Вимоги до складу та якості води для постачання підприємств харчової промисловості і скиду у водні об'єкти

При проектуванні й експлуатації підприємств необхідно враховувати вимоги до зовнішніх джерел водопостачання і приймачів стоків. Це особливо актуально для спир­тових заводів, які мають автономні джерела водопостачання і скиду виробничих стоків у поверхневі водоймища - джерела подальшого використання.

Вимоги до води для постачання підприємств харчової промисловості і вод, які скидають у водоймища, розроблені з урахуванням відповідних держстандартів, на­ведені в табл. 13.3.

Табл. 13.3 Характеристика води для технологічних цілей і для скиду у водоймища

Особливий контроль здійснюють за шкідливими для людини речовинами, що містяться у стічних водах. Встановлені найбільші концентрації цих сполук у водо-ймищах-приймачах стоків.

У джерела водопостачання забороняється скидати стічні води, які можна ви­користовувати повторно, і відходи спиртового виробництва, які можна застосову­вати при виробництві важливих для народного господарства продуктів.

На очисних спорудах відбирають проби і ведуть облік кількості стічних вод. Потрібний ступінь очистки визначають дослідним або розрахунковим шляхом, ви­ходячи з умов змішування їх з водою водоймища і відповідної кратності розбавлен­ня стоків.

СПОСОБИ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД

На сьогодні застосовують механічні, хімічні, фізико-хімічні і біологічні спо­соби очистки стічних вод. Вибір способу очистки залежить від кількості стоків, концентрації і виду забруднень, необхідного ступеня очистки, розмірів водойми­ща, у яке скидають стічні води, а також від впливу їх на стан водоймища.

Дуже ефективними сучасними способами можна очистити стічні води від органічних забруднень на 85.. .95%. У них залишається лише деяка кількість пове­рхнево-активних речовин, розчинених мінеральних солей та інших сполук.

МЕХАНІЧНІ СПОСОБИ

Перший етап очистки стічних вод - механічне видалення з них завислих і пла­ваючих частинок. Для цього застосовують решітки, сита, піс ко вловлювач і, від­стійники, жировловлювачі.

Решітки призначені для очистки стічних вод від великих домішок, які мо­жуть викликати псування обладнання очисних споруд. У харчовій промисловості частіше за все використовують стаціонарні решітки з проміжком між пруттями не більше 40мм. Дрібні завислі частинки розміром більше 1мм видаляють з допомо­гою стаціонарних чи обертальних штампованих сит.

Для видалення нерозчинних мінеральних сполук стічні води пропускають че­рез пІсковловлювачі. Швидкість осідання завислих часток під дією сили тяжіння роз­раховують за формулою Стокса. У залежності від напряму руху стічних вод розріз­няють горизонтальні і вертикальні пІсковловлювачі. Завислі частки будуть осідати на дно пІсковловлювача, якщо додержуються такі умови руху стоків:

при вертикальному

при горизонтальному

де V - швидкість осідання частинки у нерухомій рідині, мм/с; - швидкість течії рідини, мм/с; Н - висота шару рідини у пІсковловлювачі, м; L - довжина пІсковло­влювача чи відстоювача, м.

На цьому ж принципі засновано виділення дрібних домішок у відстійниках. Тривалість перебування стічних вод у відстійниках не повинна перевищувати 2 години для запобігання гнилісного розкладу органічних речовин. Застосовують відстійники періодичної та безперервної дії. У залежності від напряму руху стоків розрізняють також горизонтальні і вертикальні безперервно діючі відстійники.

Для очистки стічних вод від забруднень, нерозчинених у воді і які мають меншу густину (мастило, нафта, жир), використовують жировловлювачі, якими можуть бути збірники, які забезпечують невелику швидкість течії стічних вод. Для очистки стоків від високодисперсних жирів використовують жировловлювачі з внутрішніми пере­городками. Спливанню жирових забруднень сприяє аерування рідини.

ХІМІЧНІ СПОСОБИ

Суть хімічних способів очистки стічних вод полягає у взаємодії хімічних ре­агентів із забрудненнями. Вона сприяє видаленню із розчину завислих, колоїдних і розчинених сполук. Внаслідок цього знижується забарвленість, стоки знезаражу­ються, усуваються неприємні запахи.

Хімічну очистку вод звичайно об'єднують з механічною або біологічною. Видалити із стічних вод колоїди і солі важких металів можна змішуванням стічних вод , які мають кислу і лужну реакцію середовища. Нерозчинні гідроксиди металів і карбонат кальцію стічних вод, що мають позитивний заряд, нейтралізу­ють негативно заряджені колоїдні частки. Частки, що утворилися, є центрами коа­гуляції, вони збільшуються до великих розмірів і швидко осідають у відстійниках у вигляді пластівців.

Як коагулянти використовують хлориди І сульфати окисного і закисного залі­за, сульфат алюмінію (глинозем) і вапно. При обробці стічних вод коагулянтами на 90% зменшується вміст завислих часток, на декілька десятків відсотків БСК₅ і на 40...80% кількість бактерій. Цей спосіб очистки стоків простий і порівняно недо­рогий. Істотний його недолік - незначне зниження БСК₅ .

Ефективний засіб знезараження стічних вод - хлорування. Бактирицидна дія хлору викликана окисленням речовин, які входять до складу протоплазми бактері­альних клітин. Стічні води знезаражують рідким хлором або хлорованою водою, приготовленою у хлораторах.

Один із головних показників ступеня шкідливості стічних вод, що скидають­ся у водоймища, - споживання кисню на окислення органічних речовин, які міс­тяться у них. При великому об'ємі скидних стоків у водоймище з малим дебітом води ці сполуки окислюють киснем повітря або спеціально доданими речовинами, наприклад, селітрою. Для аерування стоків використовують пристрої, які інтенси­вно перемішують їх. Аерування сприяє не тільки окисленню стічних вод, але й біологічній очистці їх, тому що внаслілок цього інтенсифікується життєдіяльність мікроорганізмів, які розкладають органічні сполуки.

Біогенні елементи у стічних водах - азот, калій і фосфор - сприяють розвитку водоростей і вищих рослин, які забруднюють водоймище. Щоб видалити фосфор,

стічні води обробляють гідроксидом заліза або вапном. Видалити азот і калій із стічних вод дуже складно. Видалення цих елементів не запобігає розвитку рослин у поверхневих водоймищах, тому що вони можуть попасти у водоймища з водами, які стікають з полів, а азот - з дощовою водою.

ФІЗИКО - ХІМІЧНІ СПОСОБИ

В основу фізико-хімічних способів очистки стічних вод покладені процеси адсорбції, дистиляції, іонного обміну, електродіалізу, осмосу та ін.

Для очистки стоків від органічних речовин, молекули котрих гідрофобні чи слабогідротовані, застосовують активне вугілля. При цьому одержують стоки з БСК менше Імг 0₂/л, ХСК - 3...16 мг О₂/л, з вмістом завислих речовин менше 0,5 мг/л і фосфатів - 0,1... 1,0 мг/л. Але активне вугілля дороге, тому його доцільно викори­стовувати лише для остаточної очистки невеликої кількості стічних вод і у випадку, коли потрібен дуже високий ступінь очистки.

У вітчизняній і закордонній (Німеччина, Польща, Угорщина) спиртовій про­мисловості упарюють стічні води, що містять дуже багато мінеральних і органіч­них речовин.

Перспективна очистка стічних вод засобом електрокоагуляції і електрофлота-ції. О.М.Кривчун і П.С.Циганков встановили, що при очистці стоків цим способом на 99,4...99,7% зменшується кількість бактерій і промивні води цеху хлібопекарсь­ких дріжджів можна застосувати для приготування мелясного сусла. Ці способи енергомісткі.

БІОЛОГІЧНІ СПОСОБИ

З біологічних способів розповсюджені такі: зрошення ґрунту стічними вода­ми, очистка їх у біологічних водоймищах і біофільтрах, обробка активним мулом, анаеробне бродіння стічних вод.

При зрошуванні ґрунту стічними водами завислі речовини затримуються, а роз­чинені органічні сполуки адсорбуються, піддаються різним фізико-хімічним проце­сам і біологічному розкладу. Стічні води - добре поживне середовище для розвитку мікроорганізмів ґрунту, які, розкладаючи органічні речовини, утворюють сполуки, які споживають рослини. Зрошення ґрунту стічними водами підвищує його родю­чість. Дослідженнями УкрНДІ гідротехніки і меліорації встановлена можливість зро­шення стічними водами мелясно-спиртових заводів ґрунту, на якому культивують кормові культури. На таких ґрунтах можна вирощувати кормові культури без засто­сування азотних, калійних добрив, при цьому урожай трав збільшується на ЗО.. .40%, силосної маси кукурудзи - на 60.. .70%, кормового буряку - на 80.. .99%.

Для очистки мелясної барди використовують поля фільтрації (ґрунтові фільт­ри), які розташовують на легких піщаних ґрунтах, які мають добру фільтрованість. Площу для полей фільтрації ділять на дренажні ділянки (карти) по 0,25...0,4 га і огороджують валками, в які закладають трубопроводи для транспортування сто­ків. Дренажні ходи діаметром 8...10 мм розміщують на глибині 1...1,5 м з від-

станню 5... 10 м. На поверхні ділянок стічні води розподіляють з допомогою жоло­бів. Карти полів фільтрації заповнюють стічними водами шаром 5... 10 см. Під час фільтрування крізь ґрунт досягається очистка стічних вод до 90% за БСК₅. Корисна площа полів фільтрації (га)

де Vc - середня кількість стічних вод, м³/добу; - питоме добове навантаження на поверхню полів фільтрації,

Узимку в залежності від географічного району розташування підприємства площу полів фільтрації збільшують на 10. ..25%.

Біологічні водоймища - штучні або природні водоймища, призначені для біо­логічної і фізичної очистки стічних вод. Особливу роль для очистки у біологічних водоймищах відіграють водорості і бактерії, що розкладають органічні речовини стічних вод, після чого водорості використовують для синтезу своєї біомаси проду­кти, що утворилися. Під дією сонячного світла водорості виділяють кисень, необ­хідний для аеробного окислення органічних сполук мікроорганізмами. Біологічні водоймища повинні бути неглибокими, щоб необхідне для фотосинтезу сонячне світло надходило у внутрішні шари води.

Для прискорення окислювальних процесів біологічні ставки обладнують ае-руючими пристроями, що підвищує їх продуктивність з очистки стічних вод у 5... 10 разів.

У країнах СНД, США, Японії та ін. розробляють методи використання стіч­них вод для вирощування одноклітинних водоростей Chlorella і Scenedegnus, біо­масу яких можна використовувати як джерело рослинного білка у кормі тварин і їжі людини.

Для штучної біологічної очистки стоків використовують біологічні фільтри, у яких забруднені води окислюють киснем повітря за участю мікроорганізмів, що утворюють біологічну плівку на поверхні наповнювача фільтра.

Найбільш поширені зрошувальні біологічні фільтри різних типів. При аеру-ванні стічних вод розвивається суміш мікроорганізмів, головним чином бактерій і простіших, яку називають активним мулом. Очистка стічних вод відбувається вна­слідок споживання органічних забруднень мікроорганізмами активного мулу, ад­сорбції і коагуляції завислих і колоїдних речовин, а також окислення органічних сполук киснем повітря. Процес очистки стічних вод активним мулом складається з таких основних стадій: видалення із стоків завислих часток, аерування суміші сті­чних вод з активним мулом, відділення очищених стічних вод від суспензії актив­ного мулу і повернення його в аераційну камеру (аеротенк).

Анаеробний біологічний метод очистки стічних вод застосовують для виро­бничих стічних вод з високою концентрацією органічних речовин - БСКп- 10 тис.мг 0₂/л і більше. Цей спосіб є попереднім ступенем перед аеробною доочисткою.

У процесі очистки стоків і одержання біомаси активного мулу потрібне дода­вання фосфорного живлення. Цікавить спосіб очистки, у якому в активний мул вводять культури Azotobacter croecoccus і Bacillus megatherium, що дозволяє прово­дити процес без додавання біогенних речовин азоту і фосфору.

У колишньому СРСР розроблений спосіб біологічної очистки концентрова­них стоків з використанням пліснявих і дріжджеподібних грибів І бактерій, який здійснюють при температурі 36...41° С. Ефект очистки становить 70...85%. У одержаній біомасі міститься до 60% протеїну, її можна використовувати як корм

для тварин.