ПРОДОЛЖЕНИЕ ЛЕКЦИИ № 30

2.3. Показатели загрязнения сточных вод

Проблема рационального использования и охраны водных запасов - важной части национального богат­ства нашей республики - стала в настоящее время одной из актуальнейших. Это обусловлено постоянно возра­стающим спросом на воду со стороны промышленных предприятий, с одной стороны, и возможностью загряз­нения природных водоемов и источников - с другой.

Огромное количество органических веществ, содер­жащихся в стоках пищевых предприятий, разлагается, поглощает кислород и тем самым нарушает сложивший­ся биологический цикл в реках и водоемах. Многие виды стоков содержат токсические вещества, отравляю­щие водную флору и фауну. К наиболее вредным отно­сятся стоки мясной, молочной, сахарной, картофелеперерабатывающей, спиртовой, пивоваренной отраслей промышленности.

Механизация уборки сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, картофеля, овощей), значительно снизившая трудоемкость работ, одновремен-но обуслови­ла то, что на перерабатывающие предприятия овощи поступают более загрязненными. Это повышает расход воды на их мойку и создает дополнительные трудности со сбором сточных вод и их очисткой.

Загрязнения сточных вод пищевых предприятий под­разделяют на органические, неорганические и биологи­ческие. Органические загрязнения бывают раститель­ного происхождения (остатки растений, плодов, злаков, бумаги) и животного (физиологические выделения жи­вотных, остатки тканей, жиры). Неорганическую часть загрязнений составляют песок, глина, частицы шлака, минеральные соли, щелочи, минеральные масла и дру­гие вещества. Биологи-ческие загрязнения в сточных во­дах представлены бактериями, гельминтами, дрожжевыми и плесневыми грибами, мелкими водорослями, ви­русами.                                                              

Основные показатели загрязненности сточных вод – концентрация взвешенных веществ, плавающих приме­сей, окраска, температура, минеральный состав приме­сей, количество растворенного кислорода, биохимическая и химическая потребность в кислороде, а также наличие возбудителей заболеваний и ядовитых веществ.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) ха­рактеризуется количеством кислорода, расходуемым на биохимические процессы, а химическая (ХПК) — рас­четным количеством кислорода, необходимым для пол­ного окисления элементов органического вещества. БПК всегда меньше ХПК, пос-кольку часть органических ве­ществ расходуется на прирост живых организмов актив­ного ила и входит в стойкие органические соединения, не затрагиваемые биохимическими процессами. В сточ­ных водах пищевой промышленности содержится много взвешенных, растворенных веществ органического про­исхождения, что определяет весьма значительный уро­вень БПК и ХПК. Эти показатели определяют лабора­торным анализом периодически отбираемых проб.

От концентрации взвешенных веществ зависит, в частности, окраска воды. Ее контролируют автоматиче­ски с помощью оптических методов измере-ния. Однако такой контроль оправдывает себя только при сравни­тельно невы-сокой концентрации взвешенных частиц (до 10 г/л). При большей концен-трации необходимы другие методы измерения этой величины.

Температуру сточных вод контролируют с помощью автоматических средств измерения, а окраску - посред­ством анализаторов цветности.

Бактериологический анализ сводится к определению коли-индекса и коли-титра. Косвенным показателем бактериологической обсеменности может быть концен­трация остаточного хлора в сточной воде.

Водоснабжение пищевых предприятий состоит из двух потоков: технологической воды, требования к кото­рой стандартизованы, и технической, извлекаемой из во­доемов и артезианских скважин.

Техническая вода подразделяется на три категории. Вода I категории используется как теплоноситель для охлаждения машин и аппаратов, II - в качестве среды, поглощающей и транспортирующей примеси при непосредственном контакте с продуктом (в процессе мойки), III - только как средство транспортирования (гидро­транспортирование отходов на мясо- и птицекомбинатах, молочных заводах). Показатели качества для техниче­ской воды III категории не нормируются, а техническая вода I и II категорий, помимо специфических требова­ний, должна отвечать общим, указанным в табл. 30.1. При­веденные значения являются предельно допустимыми концентрациями загрязнений.

Таблица 30.1. - Требования к технической воде I и II категорий

Количественные показатели загрязненности сточных вод, образующихся на некоторых типах предприятий, определенные лабораторным анализом, приведены в табл. 30.2. Из сопоставления их с требованиями к воде, спускаемой в водоемы (а они соответствуют характери­стикам технической воды I и II категорий), очевидна необходимость полной очистки сточных вод на мельни­цах и спиртовых заводах, а также целесообразность ути­лизации стоков мясо-комбинатов.

Таблица   30.2. - Характеристика сточных вод некоторых предприятий пищевой промышленности

2.4.Принципиальная схема очистки сточных вод предприятии пищевой промышленности

Все типы очистных сооружений предприятий пищевой промышленности можно представить общей структурной схемой (рис. 30.1).

Рис. 30.1. Схемы очистных сооружений пищевых предприятий:

а ‒ обобщенная структурная; б ‒ операторная

В зависимости от вида загрязнений сточные воды подразделяют на четыре потока: хозяйственно-бытовые, сбрасываемые в городскую канализацию, трансаортные и транспортно-моечные, характеризующиеся в основном неорганическими загрязнениями, технологические с органическими и биологическими загрязнениями и тепловые. Последние, как правило, после охлаждения используют повторно. Все остальные потоки подвергают механиче­ской и биологической очистке и обеззараживанию.

Очищенные сточные воды после разбавления водо­проводной водой могут повторно использоваться для технических нужд предприятия, что способствует рацио­нальному решению проблемы водоснабжения. Требова­ния к качеству воды, подаваемой в производство повтор­но, в каждом конкретном случае определяются особен­ностями технологического процесса.

Оборудование и параметры очистных сооружений выбирают в зависи-мости от характера и диапазона из­менений основных характеристик воды: концентрации загрязнений, расхода воды, ее температуры и рН.

Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых и (частично) коллоидных загрязнений. В состав сооружений механической очист­ки входят решетки, сита, гидроциклоны, отстойники. Крупные загрязнения задерживаются решетками и си­тами, а взвешенные частицы — гидроциклонами, сепа­раторами, отстойниками. Первичные отстойники приме­няются для предварительного отстаивания сточных вод перед биологической очисткой. Есла механическая очистка обеспечивает показатели, установленные сани­тарными требованиями, то осветленные в отстойнике воды после дезинфекции сбрасывают в водоем.

В процессе биологической очистки органические ве­щества, содержащиеся в сточных водах, окисляются микроорганизмами. Биологическую очистку проводят в условиях, близких к естественным (поля фильтрации, биологические пруды), а также в созданных искусствен­но (биологические фильтры, аэротенки). Поля фильтрации и биологические пруды требуют больших площадей и менее производительны. При очистке в биофильтрах на поверхности зерен фильтра сорбируются нераство­ренные и коллоидные загрязнения, образуя биологиче­скую пленку, заселенную микроорганизмами. Попадая на эту пленку, растворенные загрязнения сточных вод окисляются. Отмершая пленка смывается сточной жидкостью и выносится из биофильтра, образуя так назы­ваемый активный ил. Аналогично происходит очистка сточных вод в аэротенках. Основную роль здесь играют аэробные микроорганизмы, колонии которых образуют активный ил. Отмершая биопленка и активный ил из сооружения биологической очистки вместе с очищенной сточной жидкостью поступает во вторичные отстойники. Технологический режим вторичных отстойников от­личается от режима первичных составом и концентра­цией осаждаемых взвесей, а также гидродинамически­ми параметрами.

Обеззараживание, сточных, вод направлено на унич­тожение болезнетворных бактерий. Самый распростра­ненный способ обеззараживания — хлорирование.

На предприятиях пищевой промышленности показа­тели загрязненности сточных вод подвержены значи­тельным колебаниям, что нарушает очистку и обеззара­живание и снижает эффективность работы очистных сооружений. Например, для биологической очистки ис­пользуются лишь определенные виды микроорганизмов, а видовое соотношение между ними определяется осо­бенностями и концентрацией органических загрязнений. Нарушение этого соотно-шения на длительное время снижает эффективность биологической очистки.

Значительно нарушают очистительные процессы (осаждение, обеззараживание и пр.) неравномерное по­ступление стоков, изменения температуры воды, значе­ния рН.

Чтобы уменьшить влияние неравномерности поступ­ления стоков и концентрации загрязнений, перед очист­ными сооружениями устраивают усреднители. Вмести­мость усреднителя определяется частотой и амплитудой колебания показателей расхода и загрязненности.

Современные методы очистки сточных вод достаточ­но эффективны, но они связаны с большими затратами, в первую очередь на сооружение резервуаров (отстойни­ков, биологических прудов, аэротенков), в которых вода выдерживается довольно длительное время. Следует учитывать также, что биологические процессы интенсив­но протекают только летом (за 30÷40 сут), а зимой они замедляются или вовсе приостанавливаются. По­этому очистные сооружения не гарантируют полностью чистоты, сохранности или восстановления экологическо­го равновесия в водоемах, куда сбрасывается вода пос­ле очистки.

Оборотное водоснабжение в пищевой промышлен­ности принципиально возможно, но это связано с услож­нением очистных сооружений и увеличением затрат на очистку. Вода, соприкасающаяся с обрабатываемым продуктом (в процессе мойки и т. п.), загрязняется не только органическими и неорганическими примесями, но и микроорганизмами. Поэтому вторичное использова­ние ее для обработки пищевых продуктов допускается только после полной очистки и обеззараживания. Замк­нутые схемы оборотного водоснабжения применяются лишь для питания паровых котлов, охлаждения вакуум-аппаратов, холодильных компрессоров.

Расширяют возможности повторного использования воды раздельные схемы водоснабжения и канализации для отдельных производственных участ-ков и вод с раз­личной степенью загрязненности. Например, возврат жомо-прес-совой воды позволяет снизить общий расход воды из расчета на 1 т перерабатываемой свеклы до 2÷3 м³.

Другое важное и перспективное направление рацио­нального водоиспользования - замена «мокрых» про­цессов «сухими». Исходя из соображений экономии воды гидравлические транспортеры на сахарных и картофелеперерабатывающих заводах заменяют пневматическими и механическими устройствами, обработку продуктов паром и горячей водой (процессы очистки, бланшировки, стерилизации) - обработкой горячими газами и хи­мическими реагентами. Используемые в последние годы методы сухой щелочной очистки корнеплодов (картофе­ля, свеклы, моркови) можно распространить и на неко­торые другие виды овощей и фруктов. Обработку ще­лочью комбинируют с нагревом инфракрасными луча­ми. При этом уменьшаются расход щелочи и количество отходов, а расход воды сокращается в 15÷20 раз.

В консервной промышленности для стерилизации тары и оборудования можно применять бактерицидные газы. Значительный эффект обеспечивает тара разового пользования, так как мойка грязных бутылок и банок связана с большим расходом воды, которая, кроме того, загрязняется моющими средствами.

Таким образом, в пищевой промышленности на мно­гих производственных участках объем сточных вод мож­но уменьшить. Кроме того, если при очистке налажено извлечение полезных питательных веществ из отходов, то получают также дополнительную продукцию, упро­щается и сама очистка остаточных стоков.

Один из способов утилизации сточных вод - приме­нение их после очистки для орошения сельскохозяйствен­ных угодий. Содержащиеся в сточных водах органиче­ские вещества выступают в этом случае в качестве удобрений. По своему химическому составу сточные воды пищевой промышленности близки к городским бытовым стокам, использование которых на полях орошения прак­тиковалось и в прошлом. Однако сточные воды пищевой промышленности меньше заражены болезнетворными микроорганизмами и их использование более безопасно. Проведенные исследования и данные практики свиде­тельствуют, что при орошении полей стоками пищевой промышленности уро-жайность сельскохозяйственных культур (картофеля, свеклы, люцерны) значи-тельно по­вышается.

2.5. Условия спуска сточных вод в водоемы

При решении вопроса об условиях или допустимости спуска сточных вод в водоем последний подвергают предварительному санитарному обследованию. При этом различают водоиспользование двух типов: I - водоем служит источником централизованного либо нецентрали­зованного питьевого водоснабжения (в том числе и пред­приятий пищевой промышленности); II - водоем явля­ется местом купания, спортивных занятий и отдыха на­селения (сюда также относятся водоемы, расположенные в черте населенных пунктов).

Состав и свойства воды в пунктах водоиспользования определяются нормативами, приведенными в Правилах охраны поверхностных вод от загряз-нения сточными водами. Установлено, в частности, что после выпуска очищенных сточных вод концентрация взвешенных ве­ществ не должна увеличиваться более чем на 0,25 мг/л, в водоеме I типа и на 0,75 мг/л - II типа, БПК при 20°С для водоемов I и II типов должна составлять соответ­ственно не более 3 и 6 мг/л, а количество растворенного кислорода быть равным не менее 4 мг/л.

При предварительном обследовании места предпола­гаемого спуска сточных вод, собирают, кроме того, под­робные гидрологические, гидрогеологические и другие сведения о водоеме, в частности изучают расход реки, ее кислородный баланс.

Водоемы как приемники стоков делятся на проточные, в которых вода движется с относительно большими ско­ростями, проточные с малыми скоростями перемещения воды и совсем непроточные (водохранилища, озера). Очевидно, что в каждом случае перемешивание сточной жидкости с водой водоема-приемника протекает по-раз­ному.

Кратность разбавления сточной жидкости речной во­дой в максимально загрязненной струе любого створа

                                                                                                                                                    (30.1)

где g – расход сточных вод, м³/с;

      G – расход реки, м³/с;

       γ – коэффициент смешения, который показывает, какая часть расхода реки смешивается в дан­ном створе со сточной водой.

Степень возможного разбавления сточных вод в водо­хранилище определяют по методу М. А. Руффеля. В соот­ветствии с ним, полное разбавление п является резуль­татом совместного влияния начального разбавления п_н, происходящего при выпуске сточных вод, и основного п_о, продолжающегося по мере удаления сточных вод от места выпуска:

                                                                                                                                              (30.2)

Если сточные воды выпускаются в мелководной при­брежной части водо-хранилища, то

                                                                                                                                  (30.3)

где H_ср – средняя   глубина   прибрежной полосы водохранилища, в которой происходит разбавле­ние, м;

      υ_ср – средняя скорость течения, м/с;

        r – отношение концентрации загрязнений в водо­еме к концентрации  загрязнений  в  сточной воде.

В соответствии с требованиями Правил охраны по­верхностных вод от загрязнения сточными водами, не­обходимую степень очистки стоков рассчитывают по общесанитарным показателям загрязненности: концен­трации взвешенных веществ, БПК и балансу кислорода. Расчетная формула для определения предельно допусти­мого содержания взвешенных веществ в водах, спускае­мых в непроточный водоем, имеет вид

                                                                                                                                                               (30.4)

где      п  – кратность разбавления   сточных вод в расчет­ном пункте;

       к_доп – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме, мг/л;

         к_в – концентрация взвешенных веществ в воде во­доема, мг/л.

Расчёт по предельно допустимому значению БПК для водохранилищ основан только на учете разбавления сточных вод в водоеме:

                                                                                                                                                         (30.5)

Для проверки по кислородному балансу существует приближенная формула вида

где О_р – концентрация растворенного кислорода в во­де водоема до, выпуска сточных вод, мг/л.

3. Экологические проблемы НТП

Научно-техническая революция порождает невиданные ранее возможности для покорения и эксплуатации сил природы, а вместе с тем и для ее загрязнения и разрушения. Она интенсифицирует и ускоряет размах индустриальной деятельности человека, придает ей глобальный характер, многие с граны в различных частях планеты стали на путь интенсивного промышленного развития. По некоторым данным общий объем продукции в развитых странах удваивается каждые 15 лет, соответственно увеличивается количество отходов деятельности человека, засоряющих природную среду.

Процесс получения и отдачи веществ и энергии должен быть сбалансированным, иначе нарушается экологическое равновесие в природе. Важной проблемой, порождаемой научно-техническим прогрессом, становится создание экологически безвредных производств. Для этого необходимо от созерцательно-констатирующей экологической позиции переходить к общей стратегии взаимно координированных и взаимно уравновешенных отношений техники и природы. Задача состоит в том, чтобы по возможности сокращать использование природных ресурсов, а там, где это практически нереально, развитие производства обеспечивать с наибольшей экономической и экологической эффективностью. Отсюда вытекает необходимость рассмотрения современного производства и живой природы как единой эколого-экономической системы.

Основная причина отрицательного воздействия производства на окружающую среду состоит не столько в росте масштабов производства, сколько в несовершенстве его технологии. Два принципиально различных пути борьбы с загрязнением среды состоят в очистке вредных выбросов и в более радикальном и экономичном пути создания безотходных или малоотходных технологических процессов. Однако к выбору пути следует подходить только после тщательного эколого-экономического анализа, так как возникает проблема поиска допустимого уровня загрязнений и экономического оптимума затрат на предотвращение загрязнений с учетом экономии от снижения ущерба от загрязнений и с учетом повышения затрат на создание новой безотходной технологии.

Науке предстоит создать систему эколого-экономических моделей для оптимального управления процессами природопользования. Это даст возможность совместной оптимизации экономической и экологической систем, т. е. обеспечит рост общественного производства и повысит его эффективность при жестких экологических ограничениях.

          Контрольные вопросы

1. Объясните причины образования вредных выбро­сов на предприятиях пищевой промышленности.
2. Какие меры предпринимаются по охране окружающей среды в Азербайджане?
3. Какие санитарные нормы учитываются при  проектировании предприятий?
4. Какие требования предъявляют к питьевой воде?
5. По каким причинам образуются сточные воды на предприятиях пищевой промышленности?
6. Какими показателями характеризуется загрязненность сточных вод?
7. Какие методы применяют для определения загрязненности сточных вод?
8. Как классифицируются сточные воды предприятий пищевой промышлен­ности?
9. Каким путем уменьшают загрязненность окружающей среды сточными водами, газовыми выбросами и пылью?
10. Какие требования предъявляют к спуску сточных вод в водоемы?
11. Как проводят оценку степени загрязнения окружающей среды предприятиями?
12. Назовите предельно допустимые содержания загрязнений в сточных водах.

Напечатать