Очистка стоков молочных производств с использованием коагулянтов

18.10.2018

Путём экспериментов на ряде молочных предприятий оптимизированы параметры физико-механической очистки сточных вод.

Производственные сточные воды пищевых предприятий представляют собой сложную систему, в которой присутствуют взвешенные и эмульгированные частицы, органические загрязнения, что не позволяет сбрасывать такие воды в систему коммунальной канализации и водные объекты без очистки.

Качественные и количественные характеристики сточных вод зависят от мощности предприятия и ассортимента выпускаемой продукции.

Например, водная среда стоков молочной промышленности характеризуется слабощелочным характером (рН от 6,0 до 8,0). В процессе брожения молочный сахар преобразуется в молочную кислоту, которая осаждает молочные белки. Во время окисления органических элементов кислородом происходит выделение сероводорода, что сопровождается запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Показатель рН среды сдвигается в кислую сторону (до 4–5). На молочных предприятиях самые высокие по сравнению с другими пищевыми отраслями значения БПК – от 1 200 до 2 500 мг/л, ХПК – 1 500–3 000 мг/л и более, значительное содержание биогенных элементов – азота и фосфора.

Содержание жиров в сточных водах определяется ассортиментом выпускаемой продукции. Жиры молока – это мельчайшие шарики, окружённые гидратированной белковой оболочкой, они всплывают очень медленно (частицы с гидрофильными свойствами) и соответственно плохо удаляются при флотации.

Ввиду наличия в сточных водах молочных заводов органических загрязнений и моющих средств (ПАВ) процесс флотации этих вод сопровождается обильным пенообразованием.

При производстве высокожирной продукции (сливок, сметаны, масла) из молока извлекаются крупные шарики жира, происходит их слипание и укрупнение и разрушение белковой оболочки. Поэтому эффективно выделение жировых примесей из сточных вод высокожировых производств отстаиванием.

В сточных водах молокозаводов содержится азот, в основном в виде аминогрупп белковых соединений, а также в небольших количествах азот аммонийных солей от аммиачных компрессоров. Содержание общего азота в сточных водах молочных заводов – 4,2–6% от БПКполн; сыродельных заводов – 3,7% от БПКполн.

Концентрация фосфора 0,6–0,7% от БПКполн.

Исследование состава сточных вод масложировых комбинатов, производящих масла, майонез, маргарин и т.д., показало, что для очистки сточных вод оптимально применять комбинированные способы физико-химической и биологической очистки. Это может быть коагуляция с последующим отстаиванием или флотацией.

Помимо взвешенных веществ стоки предприятий содержат значительное количество растворённых веществ, удаление которых возможно только химическим или биохимическим путём.

В связи с этим технологическая схема очистки сточных вод включает, как правило, две ступени. Первая ступень – физико-химическая очистка, обеспечивающая выполнение требований для слива на биологические очистные сооружения либо в сеть коммунальной канализации. Технология включает: удаление крупных механических примесей, свободных и эмульгированных жиров и масел в жироуловителях; реагентную обработку исходной сточной воды (корректировка значения рН, ввод коагулянта и флокулянта); разделение суспензии отстаиванием либо флотацией; стадию обезвоживания осадков фильтрованием или центрифугированием. Вторая ступень – биологическая очистка для достижения требуемых показателей сброса в рыбохозяйственный водоём.

При физико-химической очистке сточных вод молочных производств происходит удаление взвешенных веществ, уменьшение мутности стоков с эффективностью 60–70%, выделение из коллоидной фазы растворённых жиров и масел и молочных белков (около 75% от исходной концентрации), которые могут быть отправлены на вторичную переработку. Следствием извлечения легкоокисляемой органики является значительное снижение ХПК – примерно на 60–65%, БПК – на 50–55% от исходных значений. Реагентная обработка ведёт также к сокращению содержания азота на 30–40% и фосфатов на 70–80%.

Установлено, что для предварительной очистки сточных вод от жировых загрязнений эффективно введение коагулянта. При этом достигается нейтрализация заряда коллоидов, нарушается устойчивость системы, загрязнения сорбируются на хлопьях коагулянта и выделяются из жидкости. Частички дисперсной фазы коллоидных систем, в основном белковые загрязнения, обладают зарядом, окружены гидратной оболочкой и не выделяются при обычном отстаивании и флотации. При отстаивании выделяются крупные частицы жира и других взвешенных веществ. Флотация позволяет извлечь тонкодисперсные взвешенные вещества, эмульгированные и коллоидные примеси. При введении коагулянтов (солей алюминия) соединения фосфора переходят в нерастворимые соединения и удаляются из очищаемой воды вместе с осадком.

Опытно-экспериментальные работы по оптимизации технологического процесса физико-химической очистки сточных вод проводились на молочных предприятиях ОАО «МИЛКОМ» (Республика Удмуртия). В ходе экспериментов подбирались наиболее эффективные реагенты и определялись их дозы (табл. 1–2). Использовались коагулянты: гидроксохлорид алюминия (ГХА) в виде раствора (марка А) и твёрдого продукта (марка Б), гидроксохлоросульфат алюминия (ГХСА) марки Б и сульфат алюминия (табл. 2).

Таблица 1

Показатели исходной сточной воды, используемой на молочных предприятиях

  Город, где находится
  предприятие
 pH
 ХПК, мгО/дм3
 Фосфаты, мг/дм3
  Ижевск  4,7–5,6   1 015   11,4
  Глазов   6,8–7,1   491   13,7–22
  Сарапул   7,4–9,9   1 990   48,2–52,3

Таблица 2

Характеристика коагулянтов

 Наименование   Нормативно-техническая документация   Массовая доля оксида алюминия, %
  Сульфат алюминия (СА)   ГОСТ 12966-85   16
  Алюминия гидроксохлорид (ГХА) марки А   ТУ 2163-368-05795731-2008   18
  Алюминия гидроксохлорид (ГХА) марки Б   ТУ 2163-368-05795731-2008   42
  Алюминия гидроксохлорсульфат (ГСХА) марки Б   ТУ 2163-445-05795731-20010   15

В ходе эксперимента были опробованы дозы:

1 – одна стехиометрическая доза Al на 1 фосфор (1Al/1Р);

2 – две стехиометрические дозы Al на 1 фосфор (2Al/1Р);

3 – три стехиометрические дозы Al на 1 фосфор (3Al/1Р).

Результаты эксперимента представлены на рис 1–3.

Рис. 1. Результаты очистки стоков по фосфатам на предприятии в г. Ижевске


Установлено, что на ижевском предприятии наиболее эффективен сульфат алюминия и ГХА марки Б при дозе 2: очистка по фосфатам – до 70%, по ХПК – до 65% без подщелачивания; по фосфатам – до 95%, по ХПК с подщелачиванием – до 60%. Однако в пробах без подщелачивания высок остаточный алюминий – 3–3,5 мг/л, в пробах с подщелачиванием – остаточный алюминий (0,11–0,3 мг/л).

Мутность воды снижается на 95%. В паре с коагулянтами хорошо работают флокулянты «Праестол 650» и «Праестол 2540». Более крупные хлопья образуются при использовании в качестве флокулянта «Праестола 650».


Рис. 2. Результаты эксперимента на предприятии г. Глазова

На глазовском предприятии наиболее эффективен был сульфат алюминия и ГХСА при дозе 2: очистка по фосфатам – до 97%, по ХПК – 30%. Остаточный алюминий – 0,06 мг/л. Качество очистки с использованием коагулянта ГХА марки А ниже на 5–10%.

Мутность воды снижалась на 90%. В паре с коагулянтами хорошо работали флокулянты «Праестол 650» и «Праестол 2540».

Рис. 3. Результаты эксперимента на Сарапульском молочном комбинате

На сарапульском предприятии наиболее эффективен был сульфат алюминия (СА) при дозе 2: очистка по фосфатам до 100%, по ХПК – до 90%. Остаточный алюминий – 0,04 мг/л. Качество очистки с использованием коагулянта ГСХА ммарки Б ниже на 5–10%.

Мутность воды снижалась на 95–99%. В паре с коагулянтами хорошо работали флокулянты «Праестол 650» и «Праестол 2540».

Выводы

Результаты экспериментальных работ показали высокую эффективность предварительной физико-химической очистки сточных вод при использовании коагулянтов.

При физико-химической очистке наиболее оптимальна доза коагулянта 2: две стехиометрические дозы Al на 1 фосфор (12,18 мг/л по Al2О3).

В паре с коагулянтами хорошо работают флокулянты «Праестол 650» и «Праестол 2540».

В ходе выполнения экспериментальных работ мутность воды снижалась на 90–99%, ХПК – до 90%, очистка по фосфатам достигала 97%.

Однако для уточнения доз коагулянтов, флокулянтов и технологических параметров очистки необходимо выполнять пробное коагулирование сточных вод в зависимости от технологической схемы очистки и рекомендованных ПДК загрязняющих веществ на сброс сточных вод.

Н.А. Фрейман, АО «Сорбент»



Я даю свое согласие на обработку персональных данных и cookies в соответствии с политикой конфиденциальности