Очистка сточных вод пищевой промышленности
Наша компания — и её правопредшественник — обладает обширным опытом в пищевой промышленности: мы построили комплексные физико-химические технологии очистки сточных вод на основе дозирования реагентов для многих молочных заводов, боен и мясоперерабатывающих предприятий. Эти решения содержат несколько одинаковых технологических этапов независимо от типа предприятия. Общая схема обработки может состоять из следующих элементов:
Процеживание, механическая предочистка
Сточные воды, образующиеся в производственных процессах — особенно в пищевой промышленности, — могут содержать большое количество твёрдых загрязнителей. Их целесообразно как можно раньше извлечь из системы, чтобы избежать технологических проблем (например, засоров). Удаление твёрдых загрязнителей обычно выполняется механически — с помощью сит и решёток. Извлечённый материал в благоприятном случае может использоваться как побочный продукт, в противном случае подлежит обработке и утилизации как отход.
Сбор, гомогенизация
Сточные воды производственных процессов образуются на разных технологических этапах, поэтому их количество и качество могут существенно колебаться. Эти колебания выравниваются в сборно-усредняющем резервуаре, который обеспечивает более равномерную нагрузку для последующих этапов очистки.
Регулирование pH
Регулирование pH — один из общепринятых этапов технологий очистки, который может потребоваться как при химической обработке, так и при биологическом разложении. Обычно оно выполняется в двух последовательно соединённых реакторах с перемешиванием: в первом — грубая регулировка, во втором — точная настройка. Кислотные и щелочные реагенты хранятся в специальных (двустенных, с поддоном) ёмкостях для хранения и дозирования, дозирующие насосы управляются pH-датчиками.
Коагуляция
Коагуляция протекает практически одновременно с регулированием pH — как в пространстве, так и во времени. Типичные загрязнители сточных вод пищевой промышленности — жиры, масла, белки — присутствуют в воде в коллоидной, эмульгированной форме; эту коллоидную стабильность разрушает коагулянт на основе железа или алюминия. Цель — удалить загрязнители в твёрдой форме и связать их в крупные гидроксидно-металлические хлопья (хлопья осадка). Помимо коагулянтов, для нейтрализации кислотности сточных вод предусматривается дозирование гашёной извести: она образует с гидрокарбонатами осадок карбоната кальция, который встраивается в образующиеся хлопья, улучшая последующую водоотдачу осадка и, соответственно, содержание сухого вещества после обезвоживания.
Химическая основа для специалистов
Основными реагентами процесса являются растворённые в кислоте соли железа или алюминия, которые растворяются в сточной воде, а затем при нейтральной — слабощелочной реакции воды выпадают в осадок в виде гидроксида металла:
Fe(II)SO4 → Fe2+ + SO42-
Al(OH)xCl3-x → Al(OH)x- + (3-x) Cl-
Fe2+ + Ca2+ + 2 OH- → Fe(OH)2↓ + Ca2+ (pH>8,8)
Al3+ + 1,5 Ca2+ + 3 OH- → Al(OH)3↓ + 1,5 Ca2+ (pH>6,0)
Образующиеся гидроксидные осадки металлов соединяются друг с другом, формируя крупные хлопья, которые связывают коллоидные органические загрязнители воды. Гашёная известь, применяемая для нейтрализации pH, имеет ряд практических преимуществ перед гидроксидом натрия или калия: она реагирует с гидрокарбонатом, присутствующим в сточной воде, с образованием карбоната кальция,
Ca(OH)2 + 2 HCO3- → CaCO3↓ + 2 H2O
который встраивается в образующиеся хлопья, улучшая тем самым водоотдачу осадка — это обеспечивает более высокое содержание сухого вещества на последующем этапе обезвоживания. С аналогичной целью предусматривается дозирование бентонита, состоящего из частиц пористой структуры. Дополнительное преимущество дозирования гашёной извести в том, что по сравнению с гидроксидом натрия или калия она сравнительно незначительно повышает содержание растворённых солей в воде, поскольку эти реагенты образовывали бы с гидрокарбонатом水溶性 соли.
Флокуляция
Образующиеся при коагуляции хлопья гидроксида металла и загрязнений (осадок) сами по себе невелики и благодаря поверхностному заряду ведут себя устойчиво в сточной воде. Чтобы отделить их от водной фазы, необходимо увеличить их размер — это достигается дозированием флокулянта (иначе называемого полиэлектролитом). Флокулянт основан на полимерной цепи (например, полиакриламиде), длина, заряд и плотность заряда которой формируются при производстве в соответствии с назначением; может выпускаться в порошковой или жидкой форме. Оптимальный тип всегда подбирается лабораторными испытаниями, после чего дозируется в виде разбавленного (0,1–0,4 %) водного раствора, приготовленного в установке растворения полимера.
Разделение фаз и обезвоживание осадка
Разделение фаз вода–осадок может выполняться на отстойном или флотационном оборудовании: при отстаивании гравитация прижимает хлопья осадка ко дну аппарата, а при флотации микропузырьки, высвобождающиеся из растворённого под давлением воздуха, поднимают их на поверхность. Отделённый осадок на этом этапе ещё очень жидкий (1–3 %), поэтому его обезвоживают для снижения затрат на утилизацию и транспортировку. Распространённые на практике решения: пластиковый камерный фильтр-пресс, центрифуга, ленточный фильтр-пресс, шнековый пресс для осадка. При выборе оборудования учитывается множество факторов (периодический/непрерывный режим, энергопотребление, производительность, достижимое содержание сухого вещества) — на наш взгляд, ни одно решение изначально нельзя назвать «лучшим»: оптимум всегда определяется параметрами конкретного предприятия.
Сброс сточных вод
Значительная часть сточных вод пищевой промышленности может быть очищена описанным выше химическим методом, особенно если очищенная вода сбрасывается в городскую канализацию — в этом случае эффективность удаления растворённых органических веществ (ХПК, химическое потребление кислорода), как правило, достаточна для соблюдения установленных законом предельно допустимых значений сброса. Если приёмником является природный водоём, а эффективности химической (физико-химической) обработки самой по себе недостаточно, технология дополняется ещё одной, как правило биологической, ступенью, удаляющей растворённые в водной фазе биологически разлагаемые нетоксичные вещества.
Если вы хотите обсудить проектирование, модернизацию или расширение мощности технологии очистки сточных вод вашего предприятия пищевой промышленности, свяжитесь с нами по любому из наших контактов.