Основні джерела, характеристика, очистка стічних вод на підприємствах молочної промисловості

Коагуляцію  здійснюють введенням в рідину відповідних  реагентів (метод реагентної коагулятції) або шляхом електрохімічного розчинення металів (метод електрокоагуляції).

Метод реагентної коагуляції (з подальшим відстоюванням або флотацією) не знайшов широкого застосування для локальної очистки стічних вод молочних заводів, незважаючи на високу його ефективність. Це обумовлено значною витратою дефіцитних реагентів, необхідністю усереднення складу стічних вод та автоматизації дозування коагулянту, утворенням великої кількості осаду (6-11% від витрати стічних вод), складністю його обробки, що в свою чергу

призводить  до значних будівельнимх і експлуатаційних витрат. 

4.2.2. Механічне очищення 

Стічні  води підприємств молочної промисловості, що направляються на очисні споруди, попередньо очищають від завислих речовин. З цією метою в складі  очисної станції передбачаються споруди механічної очистки: гратки, пісковловлювачі, відстійники.

Споруди для механічного очищення в складі очисної станції не встановлюють, якщо забруднені стічні води підприємства були піддані ефективної локальної  очистки, наприклад методом флотації або коагуляції.

Гратки. Вони служать для вилучення зі стічних вод великих домішок - паперу, ганчір'я, конфіскатів, обривків шпагату та целофанут і т. д. Для стічних вод молочних заводів застосовують гратки з прорізом між стрижнями 16 мм, їх уставстановлюють у складі очисних споруд або на насосних станціях. Гратки розраховують згідно Сніпу.

Пісковловлювачі. У складі очисних станцій підприємств молочної промисловості через невеликі витрат стічних вод застосовують зазвичай горизонтальні пісковловлювачі з круговим рухом води. У пісковловлювачах, крім піску, затримуються шматочки скла та інші мінеральні домішки, а також грубодисперсні органічні зважені речовини (частинки сиру, молочні плівки і.т. п.), що містяться в стічних водах молочних заводів. Аналіз роботи пісковловлювачів показав, що при їх користуванні кількість завислих речовин в стічних водах знижується на 10-15%. Осад видаляють з пісковловлювачів з допомогою гідроелеватора або за допомогою мулової труби під гідростатичним тиском рідини не менше 3 м.

Відстійники. Для виділення осідаючих і завислих  речовин стічних вод підприємств молочної промисловості застосовують вертикальні та двоярусні відстійники, освітлювачі з природною аерацією. Вертикальні відстійники зважаючи на специфіку забруднень стічних вод галузі малоефективні. Стічні

води  молочних заводів,які очищуються у  вертикальних і двоярусних відстійниках, швидко закисають внаслідок молочнокислого бродіння. Це обумовлює зниження рН води та погіршення її якості. 

4.2.3. Біологічне очищення стічних вод в природних умовах 

Очищення  стічних вод на полях фільтрації. На полях фільтрації стічні води очищаються ґрунтовими мікроорганізмами при фільтрації води через прошарок ґрунту. Поля зрошення - це спеціально підготовлені земельні ділянки, які використовують для очистки стічних вод. При очищенні стічних вод підприємств молочної промисловості на полях фільтрації слід не допускати їх перевантаження забрудненнями. Перевантаження полів фільтрації може призвести до неповного окислення забруднень і розвитку анаеробних процесів молочнокислого бродіння, що викликають закисання грунту. Відновити поля після їх тимчасової перевантаження можна шляхом зняття поверхневого шару грунту.

Стічні  води перед подачею на поля фільтрації необхідно ретельно очищати від  завислих  речовин і жирів. Зазвичай для цієї мети застосовують відстоювання.

Як правило, навантаження на поля фільтрації визначають, виходячи з досвіду їх експлуатації в аналогічних кліматичних і  гідрогеологічних умовах. Навантаження стічних вод сироварних заводів  дещо менше через більшу концентрацію в них органічних забруднень.

Поля  фільтрації можна також використовувати  і для доочищення стічних вод  після їх біологічної очистки (наприклад, в аеротенках, біофільтрах або  інших спорудах.

Біологічні  ставки. Це штучно створені водосховища глибиною 1,2-4 м, в яких біохімічна очистка відбувається за рахунок процесів самоочищення водосховища. Ступінь очистки в ставках складає: 50-80%. Біологічні ставки застосовуються як для очищення, так і для доочищення стоків, що пройшли біологічну очистку.

Біологічні  фільтри. В біологічних фільтрах очистка стічних вод відбувається в біологічній плівці, що утворюється на поверхні непорушно закріпленого в фільтрі прошарку. В якості фільтрувального матеріалу використовують керамічні кільця різноманітної конфігурації, щебінь, гальку, керамзит, фільтрувальні блоки з полімерних матеріалів. Біофільтр являє собою резервуар, що має суцільні водонепроникні стінки та подвійне дно - нижнє суцільне і верхнє решітчасте для підтримання завантаження. В біофільтрі передбачена природна і штучна подача повітря (аерація).

Необхідний  режим роботи аеротенків вибирають, виходячи з вимог за БСК або  ХСК до складу очищеної води, з урахуванням  необхідності створення запасу хімічно  зв'язаного кисню у вигляді  нітритів і нітратів, зменшення приросту мулу з метою спрощення операцій по його обробці[13]. 

4.2.4.  Метантенки 

     Призначення. Метантенк являється одним із важливих елементів очисних споруд. На відміну від аеротенків в них поступає, як правило, не сама стічна рідина, а концентрований осад, що випадає у відстійниках. Для малих кількостей стічної рідини зазвичай використовують септики, для середніх кількостей – двохярусні відстійники.

      Біологічні методи очищення основані  на окисленні органічних залишків  з використанням мікроорганізмів. Біохімічний процес руйнування органічних забруднень стоків в анаеробних умовах здійснюється комплексом анаеробних мікроорганізмів.

    До складу анаеробного активного мулу належать бактерії:

• Methanobacterium;
• Methanococcus;
• Methanospirillum;
• Methanosarcina;
• Methanothrix;

• Clostridium.

   

У результаті цього  вміст забруднень зменшується за рахунок перетворення їх в біогаз і розчинні солі, а також за рахунок  росту біомаси.

 Незагниваючий осад не може бути утилізований. В метантенках органічні залишки переводяться в незагниваючу форму без доступу кисню. Перші експериментальні дані по метановому бродінні каналізаційних відходів почалися в кінці 19 століття.

    Конструкція. Конструктивно метантенк являє собою циліндричний або рідше прямокутний резервуар, який може бути частково, або повністю занурений в землю. Днище метантенку має значний нахил до центру. Покриття метантенку може бути жорстке чи плаваюче. В метантенках з плаваючим покриттям знижується небезпека підвищення тиску в внутрішньому об’ємі. Стінки та днище метантенку виготовляється, як правило, з залізобетону.

    Принцип роботи. Зверху в метантенк по трубі поступає осад та активний мул. Для прискорення процесу бродіння метантенк підігрівають, а вміст перемішують. Підігрів здійснюється водяним або паровим радіатором. В умовах відсутності кисню з органічних речовин утворюються жирні кислоти, з яких при подальшому бродінні утворюється метан та вуглекислий газ.

    Зброджений мул високої вологості видаляється з нижньої частини метантенку і направляється на сушіння. Утворений газ відводиться через труби в поверхні метантенку. З 1м³ осаду в метантенку утворюється 12 – 16 м³ газу, в якому біля 70% складає метан.

    Основними  технологічними параметрами   при розрахунках метантенків  являється температура в внутрішньому  просторі, тривалість бродіння, продуктивність  по сухих органічних речовинах,  концентрація переробляючого осаду та режим загрузки. Найбільше використання здобули мезофільний (при температурі 32 – 35 ⁰С) і термофільний режим (при температурі 52 - 55⁰С). Мезофільний  режим являється менш енергоємним, термофільний дозволяє використовувати метантенки меншого об’єму.

        Процес очищення стічних вод  відбувається при температурі  30-35°С. При   перемішуванні за  допомогою пропелерної мішалки  без доступу повітря. Досягалося  зниження ХСК в середньому  на 87,7%, а БСК, - на 91,6%. 4.2.5.   

4.2.5. Аеротенки 

    Аеротенк - споруда для біохімічного очищення  стічних вод шляхом їх аерації  в  суміші з активним мулом.

    Активний  мул є складним біоценозом  різних організмів. Він має вигляд  пластівців, що складаються в  основному з бактеріальних клітин. На поверхні пластівців, між ними  і рідше усередині них, знаходяться  різноманітні прості організми,  джерелом живлення яких є забруднення  стічних вод.

    Сумарна   кількість організмів в 1 л активного мулу складає 1 - 1011 особин. Якщо прийняти, що в середньому розмір організму (діаметр) дорівнює 2 мкм, то сумарна поверхня цих організмів буде близько 1200 м². Тому активний мул має велику адсорбційну здатність по відношенню до різних забруднюючих речовин, що містяться в стічній воді і забруднюють її, і які адсорбуються поверхнею активного мулу.

  

   Органічні  речовини, розчинені в стічних  водах, переносяться ферментами  всередину бактерійних клітин, де  вони піддаються руйнуванню і  перебудові. Мікроорганізми активного мулу дуже різноманітні. Склад аеробного активного мулу :

• короткі  грамнегативні безспорові палички - «Pseudomonas»;
• безспорові палички - «Bacterium»;
• поодинокі коки - «Mikrococcus»;
• споротворні палички - «Bacillus»;
• бактерії, які утворюють скупчення із 8-ми або більше клітин - «Sarcina»;
• бактерії, які утворюють мікроколонії, кожна з яких покрита слизовою захисною капсулою – «Zooglea ramigera»;
• іноді на очисних спорудах розмножується нитчаста бактерія – «Sphaerotilus

natans». Ця бактерія представляє собою ланцюжок клітин , які оточені спільною оболонкою. Ця бактерія,з одного боку, добре перетворює шкідливі органічні речовини на більш прості, а з іншого боку, її надмірний розвиток порушує роботу біофільтрів та перешкоджає відділенню активного мулу від стічних вод у відстійниках. Для боротьби з її надмірним розвитком підвищують рН середовища та посилюють аерацію.

• наприкінці  процесу очищення активно розвиваються нітрифікуючі бактерії (грам(-)), є джгутики, завдяки їм вони рухаються – Nitrobacter winogradskyi, Nitrosomonos;
• якщо у стічних водах містяться сірковмісні сполуки, тоді у значній кількості розвиваються сіркобактерії.

  

Гриби. Належать до активних мінералізаторів органічних сполук Fusarium i Mucor. Гриби також здатні до вилучення із стоків деяких важкоокиснювальних або токсичних речовин. Надмірний розвиток грибів порушує процес очищення.

  

Водорості. В основному поширені на полях зрошення, біоставках, полях фільтрації та на поверхні біофільтра. Активно вилучають із стічних вод N₂ і P, чим запобігають евтрофікації водойми. Також водорості збагачують водойми киснем.

  

Найпростіші. Це мікроскопічні одноклітинні  організми, єдина клітина яких виконує всі життєві функції. Їх поділяють на декілька груп залежно від способів руху:

       

а) Саркодові  – рухаються за допомогою цитоплазматичних виростів (амеби – окрім активної участі в очищенні стічних вод  вони ще є біоіндикаторами, тобто за особливостями їх поведінки , зовнішнім виглядом визначається добре чи з порушеннями йде процес очищення. Так велика кількість дуже дрібних амеб свідчить про порушення очищення, а саме про перевантаження активного мулу, а от поява малої кількості амеб великого розміру свідчить про нормальне очищення).

       

б) Джгутикові –  рухаються за допомогою ниткоподібних  виростів

зовнішнього шару цитоплазми (Oicomonas і Bodo належать до біоіндикаторів. Поява великої кількості дрібних безбарвних джгутикових свідчить про нестачу О₂ або перевантаження мулу. При нормальній роботі мулу кількість джгутикових невелика і їх розмір значний).

       

в) Інфузорії  – рухаються за допомогою війок (Qlaucoma, Інфузорія туфелька, Litonotus – активно розвиваються при низькому вмісті О₂ , тому їх поява у великій кількості свідчить про порушення роботи аераторів; Інфузорія Siclidium поширена у нормально працюючому мулі; Oxytricha і Aspidisca характерні для нормально працюючого мулу; Opercularia часто зустрічається на нормально працюючих очисних спорудах; Podophria  і Tocophria існують у великій кількості у перевантаженому мулі ).