TREATMENT OF FOOD PRODUCTION WASTE WATER WITH A HIGH CONTENT OF FATS, PETROLEUM PRODUCTS AND PHENOLIC IMPURITIES

Full Text

1. Методы очистки сточных вод пищевой промышленности Технология производства предприятий пищевой промышленности значительно изменилась за последние десятилетия. Очистные сооружения были построены исходя из запатентованной ранее технологии производства. Большая часть предприятий пищевой промышленности расположена в селитебной зоне, что усложняет строительство очистных сооружений ввиду ограниченной территории [1, 2]. Загрязненные сточные воды подвергают очистке совместно с бытовыми сточными водами населенных пунктов или других предприятий. Самостоятельная очистка производится только при отсутствии технической возможности или экономической целесообразности подачи стоков на общие очистные сооружения. А. К. Стрелков, А. О. Базарова, С. Ю. Теплых 51 Градостроительство и архитектура | 2021 | Т. 11, № 3 Изменения в технологии производства и ограниченная территория позволяют рассмотреть к применению препараты, не используемые ранее для очистки предприятиях пищевой промышленности [3]. Для очистки сточных вод с высоким содержанием жиров наибольшее распространение на территории Российской Федерации получила схема, включающая жироловки, усреднители, установки напорной реагентной флотации, биологические очистные сооружения с аэротенками или биофильтрами [4]. Опыт применения флотационных способов очистки стоков предприятий масложировой промышленности показал, что флотация без добавки коагулянтов малоэффективна, так как позволяет снизить концентрацию жиров только на 50-60 %, ХПК - на 40-45 %, а взвешенных веществ - на 40-50 % [5]. Частыми проблемами, выявленными на подобных станциях, является нестабильная работа установки физико-химической очистки в связи с отсутствием автоматизированных систем корректировки рН и дозирования коагулянта, а также неэффективная работа сооружений биологической очистки, требующая их модернизации для полного окисления органических веществ, нитрификации, денитрификации [6, 7]. Основной проблемой эксплуатации мембранного биореактора является повышенный иловый индекс, который в дальнейшем приводит к загрязнению мембран, что инициирует большой процент расхода воды на их промывку. При использовании данной технологии происходит потеря жировых компонентов как вторичного сырья для дальнейшего использования в промышленности [8, 9]. Биомембранные технологии имеют высокую стоимость по сравнению с традиционными сооружениями. Применение мембранного биореактора возможно лишь при наличии аэротенков, которые в свою очередь уже обусловлены наличием санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и зоны санитарной охраны (ЗСО), т. е. расположение очистных сооружений до жилых застроек на расстоянии 400-1000 м [10-12]. В последнее время начали выпускать биопрепараты, адаптированные для использования в области водопроводно-канализационного хозяйства. Применение биопрепаратов для очистки сточных вод является новым методом очистки и имеет преимущества перед другими технологиями. Биопрепарат представляет собой специально подобранную смесь из нескольких штаммов микроорганизмов, позволяющих быстро разлагать жировые, масляные и органические загрязнения в сточных водах [13]. Он отличается от реагентов тем, что содержит культуры бактерий, которые по определению должны быть непатогенными и нетоксичными, поэтому их применение безопасно, экологично и не приводит к загрязнению образующихся осадков [13]. При попадании в питательную среду бактерии быстро поглощают субстрат в виде органических веществ, не оставляя патогенным микроорганизмам возможности для развития. 2. Сбор и анализ общих данных с объекта исследования Технологические процессы предприятий пищевой промышленности требуют использования только питьевой воды, что практически исключает повторное использование очищенных сточных вод в собственном пищевом производстве [14, 15]. Объектом исследования является маслоэкстракционный завод в г. Безенчуке, на котором производился сбор и анализ общих данных. Производство продукции осуществляется на следующих участках : - рафинации и дезодорации; - рушально-веечном; - прессовом; - экстракционном; - грануляции шрота; - розлива и склада хранения готовой продукции. Производственные стоки предприятий масложировой отрасли содержат высокие концентрации органических загрязнений и существенно отличаются по составу от хозяйственно-бытовых сточных вод [16-19]. Особое внимание при очистке сточных вод следует уделять выделению из сточных вод ценных пищевых компонентов, которые при попадании в канализацию и водоемы на стадии разложения выделяют высокотоксичные продукты. Осуществлен отбор проб с различных участков и проведены исследования в лабораторных условиях, которые показали следующие концентрации по различным показателям (табл.1). Из табл. 1 можно сделать следующий вывод: выявлены значительные превышения по жирам в цехе рафинации и небольшие превышения по фенолам в экстракционном участке, по нефтепродуктам превышения отсутствуют. Очистные сооружении Безенчукского маслоэкстракционного завода включают в себя: - резервуар-усреднитель с насосным оборудованием и мешалками; - флотационную установку; Градостроительство и архитектура | 2021 | Т. 11, № 3 52 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ - реагентное хозяйство (применяется реагент Praestol); - напорный фильтр с песчаной загрузкой; - сорбционный напорный фильтр; - ленточный фильтр-пресс; - емкость накопления фотошлама; - емкость отфлотированной воды; - резервуар чистой воды (РЧВ) Был осуществлен отбор проб на входе и выходе с очистных сооружений Безенчукского маслоэкстракционного завода, и по 6 показателям были оценены поступающие сточные воды и очищенные сточные воды (табл. 2). На основании полученных данных можно сделать вывод, что до норм ПДК водоема рыбохозяйственного назначения очистка не осуществлена. Таблица 1 Концентрация стоков с различных технологических участков маслоэкстракционного завода в г. Безенчуке Показатель Ед. изм. Цех рафинации ТЭЦ Прессовой участок Экстракционый участок БПК-5 мгО2/дм3 446±40 <0,5 <0,5 381±34 ХПК мг/дм3 960±144 <4,0 <4,0 740±111 РН ед. РН 6,0±0,2 8,6 ±0,2 7,5 ±0,2 7,1±0,2 Жиры мг/дм3 2224,0 27,0±3 7,0±1,3 8,4±1,5 Нефтепродукты мг/дм3 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 Фенол мг/дм3 - 0,040±0,012 0,050±0,015 0,068±0,021 Таблица 2 Концентрация поступающих сточных вод на очистные сооружения маслоэкстракционного завода в г. Безенчуке Показатель Ед. изм До очистки После очистки БПК-5 мг О2/дм3 196±6 50±6 ХПК мг/дм3 410±16 108±16 РН ед. РН 7,3 ±0,2 6,9 ±0,2 Жиры мг/дм3 326±3 38±3 Фенол мг/дм3 <0,11 <0,0005 Нефтепродукты мг/дм3 2,87±0,72 <0,0005 Таблица 3 Результаты применения биопрепарата Microbelift с исходной концентрацией жиров 2224,0 мг/дм3 Дозировка биопрепарата, г/л Жиры, мг/дм3 5 1526 8 1198 10 890 12 344 14 281 16 199 3. Эксперименты с применением биопрепарата Далее в лабораторных условиях была проведена серия опытов по подбору оптимальных доз биопрепарата. Диктующими показателями для оценки результатов исследования являлись: жиры, нефтепродукты, фенолы. Исследование биодеструкции на сточных водах предприятий маслоэкстракционной промышленности производилось в лабораторных условиях. Точка отбора: цех рафинации - исходная концентрация жира 2224,0 мг/дм3. Ожидания от результатов исследования были следующие: чем больше концентрация жиров, тем интенсивнее идет процесс биодеструкции (табл. 3). А. К. Стрелков, А. О. Базарова, С. Ю. Теплых 53 Градостроительство и архитектура | 2021 | Т. 11, № 3 Следующая точка отбора: резервуар-усреднитель перед очистными сооружениями, исходная концентрация жира 326 мг/дм3. Важно отметить, что эксперимент проведен в статических условиях без накопления/наращивания биомассы, отсутствуют дополнительные сооружения очистки (табл. 4). На основании полученных данных можно сделать следующие выводы: 1. Применение биопрепарата для очистки сточных вод с высоким содержанием жиров, нефтепродуктов и фенольных примесей показало высокий эффект очистки. Нормативы допустимого сброса в городскую канализацию были достигнуты в статических условиях без применения дополнительных способов очистки. Комплексное воздействие биопрепарата и экологичность обусловливают высокую перспективность его использования. 2. Данную схему очистки можно применять на предприятиях любого пищевого производства на территории Российской Федерации, расположенного в селитебной зоне и требующего разработки компактных очистных сооружений для соблюдения ЗСО и СЗЗ. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-35-90026. Acknowledgments: The reported study was funded by RFBR, project number № 20-35-90026. Таблица 4 Результаты применения биопрепарата Microbelift с исходной концентрацией жиров 326 мг/дм3 Дозировка биопрепарата, г/л Жиры, мг/дм3 Нефтепродукты, мг/дм3 Фенол, мг/дм3 0,3 309 0,5 <0,01 0,5 277 <0,1 <0,01 0,7 151 <0,01 <0,001 1 75 <0,005 <0,0005 3 61 <0,005 <0,0005 6 54 <0,005 <0,0005 10 35 <0,005 <0,0005 12 22 <0,005 <0,0005 15 14 0,5 <0,01 17 6,8 <0,1 <0,01

About the authors

Alexander K. STRELKOV

Samara State Technical University

Email: a19400209@yandex.ru

Anastasya O. BAZAROVA

Samara State Technical University

Email: bystranova14@mail.ru

Svetlana Yu. TEPLYH

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: kafvv@mail.ru

References

Supplementary files