Очистка сточных вод предприятий по переработке молока

Введение. В последние годы все большее значение приобретает проблема охраны природы, и прежде всего водных объектов, от загрязнений. Одним из основных источников загрязнений водоемов является промышленность, в том числе предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, в частности предприятия по переработке молока: молокоприемные пункты, сепараторные отделения, городские молочные заводы, сыродельные и маслодельные заводы. На этих предприятиях образуются два вида производственных сточных вод: загрязненные и незагрязненные. Загрязнения производственных сточных вод состоят из потерь молока и молочной продукции; отходов производства, реагентов, применяемых при мойке тары; примесей, смываемых с поверхности тары; оборудования; полов и панелей помещений.

Характеристика сточных вод предприятий молочной промышленности представлена в таблице 1 [1, 2].

Как видно из таблицы 1, концентрация загрязнений по ХПК колеблется от 900 до1400 мг О 2 /дм³, а по БПК полн от 700 до 1000 мгО 2 /дм³. Таким образом, производственные сточные воды молокоперерабатывающих предприятий можно отнести к группе стоков с высокой концентрацией органических загрязнений, представленных жирами, белками и углеводами.

Как правило, сточные воды предприятий молочной промышленности после локальной очистки сбрасываются в канализационную сеть населенного пункта. Однако при отсутствии такой возможности или экономической нецелесообразности подачи стоков на общие очистные сооружения возникает необходимость в строительстве самостоятельных очистных сооружений.

Характеристика сточных вод предприятий молочной промышленности

Таблица 1

Производство	Взвешенные вещества, мг/дм3	рН, ед.	ХПК, мгО 2 /дм3	БПК полн , мгО 2 /дм3	N общ , мг/дм3	Фосфор (в пересчете на Р 2 О 5 ), мг/дм3	Жиры, мг/дм3
Молокоприемные и сепараторные пункты, отделения, заводы	300	6-8	900	700	30	3	100
Гормолзаводы	300	6-8	1400	1100	60	8	100
Заводы сгущенных молочных продуктов	300	6-8	1200	1000	50	7	100
Заводы сухих молочных продуктов	300	6-8	1200	1000	50	7	100
Молочноконсервные комбинаты	300	6-8	1200	1000	50	7	100
Маслодельные заводы	300	6-8	1200	1000	40	6	100
Маслосырзаводы	400	6-8	1200	1000	60	8	100

В настоящее время наиболее широкое рас- рудовании для подачи и диспергирования воз-

пространение применительно к сточным водам предприятий молочной промышленности получила биологическая очистка, основанная на жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Однако традиционные технологии аэробной биологической очистки применительно к высококонцентрированным сточным водам имеют следующие существенные недостатки:

• -    высокий расход электроэнергии на аэрацию;

• -    высокий прирост избыточной биомассы, обладающей плохими водоотдающими свойствами и требующей стабилизации;

• -    неустойчивость к залповым сбросам легко-окисляемых загрязнений и перерывам в подаче сточных вод.

Принципиально иными возможностями обладает процесс метанового сбраживания, осуществляемый в анаэробных условиях [3]. К основным достоинствам анаэробной очистки можно отнести:

• - анаэробное разложение органики не требует затрат электроэнергии и позволяет получать ценный энергетический продукт - биогаз;

• -    прирост избыточной биомассы примерно в 10 раз меньше, чем в аэробном процессе;

• - отсутствует необходимость в сложном обо-

• духа;

  -устойчивость к длительным перерывам в подаче сточной воды и к залповым сбросам органических загрязнений.

Однако после анаэробной очистки необходимо предусматривать аэробную обработку, т.е. анаэробная очистка может рассматриваться только как предварительная стадия. Таким образом, для очистки сточных вод, концентрированных по органическим загрязнениям, наиболее приемлемым является биологический метод очистки по двухстадийной анаэробноаэробной технологии.

Стадия анаэробной обработки проводится в биореакторах, работающих с удержанием биомассы. Удерживать биомассу можно разными способами: за счет прикрепления биомассы к загрузке, создания взвешенного слоя биомассы и комбинированным способом [4].

Цель исследований . Сравнение эффективности работы биореакторов двух типов: анаэробный биофильтр и комбинированный (гибридный) реактор.

Объекты и методы исследований : в качестве биореакторов использовались полиэтиленовые герметично закрытые бутыли диаметром 10 см с отводом газа через гидрозатвор.

В реакторе типа анаэробного затопленного биофильтра сточная вода подавалась через донную распределительную систему, проходила через слой загрузочного материала и отводилась из верхней части реактора. В качестве загрузки использовали нарезанную полиэтиленовую стружку.

В биореакторе комбинированного типа использовали засыпной загрузочный материал из полиэтиленовых колец, который был размещен в верхней части биореактора на поддерживающей решетке. В нижней части биореактора формировался слой анаэробного ила.

Исследования проводились на модельных стоках, приготовленных на молоке Красноярского городского молочного завода. Для пуска установок в работу использовали сброженный

Рис. 1. Колебания рН в период работы биореактора

осадок первичных отстойников правобережных очистных сооружений г. Красноярска. При пуске биореакторов учитывали необходимость адаптации внесенной биомассы к новому составу стока. При обработке экспериментальных данных использовали только результаты, полученные после адаптации биомассы. Продолжительность вывода установок на стабильный режим работы составила 1 месяц.

В обработанной воде определяли рН, летучие жирные кислоты (ЛЖК), перманганатную окисляемость (ПО), азот аммонийных солей, фосфор фосфатов.

Результаты исследований и их обсуждение . Результаты наблюдений за работой биореакторов представлены на рисунках 1–6.

Рис. 2. Колебания ОВП в период работы биореактора

Рис. 3. Колебания значений перманганатной окисляемости очищенной воды в период работы биореакторов

Рис. 4. Содержание ЛЖК в очищенной воде в период работы биореакторов

Рис. 5. Содержание фосфатов в очищенной воде в период работы биореакторов

Рис. 6. Содержание азота аммонийных солей в очищенной воде в период работы биореакторов

Условные обозначения для рисунков 1–6:

-----■      – биореактор комбинированного типа;

– биореактор с плоскостной загрузкой.

Усредненные показатели, характеризующие процесс обработки сточных вод в анаэробных биореакторах различных типов, представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатель качества сточной воды	Исходная сточная вода	Сточная вода после анаэробной обработки
		Биореактор с плоскостной загрузкой	Биореактор комбинированного типа
Реакция среды рН, ед.	7,5	5,01	7,03
Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), mV		-53,54	-77,08
Содержание летучих жирных кислот (ЛЖК), мг-экв/л	5,0	11,89	19,57
Содержание азота аммонийных солей, мг/л	30,0	50,06	123,5
Содержание фосфатов (по РО 4 -3), мг/л	8,0	89,05	154,66
Перманганатная окисляемость (ПО), мгО 2 /л	615,4	72,13	86,42
Эффективность очистки (по ПО), %		88,2	86,0

Усредненные показатели очистки сточных вод

Таким образом, полученные экспериментальные данные показали:

• -    в биоректоре с плоскостной загрузкой процесс обработки воды происходит в кислотогенной фазе (рН обработанной воды составляет примерно 5 ед.), в то время как в биореакторе комбинированного типа процесс протекает в щелочной среде;

• - ОВП для обоих биореакторов имеет отрица-

• тельное значение, что говорит о преобладании восстановленных форм загрязняющих веществ;

• -    эффективность очистки от органических загрязнений (определяемых анализом перманганатной окисляемости) составляет 86–88 %. Причем эффективность работы биореактора с плоскостной загрузкой несколько выше. Это можно объяснить тем, что кислая среда биореактора способствует коагулированию белков

поступающего стока с последующим удерживанием их слоем ила;

• -    для биореакторов обоих типов характерно увеличение содержания в обработанной воде азота аммонийных солей и фосфатов. Причем в комбинированном биореакторе концентрация азота аммонийных солей возрастает на значительно большую величину. Это согласуется с отличиями по значениям рН, так как высвобождающийся на стадии ацидогенеза аммонийный азот обеспечивает высокую буферность очищенной сточной воды и надежно предохраняет от снижения рН в реакторе.

Выводы. Из двух исследованных типов биоректоров предпочтителен реактор комбинированного типа, так как рН обработанной воды соответствует требованиям к подаче воды на аэробную стадию, в то время как воду после реактора первого типа необходимо подщелачивать.