Статья: Совершенствование способов и методов очистки сточных вод плодоовощных консервных заводов

Совершенствование способов и методов очистки сточных вод плодоовощных консервных заводов

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов является одной из важнейщих общегосударственных задач в нашей республике. Это налагает на научных работников большую ответственность за интенсификацию разработок, исследований и внедрение новых перспективных технологий, методов и сооружений для очистки сточных вод.

В настоящее время на юге республики создаются многочисленные крестьянские и фермерские хозяйства для производства и переработки плодоовощной продукции. Наряду со строительством новых крупных предприятий по переработке и хранению сельскохозяй-ственной продукции, производится реконструкция и расширение существующих консервных заводов, а также создаются небольшие предприятия в виде консервных цехов и пунктов первичной переработки овощей и фруктов вблизи районных центров, непосредственно в производственных кооперативах, с тем чтобы вся произведенная ими продукция была сохранена, переработана и реализована. Несомненно, это влечет за собой значительное увеличения количества сточных вод, образующихся на этих предприятиях, и требует решения вопроса их очистки [1].

Количество, состав и концентрация загрязнений сточных вод плодоовощных консервных заводов зависит от ряда факторов: вида и количества поступающего на переработку сырья, ассортимента выпускаемой продукции, наличия систем оборотного водоснабжения и повторного использования сточных вод и другие [2].

Сточные воды образуются в результате отдельных технологических процессов: гидротранспортирование, сортировка сырья на конвейере, мытье сырья и полуфабрикатов, разделка полуфабрикатов и их порционирование, заливка, стерилизация и автоклавирование и другие. Объем отводимых сточных вод в канализацию составляет около 90-95% от общего количества потребляемой воды. Удельные расходы (в расчете на 1000 учетных банок) колеблются в пределах от 1,5-10 м³ 3. Ориентировочные расходы производственных сточных вод, образующихся при отдельных технологических процессах на 1000 учетных банок консервов приведена в таблице 1.

очистка сточный плодоовощной консервный

Таблица 1. Удельные расходы производственных сточных вод образующихся при отдельных технологических процессах консервирования

В настоящее время Министерством сельского хозяйства РК разработаны укрупненные удельные расходы производственных и бытовых сточных вод [4] в зависимости от ассортимента выпускаемой продукции (табл. 2).

Таблица 2. Укрепненные удельные расходы сточных вод

Сточные воды содержат растворенные, нерастворенные и колоидные вещества, удаляемые с поверхности консервируемых продуктов, отхода плодов и овощей, продукты их разложения, частицы песка, земли и др. Они богаты органическими, легко разлагающимися веществами, которые без доступа воздуха способны к быстрому загниванию. Следовательно, сточные воды должны подвергаться очистке в свежем состоянии, а в случае наличия усреднительных сооружений необходимо предусмотреть их барботаж сжатым воздухом. Температура сточных вод колеблется от 19 до 38⁰С, рН составляется 6,6-7,5. Концентрация биогенных элементов низка, в частности, аммонийного азота содержится 0,5-26 мг/л, фосфатов 1 - 16 мг/л, что говорит о необходимости их добавления в случае биологической очистки.

Основное количество загрязнений, отводимых со сточными водами, приходится на пик сезона (июнь - октябрь месяцы). В этот период концентрация взвешенных веществ достигает 1200-1350 мг/л, БПК₅-1400-2100 мг/л.

Расходы сточных вод плодоовощных консервных заводов зависит от мощности предприятий и колеблются в пределах 2-20 тыс м³/сут. Расходы сточных вод соковых и консервных цехов, а также пунктов первичной переработки овощей и фруктов изменяются в пределах от 200 до 500 м³ /сут. Часть плодоовощных консервных заводов сосредоточены в крупных канализированных населенных пунктах и осуществляют сброс сточных вод в городские системы канализации, а часть - в собственные очистные сооружения или без очистки сбрасываются в поверхностные водоемы.

Как в республике [5] так и в странах дальнего и ближнего зарубежья [6,7], общая схема очистки сточных вод включает сооружения локальной очистки в местах стокообразования с последующей механической или полной биологической очисткой. В качестве сооружений локальной очистки чаще всего применяют решетки, отстойники, песколовки и др.

В зависимости от требований к качеству общего стока, выпускаемого с территории предприятий, сточные воды подвергаются окончательной очистке. Если сточные воды спускаются в городскую канализацию, то обычно ограничиваются механической очисткой, если в водоем - их подвергают полной биологической очистке, а в некоторых случаях и доочистке.

Наибольшее распространение в качестве сооружений предварительной обработки сточных вод, как в республике, так и в странах СНГ, зарубежной практике, получил метод отстаивания в вертикальных и горизонтальных отстойниках, осветителях с естественной аэрацией, осветлителях - перегнивателях, двухъярусных отстойниках 8,9. Эффективность работы отстойных сооружений при продолжительности отстаивания до 3-х часов находится в пределах 25-40%, при этом остаточная концентрация грубодисперсных примесей значительна, что затрудняет работу последующих сооружений биологической очистки.

В последние годы для удаления грубодисперсных примесей из сточных вод плодоовощных консервных заводов нашли применение сетчатые установки барабанного типа и барабанные фильтры 10 . Эффективность удаления грубодисперсных примесей составляет 55-65%.

Основными способами физико-химической очистки сточных вод нашедших применение на предприятиях плодоовощной консервной промышленности являются флотация и реагентная обработка.

К наиболее часто применяемым реагентам относятся сернокислый алюминий, алюминат натрия, хлорное железо в совокупности с гашеной известью. В работе 11 установлено снижение БПК₅ на 45-55% и взвешенных веществ - на 70-86%. Необходимо отметить, что реагентная обработка сточных вод, несмотря на обеспечение высокой эффективности удаления взвешенных веществ, требует большого количества дорогостоящих и дефицитных реагентов, что значительно увеличивает эксплуатационные и капитальные затраты, связанные с необходимостью строительства реагентного хозяйства. При этом образуется большое количество осадков (4-10% от расхода сточных вод, при влажности 95-98%), обработка которого требует дополнительных затрат.

Из литературных источников 12,13 установлено, что для очистки сточных вод плодоовощных консервных заводов наибольшее распространение получил способ напорной флотации. При этом эффективность очистки по взвешенным веществам составляет 75-80%, по ХПК-60%, БПК₅-72%. Авторами отмечено, что необходимым условием нормальной эксплуатации флотационных аппаратов является предварительное удаление грубодисперсных примесей из сточных вод.

Таким образом, флотационный метод очистки сточных вод позволяет достичь достаточно высокую эффективность удаления взвешенных веществ и растворенных органических соединений. Однако для его широкого применения необходимо изучение состояние вопроса и конструкции флотационных аппаратов, а также проведение экспериментальных исследований для изучения влияния различных факторов на эффективность флотационной обработки сточных вод и определения технологических параметров их работы.

Для биологической обработки сточных вод предприятий плодоовощных консервных заводов применяются анаэробная и аэробная их обработка и аэротенки. Исследования по очистке сточных вод от консервирования овощей методом метанного сбраживания показали, что они характеризуются высоким содержанием органических загрязнений по величине ХПК и концентрацией азота соответственно 10-26 и 1,0 - 10 г./л, при рН=6-8. Данный способ обеспечивает эффективную (до 90-95%) очистку сточных вод при нагрузке по ХПК равный 7 кг/м³сут и продолжительности 3-5 суток. Однако стабильная работа ферментеров обеспечивалась лишь при контактном режиме его работы, когда продолжительность пребывания в нем микроорганизмов составляла примерно 10 суток. Объем получаемого газа достигал 0,25-0,3 м³ на кг снятого ХПК при содержании в нем метана до 50-60%. Анаэробный метод очистки отличается от аэробного значительно меньшим расходом электроэнергии и меньшим расходом осадков, количеством избыточной биомассы, образующейся при этом.

В настоящее время наиболее подходящими и перспективными методами в борьбе против загрязнения водоемов сточными водами являются аэробные биохимические методы.

Широкому внедрению аэротенков на комплексах очистных сооружений препятствуют сложность их эксплуатации, обусловленные специфическими особенностями стоков, т.е. большими колебаниями их количества и состава. Проведенными исследованиями 14,15 установлено эффективность биохимической очистки сточных вод в пределах 65-90%. Необходимым условием для успешного прохождения биохимических процессов является наличие в очищенных стоках соответствующих количеств азота и фосфора, доступных для ассимиляции микроорганизмов.

Максимальная эффективность биологической очистки сточных вод активным илом достигается при нагрузке по БПК₅ до 0,5 г на 1 г ила в сутки. При увеличении нагрузки до 0,8-1,0 г БПК₅ /г ила в сутки. Эффективность очистки снижается до 65-85%. Отмечено, что биохимические процессы лучше всего протекают при величине рН=7-8,2, однако происходило вспухание активного ила, вызываемое появлением микроорганизмов.

По мнению некоторых авторов [16] для нормального прохождения биологических процессов с предотвращением вспухания активного ила биохимическая очистка сточных вод должна осуществляться в двухступенчатых аэротенках, при этом нагрузка по БПК₅ в первый ступени не должна превышать 0,2-0,3 кг/кг сухого вещества активного ила в сутки. Для борьбы со вспуханием активного ила рекомендуется добавка в аэротенк FeSO₄ в количестве 60 г. на 1 м³ сточной жидкости. При этом БПК₅ предварительно нейтрализованных стоков снижается с 7000-10000 до 5-10 мг/л, а взвешенные вещества в очищенной воде не превышают 10 мг/л. Отмечено, что двухступенчатая схема очистки особенно приемлема в условиях резкого колебания нагрузки по загрязнениям, причем в отдельных случаях аэротенк 1-й ступени выполняет и функцию усреднителя.

Несмотря на многочисленность приведенных сведений, вопрос применения аэротенков для биологической очистки сточных вод плодоовощных консервных заводов требует дальнейшего изучения. На наш взгляд не раскрытыми остаются причины вспухания активного ила в аэрационных системах обычного типа и методов его предотвращения.

Для очистки сточных вод плодоовощных консервных заводов нашли широкое применение также биологические фильтры, однако они обеспечивают при этом сравнительно не высокую эффективность удаления растворенных веществ. Главной причиной этого являлась большая исходная величина БПК сточных вод и неравномерное их поступление на биологические сооружения, что сдерживает их дальнейшее применение.

Выводы:

1. Сточные воды плодоовощных консервных заводов являются высококонцентрированными по органическим загрязнениям, где взвешенные вещества составляют 160-2200 мг/л, БПК₅-150-1600 мг/л, ХПК -190-2100 мг/л. Удельные расходы сточных вод зависят от многих факторов, и изменяются в пределах от 1,0 до 18,8 м³/тн.

2. Исследования режима водоотведения сточных вод в канализационную сеть выявили значительное колебания расходов сточных вод как в течение суток, так и в течение года. Максимальные коэффициенты неравномерности составляют 1,2 - 1,45, а сезонной -1,5-2,4.

3. Разнообразие предприятий по количеству выпускаемой продукции, а следовательно и по количеству образующихся стоков, а также продолжительности работы в течения года, привело соответственно к применению различных методов очистки. Кроме того, состав сооружений очистных станций согласовывался необходимой степенью очистки сточных вод в каждом конкретном случае. Общая схема очистки сточных вод включает обычно сооружения локальной очистки в местах стокообразования с последующей механической и полной биологической очисткой.