной системе водоснабжения с повторным использованием воды составляет 6,5 м3, в том числе производственных – 5,2 и хозяйственно-бытовых – 1,3.

Водоотведение на кондитерских фабриках характеризуется залповыми сбросами. Максимальные расходы по времени совпадают с началом и концом рабочего дня. Загрязнения сточных вод кондитерских фабрик состоит из органических веществ, сиропов, сахара, соков, жиров. Количество сточных вод, загрязненных органическими веществами и жирами, составляет 50% от размера общего стока, условно чистые – 40%, хозяйственно-бытовые

– 10%. Средние показатели состава загрязнений от отдельных цехов приведены в таблице 2.

Таблица 2 Состав загрязняющих веществ в сточных водах цехов кондитерской

фабрики Санкт-Петербурга

Данные таблицы 2 показывают, что основными загрязняющими веществами являются растворимые органические вещества. Большое количество экстрагируемых веществ объясняется наличием жиров в сточных водах. Кислая реакция среды указывает на присутствие в стоках молочной и уксусной кислот, образующихся при мытье емкостей из-под молока и фруктовых заготовок.

Сточные воды заводов пекарских дрожжей формируются в процессе основного производства и от хозяйственно-бытовых нужд. Количество и удельный расход их на 1 т выпускаемой продукции различна. Дрожжевые заводы с системой повторного использования воды производительностью до 500 т дрожжей в год сбрасывают сточные воды в количестве 171 м3 на 1 т дрожжей; из них производственных – 62,4, хозяйственно-бытовых – 0,6, условно чистых – 108, а на заводах с производительностью 2500-6000 т дрожжей в год сточные воды образуются в размере 123,1-108,6 м3 на 1 т дрожжей, в том числе производственных – 55,9-49,4 и 0,5 – хозяйственнобытовых.

Общий сток дрожжевых заводов характеризуется содержанием взвешенных веществ в размере от 500 до 2000 мг/л, в том числе летучих от 300 до 1000 мг/л. Результаты исследований по общему стоку дрожжевых заводов приведены в таблице 3.

Таблица 3 Результаты исследований общего стока дрожжевых заводов

(усредненные результаты)

Общая характеристика источников образования сточных вод на предприятиях хлебопекарной, макаронной, кондитерской промышленности и заводов пекарских дрожжей сведена в таблицу 4.

образования поступают в коммунальные коммуникации, за исключением стоков заводов пекарских дрожжей, которые имеют раздельную и общую канализацию. В связи с этим необходимо изучить правила сброса сточных вод в канализацию. Об этих правилах мы поговорим на следующей лекции.

Влияние качества воды на качество пищевых продуктов

Самым тяжелым наследием уходящей экономической системы является глубокая загрязненность поверхностных вод, что затрудняет их использование на питьевые нужды, на приготовление пищи и на производство продовольственных товаров. В балансе загрязняющих веществ, поступающих в поверхностные водоемы и водотоки, не менее 50%

приходится на неорганизованный, пока плохо управляемый рассеянный (диффузный) сток с водосборной территории, в том числе с хлебозаводов, предприятий по производству товаров народного потребления, услуг, общественного питания и пищевой промышленности.

Исследованиями установлено, что в неорганизованном стоке с санитарно-защитной зоны предприятий пищевой промышленности (где складировано значительное количество их отходов) и в их промливневой канализации обнаруживаются следующие элементы и соединения в концентрациях значительно превышающих ПДК: биогенные элементы, поверхностно-активные вещества, органические вещества и нефтепродукты. К основным типам загрязнителей в сточных водах предприятий хлебопекарной промышленности, устойчивым к микробиологическому разложению как в природных условиях, так и на станциях аэрации, относятся жиры, нефтепродукты, эфироизвлекаемые и взвешенные вещества, СПАВ и тяжелые металлы. Последние поступают частично из муки, питьевой воды, а также с ливневыми стоками и сточными водами автохозяйств. При залповых сбросах, обусловленных, в частности, промывкой котлов котельных и другими причинами, в сточных водах отмечалось высокое содержание железа, цинка, кадмия, а также сульфатов и хлоридов. Эти сточные воды без очистки попадают в водные объекты, значительно загрязняя их. Зачастую предприятия берут воду из этих источников, что приводит к загрязнению пищевых продуктов. Значительную угрозу водным объектам представляют и отходы пищевой промышленности, складируемые на различных свалках. Эти отходы инициируют деятельность микроорганизмов, которые затем производят загрязняющие водные объекты вещества.

Таким образом, пища, воздух и вода могут содержать токсичные и канцерогенные вещества, представляющие опасность для человека. Ухудшение состояния окружающей среды увеличивает эту опасность. Поэтому у населения возникает потребность в экологически чистых продуктах питания. Повышенный интерес к экологически чистым и безопасным пищевым продуктам, несомненно, увеличивает их конкурентноспособность на рынке. А повышение конкурентноспособности производимых продуктов питания в прямую зависит от качества используемой воды, систем водоподготовки и водоподачи.

Но при создавшейся экологической ситуации на хлебопекарных производствах и предприятиях пищевой промышленности при всем старании не удается произвести качественные продукты питания, что резко снижает их конкурентноспособность на рынке. А это заставляет предприятия обратить пристальное внимание на поднятую проблему. Прежде всего, необходимо организовать систему мониторинга качества поставляемой «Водоканалами» воды. Это, с одной стороны, позволит наметить систему мер по улучшению качества воды на самом предприятии, а с другой стороны, заставит улучшить работу водохозяйственных и водоподающих организаций.

С другой стороны на хлебопекарных производствах и предприятиях пищевой промышленности необходимо преодолеть сложившийся стереотип

– на этих предприятиях почему-то считается, что их производство не наносит

вред окружающей среде, а используемая для производства водопроводная вода соответствует ГОСТ, хотя, как было показано выше, это далеко не так.

Поэтому на предприятиях необходимо создать или улучшить системы по подготовке воды требуемого для технологии качества, чтобы не зависеть от качества воды централизованного водоснабжения и производить экологически чистую продукцию, способствующую улучшению здоровья и увеличению продолжительности жизни населения, а также способную выдержать конкуренцию на рынке.

Кроме этого в настоящее время разрабатываются технологии по предотвращению загрязнения водных объектов диффузным стоком, сформированным на территории хлебопекарных производствах и предприятий пищевой промышленности. Для этих целей осуществляется анализ экологического состояния в районах их действия. Проводятся исследование закономерностей загрязнения и миграции сточных вод в санитарно-защитных зонах предприятий, а также исследования по очистке сточных вод. На основании проводимых исследований разрабатываются технологические схемы защиты водных объектов от загрязнения сточными водами, что в конечном итоге способствует улучшению состояния окружающей среды и повышению конкурентноспособности производимой продукции.

Влияние качества воды технологического назначения на качество хлеба

Фактом, подтверждающим влияние качества воды на качество хлеба, являются исследования, проведенные студентами 5 курса. Были проведены исследования по оценке влияния качества используемой технологической воды на качество хлебобулочных изделий на примере выпечки батона «Подмосковный». Для исследований использовали воду различного качества:

1.водопроводную, отобранную в Железнодорожном районе – одном из неблагополучных в экологическом отношении;

2.после фильтрационной очистки с применением коагулянта оксихлорита алюминия – такая очистка соответствует уровню водоподготовки на Западной фильтровальной станции;

3.после сорбционной очистки на активированном угле;

4.после дистилляционной очистки, в результате которой из воды удаляется практически вся минерализация.

Химический состав проб воды, использованной для исследований (за исключением пробы № 4) приведен в таблице 5.

Как видно из данных таблицы вода после фильтрационной очистки с использованием оксихлорита алюминия значительно чище водопроводной воды и незначительно не соответствует ГОСТу по алюминию и железу. После сорбционной очистки вода полностью соответствует ГОСТ «Вода питьевая».