Файл: Белоусова Юлия Александровна ( фио обучающегося ) выпускная квалификационная работа магистерская диссертация.docx
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 277
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3 .
Содержание жиров в сточных водах предприятий молочной промышленности определяется, в основном, ассортиментом выпускаемой продукции и технологией производства. В зависимости от этих факторов изменяется не только концентрация жиров в сточных водах, но и вид этих загрязнений. СВ цельномолочного производства содержат жиры в том же виде, что и натуральное молоко, поскольку потери молока являются основным загрязнением этих стоков. Жиры молока представляют собой мельчайшие шарики, окруженные гидратированной белковой оболочкой, которые крайне медленно всплывают при отстаивании сточных вод. При производстве высокожирной продукции, такой как сливки, сметана, масло, из молока извлекаются крупные шарики жира. Происходит их слипание и укрупнение, а также разрушение белковой оболочки. Поэтому жировые примеси, содержащиеся в сточных водах таких производств, существенно отличаются по виду и концентрации от подобных загрязнений сточных вод других молочных предприятий. Выделение жировых примесей из сточных вод от производства высокожирной продукции, происходит значительно быстрее и эффективнее, чем из сточных вод других производств. Жиры, присутствующие в стоках в виде частиц коллоидных растворов, представляют собой мельчайшие капельки жидкости, имеющей практически такую же плотность, как и водная среда. Их наличие существенно увеличивает значения ХПК и БПК. Концентрация жиров и жироподобных веществ в сточных водах заводов и цехов, специализированных на выпуске высокожирной продукции, составляет 200-400 мг/дм3.
Азот в сточных водах молочных заводов содержится, в основном, в виде аминогрупп белковых соединений. Общая концентрация соединений азота составляет 120-150 мг/дм3.
В таблице 32 в качестве примера приводятся концентрации сточных вод предприятия молочной промышленности.
Сброс сточных вод данного предприятия, как и многих других, осуществляется в водоем рыбохозяйственного назначения. Качество сточных вод должно соответствовать нормативам, указанных в приказе Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010г. «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения». Предельно допустимые концентрации сточных вод на выпуске в водоем также представлены в таблице 32.
Таблица32 Результаты лабораторных испытаний и ПДК на выпуск в водоем
4.3 Схема очистки сточных вод молочной промышленности
Выбор технологии очистки сточных вод определяется требованиями к качеству очищенной воды. Такая технология может включать как предварительную обработку в целях удаления основной части специфических органических загрязнений и жиров, так и биологическую очистку с последующей фильтрацией.
Очистка сточных вод молочных производств принципиально состоят из двух этапов. На первом этапе с помощью механической очистки и физико-химической обработки удаляются крупные частицы загрязнений и жиры, на втором – происходит аэробная БО для удаления растворенных загрязнений, снижения ХПК и концентрации аммонийного азота.
Исходя из анализа методов очистки сточных вод, поступающих от молочного предприятия, предложена технологическая схема очистки сточных вод.
Рисунок 21 Схема очистки СВ молокоперерабатывающего предприятия
Выбор технологии очистки сточных вод определяется требованиями к качеству очищенной воды. Такая технология может включать как предварительную обработку в целях удаления основной части специфических органических загрязнений и жиров, так и биологическую очистку с последующей фильтрацией.
В соответствии с предложенной схемой, очистка сточных вод молочных производств принципиально состоят из двух этапов. На первом этапе с помощью механической очистки и физико-химической обработки удаляются крупные частицы загрязнений и жиры, на втором – происходит аэробная БО для удаления растворенных загрязнений, снижения ХПК и концентрации аммонийного азота.
СВ, поступающие от предприятия, подвергаются усреднению по расходу и составу. Затем они направляются на барабанные фильтры, где происходит задержание крупного мусора, попавшего в систему канализации.
Далее СВ поступают на напорные флотаторы. Основной задачей предварительной реагентной обработки является дестабилизация коллоидных частиц в составе взвешенной фазы и выделение их в виде крупных легкоотделяемых хлопьев. Для этих целей используют неорганические средства осаждения (коагулянты) и органические флокулянты. При необходимости производится регулирование рН для работы в оптимальном диапазоне хлопьеобразования. Отделение хлопьев осуществляется с помощью флотации, которая является практически безальтернативным решением, сочетающим в себе высокую гидравлическую нагрузку, компактность и эффективность очистки. Флотатор состоит из флотационной камеры, оборудованной скребком, позволяющим снимать предварительно сгущенный флотошлам с концентрацией твердой фазы до 10%. Необходимые для процесса флотации пузырьки воздуха образуются при насыщении воздухом с избыточным давлением 4-6 бар части очищенного потока, забираемой из слива. Напорная вода подается снизу в зону контакта и перемешивания, где практически сразу при вводе через специальные насадки происходит разрежение до давления окружающей среды. В результате такого внезапного понижения давления находящийся в растворенном состоянии воздух освобождается в виде мелких пузырьков, которые захватывают хлопья загрязнений и поднимают их к поверхности, где с помощью скребка происходит сгущение.
Для реализации максимальной степени насыщения до 95% используются напорный бак и инжектор насыщения. Такая оптимизированная система позволяет снизить расход напорной воды и соответственно энергопотребление при сохранении высокой эффективности разделения. Часть осветленной воды из флотатора забирается на приготовление водовоздушной смеси, или дисперсионной воды, которая вводится через диспергаторы в начало ванны флотатора. Флотация хлопьев загрязнений к поверхности зеркала воды происходит за счет мельчайших пузырьков воздуха, образовавшихся при дросселировании водовоздушной смеси. Пеношлам с поверхности воды флотатора удаляется скребковым механизмом в пеносборный резервуар.
Очищенная во флотационной установке вода соответствует усредненным требованиям водоканалов к сточным водам, принимаемым городскими очистными сооружениями. С учетом опыта очистки подобных сточных вод можно ожидать снижение ХПК до 800 мг/дм
3 и жиров до 50 мг/дм3 и менее. Для глубокой очистки в соответствии с нормами ПДК для слива в водоемы рыбохозяйственного назначения требуется БО от растворенных загрязнений и доочистка с помощью фильтрации.
Эффективность физико-химической очистки на флотаторах равна:
- по содержанию взвешенных веществ – 95%;
- по содержанию жиров – 98%;
- по органическим примесям - 60%.
В процессе физико-химической очистки происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 1378 до 379 мг/дм3;
- БПК5: с 1191 до 715 мг/дм3,
- ХПК: с 3248 до 1970 мг/дм3,
- жиры: с 306,3 до 0,1 мг/дм3.
Осветленная в процессе физико-химической очистки на флотаторах вода отводится на биологическую очистку в биореактор.
В условиях ограниченных площадей, отводимых предприятиями для размещения очистных сооружений, оптимальным решением для организации БО в качестве альтернативы традиционным сооружениям с аэротенками являются высотные биореакторы. Их особенностью является высокоэффективная система аэрации, позволяющая работать с уровнем воды до 10 метров. Подача воздуха осуществляется с помощью двухфазного струйного насоса. Такая система, помимо хорошего перемешивания реакционного объема, отличается высоким коэффициентом использования кислорода, и, следовательно, снижением энергетических затрат.
В процессе БО происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 379 до 79 мг/дм3;
- БПК5: с 715 до 36 мг/дм3,
- ХПК: с 1970 до 98 мг/дм3,
- NH4: с 24,3 до менее 1,5 мг/дм3,
- нитраты: с 100 до 15-20 мг/дм3.
Гарантированные показатели очистки обеспечиваются организацией каскада из двух биореакторов одинакового объема. Еще одной особенностью данной технологии является возможность работать с повышенной дозой ила, что позволяет снизить гидравлическую нагрузку на данном этапе очистки. Вторичная очистка для разделения активного ила и очищенной воды производится с помощью радиального вторичного отстойника. Заключительным этапом обработки является доочистка на песчаных фильтрах с непрерывной промывкой и УФ-обеззараживанием.
В процессе доочистки происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 79 до 3 мг/дм3;
- БПК5: с 36 до 2 мг/дм3,
- ХПК: с 98 до 30 мг/дм3,
- NH4: с 1,5 до 0,39 мг/дм3,
- нитраты: с 15-20 до 9 мг/дм3.
Пеношлам с флотатора и осадок со вторичных отстойников шламовыми насосами подается на декантеры для обезвоживания. Осадок, обезвоженный до влажности 70%, вывозится на сжигание.
Данная схема очистки сточных вод представляет собой один из вариантов решений, разработанных для предприятий молочной промышленности. Предварительная реагентная обработка и флотационное разделение составляют комплекс минимальных мероприятий очистки, тогда как БО рассчитана на сброс в естественные водоемы и гарантирует экологическую безопасность водных объектов.
В данной работе проведен анализ методов очистки сточных вод, поступающих от молочных предприятий. Представлены показатели специфических загрязняющих компонентов, оказывающих влияние на выбор метода очистки. Проанализировав различные методы очистки сточных вод молочных предприятий, сделан вывод о целесообразности применения каждого. Для сточных вод молочной промышленности характерны высокие концентрации БПК, ХПК, взвешенных веществ и жиров. Выбрана оптимальная технологическая схема очистки стоков, обеспечивающая качество очищенной воды не ниже нормативных требований. Принятая технологическая схема очистки основана на двух методах очистки: физико-химическом методе реагентной флотации и методе БО. В качестве доочистки принят сорбционный фильтр с загрузкой из кварцевого песка. В качестве обеззараживания используются установки ультрафиолетого облучения сточных вод.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Сафронов А.Е., Хащин С.М., Зозуля Д.М. Экономическое обоснование инженерных решений по защите окружающей среды: учебно-методическое пособие. – Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2010. – 97 с.
Сафронов А.Е., Шипилова Т.В., Соколова М.С. Экономическое обоснование проектов по инженерной защите окружающей среды: учебное пособие. – Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2002. – 77 с.
Содержание жиров в сточных водах предприятий молочной промышленности определяется, в основном, ассортиментом выпускаемой продукции и технологией производства. В зависимости от этих факторов изменяется не только концентрация жиров в сточных водах, но и вид этих загрязнений. СВ цельномолочного производства содержат жиры в том же виде, что и натуральное молоко, поскольку потери молока являются основным загрязнением этих стоков. Жиры молока представляют собой мельчайшие шарики, окруженные гидратированной белковой оболочкой, которые крайне медленно всплывают при отстаивании сточных вод. При производстве высокожирной продукции, такой как сливки, сметана, масло, из молока извлекаются крупные шарики жира. Происходит их слипание и укрупнение, а также разрушение белковой оболочки. Поэтому жировые примеси, содержащиеся в сточных водах таких производств, существенно отличаются по виду и концентрации от подобных загрязнений сточных вод других молочных предприятий. Выделение жировых примесей из сточных вод от производства высокожирной продукции, происходит значительно быстрее и эффективнее, чем из сточных вод других производств. Жиры, присутствующие в стоках в виде частиц коллоидных растворов, представляют собой мельчайшие капельки жидкости, имеющей практически такую же плотность, как и водная среда. Их наличие существенно увеличивает значения ХПК и БПК. Концентрация жиров и жироподобных веществ в сточных водах заводов и цехов, специализированных на выпуске высокожирной продукции, составляет 200-400 мг/дм3.
Азот в сточных водах молочных заводов содержится, в основном, в виде аминогрупп белковых соединений. Общая концентрация соединений азота составляет 120-150 мг/дм3.
В таблице 32 в качестве примера приводятся концентрации сточных вод предприятия молочной промышленности.
Сброс сточных вод данного предприятия, как и многих других, осуществляется в водоем рыбохозяйственного назначения. Качество сточных вод должно соответствовать нормативам, указанных в приказе Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010г. «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения». Предельно допустимые концентрации сточных вод на выпуске в водоем также представлены в таблице 32.
Таблица32 Результаты лабораторных испытаний и ПДК на выпуск в водоем
| Наименование показателя | Концентрация загрязняющих веществ в исходных водах, мг/дм3 | Норматив на сброс в водоем, мг/дм3 |
| рН | | 6,5 – 8,5 |
| Взвешенные вещества | 3212 | 3,0 |
| БПК5 | 3895 | 2,0 |
| ХПК | 10440 | 30,0 |
| Азот аммонийный | 10,3 | 0,39 |
| Нитриты | 5,07 | 9,0 |
| Нитраты | 119 | 0,02 |
4.3 Схема очистки сточных вод молочной промышленности
Выбор технологии очистки сточных вод определяется требованиями к качеству очищенной воды. Такая технология может включать как предварительную обработку в целях удаления основной части специфических органических загрязнений и жиров, так и биологическую очистку с последующей фильтрацией.
Очистка сточных вод молочных производств принципиально состоят из двух этапов. На первом этапе с помощью механической очистки и физико-химической обработки удаляются крупные частицы загрязнений и жиры, на втором – происходит аэробная БО для удаления растворенных загрязнений, снижения ХПК и концентрации аммонийного азота.
Исходя из анализа методов очистки сточных вод, поступающих от молочного предприятия, предложена технологическая схема очистки сточных вод.
Рисунок 21 Схема очистки СВ молокоперерабатывающего предприятия
Выбор технологии очистки сточных вод определяется требованиями к качеству очищенной воды. Такая технология может включать как предварительную обработку в целях удаления основной части специфических органических загрязнений и жиров, так и биологическую очистку с последующей фильтрацией.
В соответствии с предложенной схемой, очистка сточных вод молочных производств принципиально состоят из двух этапов. На первом этапе с помощью механической очистки и физико-химической обработки удаляются крупные частицы загрязнений и жиры, на втором – происходит аэробная БО для удаления растворенных загрязнений, снижения ХПК и концентрации аммонийного азота.
СВ, поступающие от предприятия, подвергаются усреднению по расходу и составу. Затем они направляются на барабанные фильтры, где происходит задержание крупного мусора, попавшего в систему канализации.
Далее СВ поступают на напорные флотаторы. Основной задачей предварительной реагентной обработки является дестабилизация коллоидных частиц в составе взвешенной фазы и выделение их в виде крупных легкоотделяемых хлопьев. Для этих целей используют неорганические средства осаждения (коагулянты) и органические флокулянты. При необходимости производится регулирование рН для работы в оптимальном диапазоне хлопьеобразования. Отделение хлопьев осуществляется с помощью флотации, которая является практически безальтернативным решением, сочетающим в себе высокую гидравлическую нагрузку, компактность и эффективность очистки. Флотатор состоит из флотационной камеры, оборудованной скребком, позволяющим снимать предварительно сгущенный флотошлам с концентрацией твердой фазы до 10%. Необходимые для процесса флотации пузырьки воздуха образуются при насыщении воздухом с избыточным давлением 4-6 бар части очищенного потока, забираемой из слива. Напорная вода подается снизу в зону контакта и перемешивания, где практически сразу при вводе через специальные насадки происходит разрежение до давления окружающей среды. В результате такого внезапного понижения давления находящийся в растворенном состоянии воздух освобождается в виде мелких пузырьков, которые захватывают хлопья загрязнений и поднимают их к поверхности, где с помощью скребка происходит сгущение.
Для реализации максимальной степени насыщения до 95% используются напорный бак и инжектор насыщения. Такая оптимизированная система позволяет снизить расход напорной воды и соответственно энергопотребление при сохранении высокой эффективности разделения. Часть осветленной воды из флотатора забирается на приготовление водовоздушной смеси, или дисперсионной воды, которая вводится через диспергаторы в начало ванны флотатора. Флотация хлопьев загрязнений к поверхности зеркала воды происходит за счет мельчайших пузырьков воздуха, образовавшихся при дросселировании водовоздушной смеси. Пеношлам с поверхности воды флотатора удаляется скребковым механизмом в пеносборный резервуар.
Очищенная во флотационной установке вода соответствует усредненным требованиям водоканалов к сточным водам, принимаемым городскими очистными сооружениями. С учетом опыта очистки подобных сточных вод можно ожидать снижение ХПК до 800 мг/дм
3 и жиров до 50 мг/дм3 и менее. Для глубокой очистки в соответствии с нормами ПДК для слива в водоемы рыбохозяйственного назначения требуется БО от растворенных загрязнений и доочистка с помощью фильтрации.
Эффективность физико-химической очистки на флотаторах равна:
- по содержанию взвешенных веществ – 95%;
- по содержанию жиров – 98%;
- по органическим примесям - 60%.
В процессе физико-химической очистки происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 1378 до 379 мг/дм3;
- БПК5: с 1191 до 715 мг/дм3,
- ХПК: с 3248 до 1970 мг/дм3,
- жиры: с 306,3 до 0,1 мг/дм3.
Осветленная в процессе физико-химической очистки на флотаторах вода отводится на биологическую очистку в биореактор.
В условиях ограниченных площадей, отводимых предприятиями для размещения очистных сооружений, оптимальным решением для организации БО в качестве альтернативы традиционным сооружениям с аэротенками являются высотные биореакторы. Их особенностью является высокоэффективная система аэрации, позволяющая работать с уровнем воды до 10 метров. Подача воздуха осуществляется с помощью двухфазного струйного насоса. Такая система, помимо хорошего перемешивания реакционного объема, отличается высоким коэффициентом использования кислорода, и, следовательно, снижением энергетических затрат.
В процессе БО происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 379 до 79 мг/дм3;
- БПК5: с 715 до 36 мг/дм3,
- ХПК: с 1970 до 98 мг/дм3,
- NH4: с 24,3 до менее 1,5 мг/дм3,
- нитраты: с 100 до 15-20 мг/дм3.
Гарантированные показатели очистки обеспечиваются организацией каскада из двух биореакторов одинакового объема. Еще одной особенностью данной технологии является возможность работать с повышенной дозой ила, что позволяет снизить гидравлическую нагрузку на данном этапе очистки. Вторичная очистка для разделения активного ила и очищенной воды производится с помощью радиального вторичного отстойника. Заключительным этапом обработки является доочистка на песчаных фильтрах с непрерывной промывкой и УФ-обеззараживанием.
В процессе доочистки происходит снижение концентраций следующих примесей:
- взвешенные вещества: с 79 до 3 мг/дм3;
- БПК5: с 36 до 2 мг/дм3,
- ХПК: с 98 до 30 мг/дм3,
- NH4: с 1,5 до 0,39 мг/дм3,
- нитраты: с 15-20 до 9 мг/дм3.
Пеношлам с флотатора и осадок со вторичных отстойников шламовыми насосами подается на декантеры для обезвоживания. Осадок, обезвоженный до влажности 70%, вывозится на сжигание.
Данная схема очистки сточных вод представляет собой один из вариантов решений, разработанных для предприятий молочной промышленности. Предварительная реагентная обработка и флотационное разделение составляют комплекс минимальных мероприятий очистки, тогда как БО рассчитана на сброс в естественные водоемы и гарантирует экологическую безопасность водных объектов.
В данной работе проведен анализ методов очистки сточных вод, поступающих от молочных предприятий. Представлены показатели специфических загрязняющих компонентов, оказывающих влияние на выбор метода очистки. Проанализировав различные методы очистки сточных вод молочных предприятий, сделан вывод о целесообразности применения каждого. Для сточных вод молочной промышленности характерны высокие концентрации БПК, ХПК, взвешенных веществ и жиров. Выбрана оптимальная технологическая схема очистки стоков, обеспечивающая качество очищенной воды не ниже нормативных требований. Принятая технологическая схема очистки основана на двух методах очистки: физико-химическом методе реагентной флотации и методе БО. В качестве доочистки принят сорбционный фильтр с загрузкой из кварцевого песка. В качестве обеззараживания используются установки ультрафиолетого облучения сточных вод.
ВЫВОДЫ
-
На существующих предприятиях молочной промышленности Архангельской области отсутствует какая-либо очистка сточных вод. СВ с этих предприятий в полном объеме сливаются в канализацию. -
Исследование состава сточных вод молочного предприятия показало повышенное содержание органических загрязнений, взвешенных веществ, общего азота. Поэтому даже при отсутствии локальных очистных сооружений полной БО требуется предварительная механическая и физико-химическая обработка перед сбросом в городскую канализационную сеть. -
Результаты исследования методов очистки в лабораторных условиях с использованием модельных растворов показали, что СВ с молочных предприятий хорошо биоразлагаются. -
Разработана оптимальная технологическая схема очистки сточных вод молочного предприятия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Сафронов А.Е., Хащин С.М., Зозуля Д.М. Экономическое обоснование инженерных решений по защите окружающей среды: учебно-методическое пособие. – Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2010. – 97 с.
Сафронов А.Е., Шипилова Т.В., Соколова М.С. Экономическое обоснование проектов по инженерной защите окружающей среды: учебное пособие. – Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2002. – 77 с.