Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/4902| Назва: | Аналіз сучасних методів очистки стічних вод підприємств харчової галузі |
| Автори: | Лобода, Олександр Андрійович Коротка, Аліна Василівна |
| Ключові слова: | СТІЧНІ ВОДИ;МЕМБРАННИЙ БІОРЕАКТОР;ХІМІЧНЕ СПОЖИВАННЯ КИСНЮ;БІОЛОГІЧНЕ СПОЖИВАННЯ КИСНЮ;БІОФІЛЬТР;АЕРОТЕНК;ФЛОТАЦІЯ |
| Дата публікації: | чер-2024 |
| Короткий огляд (реферат): | Коротка А.В. Аналіз сучасних методів очистки стічних вод підприємств харчової галузі. Кваліфікаційна робота бакалавра: 69 с., 8 рисунків, 11 таблиць, 25 джерел, мультимедійна презентація. Мета роботи: проаналізувати сучасні методи та технології очищення стічних вод підприємств харчової галузі. Завдання роботи: надати загальну характеристику стічних вод підприємств харчової галузі, проаналізувати основні методи очищення стічних вод підприємств харчової галузі, аналіз методів та сучасних технологій очищення стічних вод м’ясопереробних і молокопереробних підприємств. Об’єкт дослідження: методи та технології очищення стічних вод підприємств харчової галузі. В роботі розглянуто характеристику забрудненості та класифікації стічних вод, обґрунтування вибору методів очищення стічних вод, загальну характеристику стічних вод підприємств харчової галузі, сучасні технології очищення стічних вод м’ясопереробних і молокопереробних підприємств. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/4902 |
| Розташовується у зібраннях: | 101 Екологія (Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природо-користування) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Коротка_БР.pdf Restricted Access | 6.08 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування
Кафедра екології
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД
ПІДПРИЄМСТВ ХАРЧОВОЇ ГАЛУЗІ
Виконав: студент 4 курсу, групи ЕК-03
спеціальності 101 «Екологія»_________
(шифр і назва спеціальності)
_Коротка А.В._______________________
(прізвище та ініціали)
Керівник _Лобода О.А._____________
(прізвище та ініціали)
Нормоконтроль __Хоменко О.М._____
(прізвище та ініціали)
Рецензент __Бондаренко Ю.Г.________
(прізвище та ініціали)
Черкаси – 2024 рік
ЗМІСТ
Вступ 3
1 Аналітичний огляд літератури 5
1.1 Характеристика забрудненості та класифікація стічних вод 5
1.2 Вимоги до якості води, що скидається в централізовані біологічні
очисні споруди 12
1.3 Нормативи скиду стічних вод у природні водойми 14
1.4 Класифікація основних методів очищення стічних вод 21
1.5 Обґрунтування вибору методів очищення стічних вод 29
2 Аналіз сучасних методів очистки стічних вод підприємств харчової галузі 38
2.1 Загальна характеристика стічних вод підприємств харчової галузі 38
2.2 Загальна характеристика методів очистки стічних вод
підприємств харчової галузі 43
2.3 Аналіз методів очищення стічних вод м’ясопереробних
підприємств 52
2.4 Технології очищення стічних вод молокопереробних підприємств 58
Висновки 66
Перелік посилань 68
ВСТУП
Вода - найцінніший природний ресурс. Вона відіграє виключну роль в
процесах обміну речовин, складаючих основу життя. Величезне значення вода
має в промисловому та сільськогосподарському виробництві. Загальновідома
необхідність її для побутових потреб людини, всіх рослин та тварин. Для багатьох
живих істот вона служить середовищем існування. Зростання міст, бурний
розвиток промисловості, інтенсифікація сільського господарства, значне
поширення площ зрошуваних земель, покращення культурно-побутових умов та
ряд інших факторів все більше ускладнює проблеми забезпечення водою.
Потреби у воді є величезними і щороку зростають. Щорічні витрати води на
земній кулі по всім видам водопастачання складають 3300-3500 км3. При цьому
70% всього водоспоживання використовується в сільському господарстві.
Багато води споживають хімічна та целюлозно-паперова промисловість,
чорна та кольорова металургія. Розвиток енергетики також призводить до різкого
збільшення потреб у воді. Значна кількість води витрачається для потреб галузі
тваринництва, а також на побутові потреби населення. Значна частина води після
її використання для господарсько-побутових потреб повертається до річок у
вигляді стічних вод. Дефіціт прісної води вже зараз стає світовою проблемою. Все
більш зростаючі потреби промисловості та сільського господарства у воді
змушують всі країни, вчених світу шукати різноманітні засоби для вирішення цієї
проблеми.
На сучасному етапі визначаються такі напрями раціонального використання
водних ресурсів: більш повне використання та розширене відтворювання ресурсів
прісних вод; розробка нових технологічних процесів, що дозволяють попередити
забруднення водоймищ та звести до мінімуму споживання свіжої води.
Вибір оптимальних технологічних схем очищення води - досить складне
завдання, яке обумовлено головним різноманіттям домішок, що знаходяться у
воді, і високим вимогам, що пред'являються до якості очищення води. При виборі
способу очищення домішок враховують не тільки їх склад у стічних водах, а й
вимоги, яким повинні задовольняти очищені води: при скиданні у водойму –
граничнодопустимі скиди та граничнодопустимі концентрації речовин, а при
використанні очищених стічних вод у виробництві - ті вимоги, які необхідні для
здійснення конкретних технологічних процесів.
Хімічні й фізико-хімічні способи застосовують для очистки стічних вод від
колоїдних і розчинених речовин. До основних хімічних способів очистки
відносяться окислювання забруднюючих воду речовин, нейтралізація із
введенням у стічні води речовин з кислою або лужною реакцією для забезпечення
в них рН у межах 6, 5-8,5.
Тому актуальність роботи пов’язана з аналізом ефективності використання
основних фізико-хімічних методів очистки стічних вод на підприємствах харчової
галузі.
Завдання роботи полягає у характеристиці стічних вод, основних методів
фізико-хімічної очистки стічних вод, особливостях очищення стічних вод
підприємств харчової галузі.
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Характеристика забрудненості та класифікація стічних вод
Згідно з Водним кодексом України стічні води-води, що утворилися в
процесі господарсько-побутової і виробничої діяльності, а також відведена з
території, на якій вона утворилася внаслідок випадання атмосферних опадів [1].
Стічні води різноманітні за складом й, отже, за своїми властивостями.
Розрізняють три основні категорії стічних вод залежно від їхнього
походження:
- господарсько–побутові;
- атмосферні зливові;
- виробничі (промислові).
Побутові стічні води утворюються в житлових, адміністративних й
комунальних (лазні, пральні й ін.) будинках, а також у побутових приміщеннях
промислових підприємств.
Відводяться через систему господарсько-побутової каналізації або по
загальносплавній.
Забруднені головним чином мийними засобами та екскрементами.
Містять завислі тверді речовини целюлозної природи, забруднюючі
органічні речовини, що включають жирні кислоти, вуглеводи та білки.
Неприємний запах побутових стічних вод обумовлений розкладом білків в
анаеробних умовах.
Атмосферні зливові стічні води утворюються в процесі випадання дощів і
танення снігу як на житловій території населених пунктів, так і території
промислових підприємств, АЗС й ін. До цієї категорії стічних вод відносять талі
води, а також води від поливу вулиць [1].
Відводяться в основному через систему зливової каналізації.
Діляться на дощові і талі.
Забруднені завислими речовинами органічного та мінерального
походження, нафтопродуктами, біогенними речовинами та важкими металами.
Атмосферні стічні води у сучасних містах містять, крім піску і сміття, що
змиваються із бруківок, також і органічні речовини, тому за своїм складом вони
часто можуть бути віднесені до слабко забруднених побутових стічних вод.
Промислові стічні води утворюються в результаті використання води в
технологічних процесах на промислових підприємствах або видобутку корисних
копалин.
Відводяться через систему промислової або загальносплавної каналізації.
Виробничі стічні води надзвичайно різноманітні за кількістю і складом, які,
у свою чергу, залежать від виду виробництва, сировини і технології, що
застосовується.
Промислові стічні води, в свою чергу, поділяють на три основні групи:
1) промислові води, що утворюються внаслідок безпосереднього
використання води саме в технологічних операціях; вони забруднені усіма
речовинами, які використовуються в технологічних процесах даного виробництва.
Частина цих вод, які отримують при завершальній обробці готового продукту,
іноді слабко забруднена, і такі води відносять до практично умовно чистих;
2) води від допоміжних операцій та процесів, які утворюються під час
поверхневого охолодження технологічної апаратури та енергетичних агрегатів;
головною відмінністю таких вод є, як правило, підвищена температура;
3) води від допоміжних цехів і цехів обслуговування (сховищ сировини та
готової продукції, транспортування сировини і палива, котельних тощо); ці води
забруднені різноманітними речовинами [2].
Промислові стічні води залежно від виду та концентрації забруднюючих
речовин, а також від кількості стічних вод та місць їх утворення відводять або
одним загальним потоком, або кількома самостійними потоками.
Так, у самостійні потоки об’єднують:
- слабкозабруднені промислові стічні води, які містять один або кілька
видів забруднення;
- промислові стічні води, які містять токсичні сполуки;
- кислі або лужні стічні води;
- виробничі стічні води з неприємним запахом;
- дуже мінералізовані води;
- промислові стічні води, що містять масла, жири, нафтопродукти тощо.
У разі відсутності чітко визначених видів забрудників усі промислові стічні
води об’єднують в один потік. Практично чисті води від допоміжних операцій, як
правило, відводять окремим потоком або транспортують разом із зливовими
(дощовими) водами.
Для стічних вод промислових підприємств характерні чотири групи
домішок:
- суспензії, емульсії та патогенні мікроорганізми, що спричиняють каламутність
води;
- колоїдні розчини, що спричиняють окислення та зміну кольору води;
- молекулярні розчини (розчинені у воді гази, розчинники, розріджувачі), що
спричиняють неприємний смак і запах води;
- іонні розчини - електроліти, що спричиняють мінералізацію води.
За типом забруднення промислові стічні води можна розподілити на три
групи:
- хімічне забруднення, що відбувається внаслідок надходження у воду хімічних
шкідливих домішок органічної та неорганічної природи (фанерні, опоряджувальні
цехи, цехи ДСП, ДВП та ін.);
- фізичне забруднення, що відбувається внаслідок надходження у воду
нерозчинних суспензій домішок (пісок, тирса, відходи синтетичних смол)
радіоактивних речовин тощо (лісопильні, фанерні корувальні цехи, цехи ДСП,
ДВП, ДШП та ін.);
- теплове забруднення, що спричиняється надходженням у водоймища стічних вод
з підвищеною температурою (сушильні, фанерні цехи, цехи ДСП, ДВП, ДШП,
котельні агрегати та ін.);
- біологічне забруднення, що спричиняється надходженням у воду різних видів
мікроорганізмів (санвузли, душові, їдальні та ін.).
За ступенем мінералізації стічні води поділяють на три групи:
1. Першу групу складають стічні води з мінералізацією води до 3кг/м3, їх
можна знесолювати методами йонного обміну.
2. До другої групи відносять стічні води з мінералізацією від 3 до 10-15
кг/м3. Для знесолення таких вод доцільно використовувати мембранні методи.
3. До третьої групи слід віднести стічні води з мінералізацією понад 15
кг/м3. Знесолення таких вод доцільно здійснювати лише термічними методами.
За концентрацією органічних домішок промислові стічні води поділяють на
чотири категорії:
І – до 500 мг/л;
ІІ – 500 – 5000 мг/л;
ІІІ – 5000 – 30 000 мг/л;
IV – понад 30 000 мг/л.
Перші дві – слабкоконцентровані, наступні – висококонцентровані.
За ступенем агресивності промислові стічні води поділяють на три
категорії:
1. неагресивні – рН в межах 6,5 - 8,0;
2. слабкоагресивні – слабкокислі з рН в межах 6,0 - 6,5 та слабколужні рН 8
- 9;
3. сильноагресивні – сильнокислі з рН<6 та сильнолужні з рН>9.
Об’єм промислових стічних вод визначається залежно від продуктивності
підприємства за укрупненими нормами водоспоживання та водовідведення для
різних галузей промисловості.
Нормою водоспоживання вважається доцільний об’єм води, необхідний для
виробничого процесу і встановлений (або рекомендований) на підставі досвіду чи
науково обґрунтованого розрахунку.
Нормою водовідведення є встановлений середній об’єм стічних вод, що
відводяться від підприємства у водойму при доцільній нормі водоспоживання.
До укрупненої норми водоспоживання входять всі витрати води на
підприємстві, як виробничі, так і господарсько-питні, витрати на душові
установки тощо.
Норма водовідведення включає об’єм стічних вод, що випускаються у
відкриту водойму: очищених виробничих і побутових, виробничих, що не
потребують очистки, фільтраційних, із ставків-освітлювачів,
шламонакопичувачів.
Укрупнені норми водоспоживання та водовідведення виражаються в м3
води на одиницю готової продукції або використовуваної сировини.
За відсутності норм водовідведення об'єм стічних вод визначають
розрахунком, виходячи з регламенту виробництва. Об'єм промислових стічних
вод, які треба очищати за добу, визначають за формулою :
Qдоб = NхM, (1.1)
де N - норма водовідведення на одиницю продукції або сировини, яку
переробляють, з урахуванням водообороту, м3;
М - кількість одиниць продукції або маса сировини, яку переробляють за
добу.
Для прикладу наведемо деякі укрупнені норми водовідведення для різних
галузей промисловості (таблиця 1.1).
Таблиця 1.1 - Норми водовідведення
Виробництво N, м3/т
Синтетичних ПАР 1,0
Добрив 3,9
Сульфітної целюлози 218
Паперу 37
Віскозного штапельного 233
полЦоетмнеан ту 0,1
3 видобутку нафти 0,4
3 видобутку вугілля 0,3
Для прикладу розраховуємо орієнтовний об'єм стічних вод підприємства з
виробництва паперу, що виробляє 200 т паперу за добу.
За формулою (1.1) та орієнтовною нормою водовідведення N обчислюємо
Q = 37 х 200 = 7400 м3/добу.
Об'єм побутових стічних вод підприємства визначають витратами стічних
вод від душових установок, їдалень, пральних цехів тощо. Так, витрати душових
стічних вод Q (у м3/год) за зміну розраховують за формулою
Q = 0,375 Nд, (1.2)
де Nд — кількість душових установок підприємства.
Значення Nд залежить від санітарних умов технологічного процесу
виробництва та загальної кількості робітників. Орієнтовно величина Nд становить
у текстильній промисловості 10 %, у машинобудівній — 25 %, у хімічній,
металургійній, металообробній, целюлозно-паперовій — 40 %, харчовій,
шкіряній, промисловості будівельних матеріалів — 75 % чисельного складу
робітників, що користуються душем.
Розрахункові витрати зливових вод визначають залежно від місцевих умов.
Цю категорію стічних вод відводять або окремо, або разом з промисловими
стічними водами.
Місце спуску стічних вод у річки має бути розташоване за течією поза
населеним пунктом і місцями водокористування населення з врахуванням
можливої зворотної течії при нагінних вітрах. Умови відведення стічних вод у
водні об’єкти встановлюються з врахуванням можливого їх змішування та
розведення, фонової якості води, нормативів її якості [1].
Стічні води багатьох видів виробництв (нафтопереробної промисловості,
коксохімічної, гідролізної та ін.) містять органічні домішки, які в звичайних
умовах є отрутами для мікроорганізмів. До їх числа відносяться феноли, спирти,
нафтопродукти, сірчисті з'єднання і т. д. Однак при відповідній адаптації
мікроорганізмів і вирощуванні специфічного активного мулу біологічне
очищення таких стічних вод можливе. Наприклад, на коксохімічних заводах і
газогенераторних станціях стічні води, що містять до 1 г/л фенолів, очищаються
за допомогою комплексу адаптованих бактерій, здатних окислювати феноли.
Четверту категорію стічних вод складають деякі види стоків, що не мають
органічних домішок і забруднені в основному кисневмісними солями. До них
відносяться стоки гальванічних цехів, збагачені оксидами шестивалентного
хрому. Стічні води деяких виробництв азотної промисловості містять нітрати і
нітрити, а також води, забруднені окисленими сполуками хлору. Біологічне
очищення таких стічних вод засноване на здатності мікроорганізмів
використовувати окислені сполуки азоту, хрому, хлору в якості кінцевих
акцепторів водню при сумісному окислюванні органічних речовин побутових
стічних вод або відходів виробництва [2].
1.2 Вимоги до якості води, що скидається в централізовані біологічні очисні
споруди
Здебільшого воду, що використовується в технологічних процесах і містить
невеликі кількості органічних і неорганічних забрудників, об'єднують з
побутовими стічними водами і направляють у споруди централізованого
біологічного очищення міста. Системи очищення великих хімічних комбінатів
часто використовують і для очищення стічних вод населених пунктів,
розташованих поблизу [3]. Для того, щоб не порушувалась робота каналізаційних
споруд і не погіршувалися умови їх експлуатації, стічні води, які скидаються в
міську каналізацію, повинні задовольняти певним вимогам. Наведемо основні.
Температура суміші міських і виробничих стічних вод у місці їх
надходження не повинна перевищувати 40°С [2].
Не дозволяється скидати у міську каналізацію стічні води, що містять лише
неорганічні речовини або речовини, які не піддаються біоорганічному
розкладанню, небезпечні бактеріальні, токсичні та радіоактивні забрудники.
Особливу увагу слід звертати на відсутність у стічних водах речовин, для яких не
встановлені ГДК чи орієнтовно допустимі рівні (ОДР) для води водойм, або
токсичних речовин, що перешкоджають біологічному очищенню стічних вод.
Категорично забороняється скидання в міську каналізацію кислот та розчинників,
які при змішуванні зі стічними водами можуть утворювати сірководень,
сірковуглець, оксид карбону (II), легколеткі вуглеводні та інші токсичні сполуки
[1].
Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що скидаються на
централізовані біологічні очисні споруди, встановлюються для кожного міста
окремо з урахуванням потужності очисних споруд, співвідношення обсягів
побутових і промислових стічних вод, профілю промислових підприємств,
кількісного та якісного складу їх стічних вод тощо. Приймає рішення і дає дозвіл
на відведення у міську каналізацію промислових стічних вод від діючих
підприємств або тих, які реконструюються чи споруджуються, організація, що
експлуатує водопровідно - каналізаційне господарство. Так, для Києва це
державне комунальне об’єднання водопровідно-каналізаційного господарства
«Київводоканал». Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що приймаються в
міську каналізацію Києва, наведені в таблиці 1.2. Крім загальних вимог
встановлюється перелік граничних норм (ГН) на приймання забруднювальних
речовин, що зазнають біологічного розкладання, та гранично допустимих ГДК
речовин, що не піддаються біологічному розкладанню, з урахуванням місцевих
умов [1].
Таблиця 1.2 - Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що приймаються
в міську каналізацію міста Києва
Показник Граничні норми (вимоги)
1 2
БСК (повне), мг/л 500
ХСК, мг 02/л 800
Жири рослинні і тваринні 50
Завислі та спливаючі речовини 500
Сульфати 400
Сульфіди 1,5
Сухий залишок Не більш як 1000
Хлориди 350
Водневий показник (pH) 6,5-9,0
Температура, °С Не вище 40
Кислоти, горючі суміші, токсичні та розчинені Не допускаються
газоподібні речовини, здатні утворювати в
мережах і спорудах токсичні гази
Нерозчинні масла, смоли, мазут Не допускаються
Продовження 1.2
1 2
Будівельне, промислове, господарсько-побутове Не допускаються
сміття, грунт, абразивні речовини
Радіоактивні речовини, ent-деміологічно Не допускаються
небезпечні бактеріальні та вірусні
забрудники
Речовини, для яких не встановлені ГДК для Не допускаються
водойм
Якщо в переліку речовин, що зазнають біологічного розкладання, немає
якихось речовин, що їх скидає підприємство, то граничні норми для них
приймаються на рівні ГДК чи ОДР на скидання у водойми. Скидання в
каналізацію речовин, для яких не розроблені ГДК, забороняється [1].
1.3 Нормативи скиду стічних вод у природні водойми
Вимоги до скидання виробничих стічних вод у водойми зумовлені Законом
України «Про охорону навколишнього природного середовища» і
регламентуються «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення
стічними водами» та «Правилами санітарної охорони прибережних районів
морів» [4-6]. Згідно з цими правилами, встановлені нормативи якості води для
водойм за двома категоріями водокористування.
До першої відносять ділянки водойм, що використовуються як джерело
централізованого чи децентралізованого господарсько-питного водопостачання, а
також для водопостачання підприємств харчової промисловості.
До другої категорії належать ділянки водойм, що використовуються для
купання, занять спортом і відпочинку населення, а також ті, що знаходяться в
межах населених пунктів. Крім того, встановлені більш жорсткі нормативи якості
стічних вод, що скидаються у водойми, які використовують з рибогосподарською
метою.
Загальні показники якості промислових вод, що скидаються у відкриті
водойми господарсько-питного і культурно-побутового призначення, наведено
нижче.
Розчинений кисень. У воді водойми після змішування з нею стічних вод
кількість розчиненого кисню не повинна становити менш як 4 мг/л у будь-який
період року в пробі, відібраній до 12 години дня.
Біохімічне споживання кисню (БСК). Повна потреба води в кисні при
біохімічному окисненні домішок за 20°С не повинна перевищувати 3 мг/л для
водойм першої і другої категорій, а також для морів.
Завислі речовини. Вміст завислих речовин у воді водойми після скидання
стічних вод не повинен зростати більш ніж на 0,25 і 0,75 мг/л для водойм
відповідно першої і другої категорій. Для водойм, які в межень містять понад 30
мг/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення концентрації
завислих речовин у воді не більш ніж на 5 %. Стічні води, які містять завислі
речовини зі швидкістю осідання понад 0,4 мм/с для проточних водойм і понад 0,2
мм/с для водосховищ, скидати забороняється.
Запахи, присмаки. Вода не повинна мати запахів і присмаків інтенсивністю
понад 3 бали для морів і 2 бали для водойм першої категорії, якщо ці показники
розпізнаються безпосередньо або після хлорування води. Для водойм другої
категорії ці показники не повинні розпізнаватися безпосередньо. Вода не повинна
надавати сторонніх запахів і присмаків рибі.
Кольоровість не повинна виявлятися в стовпчику води, яку скидають,
заввишки 20 см для водойм першої категорії і 10 см — для водойм другої
категорії та морів.
Водневий показник (значення pH) після змішування води водойми зі
стічними водами повинен бути в межах 6,5 < pH < 8,5.
Спливаючі речовини. Стічні води не повинні містити мінеральних масел та
інших спливаючих речовин у таких кількостях, які здатні утворювати на поверхні
водойми плівку, плями і нагромадження.
Мінеральний склад. Вміст неорганічних речовин для водойм першої
категорії не повинен перевищувати за сухим залишком 1000 мг/л, у тім числі
хлоридів — 350 мг/л і сульфатів — 500 мг/л; для водойм другої категорії
мінеральний склад нормується за показником «Присмаки».
Збудники захворювань не повинні міститись у воді. Стічні води зі
збудниками захворювань треба знезаражувати після попереднього очищення.
Методи знезараження біологічно очищених стічних вод повинні забезпечувати
колі-індекс не більше 1000 при вмісті залишкового хлору не менш як 1,5 мг/л.
Температура води у водоймі внаслідок скидання в неї стічних вод не
повинна підвищуватися влітку більше ніж на 3°С порівняно із середньомісячною
температурою найтеплішого місяця року за останні 10 років.
Отруйні речовини не повинні міститися в стічних водах у концентраціях,
які можуть чинити прямий чи опосередкований шкідливий вплив на здоров'я
населення.
Нормативи якості води водойм рибогосподарського призначення
встановлено також для двох видів водокористування: до першого належать
водойми, що використовуються для відтворення і збереження цінних сортів риб,
до другого — водойми, що використовуються для всіх інших рибогосподарських
потреб.
Нормативи складу і властивостей води водойм, що використовуються для
рибогосподарських потреб, можуть поширюватися на ділянку скидання стічних
вод у разі швидкого змішування їх з водою водойми або на ділянку, розташовану
нижче від місця скидання стічних вод (у цьому випадку береться до уваги
можливість їх змішування і розбавляння на ділянці від місця скидання до
найближчої межі рибогосподарської ділянки водойми). На ділянках масового
нересту і нагулу риби скидання стічних вод не дозволяється.
У разі скидання стічних вод у рибогосподарські водойми до них ставлять
жорсткіші вимоги, ніж до стоків у водойми, що використовуються для
господарсько-питних і культурно-побутових потреб населення.
Повне біохімічне споживання кисню (БСКповне). Повне БСК за температури
20°С не повинно перевищувати 3 мг/л у водоймах обох видів. Якщо взимку вміст
розчиненого кисню у воді водойм першого і другого видів водокористування
зменшується відповідно до 6 і 4 мг/л, то можна допустити скидання в них тільки
таких стічних вод, що не змінюють БСК води.
Температура води внаслідок скидання стічних вод не повинна
підвищуватися влітку більш ніж на 3°С, взимку — більш ніж на 5°С (слід взяти до
уваги, що з підвищенням температури сприйнятливість організмів до токсичних
речовин збільшується).
В таблиці 1.3 наведено ГДК шкідливих речовин у воді водойм.
Таблиця 1.3- Гранично-допустимі концентрації шкідливих речовин у воді
водойм господарсько-питного та культурно-побутового призначення
Речовина ГДК, мг/л Речовина ГДК, мг/л
1 2 3 4
За санітарно – лімітуючим показником шкідливості
Анілін 0,1 Нітрохлорбензол 0,05
Арсен 0,03 Піридин 0,2
Бензол 0,5 Поліакриламід 2,0
Берилій 0,0002 Роданіди 0,1
Гексаметилендиамін 0,01 Ртуть 0,0005
Г ексахлорбензол 0,05 Свинець 0,03
Гексоген 0,1 Тетраетилсвинець 0
Нітрити, нітрати 10,0 Формальдегід 0,01
(за нітрогеном)
Продовження таблиці 1.3
За загальносанітарним лімітуючим показником шкідливості
1 2 3 4
Аміак (за нітрогеном) 2,0 Тринітротолуол 0,5
Диметилформамід 10,0 Фенол(карболова 0,001
Кадмій 0,001 Хлокри салкотитав)н ий 0
Капролактам 1,0 Хлорбензол 0,02
Кобальт 0,1 Хлорофос 0,05
Мідь 1,0 Хром тривалентний 0,5
Нікель 0,1 шестивалентний 0,1
Тіофос 0,003 Цинк 1,0
Толуол 0,5 Чотирихпористий 0,3
За органолептичним лімітуючим показнвуигклоемц ьш кідливості
Бензин 0,1 Залізо 0,5
Гас 0,1 Нафта з високим 0,1
Гексахлоран 0,02 вмістіношм ас ірки 0,3
Динітробензол 0,5 Нафтові кислоти 0,3
Дихлорбензол 0,002 Пікринова кислота 0,5
Дихлорфенол 0,002 Пропілен 0,5
Дихлоретан 2,0 Сірковуглець 1,0
ДДТ 0,1 Скипидар 0,2
В Україні прийнята система нормування шкідливих забрудників у стічних
водах на підставі гранично-допустимих концентрацій. ГДК деяких шкідливих
речовин, що можуть надходити у водойми з промисловими стічними водами,
наведені в таблицях 1.3 і 1.4. Практично у складі промислових стічних вод у
водойми можуть потрапляти десятки видів різних забрудників, що призводить до
комплексної їх дії на якість води у водоймі.
Точно оцінити комплексну дію таких речовин неможливо, тому
застосовують метод оцінки сумарного ефекту впливу на санітарний стан водойми
кількох шкідливих речовин за формулою
С1/C1гдк+С2/С2,гдк+...+Ci/Ci,гдк=1, (1.3)
де С1 С2, Сі - концентрації шкідливих речовин у воді водойми;
С1 гдк, С2 гдк Сі гдк - їх гранично-допустимі концентрації.
Таблиця 1.4- Гранично - допустимі концентрації шкідливих речовин у воді
водойм рибогосподарського призначення
Речовина ГДК, мг/л Речовина ГДК, мг/л
Аміак 0,05 Сірковуглець 1,0
Арсен 0,01 Смолисті речовини 0
Бензол 0,5 що вимиваються 0
Кадмій 0,005 деревини хвойних 2,0
Магній 40,0 Таніди 10,0
Мідь 0,001 Феноли 0,001
Нафтопродукти 0 Хлор вільний 0
в розчиненому стані 0,001 Хлорофос 0
в емульгованому стані 0,05 Цинк 0,05
Нікель 0,1 Ціаніди 0,05
Свинець 0,1 - -
Якщо ця умова при скиданні стічних вод не дотримується, то санітарний
стан водойми не відповідає нормативним вимогам, і слід вживати заходів щодо
підвищення ефективності очищення промислових стічних вод.
Скидання стічних вод у водойми здійснюють тільки за умови виконання
спеціальних вимог, встановлених для цих водойм. Основним показником
кількості органічних забрудників, що надходять у водойми зі стічними водами, є
величина БСКповне. Вона характеризує ту кількість кисню, яка повинна бути
використана водоймою на біохімічні процеси окиснення внесених забруднень.
Цей показник досить повно характеризує лише міські стічні води, в яких, як
правило, містяться здебільшого побутові води. Однак у разі скидання
промислових стічних вод більшості галузей промисловості одним цим
показником обмежуватися не можна, оскільки він не відбиває потребу в кисні для
повного окиснення всіх речовин, що містяться в стічних водах.
Більш чітке уявлення про сумарну забрудненість виробничих стічних вод
дає інший показник — хімічне споживання кисню (ХСК) — кількість кисню,
необхідна для повного окиснення вуглецю, водню, сірки, азоту та інших речовин,
що містяться в стічній воді, в тому числі й тих, що не піддаються хімічному
окисненню.
За абсолютною величиною ХСК завжди перевищує БСК; перевищення
залежить від виду забруднювальних речовин і коливається в дуже широких межах
(від 1,1 раза для етилового спирту до 60 разів для триетиламіну). Хоча величина
ХСК не нормується чинними нормами охорони водойм, однак її слід брати до
уваги під час визначення допустимого навантаження на водойму, виходячи з
величини допустимого БСК і кількості розчиненого кисню.
Крім БСК і ХСК при визначенні необхідного ступеня очищення
промислових стічних вод враховують нормативні показники речовин,
ідентифікованих у стічних водах, вміст завислих речовин, реакцію рН води
водойми, температуру води, кольоровість, запах і мінеральний склад.
Умови скидання стічних вод у проточні та непроточні водойми різні.
Дотримання науково обгрунтованих норм скидання стічних вод у водойми
повинно забезпечити ефективне самоочищення води.
Під самоочищенням води мають на увазі ліквідацію у воді водойми
органічних речовин, що потрапили в неї, під впливом мікроорганізмів. Насправді
це відбувається внаслідок не лише біохімічних, а й фізико-хімічних процесів,
наприклад, взаємодії кислот і лугів з гідрогенкарбонатними речовинами водойми,
дегазації легколетких речовин тощо. До процесів самоочищення можуть бути
віднесені також сорбція розчинених сполук планктоном і донними відкладами,
агломерація та осідання часточок, нарешті, розбавляння забрудненого потоку
чистими потоками водойми тощо. Тому під самоочищенням слід розуміти
сукупність біохімічних, фізико-хімічних та гідродинамічних (розбавляння)
процесів, які зумовлюють зниження концентрації забруднювальних речовин у
воді водойми.
1.4 Класифікація основних методів очищення стічних вод
Очищення стічних вод - це руйнування або видалення з них певних
речовин, знезараження та видалення патогенних організмів.
По ряду особливих принципів методи очищення стічних вод можна
розділити на такі основні групи:
1. Механічні. Вони засновані на процедурах проціджування, фільтрування,
відстоювання, інерційного поділу. Дозволяють відокремити нерозчинні домішки.
За вартістю механічні методи очищення відносяться до одних з найдешевших
методів.
2. Хімічні. Застосовуються для виділення із стічних вод розчинних
неорганічних домішок. При обробці стічних вод реагентами відбувається їх
нейтралізація, знебарвлення і знезаражування. У процесі хімічного очищення
може накопичуватися досить велика кількість осаду.
3. Фізико-хімічні. При цьому використовуються процеси коагуляції,
окислення, сорбції, екстракції, електролізу, іонообмінного очищення, зворотного
осмосу. Це високопродуктивний спосіб очищення, що відрізняється високою
вартістю. Дозволяє очистити стічні води від дрібно-і грубодисперсних частинок, а
також розчинених сполук.
4. Біологічні. В основі цих методів лежить використання мікроорганізмів,
що поглинають забруднювачі стічних вод. Застосовуються біофільтри з тонкою
бактеріальної плівкою, біологічні ставки з їх мікроорганізмами, що населяють,
аеротенки з активним мулом з бактерій і мікроорганізмів.
Аналіз літературних джерел показав, що більшість вчених всі методи
очищення поділяють на три основні групи - механічні та механо-хімічні, хімічні
та фізико-хімічні та біохімічні. Часто застосовуються комбіновані методи, що
передбачають використання на декількох етапах різні методи очищення.
Застосування того чи іншого методу залежить від концентрації і шкідливості
домішок.
Залежно від того, вилучаються компоненти забруднюючих речовин із
стічних вод, всі методи очищення можна розділити на регенеративні і
деструктивні.
Систематизація забруднюючих домішок на основі їх дисперсного стану та
фізико-хімічних властивостей дозволяє згрупувати всі способи очищення також у
чотири групи, як і власне домішки.
Вихідні положення цього принципу можна сформулювати так: 1) фазово-
дисперсний стан домішок води зумовлює їх поведінку в процесі очищення; 2)
кожному фазово-дисперсному стану забруднюючих домішок відповідає
сукупність методів, що дозволяє досягти необхідних якісних показників очищеної
води шляхом зміни цього стану без зміни його.
Метою механічної очистки стічних вод є усереднення концентрації й
регулювання витрати стічних вод, а також виділення нерозчинних домішок з
води. Механічна очистка служить для видалення нерозчинених речовин розміром
більше 10-4 см.
Залежно від вимог до якості очищеної води застосовують різні споруди:
• ґрати та сітки, що призначені для затримки крупних домішок, що рухаються
по каналу (проціджування);
• піскоуловлювачі - для виділення важких мінеральних домішок, головним
чином, піску;
• відстійники та фільтри - для затримки більш дрібних у воді домішок;
• гідроциклони та осаджувальні центрифуги.
Як правило, механічна очистка є попереднім, рідше – остаточним етапом
очистки виробничих стічних вод. При механічному очищенні забезпечується
видалення завислих речовин зі стічних вод на 90-95 %, зниження органічних
забруднень (по БПКповн) на 20-25 %.
Процес більш повного прояснення стічних вод здійснюється фільтруванням
- пропуском води через шар різного зернистого матеріалу (наприклад, кварцового
піску) або через сітчасті барабанні фільтри і мікро фільтри.
Необхідний ступінь очищення виробничих стічних вод визначають за
наступниками показниками:
- кількістю зважених речовин у стічних водах;
- вмістом шкідливих речовин у стічних водах;
- кислотністю, температурою, запахом, забарвленням і вмістом мінеральних солей
у стічних водах.
Велика кількість домішок, які забруднюють природні та стічні води,
потребує класифікаційного методу підходу для їх визначення та вилучення з води.
Така науково - обґрунтована класифікація була запропонована академіком
Національної академії наук України Л.А.Кульським і покладена в основу
розробки різноманітних ефективних способів очищення природних і стічних вод.
Класифікація базується на ідеї виявлення спільності фізико-хімічної
поведінки домішок у воді, тобто на їх здатності утворювати гомогенні чи
гетерогенні водні системи. Така класифікація забруднень передбачає, що вибір
методів очищення води визначається насамперед фізичним станом домішок, а в
разі гетерогенних систем — і їх дисперсністю. Специфіка такої класифікації
полягає в тому, що враховуються не індивідуальні властивості забрудників води, а
їх поведінка під час взаємодії з дисперсійним середовищем — водою, що дає
змогу характеризувати властивості системи в цілому [7].
Суть запропонованої класифікації полягає в тому, що всі домішки води
відносно дисперсійного середовища поділяють на чотири групи.
Дві групи належать до гетерогенних систем, дві — до гомогенних.
Гетерогенні системи — це суспензії, колоїди, емульсії, піни; гомогенні — це
речовини, що утворюють з водою молекулярні або йонні розчини.
Неодмінною характерною ознакою існування гетерогенних систем є
наявність поверхні поділу. Домішки, що не розчиняються, утворюють дисперсну
фазу, а вода, в якій вони розподілені, — дисперсійне середовище. Властивості та
будова приповерхневих міжфазних шарів, які мають велику поверхневу вільну
енергію, значною мірою зумовлюють агрегативну та кінетичну стійкість таких
дисперсних систем. Величина міжфазної поверхні залежить від розміру
дисперсних часточок, і чим вони менші, тим більша питома поверхня і тим
сильніший вплив поверхневих явищ на властивості системи.
Водні дисперсії, що містять часточки розміром 10-3см, виявляють, як
правило, кінетичну нестійкість. Часточки розміром до 10-4-10-5 см утворюють
гетерогенні системи, які мають відносно невелику питому поверхню дисперсної
фази і невелику кінетичну стійкість. До таких систем належать суспензії, емульсії
та піни. Колоїдно-дисперсним системам відповідає інтервал розмірів дисперсних
часточок 10-5-10-6 см. Ці системи мають сильно розвинену міжфазну поверхню і
відносно велику кінетичну стійкість. Дисперсність колоїдних часточок відповідає
тій межі, вище за яку при подальшому зменшенні розмірів часточок вже
втрачається фізична поверхня поділу і дисперсні системи переходять в істинні
розчини.
Окрему групу між гетерогенними та гомогенними системами становлять
розчини високомолекулярних сполук та міцелоутворювальних ПАР після
критичної концентрації міцелоутворення. З одного боку, ці сполуки перебувають
в істинно розчиненому стані й утворюють термодинамічно стійкі, оборотні
системи. Разом з тим ці розчини мають і властивості колоїдних систем. Це
зумовлено тим, що макромолекули та міцели ПАР за своїми розмірами
наближаються до колоїдних часточок і межа їх контакту з дисперсійним
середовищем подібна до міжфазної поверхні в гетерогенних системах. Тому такі
домішки розглядають в одній групі з речовинами, що утворюють колоїдні
системи.
Істинні молекулярно- чи йонно-розчинні у воді сполуки утворюють
гомогенні системи. Ці системи або розчини термодинамічно стійкі і можуть
існувати без змін скільки завгодно. Незважаючи на безліч речовин, що утворюють
істинні розчини, багато їх властивостей є спільними для всіх розчинів. Це
загальне підпорядкування законам електролізу, дифузії, осмосу, виявлення
ебуліо- та кріоефекту тощо. В істинних розчинах вода не тільки середовище, а й
компонент, який взаємодіє з розчиненою речовиною й утворює різні сполуки. Так,
внаслідок взаємодії води і розчиненої речовини утворюються гідрати, а
сполучення часточок розчиненої речовини одна з одною веде до утворення
асоціатів.
Отже, як уже зазначалося, всі домішки природних і стічних вод незалежно
від їх властивостей і концентрації поділяють на чотири групи (таблиця 1.5).
Між групами існують ще й проміжні стани, що зумовлено динамічним
зв’язком між наведеними системами. Так, молекулярні розчини можуть бути
частково дисоційованими, поверхнево-активні речовини до критичної
концентрації міцелоутворення являють собою істинні розчини.
Проміжний стан між колоїдними та молекулярними системами займають і
високомолекулярні сполуки. Вони можуть містити йоногенні групи, які здатні
обмінювати свої дисоційовані йони на йони, що знаходяться в розчині.
Таблиця 1.5- Систематизація домішок води за їх фазово-дисперсним станом
Група Ступінь Розмір Коротка характеристика домішок
дисперснос часточок,
ті домішок см
D, см-1
Гетерогенні системи
<10-5 >10-5
— Завислі Суспензії і емульсії, що зумовлюють
10-5-10-6 10-5-10-6
речовини каламутність води, а також
— колоїдні мікроорганізми і планктон. Колоїди і
розчини високомолекулярні сполуки, що
зумовлюють окиснюваність і
кольоровість води, а також віруси
Гомогенні системи
106-107 10-6-10-7 Гази, розчинені у воді; органічні
— Молекулярні >107 <10-7 речовини, що надають їй запаху й
розчини присмаку, солі, луги, кислоти, що
— йонні зумовлюють мінералізацію, твердість,
розчини лужність або кислотність води
Ступінь дисперсності системи (D) характеризує ступінь подрібненості
дисперсної фази і визначається, як величина, обернена розміру (діаметру)
дисперсної часточки: D = 1/а (см-1).
До першої групи відносять речовини, що являють собою нерозчинні домішки
з розміром часточок 10-5-10-3 см. До цієї групи входять глинисті часточки,
карбонатні породи, мул, дрібний пісок, малорозчинні гідроксиди металів, завислі
часточки органічних речовин, детрит, планктон, волокна, пластмаси, каучук тощо.
Системи, утворені домішками першої групи, кінетично нестійкі, для них
характерна седиментація в стані спокою. Нерозчинні речовини у завислому стані
підтримуються динамічними силами потоку води.
Друга група речовин поєднує гідрофільні та гідрофобні колоїдні домішки, а
також високомолекулярні сполуки. Це переважно мінеральні та органомінеральні
часточки грунтів, недисоційовані і нерозчинні форми гумусових речовин, що
надають воді забарвлення, а також віруси та інші організми, що наближаються за
розмірами до колоїдних часточок. Речовини другої групи утворюють з водою
відносно стійкі колоїдні системи, руйнування яких є головним завданням під час
очищення води від цих забрудників [8].
Третя група речовин охоплює розчинені у воді гази та органічні сполуки як
біологічного, так і антропогенного походження. До них належать різноманітні
продукти життєдіяльності та відживання плісеневих грибів, актиноміцетів,
бактерій, водоростей, а також феноли, спирти, альдегіди та інші органічні
речовини, які потрапляють у воду разом із стічними водами. Вони надають воді
забарвлення, запахів, присмаків. Деякі домішки є токсичними. Як правило,
сполуки третьої групи мають ковалентний зв’язок, їхні йоногенні групи мало-
дисоційовані, тобто це переважно розчини неелектролітів.
До четвертої групи відносять речовини, що утворюють з водою розчини
електролітів. Класифікація домішок води за їх фазово-дисперсним станом у воді
дає змогу науково обгрунтувати технологічні прийоми обробки води на основі
таких положень:
1 ) фазово-дисперсний стан домішок води зумовлює їх поведінку в процесі
обробки води;
2) для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна
сукупність методів впливу, що дає змогу досягти необхідних якісних показників
води зі зміною чи без зміни цього стану.
Принципова класифікація процесів, що використовуються для очищення
стічних вод, згідно з фазово-дисперсним станом домішок, наведена в таблиці 1.6.
Таблиця 1.6 - Класифікація процесів вилучення домішок з води згідно з їх
фазово-дисперсним станом
Гетерогенні системи Гомогенні системи
Група
I (10-2-10-4 см) II (10-5-10-6 см) III (10-6-10-7 см) IV (10-7-10-8 см)
Механічне безреагентне Діаліз, Аерування, евапорація, Гіперфільтрування
розділення. Окиснення ультрафільтрування десорбція газів і летких Переведення йонів
хлором, озоном та ін. Окиснення хлором та органічних сполук під у малодисоційовані
Адгезія на гідроксидах іншими окисниками час аерування сполуки Фіксація
алюмінію, феруму, а Адсорбція на Окиснення хлором, йонів на твердій
також на зернистих і гідроксидах алюмінію і оксидом хлору (IV), фазі йонітів
високодисперсних феруму, а також на озоном, перманганатом Сепарація йонів за
матеріалах Флотація високодисперсних Адсорбція на різного фазового
суспензій і емульсій. глинистих мінералах активованому вугіллі та стану води
Агрегація Коагуляція колоїдних інших сорбентах і Переведення йонів
флокулянтами систем Агрегація матеріалах Екстракція у малорозчинні
Бактерицидний вплив високомоле-кулярними органічними сполуки Вилучення
на патогенні флокулянтами розчинниками йонів металів
мікроорганізми і спори катіонного типу Асоціація молекул мікроорганізмами
Електрофільтрування і Віруліцидний вплив Біохімічне розкладання Використання
електроутримання Електрофорез і Поляризація молекул в рухливості йонів в
мікроорганізмів електродіаліз електричному полі електричному полі
Отже, до І групи відносяться домішки з розміром часток від 10-2 до 104 см,
до ІІ групи – 10-5-10-6см, до ІІІ групи – 10-6-10-7см, до ІV групи – 10-7-108см.
1.5 Обґрунтування вибору методів очищення стічних вод
Вибір методу залежить від обсягу, концентрації, режиму надходження
стічних вод і від наявності та вартості реагентів. Для приготування з стічних вод
технічної води або забезпечення умов скидання очищених стічних вод водойм
велике значення має техніко-економічна оцінка способів підготовки води.
Економічну перевагу мають, як правило, замкнуті системи водокористування.
Однак процес заміни сучасних виробництв безвідходними, в тому числі і з
цілком замкнутою системою водокористування, досить тривалий. Тому частина
очищених стічних вод скидають у водойми. У цих випадках необхідно
дотримувати встановлених нормативів для відносної концентрації шкідливих
речовин в очищених стічних водах.
Застосовувані схеми очищення повинні забезпечувати максимальне
використання очищених вод в основних технологічних процесах і мінімальний їх
скидання у відкриті водойми. При широкому впровадженні оборотних систем
існують додаткові резерви по скороченню витрати свіжої води і зменшення
скидання стічних вод у відкриті водойми (вдосконалення технологічних процесів,
підвищення ефективності очищення стічних вод). Стічні води є чистими, якщо їх
відведення у водні об'єкти не призводить до порушення норм якості води в
контрольованому створі або пункті водокористування.
Для видалення гетерофазних домішок застосовуються такі процеси:
механічне розділення в гравітаційному полі або під дією відцентрових сил, а
також фільтрування через пористі матеріали і дрібну сітку; адгезія на
високодисперсних і зернистих матеріалах, а також гідроксид алюмінію або заліза і
глинистих мінералах агрегація флокулянтами флотація домішок і т.д., для
патогенних організмів - бактерицидну дію. При цьому комплекс очисних споруд
включає відстоювання, фільтрування, мікропроціджування, центрифугування і
безреагентної флотації.
Проціджування використовують для попереднього очищення води з метою
видалення механічних домішок значного розміру. Закінченням очищають стічні
води від нафтопродуктів у нефтеловушках, від жиру - в жіроуловітелі. З цією
метою можна використовувати флотатори та пристрої для диспергування повітря,
флотацію із застосуванням реагентів.
Відстоювання використовують для вилучення зі стічних вод зважених
грубодисперсних домішок, наприклад глинистих частинок, концентрацією до 500
мг/л, які можуть мати кольоровість 50 град. Для цього використовують
відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні і радіальні. Великі
горизонтальні відстійники будують із залізобетону довжиною до 36 м, шириною
від 6 до 18 м і глибиною до 5 м. Радіальні відстійники мають діаметр від 18 до 60
м і глибину до 6 м. Тривалість відстоювання становить близько 1,5 години.
Горизонтальні відстійники застосовують при витраті стічних вод, до 20 тис м3 на
добу, радіальні - більше 20 тис м3. Для видалення завислих забруднюючих
речовин концентрацією до 50 мг/л, які мають кольоровість до 50 град,
використовують паперові фільтри. Попередні фільтри застосовують для
видалення завислих домішок концентрацією до 1000 мг/л і кольоровістю до 50
град. Планктон з утримання більше 1000 кл/см3 і суспензії видаляють за
допомогою мікрофільтрації. Для видалення грубодисперсних домішок
застосовують безперервно діючі центрифуги і гідроциклони.
Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем
(суспензій) за допомогою пористих перегородок і верств, які затримують одну
(тверду) фазу цих систем і пропускають іншу (рідку). Апарат, у якому здійснюють
цей процес, називають фільтром. По різні сторони перегородки створюють
різницю тисків, під дією якої здійснюється транспортування рідини через
перегородку і затримання осаду на ній. Цей процес розділення суспензій
називають фільтруванням із затриманням осаду. У тому випадку, якщо тверді
частинки проникають в пори фільтрувальної перегородки, затримуючись у них і
утворюючи осад, називають фільтруванням із закупоренням пор.
При фільтрації стічних вод, що містять зважені речовини, крізь шар
допоміжних матеріалів (пісок, діатоміт, деревне борошно та ін.) Зважені речовини
можуть відкладатися на поверхні фільтруючого шару (плівкове фільтрування) або
в порах фільтруючого шару, а також можливе одночасне утворення плівки і
відкладення зважених речовин в порах фільтруючого шару. Залежно від
швидкості фільтрування зернисті фільтри поділяють на повільні (0,1 - 0,2 м3/год),
швидкі (5,5 - 15 м3/год) і надшвидкі (більше 25 м3).
За розміром зерен розрізняють фільтри дрібнозернисті (повільні фільтри з
розміром зерен верхнього шару піску 0,5 - 0,8 мм) і грубозернисті (попередні
фільтри з розміром верхнього шару піску 1 - 2 мм). Фільтри, завантажені
однорідним шаром фільтруючого матеріалу, називають одношаровими. Фільтри,
завантажені неоднорідним, по щільності і розміру зерен, фільтруючим
матеріалом, називають багатошаровими [10].
Центрифугуванням очищають стічну воду від домішок із застосуванням
відцентрових сил. Флотація грунтується на різній змочуваності мінералів
(домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічному взаємодії завислих
речовин з бульбашками тонкодіспергованого у воді повітря з подальшим
утворенням на поверхні води шару піни з віддаленими домішками. Оптимальні
розміри домішок становлять 10-5-10-3 м. Тонкодисперсні часточки розміром менш
5-10 мкм флотуються дуже важко, тому їх необхідно попередньо укрупнювати,
наприклад, за допомогою коагуляції або флокуляції. Флотаційне очищення
стічних вод здійснюють в апаратах двох типів, які відрізняються способом
диспергування повітря: турбіною насосного типу та напірної флотацією з
додаванням коагулянту. В установках першого типу повітря розпорошується у
дна. Пухирці спливають і забирають з собою домішки забруднень. Піну з
забрудненнями знімають з поверхні. В установках напірного типу аерація води
здійснюється під тиском. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих
речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульгованих речовин, а також від
окремих іонів розчинених речовин [9].
Адсорбцію на високодисперсних і зернистих матеріалах, а також на
гідроксид алюмінію і заліза застосовують при фільтрації через намивний шар
допоміжної речовини для видалення із стічних вод тонко-дисперсних зважених
сполук заліза і магнію (при необхідності глибокого їх видалення). Для цього
використовують діатомітові та інші намивні фільтри. Зважені речовини із вмістом
до 150 мг / л і кольоровістю до 150 град видаляють фільтруванням з
використанням явища контактної коагуляції і застосуванням установок для
приготування і дозування розчинів реагентів, контактних освітлювачів або
контактних фільтрів. Патогенні бактерії і спори видаляють обробкою
високодисперсними глинистими мінералами з подальшим відстоюванням і
фільтруванням. Для здійснення цих процесів застосовують установки для
приготування та дозування суспензії глинистих мінералів, змішувачі, відстійники
і фільтри. При обробці води коагулянтами з наступним видаленням завислих
речовин відстоюванням і фільтруванням очищають стічні води з необмеженою
кількістю і кольоровістю зважених речовин, а також від патогенних бактерій і
суперечка. Для цього використовують установки для приготування та дозування
розчинів реагентів, змішувачі, камери утворення пластівців, освітлювачі або
відстійники і фільтри.
Видалення домішок колоїдно-розчинних, високомолекулярних речовин та
інших здійснюють із застосуванням діалізу, ультрафільтрації, окислення хлором і
озоном, коагуляції колоїдних домішок, адсорбції на гідроокису алюмінію або
заліза, високодисперсних глинистих матеріалах, а також електрофорезу і
електродіалізу. Для видалення зважених колоїдно-дисперсних речовин
застосовують ультрафільтрацію через крупнопористого мембрани. При видаленні
колоїдних і високомолекулярних сполук, що обумовлюють окислюваність і
кольоровість води (35 - 200°), а також забруднення її вірусами, здійснюють
окислення хлором, озоном та іншими сполуками із застосуванням хлораторних і
озонаторних установок [10].
Необхідний ступінь очистки стічних вод перед їх скиданням у природні
водойми визначається за наступною схемою:
1) за допустимим вмістом шкідливих речовин в стоках Cмак (максимальний
вміст). Необхідно дотримуватись виконання умови:
Cст х Vст + Св х a хV х(a хV + Vcт) х Сгдк, (1.4)
де Vcт - загальний об’єм стоків;
Cв - концентрація шкідливих речовин у водоймі (фонова);
а - коефіцієнт змішування;
V - об’єм води, що бере участь у змішуванні;
Cгдк - гранично допустима концентрація шкідливих речовин у водах.
Ступінь очищення або розведення кмр визначають за формулою:
кмр = ([Сф-Сст] х100)/Сф, (1.5)
де Сф - фактична концентрація шкідливих речовин в стічній воді.
2) за допустимою кількістю завислих часток у стоках тсш (максимальна
кількість). Необхідно дотримуватись виконання такої умови:
mст х Vст + m х a хV < (аґV + Vст ) х m , (1.6)
де Vст - загальний об’єм стоків;
mф - кількість завислих часток у водоймі (фонова);
а - коефіцієнт змішування;
V - об’єм води, що бере участь у змішуванні;
mдоп -кількість завислих часток у водах.
Ступінь очищення або розведення кзч визначають за формулою:
кзч = ([mф - mст] х100)/mф, (1.7)
де mф - фактична кількість завислих часток в стічній воді.
3) За допустимим біохімічним споживанням кисню у стоках Lсm
(максимальне споживання). Необхідне виконання умови:
Lст х 10-Kcrrt х Vcт + Lв х 10-Кprt х a х V< (a х V + Vcт ) х Lдоп , (1.8)
де Lк, Lдоп - відповідно біохімічне споживання кисню у воді водойми та
допустиме споживання кисню у водах;
t - час змішування;
Kст , Kрт - константи швидкості біохімічного споживання кисню в стоках та
у воді водойми (фонова).
Ступінь очищення кбпк визначають за формулою:
кбпк =([Lф - Lст ] х l00)/Lф , (1.9)
де Lф - фактичне біохімічне споживання оксигену в стічній воді.
4) за допустимою температурою стоків Tст Необхідно дотримуватись
виконання такт умови:
Tст х Vст+ Tв х a х V < (a хVст + Vдоп ) х Т, (1.10)
де Vст - загальний об’єм стоків;
Tв - температура води у водоймі;
а - коефіцієнт змішування;
V - об’єм води, що бере участь у змішуванні;
Тдоп- максимально допустиме підвищення температури води. Tдоп = (Тв + 3)
0С.
Ступінь охолодження стічної води кт перед скиданням в природні водойми
визначають за формулою:
кт =([Тф-Тст] х 100)/Тф, (1.11)
де Tф - фактична температура стічної води.
5) за зміною активної реакції води та за концентрацією кислот та лугів Слст.
Необхідно дотримуватись виконання такої умови:
Слст = (а х V х CJI)/Vcт , (1.12)
де Cк, CЛ - максимальна кількість кислот та лугів у 1 см3 нормального
розчину, яка може бути нейтралізована 1 дм3 води за умови, що в розрахунковому
розчині pH не буде перевищувати норму.
Кратність розведення стічної води кк перед скиданням у водоймища:
кк =([pHф - рНст] х 100)/рНф , (1.13)
де рНф, pНcn - значення водневого показника у стоках, відповідно фактичне
та максимально допустиме.
Перевірка стоків перед їх скиданням у природні водойми здійснюється за
всіма зазначеними показниками.
У більшості випадків, при спуску виробничих стічних вод (які містять
декілька різноманітних забруднень) у водойми в розрахункових зонах слід
дотримуватись умови:
С1 /ГДК1 + С2/ГДК2 + ... + Сn /ГДКn<1, (1.14)
де C1, C2, ...,Cn - фактична концентрація шкідливих речовин у воді водойм
(мг/дм3);
гдк1, гдк2, гдкn - гранично - допустима концентрація цих речовин у воді
(мг/дм3).
Місце спуску стічних вод у річки має бути розташоване за течією поза
населеним пунктом і місцями водокористування населення з врахуванням
можливої зворотної течії при нагінних вітрах. Умови відведення стічних вод у
водні об’єкти встановлюються з врахуванням можливого їх змішування та
розведення, фонової якості води, нормативів її якості.
Виробничі стічні води, які не відповідають вимогам нормативів якості,
повинні підлягати попередньому очищенню [11].
Очищення стічних вод на підприємствах може здійснюватись за однією із
таких схем:
• очищення стічних вод на заводських очисних спорудах;
• попереднє очищення стічних вод на заводських, а потім на міських
очисних спорудах з подальшим спусканням їх у водойми;
• безперервне очищення вод на локальних очисних спорудах та
повернення їх в цикл.
Вибір методів очистки і підготовки стічних вод проводять з врахуванням
стану води та вимог, які ставляться до її якості водоспоживачем. Методи очистки
стічних вод класифікуються на основі характеру впливу на воду і на основі
механізмів процесів, які використовуються для очистки. В більшості випадків
поєднують декілька методів очистки стічних вод, що дозволяє забезпечити
необхідний ступінь їх очистки. Загальна схема очистки виробничих стічних вод
наведена на рисунку 1.1.
Рисунок 1.1- Загальна схема очищення виробничих стічних вод
Отже, загальна схема очищення стічних вод включає первинну та додаткову
очистку, включаючи процес зневоднення води.
2 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД ПІДПРИЄМСТВ
ХАРЧОВОЇ ГАЛУЗІ
2.1 Загальна характеристика стічних вод підприємств харчової галузі
Промислові стічні води є найбільш потужними антропогенними джерелами
забруднення природних вод. Промислові стічні води характеризуються як
великими об’ємами утворення, так і непостійністю хімічного складу. Крім того,
промислові стічні води можуть утворюватись несистематично, що ускладнює
проблему їх утилізації.
Серйозною екологічною проблемою сучасної України є очищення
промислових стоків, зокрема стічних вод підприємств харчової промисловості. На
сьогоднішній день промислова переробка сільськогосподарської сировини, яка
відбувається без урахування екологічних наслідків, призводить до забруднення не
лише водних ресурсів і атмосфери, а й грунту, погіршення родючості землі. Не
рідко поруч із цукровими, спиртовими, дріжджовими, м’ясопереробними та
іншими харчовими підприємствами виникають мертві пасовища, забруднені
внаслідок екстенсивного очищення промислових стоків. Проведення детального
аналізу складу стічних вод харчових виробництв може дати поштовх до
вирішення проблеми присутності у стоках біологічного забруднення.
Стічні води різних галузей харчової промисловості значно відрізняються за
складом, умовами утворення, об’ємом та фізико-хімічними властивостями. Так,
особливістю водовідведення на м’ясопереробних заводах є те, що витрати води в
них залежать не тільки від потужності підприємства, але й від асортименту
продукції, що виробляється. В загальному стоці м’ясокомбінатів з урахуванням
роботи локальних очисних споруд концентрація завислих речовин змінюється від
1200 до 2000 мг/дм3, вміст жирів складає 200 мг/дм3, а біологічне споживання
кисню (БСК) складає 1400–1500 мг/дм3.
Для стічних вод м’ясокомбінатів характерний великий вміст азоту:
загального – 18–192 мг/дм3, амонійного – 14–7 мг/дм3. У стоках м’ясокомбінатів
присутні також нітрити та нітрати у кількості 0,002–0,02 мг/дм3 та 0,5 мг/дм3
відповідно [21].
Стічні води рибопереробної промисловості характеризуються наступними
показниками: хімічне споживання кисню (ХСК) – від 800 до 5500 мг/дм3,
завислих речовин – від 600 до 3000 мг/дм3, жиру – від 550 до 2500 мг/дм3. Ці
стічні води містять також азот і фосфор у кількості, достатній для проведення
біологічної очистки [21]. На підприємствах молочної промисловості існує
проблема очищення стічних вод від молочного цукру – лактози та молочного
жиру, які дуже повільно розкладаються, створюючи перешкоди при застосуванні
біологічного очищення щодо таких стоків [21].
Виробничі стоки олієекстракційних заводів після механічного очищення
містять: завислих речовин – від 300 до 400 мг/дм3 , жирів – від 50 до 60 мг/дм3 ,
мають БСКповне від 350 до 400 мг/дм3 , рН 6–7,2 та температуру до 30 оС.
Токсичні та шкідливі речовини в стоках відсутні [21].
Стічні води дріжджових заводів мають рН 4,3–5,5, містять завислі речовини
380–910 мг/дм3, характеризуються стійким темно-коричневим кольором, високою
концентрацією органічних та мінеральних сполук і не задовольняють вимогам
норм скидання їх у систему каналізації для подальшого очищення на очисних
спорудах [21].
Розгорнутий хімічний склад стічної води дріжджового заводу наведений в
таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Хімічний склад стічної води дріжджового заводу
Показники Одиниця вимірювання Значення
рН од.рН 4,7
Хлориди мг⁄дм3 1351,3
Нітрити мг⁄дм3 1,8
Нітрати мг⁄дм3 10,0
Зважені речовини мг⁄дм3 3200,0
Прокалений залишок мг⁄дм3 1600,0
Сульфати мг⁄дм3 3456,6
ХСКповне мгО2⁄дм3 18240,0
БСКповне мгО2⁄дм3 3900,0
Склад та кількість стічних вод цукрових заводів непостійні. Вони залежать
від якості та стану буряку, що переробляється, пори року та ступеню
використання відпрацьованих вод, а також від типу обладнання на заводі [4].
Виробничі стічні води цукрового заводу, що відрізняються між собою за хімічним
складом, фізичними властивостями та ступенем забруднення потребують різних
методів очистки. Вміст завислих часточок у виробничих стічних водах цукрового
заводу коливається в межах 670–49950 мг/дм3. Також у таких водах високий вміст
органічних речовин, про що свідчать високу показники ХСК 4542–101100
мгО2/дм3 та БСК 3248–7635 мгО2/дм3. Співвідношення БСК до ХСК становить 71
%, що дає змогу успішно очищати стоки біологічними методами [7]. Загальна
характеристика стічних вод підприємств харчової промисловості, які
характеризуються найбільшим об’ємом та забрудненістю, показана в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 - Характеристика стічних вод харчової промисловості
Підприємство Кількість стічних БСКповне, Основний тип
вод на мгО2/дм3 забруднень
од.продукції, м3/т
М’ясокомбінати 40 1400 - 1500 Білки, жири
Молокозаводи 4,5 1200 Білки, жири
Заводи згущеного 3 100 Білки, вуглеводи
та сухого молока
Сироробні заводи 4,5 2400 Білки, жири
Цукрові заводи 2,2 3200 - 7700 Вуглеводи, білки,
сапоніни
Крохмале-паточні 95 2000 Вуглеводи
заводи
Олієекстракційні 2,5 1600 Жири
заводи
Дріжджові заводи 20 14400 Органічні та
мінеральні
сполуки
Спиртові заводи 40 5000 Спирти, органічні
кислоти
Консервні заводи 3 1500 Білки, жири
Отже, з аналізу даних таблиці 2.2 можна зробити висновок, що найбільші
обсяги стічних вод на одиницю готової продукції утворюються на
м’ясопереробних і спиртових підприємствах.
В таблиці 2.3 наведено склад стічних підприємств харчової галузі.
Таблиця 2.3 – Склад стічних вод різних харчових виробництв
Виробництво рН Завислі ХСК, мг О2/л БСК5, мг О2/л
речовини,
мг/л
Цукрові 6-9 1200-2600 4900 1400-3600
виробництва
Пивоварні 6,9 2650 2000-6000 1500-4000
підприємства
Спиртзаводи 4 32000-45000 20000-48000 15500-29900
Молочні 6,5-9 350-600 1200-3000 500-2000
підприємства
Сирзаводи 3,55 400-750 51200 40000
М’ясопереробні 6,5-7,5 410-12000 1800-12500 650-5100
виробництва
Кондитерські 4,5-9,9 1220-1790 6060 2190
підприємства
(усереднений
стік)
Виробництво 6-11 8000 6000 4000
морозива
Аналіз таблиці 2.3 вказує на те, що стічні води, які утворюються на
підприємствах харчової промисловості, є складною полідисперсною системою,
що містить різного роду за природою забруднюючі речовини.
2.2 Загальна характеристика методів очистки стічних вод підприємств
харчової галузі
Показники забруднюючих речовин у стічних водах харчових підприємств є
досить різноманітними, залежно від асортименту продукції, технології
виробництва та сировини, демонструючи часом великі відмінності в кількісних та
якісних показниках і характеризуючись коливаннями температури, рН, а також
типу та рівня забруднення в різних потоках [23].
Багато підприємств скидають стічні води, що містять розчинні та
малорозчинні органічні сполуки, у міську каналізаційну мережу, звідки вони
потрапляють на міські очисні споруди. Оскільки очисні споруди часто працюють
за недосконалою технологією, недостатньо очищені стічні води можуть
потрапляти у природні водойми. У цьому випадку у водоймі відбувається
окислення вуглеводів, білків і жирів за участю розчиненого кисню, який є одним з
найважливіших факторів існування водних організмів. В результаті погіршуються
умови життя водних організмів і порушується динамічна рівновага водної
екосистеми.
Для очищення стічних вод використовують механічні, хімічні, фізико-
хімічні та біологічні методи. Загалом, механічні та хімічні методи очищення
стічних вод є допоміжними. Тому вони використовуються як перший етап перед
тим, як стічні води направляються на основне очищення, або як останній етап
перед скиданням у природні джерела води [23].
Біологічні методи очищення заслуговують на особливу увагу на
підприємствах харчової промисловості. Останні досягнення в галузі мікробіології,
водної біології та біотехнології показують, що сучасні біологічні методи можуть
бути успішно використані для очищення стічних вод від більшості забруднювачів.
Будучи відносно недорогим, рентабельним, надійним і екологічно безпечним
способом, біологічне очищення стічних вод на підприємствах харчової
промисловості має безсумнівну перспективу закріплення своєї ролі в захисті
водних ресурсів від забруднення [23].
Біологічне очищення стічних вод ґрунтується на здатності різних груп
мікроорганізмів руйнувати в процесі своєї життєдіяльності розчинні органічні
речовини, що містяться в стічних водах, тобто використовувати розчинені
органічні забруднення стічних вод в якості продуктів харчування, в результаті
чого вони отримують енергію для своєї життєдіяльності, а стічна вода
звільняється від цих забруднень [22].
Біологічне очищення може здійснюватися наступними методами:
- в умовах, близьких до природних;
- у штучно створених умовах.
Біологічне очищення в умовах, близьких до природних, полягає у
пристосуванні за допомогою технічних засобів природних біоценозів ґрунтів чи
водойм до приймання стічних вод і природного біологічного окислення
органічних речовин, що містяться у стічних водах.
Споруди для біологічного очищення стічних вод в умовах, близьких до
природних, поділяють на споруди, в яких відбувається фільтрування очищуваних
стічних вод через шар ґрунту (поля фільтрації і поля зрошення), і на споруди, що
являють собою водойми (біоставки), заповнені очищуваною стічною водою.
У спорудах першого типу надходження кисню відбувається головним
чином за рахунок його безпосереднього поглинання мікроорганізмами з повітря.
У спорудах другого типу надходження кисню відбувається головним чином
за рахунок реаерації чи штучної аерації.
До споруд аеробного біологічного очищення у штучно створених умовах
відносяться біофільтри і аеротенки.
Біофільтр – резервуар з фільтруючим матеріалом, поверхня якого покрита
біоплівкою (колонія мікроорганізмів, що здатні сорбувати й окисляти органічні
речовини і стічних вод).
Аеротенк – резервуар, в якому очищувані стічні води змішуються з
активним мулом (біоценоз мікроорганізмів, також здатних поглинати органічні
речовини зі стічних вод).
Принцип очищення у цих спорудах той самий, що лежить в основі
природних методів очищення. Однак екологічні системи біофільтрів і аеротенків
суттєво відрізняються від природних аналогів екстремальними умовами існування
біоценозів, можливістю підтримання в них оптимальних умов життєдіяльності
організмів біоценозу (навантаження за органічними речовинами, температура, рН,
кількість розчиненого кисню тощо). Усе це разом узяте забезпечує високу
інтенсивність біохімічних процесів у цих спорудах.
На сучасних станціях очистки стічних вод аеротенки є найпоширенішими
спорудами біологічного очищення. Також аеротенки – найбільші й енергозатратні
ємнісні споруди станцій очищення стічних вод. На стадії біологічного очищення
видаляється не тільки основна маса органічних забруднень, але й забезпечується
очищення від сполук азоту й основної частини сполук фосфору. Технічні й
технологічні рішення, прийняті для аеротенків, багато в чому визначають як
якість очищеної води, так і енергетичні характеристики станції очищення в
цілому.
Аеротенк – резервуар, у якому повільно рухається суміш активного мулу й
стічних вод. Для забезпечення нормального перебігу процесу біологічного
окислення у аеротенк повинен безперервно надходити кисень.
Аеротенки застосовують для повного й неповного біологічного очищення
стічних вод. Стічні води надходять в аеротенки, як правило, після споруд
механічного очищення. Концентрація завислих речовин у них не повинна
перевищувати 150 мг/л, а допустима величина БПКповн залежить від типу
аеротенка. При очищенні суміші виробничих і побутових стічних вод повинні
дотримуватися вимоги за активною реакцією середовища, за температурою,
сольовим складом, наявністю шкідливих речовин, масел, вмістом біогенних
елементів і т. п.
З аеротенків суміш стічних вод з активним мулом надходить на вторинні
відстійники для вилучення з води активного мулу. Якісний активний мул добре
відстоюється у вторинних відстійниках при тривалості відстоювання до 1,5 год,
частина його знову повертається в аеротенк (рециркуляція активного мулу), а
надлишок (надлишковий мул) направляється на мулоущільнювачі для зменшення
його вологості. Ущільнений активний мул направляють на подальшу обробку в
метантенки.
Аеротенки дозволяють отримувати високий ступінь очищення стічних вод з
доведенням вмісту органічних речовин в очищених стічних водах за БПКповн до
15 мг/л.
Технологічна сутність такої модифікації полягає у тому, що після вилучення
забруднень зі стічної води безпосередньо у аеротенках активний мул з
накопиченими в ньому забрудненнями відокремлюється від очищеної води й
подається не в аеротенк, а в спеціальну аераційну споруду, так званий
регенератор, у якому активний мул аерується протягом певного часу без стічної
рідини. У регенераторі мул звільняється від накопичених ним в аеротенку
забруднень і відновлює свою метаболічну активність.
Регенерований мул направляють потім з регенератора безпосередньо у
аеротенк для нового контакту з очищуваною рідиною і повторення циклу
вилучення з неї забруднень. У конструктивному відношенні регенератори нічим
не відрізняються від самих аеротенків і можуть улаштовуватися у вигляді як
окремо стоячих споруд, так і ємкостей, що виділяють в об’ємі аеротенків.
Концентрація розчиненого в рідині кисню підтримується в межах 0,5-2,0
мг/л. Швидкість же споживання кисню тут значно вища, ніж у регенераторі,
оскільки у самому аеротенку відбуваються швидші процеси первинної
трансформації забруднень при їхньому вилученні з очищеної води. Тому
інтенсивність аерації тут повинна бути також істотно вищою, ніж у
регенераторах.
Тривалість перебування мулу в регенераторі значно більше тривалості
аерації у самому аеротенку, хоча сумарна тривалість вилучення й окислювання
забруднень залишається тією ж, що й при реалізації процесу за класичною
схемою. Однак концентрація мулу в регенераторі в 2-2,5 рази вище, ніж у самому
аеротенку, оскільки мул у нього направляється прямо з відстійних споруд і без
подачі сюди стічної рідини. Це дозволяє на 15-20% зменшити сумарний обсяг
аераційних споруд у порівнянні з обсягом при здійсненні процесу очищення
тільки в аеротенку.
Тривалість перебування мулу в регенераторі повинна бути достатньою для
досягнення необхідної глибини окислювання забруднень, визначається
спеціальним розрахунком, що ґрунтується на обліку питомої швидкості
окислювання забруднень. Обсяг регенераторів, що вимагається, виражений в %
від сумарного обсягу самих аеротенків і регенераторів, одержав назву "відсотка
регенерації". Якщо, наприклад, необхідний обсяг регенераторів становить 30 %
сумарного обсягу, то забезпечити його можна виділивши один коридор 3-
коридорних аеротенків під регенератор (33 % регенерації).
Для забезпечення 50 % регенерації можна прийняти під регенератор або 2
коридори 4 - коридорних аеротенків або 1 коридор 2 - коридорних аеротенків.
Оскільки типові аеротенки розроблені у вигляді 2-, 3-, 4-коридорних, то в них
можна забезпечити 25, 33, 50, 66, 75 % регенерації, виділяючи від 1 до 3
коридорів аеротенка під регенерацію. Загалом, можна забезпечити будь-який
відсоток регенерації, виділяючи під регенератори відповідний обсяг аеротенків,
але при цьому доведеться розробляти конкретну схему підведення активного
мулу в регенератор й очищуваної води, безпосередньо у аеротенк у кожному
окремому випадку, тобто розробляти індивідуальні проекти аеротенків для
конкретного застосування.
Конструктивне оформлення аеротенків визначається пропускною здатністю
очисних споруд; вихідними характеристиками стічних вод, що підлягають
очищенню, які визначають режим роботи аеротенків; типом аераційного
обладнання для подачі повітря і перемішування; конструкцією інших споруд, що
включаються у технологічну схему очищення стічних вод та ін.
Аеротенки класифікують за наступними основними ознаками:
- за гідравлічним режимом – аеротенки-витиснювачі, аеротенки-змішувачі і
аеротенки з розосередженим впуском стічної води;
- за способом регенерування активного мулу – аеротенки з окремою
регенерацією активного мулу і аеротенки без окремої регенерації активного
мулу;
- за навантаженням на активний мул – високонавантажувані (аеротенки на
неповне очищення), нормально навантажені (на повне очищення) і
низьконавантажувані (аеротенки подовженої аерації);
- за кількістю ступенів – одно-, двох- і багатоступеневі;
- за типом аерації – з пневматичною, механічною, комбінованою
гідродинамічною або пневмомеханічною;
- за способом компонування з вторинними відстійниками – аеротенки з
окремо розташованими вторинними відстійниками і аеротенки, зблоковані з
вторинними відстійниками (аеротенки-відстійники).
За структурою руху потоків очищуваної стічної води і поворотного
активного мулу розрізняють:
- аеротенки-витиснювачі (рисунок 2.1, а) – в такій конструкції стічна вода й
активний мул подаються зосереджено з однієї з торцевих сторін аеротенку,
а випускаються також зосереджено з іншої торцевої сторони. Навантаження
на активний мул знижується уздовж споруди. Такий вид аеротенка дозволяє
забезпечити високу якість очищення, однак чутливий до різких коливань
витрати й складу стоків. Аеротенки-витиснювачі доцільніше застосовувати
за відсутності різких коливань витрати стічних вод і вмісту токсичних
речовин.
- аеротенки-змішувачі (рисунок 2.1, б) – подача води й активного мулу і
випуск здійснюється рівномірно уздовж довгих сторін коридора аеротенка.
Повне змішування в них стічної води з муловою сумішшю забезпечує
вирівнювання концентрацій мулу й швидкостей процесу біохімічного
окислювання. Навантаження забруднень на мул і швидкість окислювання
забруднень практично незмінні за довжиною споруди. Вони найбільш
придатні для очищення висококонцентрованих (БПКповн до 1000 мг/л)
виробничих стічних вод при значних коливаннях їх витрати й концентрації
забруднень.
- аеротенки з розосередженим уздовж споруди впуском стічної води (рисунок
2.1, в). В аеротенках, що працюють за такою схемою, активний мул
подається зосереджено в торець головної частини аеротенка, а стічна вода
підводиться у декількох точках за довжиною аеротенка, а відводиться
зосереджено з його торцевої частини. Цей вид займає проміжне положення
між двома попередніми.
1 – подача стічної води; 2 – подача поворотного активного мулу;
3 – аеротенк; 4 – випуск мулової суміші
Рисунок 2.1 – Види аеротенків (a – аеротенки-витиснювачі; б – аеротенки-
змішувачі, в – аеротенки з розосередженим впуском стічної води)
У аеротенках з розосередженим впуском стічних вод деякою мірою
поєднуються переваги аеротенків-витиснювачів, що забезпечує високу якість
очищення, з перевагами аеротенка-змішувача, що дозволяє усереднити
навантаження на активний мул уздовж споруди. Це особливо важливо при
необхідності зняти залпові перевантаження активного мулу або через випадкові
підвищення концентрації забруднень, або при непередбаченому надходженні
токсичних або інших шкідливих для біологічних процесів речовин. Аеротенки з
нерівномірно розосередженим впуском стічних вод мають один суттєвий недолік
– низькі швидкості окислення забруднень, які за всією довжиною споруди
пропорційні БПКповн очищених стічних вод.
Аеротенки з розосередженою подачею стічної води застосовують для
очищення сумішей побутових і виробничих стічних вод.
Якщо відстійні споруди мають прямокутну форму в плані (горизонтальні
відстійники), то може влаштовуватись єдиний блок аеротенків з первинними та
вторинними відстійниками, в якому до мінімуму зведена довжина комунікацій,
що з’єднують ці споруди. Розроблені типові проекти таких блоків ємкостей з
пропускною здатністю від 100 до 25000 м /добу.
Аеротенки-витиснювачі (рисунок 2.2) являють собою великі бетонні або
залізобетонні проточні резервуари прямокутного перерізу, розділені на ряд
коридорів з шириною 6-18 м, висотою 4-5 м, в яких повільно рухається суміш
активного мулу й стічних вод. Аеротенки складаються з секцій, причому кожна з
них ділиться поздовжніми перегородками, що не доходять до однієї з торцевих
сторін, на 2, 3 і 4 коридори. Кількість секцій аеротенків повинна бути не менше
двох, робочу глибину приймають 3-6 м, відношення ширини коридорів до робочої
глибини - від 1:1 до 1:2.
1 – стічна вода після первинних відстійників; 2 – коридори аерації; 3 – мулова
суміш з аеротенків; 4 – вторинний відстійник; 5 – очищена вода; 6 – мулова
камера; 7,8 – циркуляційний і надлишковий мул, відповідно; 9 – повітря від
повітродувок; 10 – аераційна система для розподілу повітря в аеротенку; 11 –
верхній розподільний канал; 12 – нижній розподільний канал; 13 – канал
активного мулу; 14 – канал відведення суміші стічних вод і активного мулу до
вторинних відстійників
Рисунок 2.2 – Аеротенк-витискач з регенерацією (50 %)
За допомогою пневматичних або механічних пристроїв суміш води й
активного мулу барботують повітрям, насичуючи її при цьому киснем. Все це
забезпечує інтенсивне окислювання органічних речовин. Розроблені типові
проекти дво-, три- і чотирикоридорних аеротенків- витиснювачів з великим
діапазоном продуктивностей, аеротенків-змішувачів із шириною коридору 3, 4, 6 і
9 м і робочою глибиною 1,2 м з механічною аерацією, 4,5 м - з низьконапірною
аерацією, а також 5 і 5,2 м – з пневматичною аерацією. Коридорні аеротенки
зазвичай обладнуються пневматичною системою аерації. Повітря диспергується
за допомогою фільтросів, вкладених у бетонних каналах, що влаштовуються в дні
аеротенка вздовж повздовжньої стінки його коридору.
2.3 Аналіз методів очищення стічних вод м’ясопереробних підприємств
М`ясна промисловість – це галузь харчової промисловості, підприємства
якої здійснюють заготівлю та забій худоби, птиці, кролів та виготовляють м’ясо,
ковбасні вироби, м’ясні консерви, напівфабрикати. Підприємства м’ясної
промисловості характеризуються багатокомпонентними і складними стоками.
Крім жирових речовин стічні води містять білкові речовини тваринного
походження, шматочки тканин тварин, мінеральні нерозчинні сполуки, миючі
засоби.
До складу м’ясокомбінатів входять бази передзабійного утримання худоби,
м’ясо-жировий корпус, м’ясопереробний корпус. Стічні води м’ясопереробних
підприємств належать до висококонцентрованих стоків. Вони являють собою
полідисперсні системи, які можуть містити такі забруднення, як жир, кров,
шерсть, гній, залишки кормів (канига), миючі засоби, солі, нерозчинні мінеральні
компоненти.
Стічні води м’ясопереробних підприємств характеризуються завищеним
вмістом:
- полідисперсних систем, які можуть містити такі забруднення, як жир,
шерсть, пір’я, гній, залишки кормів (канига), шкіра, уламки кісток, залишки
м’яса, солі, нитки та шнурівки для перев’язування ковбас, ковбасна
оболонка тощо;
- характеризуються високими показниками БСК, ХСК, зважених речовин,
жирів, сполук азоту;
- миючі засоби, нерозчинні мінеральні компоненти;
- перевищення фенолів від коптильних цехів.
Склад стічних вод м’ясопереробних підприємств наведено в таблиці 2.4.
Таблиця 2.4 – Склад стічних вод підприємств м’ясопереробної
промисловості
Показники стічних вод Значення показників
довідкові максимальні
Температура, 0С 18-25 -
рН 6,5 – 8,5 -
ХСК, мгО2/л 1600 - 2000 12500
БСКповн, мгО2/л 1300 - 1500 8600
Завислі речовини, мг/л 1300 - 2000 12000
Жири, мг/л 1200 - 1300 2000
Азотзаг, мг/л 100 - 150 190
Фосфор (в перерахунку 35 - 60 80
на Р2О5), мг/л
Хлориди 150 - 350 -
Сульфати 500 -
Необхідність очищення стічних вод м’ясопереробних підприємств
обумовлена рядом факторів, які описані нижче.
Законодавчий фактор. Відповідно до «Правил приймання стічних вод до
систем централізованого водовідведення» №26/31508 від 15.01.2018 р. стічні води
м’ясопереробних підприємств та боєнь заборонені до скидання до системи
централізованого водовідведення без їх попереднього очищення, тобто за
відсутності локальних очисних споруд.
Соціальний фактор. Неприємні запахи, колір (наприклад червоний чи
коричневий) та наявність механічних включень в стоках, що потрапляють в тому
числі в поверхневі та підземні води, призводять до обурення місцевих мешканців,
скарги яких можуть призвести до закриття підприємства.
Економічний фактор. Скид неочищених стоків в міські каналізаційні очисні
споруди заборонений, тому водоканали при виявленні перевищень допустимих
скидів накладають штраф на підприємство, що розраховується з врахуванням
обсягів стоків, розміру перевищень та терміну протягом якого були ці
перевищення.
Екологічний фактор:
- Загроза забруднення навколишнього середовища. Виливання неочищених
стічних вод у водні джерела (річки, озера та ґрунтові води) призводить до їх
забруднення органічними та неорганічними речовинами. Це може
призвести до зниження якості води і негативно вплинути на різноманітність
екосистем та здоров’я людей та тварин.
- Ризик поширення захворювань: Не відповідальне очищення стоків або ж її
відсутність може створити ідеальні умови для розмноження
хвороботворних мікроорганізмів, бактерій та вірусів. Це може призвести до
поширення захворювань серед тварин, що перебувають в зоні
м’ясопереробних підприємств, а також вплинути на людей, які проживають
поблизу або працюють на таких підприємствах.
З метою ефективної очистки стічних вод м’ясокомбінатів компанією
ECOLOGY TECH ENERGY («Е.Т.Е», м. Рівне) запропоновано сучасну
технологічну схему (рисунок 2.3), що включає:
Блок механічного очищення. В залежності від типу виробництва, для
механічного очищення стоків використовуються:
Барабанне сито. Для очищення механічних домішок, сміття та жиру зі
стічних вод (забій, обвалка, переробка, тощо);
Автоматична грабельна решітка (АГРУ). Для видалення механічних
домішок та сміття, а також шнурівок для перев’язування ковбаси, що призводять
до забивання та виходу з ладу насосного обладнання (для ковбасних цехів).
Блок усереднення. Усереднення протягом 24 годин, при постійному
перемішуванні (за допомогою мішалки) та автоматичному дозуванні сухого
хімічного реагенту (за допомогою дозатора сухого реагенту).
Блок фізико-хімічного очищення. Реалізується на установці флотаційної
обробки води «УМКА-FLO».
Напірна флотація — спосіб очищення, що передбачає видалення забруднень
за допомогою бульбашок повітря.
На даному етапі відбувається захоплюють частини домішок, у тому числі
масла і нафтопродукти, і виносять їх на поверхню води, утворюючи там плівку
або пінний шар, який потім знімається спеціальними пінозбираючими
механізмами.
Блок біологічного доочищення. Реалізується на установці повного
біологічного очищення «УМКА-БІО» або біологічного доочищення – процес
біологічної очистки стоків, а саме – окислення органічних забруднень та
переведення сполук азоту в нітратну форму. Для цього використовується
активний мул, котрий являє собою біоценоз мікроорганізмів – мінералізаторів,
здатних сорбувати на своїй поверхні й окисляти в присутності кисню органічні
речовини стічної рідини. Окислення відбувається киснем з повітря, що
нагнітається повітродувками через систему дрібнобульбашкової пневматичної
аерації.
Блок знезараження очищених стічних вод (опційне обладнання,
використовується лише при скиді очищених стічний вод у ґрунтовий потік чи
водойму).
Блок обробки осаду. В залежності від витрати стічних вод використовують
наступні методи обробки осаду:
- накопичення та вивіз (при невеликих об’ємах осаду);
- зневоднення на спеціальних пристроях (вакуумних фільтрах або
дегідраторах) та вивіз на полігони твердих побутових відходів (ТПВ).
Рисунок 2.3 – Схема очищення стічних вод м’ясопереробного підприємства
До основних переваг технології очищення стічних вод від м’ясопереробних
підприємств можна віднести наступні:
1. Мало реагентний метод очищення.
Розроблена технологія очищення з застосуванням мінімальної кількості реагенту.
Вхід ХСК ≤ 3500 мг/л – лише флокулянт;
Вхід 3500 мг/л ≤ ХСК ≤ 12000 мг/л – флокулянт та коагулянт (або
електрокоагулятор);
Вхід ХСК ≥ 12000 мг/л – флокулянт, коагулянт, подовжений цикл анаеробного та
аеробного очищення.
2. Електрокоагуляція.
Застосування електрокоагулятора при фізико-хімічному очищенні дозволяє
знизити собівартість очищення стічних вод внаслідок відмови від закупки
коагулянту (електрокоагулятор напрацьовує коагулянт).
3. Очищення стічних вод від коптильні.
Стічні води від коптильні містять феноли, тому їх не можна змішувати із
загальним виробничим стоком підприємства.
Компанія «Е.Т.Е» розробила технологію, що дозволяє очищати фенольні стоки
перед скидом в загальний промисловий потік.
4. Енергоефективний метод біологічного доочищення.
Запатентований спосіб очищення стічних вод (Патент України на винахід
№116322). В біологічних очисних спорудах наявний динамічний рівень, що
забезпечується регульованою ерліфтрою системою. Наявність даної системи
дозволяє економити електроенергію при мінімальному надходженні стічних вод
на очисні споруди ( в нічний період доби або міжсезоння).
На рисунках 2.4, 2.5 наведено приклади об’єктів, де вже запроваджено дану
технологічну схему очищення стічних вод.
Рисунок 2.4 – Підприємства харчової промисловості, на яких запроваджена
технологія очищення стічних вод компанією «Е.Т.Е»
Рисунок 2.5 – Підприємства харчової промисловості, на яких запроваджена
технологія очищення стічних вод компанією «Е.Т.Е»
2.4 Технології очищення стічних вод молокопереробних підприємств
Молочна промисловість—одна з провідних галузей агропромислового
комплексу України. Під час промислової переробки молока у кисломолочні
продукти, вершкове масло, сири та казеїнати отримуєть побічні продукти:
знежирене молоко, сколотини, молочну сироватку.
На заводах з виробництва молока виробничі стічні води утворюються в
основному в процесі миття тари, обладнання та під час прибирання виробничих
приміщень. Стічні води також забруднені втратами молока і молочними
продуктами, відходами виробництва, реагентами та домішками, що змиваються з
поверхні обладнання.
Зважені речовини—це частинки твердих продуктів переробки молока і
домішки, що потрапляють у воду при митті обладнання і тари.
Загальна класифікація забруднюючих речовин у стічних водах підприємств
молочної галузі виробництва представлена на рисунку 2.6.
Рисунок 2.6 - Класифікація забруднень стічних вод підприємств молочної
галузі
Свіжі виробничі стоки молокопереробних підприємств мають білий або
жовтуватий колір. Оскільки в стічних водах містяться білкові речовини,
вуглеводи і жири, вони швидко піддаються загниванню і закисанню. Настає
зброджування молочного цукру у молочну кислоту та супроводжується
виділенням дуже неприємного запаху, рН стічних вод при цьому знижується до
4,5.
Стічні води підприємств молочної промисловості — висококонцентровані
стоки по вмісту органічних сполук та нестабільному складу. Стічні води молочної
промисловості можна розділити на два види:
низькоконцентровані розчини—залишки молока та продуктів його
переробки, хімічні засоби для миття приміщень, технологічного обладнання і
тари;
висококонцентровані стоки— відходи від виробництва різних сортів сирів,
кисломолочних продуктів та молочного цукру (сироватка та сколотини).
Висококонцентровані стоки насичують відпрацьоване середовище
органічними сполуками, жирами і білками. Тому очищення стічних вод від такого
роду забруднень — обов’язковий етап підготовки стоків перед скиданням у
водойми або в систему міської каналізації для подальшого очищення і скидання.
Очищення та скидання стічних вод молочної промисловості повинно
обов’язково здійснюватися відповідно до проєкту (проєкт будівництва
підприємства або локальний проєкт, яким вирішується питання очищення та
скидання стічних вод).
Якщо підприємство здійснює скид стічних вод:
- у водні об’єкти— необхідно отримати та виконувати умови дозволу на
спецводокористування.
Скид стоків молочної промисловості у водний об’єкт без наявності дозволу
на спецводокористування — це факт порушення природоохоронного
законодавства та екологічна інспекція за фактом виявленого правопорушення
може скласти розрахунок відшкодування збитків, які заподіяні державі.
- у систему міської каналізації чи систему водовідведення іншого
підприємства— необхідно укласти договір та виконувати умови нормативів
скиду підприємства, якому січні води скидаються.
Тоді нормативами ГДС для підприємства будуть нормативи, зафіксовані у
договорі з підприємством, яке здійснює водовідведення.
Допустимі концентрації забруднюючих речовин у стічних водах не повинні
перевищувати гранично допустимі концентрації (ГДК) речовин, які нормуються
до того типу водного об’єкта, куди стічні води скидаються.
В таблиці 2.5 наведено склад стічних вод підприємств молочної
промисловості.
Таблиця 2.5 – Склад стічних вод підприємств молочної промисловості
Показники стічних вод Значення показників
довідкові максимальні
Температура, 0С 16-33 70
рН 6,2 – 7,5 3,5 – 11,5
ХСК, мгО2/л 1200 - 3000 15000
БСКповн, мгО2/л 800 - 2400 10000
Завислі речовини, мг/л 300 - 600 1500
Осади, мг/л 1400 - 3400 -
Жири, мг/л 100 - 200 450
Азотзаг, мг/л 50 - 60 90
Фосфор (в перерахунку 8 - 25 25
на Р2О5), мг/л
Хлориди 150 - 200 -
Стічні води характеризуються високими концентраціями жиру, що
призводить до ускладнення роботи очисних споруд через відкладення на поверхні
труб та очисних споруд, забивання прорізей решіток, налипання на деталях
насосів, загниванню, яке супроводжується утворення газів, корозійними явищами
та нерівномірним режимом водовідведення (різка зміна PH, температури та
концентрації забруднюючих речовин).
Також стічні води молочних заводів містять хімічні сполуки, що
застосовуються для миття тари, технологічного обладнання, приміщень.
Органічні речовини, що потрапляють у водойми зі стічними водами
молокопереробної промисловості, викликають процеси гниття, у результаті чого
різко зменшується вміст кисню у воді, що призводить до масової загибелі риб та
інших тварин.
Оскільки у стічних водах молокопереробних підприємств можуть міститись
нерозчинені мінеральні домішки, перед подачею їх на біологічні очисні споруди
необхідно проводити механічне очищення стоків. Для вилучення із стоків жирів,
що потрапляють при митті технологічного обладнання, використовують
жироуловлювачі.
Для затримання піску, окалини та іншого бруду влаштовують решітки та
піскоуловлювачі. Для вилучення із стічних вод завислих речовин
використовуються первинні відстійники або прояснювачі із природною аерацією.
Пріоритет біологічних методів очищення зумовлений не тільки їх порівняно
невеликою вартістю та простотою апаратного оформлення, а й характером
основних забруднюючих речовин, більшість яких є органічними сполуками, що
легко окислюються.
Досить тривалий час для обробки стічних вод молокозаводів
використовували методи біологічного очищення у природних умовах.
Біологічне очищення у природних умовах може здійснюватись на полях
зрошення, полях фільтрації та в біологічних ставках. При цьому в процесі
очищення одночасно протікають аеробні та анаеробні процеси. Вважається, що
очищення стічних вод на полях фільтрації та зрошення належить до найбільш
старих та надійних із санітарної точки зору методів. Але у зв’язку із тим, що в
стічних водах підприємств молочної галузі часто містяться токсичні по
відношенню до мікрофлори ґрунту домішки, а також миючі синтетичні та
дезинфікуючі речовини, для очищення цих стоків поля зрошення та фільтрації
останнім часом не використовують.
Основними методами аеробного очищення у штучних умовах є методи
активного мулу та біоплівки, що реалізуються в аеротенках та біофільтрах різних
типів і модифікацій. Методи попередньої обробки стічних вод молокозаводів у
анаеробних умовах широко поширені у європейських країнах. При цьому
використовують як анаеробну біоплівку, так і анаеробний мул.
Методи анаеробного очищення для обробки стічних вод підприємств
молочної галузі досить перспективні з точки зору можливості використання
утвореного внаслідок бродіння газу (водню, метану та ін.). Окрім того, анаеробні
процеси характеризуються значно меншим приростом біомаси, ніж аеробні.
Одночасно метод анаеробного очищення вимагає ретельного дотримання
технологічних параметрів процесу (відсутність кисню, певні температурні
проміжки, постійне відведення утворених газів та ін.), а також досить складного
апаратного оформлення. Тому анаеробні споруди використовуються обмежено і
переважно для попереднього очищення.
При очищенні стічних вод молокозаводів методом активного мулу в нашій
країні переважно використовуються схеми біологічного очищення в аеротенках та
циркуляційних окислювальних каналах.
Метод очищення стічних вод активним мулом також широко
використовується для очищення стоків м’ясомолочної галузі у
західноєвропейських країнах та США. Окрім значних витрат енергії на аерацію,
при очищенні стічних вод молочної галузі метод активного мулу має ще один
важливий недолік – можливість “спухання” мулу внаслідок розвитку нитчастих
форм бактерій. При цьому активний мул погано осідає у вторинних відстійниках,
що значно ускладнює процес очищення стічних вод.
Реалізація технологій харчових виробництв характеризується утворенням
значного обсягу стічних вод із концентрацією забруднюючих компонентів у 10-
100 разів більшою, ніж у господорсько-побутових водах. Для безпечного скиду
стічних вод підприємств харчової галузі в каналізаційну мережу необхідна
наявність на території підприємства локальних очисних споруд, що забезпечують
очищення стічних вод від жиру, завислих речовин, суспензій тощо [24, 25].
Складний склад стічних вод підприємств харчової промисловості обумовлює
багатостадійність технологічних схем очищення.
Вимоги до складу стічних вод підприємств харчової галузі, що скидаються в
каналізацію, диктують необхідність розробки сучасних схем очищення, а також
інтенсифікації роботи очисних споруд на підприємствах.
Основними технологіями, що використовуються при очистці стічних вод
підприємств харчової галузі, є відстоювання, коагуляція, флокуляція, флотація,
біохімічне очищення, зневоднення та знезараження.
Одним з найбільш досконалих методів біологічної очистки стічних вод є
використання мембранного біореактору (МБР), що зображено на рисунку 2.7.
В очисних комплексах із застосуванням МБР відбуваються ті ж біохімічні
процеси, що й в класичних очисних спорудах. Різниця між очисними з МБР і
класичною схемою полягає в тому, що вузол відділення активного мулу у
вторинних відстійниках замінюється на фільтрацію через полімерні мембранні
елементи, що гарантує відсутність механічних домішок в очищеній воді і не
потребує додаткового доочищення.
МБР — це технологія очищення стічних вод, яка поєднує процес
біологічного очищення з мембранною фільтрацією.
У системі МБР мікроорганізми розщеплюють органічні речовини у стічній
воді, а потім очищену воду пропускають через мембранний фільтр для видалення
будь-яких залишкових завислих речовин і мікроорганізмів.
Це призводить до високоочищених стічних вод, які придатні для повторного
використання або скидання в навколишнє середовище.
Рисунок 2.7 – Схема мембранного біореактора
Поєднуючи звичайну біологічну очистку (наприклад, активний мул) із
мембранною фільтрацією, мембранні біореактори забезпечують підвищений
рівень видалення органічних і завислих часток.
ВИСНОВКИ
Показники забруднюючих речовин у стічних водах харчових підприємств є
досить різноманітними, залежно від асортименту продукції, технології
виробництва та сировини, демонструючи часом великі відмінності в кількісних та
якісних показниках і характеризуючись коливаннями температури, рН, а також
типу та рівня забруднення в різних потоках.
Для очищення стічних вод використовують механічні, хімічні, фізико-
хімічні та біологічні методи. Загалом, механічні та хімічні методи очищення
стічних вод є допоміжними. Тому вони використовуються як перший етап перед
тим, як стічні води направляються на основне очищення, або як останній етап
перед скиданням у природні джерела води.
Біологічні методи очищення заслуговують на особливу увагу на
підприємствах харчової промисловості. Останні досягнення в галузі мікробіології,
водної біології та біотехнології показують, що сучасні біологічні методи можуть
бути успішно використані для очищення стічних вод від більшості забруднювачів.
Стічні води м’ясопереробних підприємств характеризуються завищеним
вмістом: полідисперсних систем, які можуть містити такі забруднення, як жир,
шерсть, пір’я, гній, залишки кормів (канига), шкіра, уламки кісток, залишки м’яса,
солі, нитки та шнурівки для перев’язування ковбас, ковбасна оболонка тощо;
характеризуються високими показниками БСК, ХСК, зважених речовин, жирів,
сполук азоту; миючі засоби, нерозчинні мінеральні компоненти; перевищення
фенолів від коптильних цехів.
З метою ефективної очистки стічних вод м’ясокомбінатів компанією
ECOLOGY TECH ENERGY («Е.Т.Е», м. Рівне) запропоновано сучасну
технологічну схему, що дозволяє застосовувати мінімальну кількість реагенту,
застосування електрокоагулятора при фізико-хімічному очищенні дозволяє
знизити собівартість очищення стічних вод внаслідок відмови від закупки
коагулянту (електрокоагулятор напрацьовує коагулянт). Дана технологія є
енергоефективним методом біологічного доочищення.
На заводах з виробництва молока виробничі стічні води утворюються в
основному в процесі миття тари, обладнання та під час прибирання виробничих
приміщень. Стічні води також забруднені втратами молока і молочними
продуктами, відходами виробництва, реагентами та домішками, що змиваються з
поверхні обладнання.
При очищенні стічних вод молокозаводів методом активного мулу в нашій
країні переважно використовуються схеми біологічного очищення в аеротенках та
циркуляційних окислювальних каналах.
Основними технологіями, що використовуються при очистці стічних вод
підприємств харчової галузі, є відстоювання, коагуляція, флокуляція, флотація,
біохімічне очищення, зневоднення та знезараження.
Одним з найбільш досконалих методів біологічної очистки стічних вод є
використання мембранного біореактору.
Мембранний біореактор — це технологія очищення стічних вод, яка
поєднує процес біологічного очищення з мембранною фільтрацією.
У системі мембранного біореактору мікроорганізми розщеплюють органічні
речовини у стічній воді, а потім очищену воду пропускають через мембранний
фільтр для видалення будь-яких залишкових завислих речовин і мікроорганізмів.
Це призводить до високоочищених стічних вод, які придатні для повторного
використання або скидання в навколишнє середовище.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Запольський А.К., Мішкова – Клименко Н.А Фізико – хімічні основи
технології очищення стічних вод,-К.:Лібра, 2000- 552с.
2. Сухарєв С.М., Чундак С.Ю., Сухарева О.Ю.; Техноекологія та охорона
навколишньго середовища,-Львів: Новий Світ, 2000 - 137с.
3. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона
навколишнього природного середовища, - Львів: Афіша, 2000- 272с.
4. Голова Верховної Ради Української РСР Л.КРАВЧУК м. Київ, 25 червня
1991 року N 1264-XII.
5. Постанова від 25 березня 1999 р. N 465 м.Київ.
6. Відомості Верховної Ради України (ВВР), 2003, N 39, ст.349.
7. Созанський С. Двоступеневе очищення стічних вод //Харчова і переробна
промисловість. -1997. -№ 6. - с. 22 - 23.
8. Кошель М. Експериментальна установка очищення стічних вод з
використанням трофічних зв'язків мікроорганізмів, має значні переваги перед
існуючими //Харчова і переробна промисловість. -2002. -№ 7. - с. 202.
9. Таварткіладзе І. Економне очищення стоків //Харчова і переробна
промисловість. -1999. -№ 9. - С. 26-27.
10. Білявський Г.О. та інші. Основи екологічних знань: Навч. посібник. - К.:
Либідь, 2002. - 346 с.
11. Гінсірук С.А. Регіональне природокористування: Навч. посібник. - К.,
1990. - 200 c.
12. Голубець М.А., Кучерявий В.П., Генсірук С.А. та ін. Конспект лекцій з
курсу "Екологія і охорона природи". К., 1990. - 179 с.
13. Екологічний моніторинг. Методичні вказівки до лабораторних робіт з
дисципліни “Основи екології” для самостійної роботи студентів механічних та
технологічних спеціальностей Укл.: Старчак В.Г., Костенко І. А., Цибуля С, Д.,
Мартинюк О. Г., Буяльська Н. П.- Чернігів: ЧДТУ, 2004.- 129 с.
14. Загальна гідрологія. За ред. Лисогора С.М. - К.: Фітосоціоцентр,2000 -
264 .
15. Злобін Ю.А. Основи екології. - К.: Лібра, 1998. - 246 с.
16. Кучерявий В.П. Екологія. - Львів: Світ, 2001. - 500 с.
17. Романенко В.Д. Основи гідроекології. - К.: Обереги, 2001. - 728 с.
18. В. О. Смирнов, В. С. Білецький. Флотаційні методи збагачення корисних
копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2010. — 492 с.
19. Промислова екологія: Навч. посіб./С. О. Апостолюк, В. С. Джигирей, А.
С. Апостолюк та ін. —К.: Знання, 2005. — 474 с.
20. http://potential4.com.ua/ - Науково-інженерний центр "Потенціал-4".
21. Красінько В. О. Шляхи інтенсифікації очищення стічних вод харчових
виробництв від азотовмісних сполук та сапонінів / [Красінько В. О., Тетеріна С.
М., Скокун Т. М.] // Економіка. Екологія. Управління : зб. наук. пр. – 2012. – № 1.
– С. 157–162.
22. Конспект лекцій з дисципліни «Технології очистки стічних вод» для
здобувачів освітнього ступеня магістр спеціальності 101 «Екологія» /
[Електронний ресурс] / Упоряд.: Хоменко О.М., Єгорова О.В.; Черкас. держ.
технол. ун-т. – Черкаси: ЧДТУ, 2020. – с.150.
23. О.І. Семенова, Є.О. Омельченко, О.В. Тогачинська, А.В. Котинський.
Очищення стічних вод харчових підприємств// Proceedings of the6thInternational
Scientific and Practical Conference «Recent Scientific Investigation». – 2023. – С.183 –
190.
24. Особливості впливу підприємств харчової промисловості на навколишнє
середовище. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://econf.at.ua/.
25. Іваненко С.Д., Олива Д.А., Ільїнський О.В. Аналіз впливу на стан
довкілля діяльності підприємств харчової промисловості України // Проблеми та
перспективи забезпечення цивільного захисту: матеріали міжнародної науково-
практичної конференції молодих учених. – Харків: НУЦЗУ, 2020. – С.271.