Очистка сточных вод пищевой промышленности

Характеристика стоков пищевой промышленности

Производственные сточные воды предприятий пищевой промышленности характеризуются высоким содержанием органических загрязнений. Состав стоков зависит от технологических процессов, выпускаемой продукции и состава исходного сырья. Каждая отрасль имеет свои нюансы, но в общем случае основные загрязнения следующие:

  • Взвешенные субстанции.
  • Растворенные соли.
  • Жиры.
  • Растворенные органические вещества, определяемые по показателям ХПК и БПК.
  • Биогенные элементы – азот и фосфор.
  • Поверхностно-активные вещества (моющие средства).
  • Микроорганизмы, в т.ч. патогенные (особенно в стоках мясокомбинатов).

Загрязнения в сточных водах пищевых производств в основном находятся в виде трудноразделимых суспензий, эмульсий, коллоидных и молекулярных растворов. Характерной особенностью работы станций очистки стоков пищевых производств является существенная зависимость расхода стоков и содержания в них тех или иных загрязнений от графика работы предприятия и фаз технологического цикла. Это создает дополнительные сложности при проектировании установок очистки, т.к. использование буферных емкостей для накопления и усреднения стоков далеко не всегда возможно по санитарным соображениям (гниение, запах, появление патогенной флоры).

Выбор способа очистки сточных вод зависит от количества стоков, вида и концентрации загрязнителей, требуемой степени очистки, местонахождения предприятия, наличия городских канализационных систем и характеристик водоема, в который предполагается сбрасывать очищенные стоки.

На первом этапе очистки сточных вод применяют механические способы для удаления взвешенных и плавающих частиц. По аппаратурному оформлению это песколовушки, решетки, отстойники и жироловушки.

На втором этапе производится физико-химическая очистка стока с использованием реагентов – коагулянтов и флокулянтов. Ее назначение – удаление эмульгированных и коллоидных примесей. Обычно процесс проводят в напорных флотаторах.

Завершающим этапом является биологическая очистка стока под воздействием различных микроорганизмов, способных окислить органические примеси до минеральных веществ. Загрязнители стоков в этом случае служат для микроорганизмов легкоусвояемыми источниками питания и энергии. По механизму биологического разложения различают анаэробные и аэробные методы очистки.

Анаэробная очистка в метантенках применяется для очистки вод с высоким загрязнением по органике (БПКп > 10000 мг О2/л). Как правило, это предварительная ступень перед аэробной очисткой. При анаэробном преобразовании органических субстратов в метан под воздействием микроорганизмов должны быть последовательно реализованы 4 стадии разложения. Отдельные группы органических загрязнений (углеводы, протеины, липиды/жиры) в процессе гидролиза преобразуются сначала в соответствующие мономеры (сахара, аминокислоты, жирные кислоты). Далее эти мономеры в ходе ферментативного разложения (ацитогенеза) преобразуются в короткоцепочечные органические кислоты, спирты и альдегиды, которые затем окисляются дальше в уксусную кислоту, что связано с выделением водорода. После этого доходит очередь до образования метана на этапе метаногенеза. В качестве побочного продукта наряду с метаном образуется углекислый газ. Анаэробный активный ил образуется в небольшом количестве. Он безопасен для окружающей среды и может быть использован в качестве удобрений.

Все процессы анаэробного преобразования тесно взаимосвязаны друг с другом и должны протекать в емкости анаэробного реактора в строго установленном порядке, т.к. любое нарушение одного из промежуточных этапов приводит к нарушению всего процесса. Поэтому требуется точное проектирование очистных сооружений и их настройка на соответствующую сточную воду.

Анаэробные устройства имеют вид герметичных контейнеров. Обычно их располагают под землей. На дне емкости образуется осадок. В верхней части резервуаров имеются колпаки, предназначенные для отвода газа. Поскольку деятельность анаэробных бактерий не приводит к выделению энергии, температура внутри контейнера не изменяется. Метантенки работают без систем управления, поэтому их стоимость достаточно низкая.

При аэробной очистке, происходящей при продувании воздуха, используют активный ил — смешанную культуру различных систематических групп — бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей и членистоногих. Процесс протекает с выделением тепла, воды и углекислого газа, а также со значительным по сравнению с анаэробным процессом ростом биомассы, избыток которой необходимо постоянно удалять и утилизировать. Наиболее перспективным методом утилизации считается термический. Воду после аэробной очистки разрешено сбрасывать в водоемы.

Аэробную очистку стоков производят в аэротенках, на биофильтрах и в мембранных биореакторах. О последних стоит поговорить подробнее, т.к. они пока мало распространены в России.

Современные решения и тенденции 1: МБР.

Последнее время все большее распространение получает технология МБР (Мембранный био-реактор), комбинирующая биологическую очистку с мембранной (ультрафильтрационной). Это объясняется целым рядом преимуществ данной технологии перед классическим исполнением биологической очистки: компактность (снижение требований к площади размещения, сокращение объема и стоимости общестроительных работ), высокое качество очистки, устойчивость работы, биологическая чистота фильтрата, стабильность работы оборудования ниже по технологической цепочке, питаемого фильтратом МБР (например, если дальше по технологической цепочке применяется установка обратного осмоса для решения той или иной задачи).

При этом новые решения в части исполнения мембран (замена полимерных мембран на керамические со сравнимой стоимостью) позволили кардинально увеличить надежность и снизить эксплуатационные издержки установок при близких капитальных затратах. При расчете сравнительной стоимости такого решения (по сравнению с классической биолчисткой) с учетом общестроительных затрат, и с учетом преимуществ МБР по качеству очищенной воды, – становится понятным растущая популярность данного вида установок в России и в мире.

Допонительный аргумент в пользу МБР возникает также, в случае, если предприятие планирует производить глубокую доочистку сточной воды с целью ее повторного сипользования для снижения сбросов и водоабора предприятия в целом, обеспечения ресурсоэффективности и экологичности (подробнее об этом в следующем разделе).

Мембранный биореактор сочетает биологическую обработку активным илом с ультрафильтрацией. Ультрафильтрационный модуль используется для разделения иловой смеси и представляет собой альтернативу традиционному методу осаждения активного ила во вторичных отстойниках.

Принципиальная схема системы мембранного биореактора показана на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема мембранного биореактора.

Как правило, все современные схемы очистки предусматривают три зоны биореактора (аноксидная, анаэробная и оксидная). В аноксидной зоне при концентрации кислорода менее 0,1 мг/л протекают процессы биологического удаления фосфора. В анаэробной зоне при концентрации кислорода менее 0,8 мг/л протекают процессы денитрификации (восстановление азота). В оксидной зоне в результате аэрации иловой смеси воздухом протекают процессы биологического окисления аммонийного азота.

Мембранный модуль может быть размещен как в объеме биореактора, так и в отдельном блоке. В первом случае фильтрация производится за счет вакуума, создаваемого внутри мембранного элемента, во втором – под действием давления очищаемой воды, создаваемого питательным насосом. Второй вариант имеет ряд преимуществ. Помимо увеличения интенсивности фильтрации, это уменьшение габаритов мембранного модуля, соответствующее уменьшение габаритов сооружений водоочистного комплекса и удобство обслуживания.

Преимущества мембранных биореакторов перед традиционной технологией:

ПараметрТрадиционная схемаМембранный биореактор
Мутность стокаПовышенная за счет выноса илаМинимальная
Концентрация активного ила в аэротенкеНизкая (до 3 г/л)Высокая (до 10-20 г/л)
Средний возраст активного илаНизкийВысокий
Выживание бактерийТолько быстрорастущие бактерии и бактерии, образующие флокулыВсе виды
Вероятность выживания бактерий, специфических к определенным загрязнениямНевысокаяВысокая

Высокие дозы ила позволяют сократить время пребывания сточных вод в сооружении. Как следствие, площадь, занимаемая МБР, в 2–4 раза меньше площади, занимаемой традиционными сооружениями биологической очистки.

Современные решения и тенденции 2: повторное использование очищенной воды из стока.

В связи с мировым трендом на ресурсосбережение и экологичность производственных процессов, большую популярность приобретают оптимизированные решения по очистке и повторному использованию сточных вод предприятия (или их части).

Хотя в пищевой промышленности воду из стока, даже после глубокой очистки, нельзя направлять в основную технологию пищевого производства, у предприятий, как правило, есть масса технических нужд, где такая вода может быть использована вместо исходной (градирни, пожарные резервы, полив газонов, мойка машин и дорожных покрытий, закрытые энергоустановки, туалеты и прочие технические и общехозяйственнгые нужды). В результате применения таких полузамкнутых технологических схем сокращается общее вопопотребление, водозабор предприятия, улучшаются эксплуатационные характеристики многих процессов (так как качество очищенного эффлюэнта часто выше качества исходной воды водозабора) и экологичность предприятия в целом.

В условиях ограниченного по объему водозабора (что нередкость уже и в средней полосе России в связи с исчерпанием запасов подземных вод в ряде регионов), такие решения для активно растущих и развивающихся предприятий могут стать жизненной необходимостью.


Что делает наша организация для систем очистки стоков пищевых производств.

Наша компания готова предложить полный цикл строительного инжиниринга системы очистки и/или повторного использования стока пищевых производств:

  1. Разработка технологической схемы;
  2. Проектирование;
  3. Прохождение экспертизы и получение разрешительной документации;
  4. Строительство (ген. подряд) и технический/авторский надзор;
  5. Поставка и монтаж (или шеф-монтаж) оборудования;
  6. Пуско-наладка;
  7. Обучение персонала и сдача в эксплуатацию.
  8. Сервисное, гарантийное и постгарантийное обслуживание, поставка запасных частей и материалов.

Мы применяем сочетание биологических и физико-химических методов очистки, оптимизируя состав, последовательность, размер и параметры работы всех ступеней системы под состав и параметры конкретного производства и стока. Выбранная технология очистки будет обеспечивать 100%-ый результат качества очищенных стоков нормам для сброса в рыбо-хозяйственные водоемы или центральную канализацию.

Для глубокой финишной очистки сточных вод мы применяем модули на основе мембранных технологий, в том числе передовых MBR-технологий, что позволяет значительно уменьшить площадь очистных сооружений. Мембранные методы очистки могут быть использованы и для решения задачи сокращения общего объема сточных вод предприятия и потребления исходной воды: за счет полного или частичного возврата очищенных стоков во вторичные производственные процессы. Например, для использования в хозяйственно-бытовых нуждах (поливка газонов, мытье машин, дорожных покрытий, зданий, пополнение пожарных резервуаров и т. д); Такие решения в последние годы приобретают все большую популярность поскольку одновременно улучшают, как экономику производств, так и их экологичность. Повторное использование очищенных сточных вод все чаще становится насущной необходимостью для обеспечения возможности роста и развития многих предприятий.

Мы предлагаем нашим клиентам полный спектр сервисных услуг, гарантийное и пост-гарантийное обслуживание оборудования, поставку запасных частей, комплектующих, фильтрующих материалов.

Залогом стабильной и надежной работы почти любого современного оборудования является высокий уровень автоматизации процессов. Качество и надёжность систем автоматики, которыми оборудованы наши установки водоподготовки, гарантированы использованием новейшего оборудования и программного обеспечения от ведущих мировых фирм Siemens, ABB, Mitsubishi, Omron.