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

  

Багатоклітинні  організми. В активному мулі дуже розповсюджені коловертки – це багатоклітинні мікроскопічні організми довжиною до 2,5 мм. Їх тіло складається з 3-х відділів:

• голова, на якій розташовані один чи кілька фоторецепторів;
• тулуб з панциром;
• нога для кріплення до субстрату.

  

Вони належать до біоіндикаторів. При нестачі кисню витягуються, втрачають рухомість та поступово відмирають. При несприятливих умовах (різкій зміні складу стоків, потраплянні токсичних речовин) ховають голову та ногу під панцир, стискаються і гинуть.

  

Також в аеробному  активному мулі зустрічаються черви. До них відносяться малощетинкові  черви – Aelosoma . Має тіло поділене на сегменти, між якими є щетинки. Часто в його тілі розвиваються симбіотичні організми, а також іноді помітні жовті крапельки жирових включень.

  

Круглі черви  – нематоди розповсюджені в біофільтрах. Живляться завислими речовинами, часточками активного мулу та біоплівки. Часто зустрічаються під прозорою оболонкою тіла найпростіших. Іноді у біофільтрах нематоди розповсюджені у дуже великій кількості , що порушує процес потрапляння стічних вод у біофільтр.

  

Інші  організми. До них відносяться водяні кліщі, личинки та лялечки комах, нижчі рачки. Поширені вони найчастіше у біофільтрах, а от у аеротенках практично не зустрічаються. Живляться в основному завислими часточками, найпростішими  та відмерлою біоплівкою із біофільтрів.

  

 На склад  бактерій активного мулу впливають  різні чинники, включаючи якісний  і кількісний склад стічних  вод.

  

Фізіологічні  групи бактерій активного мулу також  різноманітні. Такі групи бактерій, як амоніфікуючі, денітрифікуючі, виконуючі вуглеводи і органічні солі, містяться практично в будь-якому активному мулі.

  

Мікрофауна  активного мулу виконує функцію  санітарів, оскільки підтримує на певному  рівні кількість мікрофлори в  аеротенку. Мікрофауна більшою мірою, ніж мікрофлора, чутлива до хімічних і фізичних чинників середовища, а  тому багато в чому залежить від  технологічного режиму. Представники мікрофауни, наприклад прості, є  показниками роботи аеротенків.

  

Перед повторним  використанням активний мул піддається регенерації шляхом його аерації  за відсутності знову  поступаючих забруднених стічних вод. В результаті регенерації речовини, сорбовані активним мулом, окислюються, відновлюється його адсорбційна і окислювальна здатності. 

    Типи і конструкції  аеротенків. Аеротенки є місткостями, що мають підводи стічної води, що очищається, і активного мулу, відведення мулової суміші, а також системи аерації оброблюваної мулової суміші, які насичують суміш киснем повітря і перемішують її.

    У  практиці очищення стічних вод  застосовують різні аеротенки.  Їх класифікують за основними  ознаками (гідродинамічний режим,  спосіб регенерації активного  мулу, навантаження на активний  мул, кількість східців очищення, режим введення стічної води) і на підставі оформлення конструкції 

(тип систем  аерації, спосіб блокування аеротенка  і відстійника, напрям руху  стічної води і спосіб її  розподілу, принцип роботи відстійної  зони, форма в плані).

    Аеротенки  можуть виготовлятися з металу, монолітного або збірного залізобетону, пластмаси.

    Залежно  від способу перемішування мулової  суміші і подачі повітря (кисню)  розрізняють аеротенки з пневматичною (високо- чи низьконапірною), пневмомеханічною, механічною і ежекційною системами аерації. На цукрових заводах застосовуються аеротенки з пневматичною високонапірною аерацією.

    У  аеротенках-змішувачах порції стічної  води і активного мулу поступають  через вікна, розташовані  у  бічній стінці, і змішуються з  усією масою шляхом аерування її повітрям. Відведення мулової суміші здійснюється через вікна, розташовані в протилежній бічній стінці. Внаслідок недосконалості гідродинамічного режиму (перемішування) усередині споруди в аеротенках-змішувачах можливе "проскакування" частини стічної води без достатнього очищення.

    У  аеротенках-витискувачах  порції суміші стічних вод, що очищаються, і активного мулу, що поступає, проходять послідовне очищення без повного змішення з усім об'ємом мулової суміші, тому зростання разів особистих представників мікрофлори активного мулу і їх метаболічна активність далеко неоптимальні.

    У  аеротенках-змішувачах і аеротенках-витискувачах застосовується високонапірна пневматична система аерації. При такій системі аерації потрібне будівництво компресорної станції і повітроводів, що викликає збільшення вартості очисної станції.

    Аеротенк  з низьконапірною аерацією  вигідний  з техніко-економічної точки зору : не вимагає будівництва компресорної  станції; значно знижується витрата  електроенергії на подачу повітря  в споруду, тому що такі споруди  обладналися високонапірними вентиляторами, ККД яких на 15-20% вище, ніж ККД компресорів; вентилятори можуть бути встановлені безпосередньо на аеротенках в легких укриттях; спрощується обслуговування і ремонт аераційної системи.

    Проте  недостатньо ефективні умови  гідродинамічного перемішування  мулової суміші, недостатнє збагачення (по поперечному перерізу) мулової  суміші киснем повітря, відсутність  можливості виміру і рівномірного  розподілу активного мулу в  необхідних кількостях і за  усім обсягом аеротенка з низьконапірною  аерацією знижують ефективність  очищення стічних вод.

   

Технологічні  параметри роботи аеротенків. При розрахунку аеротенків для очищення виробничих стічних вод різних галузей промисловості, у тому числі і молочної, такі параметри, як доза мулу, середня швидкість окислення, питома витрата повітря і приріст мулу, згідно СНиП 11-32-74 приймають на основі експериментальних даних. 

4.2.6. Двоступеневе очищення стічних вод 

Стічні води молокопереробних підприємств забруднені головним чином білками та жирами, менше – вуглеводами, що залежить від характеру виробництва.

    Основний  забруднювач  стічних – вод  молокопереробних заводів, що інгібує процес біохімічного очищення – казеїн. Нині найбільш ефективними вважаються два способи видалення казеїну із стічних вод: електрохімічний та біохімічний.

   Біохімічний  спосіб може бути реалізований  як у аеробних, так і в анаеробних  умовах.

Аеробне біологічне очищення висококонцентрованих стічних  вод має ряд істотних недоліків, усунути які досі не вдалося. До них, зокрема, належать:

• велика витрата електроенергії на аерацію стічних вод;
• необхідність багатократної рециркуляції стічних вод та їх багатоступеневого очищення;
• інгібірування процесу очищення казеїном

• велика  кількість надлишкового активного  мулу;
• обмежені можливості аеруючих пристроїв щодо низьких концентрацій біоценозу;
• складна експлуатація установок малої потужності.

    Накопичений  позитивний досвід використання  анаеробного біохімічного очищення  стічних вод свідчить, що цей  процес більш стійкий до інгібуючих речовин, ніж аеробний. Крім того, анаеробний процес придатний для очищення висококонцентрованих стічних вод без попереднього їх розбавлення має певні переваги:

• мала витрата електроенергії на очищення;
• низький приріст надлишкової біомаси;
• можливість підтримування у реакторі високої концентрації біомаси;        Мінімальний об'єм анаеробних біореакторів не обмежений, на відміну від аеробних установок, експлуатація невеликих установок простіша. Проте анаеробним установкам властиві деякі недоліки:
• неможливість очищення стічних вод до визначених норм скидання у водойми;
• для ефективного очищення бажано підтримувати оптимальну температуру стічних вод;
• тривалий пусковий період.

    Аналізуючи  переваги й недоліки анаеробного  та аеробного процесів, можна  зробити висновок: для очищення  стічних вод молокопереробних  підприємств малої потужності  найбільш доцільна двоступенева  схема з анаеробним очищенням  на першому ступені та аеробним  на другому. Комплексна схема анаеробно- аеробної біологічної очистки стічних вод подана у додатку 2[14]. 

4.2.7. Способи поліпшення  процесу очищення  стічних вод молочного  виробництва 

На сьогоднішній день розроблено дві технології застосування біохімічного

способу очищення стічної води. Одна з них носить тривіальну назву “традиційної” або “аеробної” та заключається в використанні сукупності аеробних мікроорганізмів – аеробного активного мулу, що в певних умовах (в аеротенках) здатні використовувати забруднюючі речовини стічної води в якості поживних з метою забезпечення власних метаболічних процесів. Дана технологічна схема використовується на всіх станціях очищення комунальних стоків. Інша технологія – “комплексна анаеробно-аеробна” – запроваджується з метою очищення висококонцентрованих стічних вод (коли показник забруднення за ХСК (хімічне споживання кисню) перевищує 2000 мг О2/дм3). Комплексна двоступенева схема включає в себе використання метантенку в якості основної споруди схеми очищення та аеротенку – як стадію доочищення промислових стоків. Отже, як бачимо, застосування аеробного процесу очищення є обов’язковим для обох технологічних схем. Саме тому, з нашої точки зору, є доцільним розроблення способів інтенсифікації аеробної стадії біохімічного способу очищення стоків. Поліпшення роботи аеротенку здійснюється за рахунок покращення умов контактування реагуючих фаз (забруднювачів, активного мулу, кисню) з метою підвищення загальної швидкості процесу очищення. При цьому поглиблюється окислення сторонніх хімічних речовин стічної води, наприклад, за рахунок наступних способів:

- збільшення маси активного мулу, що приймає участь в процесі очищення;

- застосування збагаченої киснем повітряної суміші, чистого кисню або озону замість повітря;

- прискорення процесу біохімічного окислення шляхом введення ферментативних добавок або інших речовин, що здатні стимулювати біологічну активність мулу;

- прискорення процесу біохімічного окислення за допомогою способу біосорбції, в т.ч. клітинної іммобілізації;

- прискорення процесу біохімічного окислення шляхом впливу на активність мікробних клітин фізичними факторами, наприклад, магнітним, електростатичними або електродинамічними полями тощо.

       Зрозуміло, найбільший ефект може  бути отриманий від використання  комплексу цих факторів, або хоча  б поєднання деяких з них  в залежності від місцевих  умов. Були проведені дослідження  щодо підвищення концентрації  активного мулу в очисній споруді,  застосування способу клітинної  іммобілізації з використанням  різних видів сорбентів та  способу стимулювання діяльності  мікроорганізмів активного мулу  електричним струмом малої потужності. Отримані результати дають можливість  стверджувати, що використання зазначених  способів інтенсифікації призводить  до покращення процесу очищення, що виражається в прискоренні  розщеплення забруднюючих речовин  до кінцевих продуктів аеробного  зброджування – вуглекислого  газу та води, а також в збільшенні  ефективності зазначеного процесу  з 85 до 95 %[8].

4.2.8. Хімічні засоби очищення стічних вод  

Хімічні засоби очищення стічних вод (адсорбція, абсорбція, екстракція) не отримали широкого розповсюдження на підприємствах молочної промисловості. До хімічних засобів можна віднести обробку води після очисних споруд перед випуском у водосховище знезаражування або дезінфекція стічних вод. Сучасні засоби хімічного і хіміко-фізичного знезаражування води поділяються на реагентні (обробка води хлором, озоном та ін.) і безреагентні (знезаражування води ультразвуковими хвилями).

Найбільше розповсюдження отримало знезаражування води хлором. Очисні споруди для знезаражування води включають усереднювач стічних вод, реагентний прилад для приготування робочих розчинів реагентів, камеру реакції, споруд для відстоювання осаду, що утворюється, збір очищеної води і споруди для зневоднення осаду.