Пречистване на отпадните води от хранително-вкусовата промишленост

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2011

 Производствените процеси в различните отрасли от хранително-вкусовата промишленост като производството на месо и млечни продукти, морски храни и риба, обработката на плодове и зеленчуци, производството на сладкарски изделия, захар, безалкохолни и алкохолни напитки и т. н. се явяват сериозни консуматори както на суровини и енергия, така и на огромни количества вода. Водата се използва както като съставка, така и за почистване, за транспортиране на суровините, а също така и за хигиенизиране на мишини, съоръжения, работни зони и т. н. В резултат се получават големи количества отпадни води, замърсени с биоразградими течни и твърди отпадъци. Това налага преди да бъдат отведени към градската пречиствателна станция или директно заустени в естествените водоеми, тези води да бъдат подложени на предварително пречистване.

Състав на отпадните води
Всеки един от отраслите в хранително-вкусовата промишленост се явява сериозен консуматор на чиста вода, а отпадните води са с различно съдържание. Например, при преработката на плодове и зеленчуци отпадните води се характеризират с високо съдържание на неразтворени твърди вещества, органични захари, а също така могат да съдържат и остатъчни пестициди. Месопреработвателната промишленост, от своя страна, е източник на отпадни води с високо съдържание на кръв и много висок показател за биологична потребност от кислород (БПК). Също така, тук съществува реална опасност от разпространението на болести чрез патогенни организми, пренасяни и предавани от животни, птици и риба.

При производството на безалкохолни и алкохолни напитки най-голямо количество отпадни води се получават в резултат на ферментационните процеси.
В млекопреработвателната промишленост източници на отпадни води се явяват процесът на пастьоризация на млякото, почистването на оборудването и цистерните за мляко. Съответно, опадните води съдържат основно мляко и остатъци от почистващи препарати.

Като цяло, отпадните води от хранително-вкусовата промишленост са мътни и се характеризират с високи концентрации на твърди вещества под формата на суспензии, висока биологична и химична потребност от кислород (БПК и ХПК), съдържание на животински и растителни мазнини, хранителни вещества като азот и фосфати. Те могат да бъдат определени като нетоксични, тъй като съдържат малки количества опасни и неразтворими съединения. Съдържанието на химични замърсители обикновено е сравнително ниско. Характерна особеност на тези отпадни води се явяват и значителното им вариране като количество и състав през отделните сезони, големите часови вариации в концентрацията и вида на съдържащите се вещества, наличието на оцветяващи водата вещества, като кръв например, разликите в концентрациите на въглерод, азот и фосфор, което усложнява пречистването в биорeактори.

Трудности в процеса на пречистване
Сред особеностите на отпадните води от хранително-вкусовата промишленост е високото съдържание на замърсяващи вещества, в някои случаи многократно превишаващи тези на градските отпадни води, както и от някои индустриални производства. Съответно, основна цел на тяхното третиране е намаляване на концентрациите на съдържащите се в тях замърсители. Трудностите при организирането на процеса на пречистване са свързани с факта, че тези отпадни води могат да се променят по часове, дни и седмици, в зависимост от извършваните процеси, както и с разнообразния им състав, със сложността на физико-химичните и биологичните процеси, лежащи в основата на тяхното пречистване. Също така, третирането им е свързано с получаването на голямо количество утайки с ниско съдържание на твърди вещества, които трябва да бъдат обезводнени. От друга страна, необходимите капитални и експлоатационни разходи за съоръженията не са малки. В много случаи, наличното място за разполагане на съоръженията не е голямо. Допуска се високо концентрираните отпадни води със съдържание на суспендирани частици над 10% от общата маса директно да бъдат обезводнени и използвани или рециклирани в екарисажи. Честа практика е ниско концентрираните отпадна води, като например водите от котлите или охладителните кули, директно да бъдат отвеждани без да бъдат подлагани на пречистване.

С малки изключения, отпадните води от хранително-вкусовата промишленост съдържат предимно органични вещества и за пречистването им могат да се използват традиционно използваните технологии за биологично пречистване. За отстраняване на патогенните организми обикновено се използва дезинфекция с хлор. Все по-широко приложение намират и по-нетрадиционни методи като третиране с озон или ултравиолетова радиация, поради ограниченията, свързани с количеството хлор в пречистените води.

Добре е да се има предвид, че немалка роля играе нивото на рН на водата, тъй като използваните биоорганизми при третирането на отпадните води са много чувствителни към резки колебания в него.

Според специалисти, основните насоки при разработването на система за пречистване на отпадните води от хранително-вкусовата промишленост са: системата да е с малки размери, да може да се приспособява бързо към честите промени, настъпващи в отпадните води, получените утайки да са с високо съдържание на твърди вещества и намаляване на разходите, свързани с третирането на водите.

Първично третиране
За постигането на тези цели са разработени различни решения за първично и вторично третиране на отпадните води. Обикновено, първичното пречистване включва механична, физико-химична и електрохимична обработка на водите. Основни цели са: отстраняването на патогенни организми, неразтворени твърди вещества, разтворени вещества, азот и фосфор. Основните съоръжения, които се използват обикновено, са сита, пясъкоуловители, утаители, маслоуловители, различни филтри.

Сред често използваните методи за гравитационно отделяне на съдържащите се във водата замърсители е утаяването. Повечето животински и растителни мазнини, обаче, имат ниска плътност и не могат да бъдат отделени чрез утаяване. В този случай за много по-добър метод се счита флотацията, която представлява процес за сепариране на суспендирани или емулсирани вещества от течната фаза и прилепването към газови мехурчета, най-често въздух, и изнасянето им към повърхността. Един от ключовите моменти при флотационния метод е въвеждането на газовите мехурчета във водата. Използват се различни методи, като газът може да бъде свободно нагнетен чрез компресор или дифузори, или разтворен под налягане във водата. В първия случай получените мехурчета са с размер от 1 до 5 мм, докато във втория се образуват микромехурчета с размери от 20 до 50 микрона. Сред използваните физико-химични методи, освен флотационният, приложение намират също и сорбционният метод и коагулацията.
Към електрохимичните методи спадат електрофлотацията и електрокоагулацията.

Вторично пречистване
Вторичното пречистване или биологичното пречистване е широко използвано при пречистването на промишлени отпадни води за отстраняване на органичните биоразградими материали. Тези технологии са разработени за пречистване на градски отпадни води, които се характеризират с относително постоянна концентрация на замърсяващи вещества. При отпадните води от хранително-вкусовата промишленост, както вече споменахме, тези концентрации се променят с часове и могат да бъдат в значително по-големи количества. С този факт са свързани някои от трудностите при организирането на биологично пречистване.

Принципно, за биологично пречистване на отпадните води се използват две групи съоръжения: такива, при които процесите протичат при условия, близки до естествените и съоръжения, при които процесите протичат при изкуствени условия. Първата група съоръжения обхваща напоителните и филтрационните полета, биологичните езера. Към втората група се включват различни видове биофилтри и биобасейни.

За отстраняване на патогенните организми отпадните води се подлагат на обеззаразяване, което обикновено е чрез хлориране, облъчване с ултравиолетови лъчи, озониране, използване на ултразвук и др.

Сред най-често използваните методи за биологично пречистване в хранително-вкусовата промишленост са аеробното и анаеробно-аеробните методи за третиране на отпадните води. Според специалисти, аеробното пречистване се счита за подходящо за предприятия от хранително-вкусовата промишленост, при които отделяните отпадни води се характеризират с ниски стойности на ХПК. В случаи на силно замърсени и топли отпадни води, за подходящо се счита използването на аеробно-анаеробни методи.


БПК и ХПК
Като дефиниция, биохимичната потребност от кислород (БПК) е онова количество кислород, което е необходимо да се внесе в отпадните води за протичане на биологични процеси до пълна биодеградация на съдържащите се в тях органични вещества. От своя страна, химичната потребност от кислород  (ХПК)- представлява количеството кислород под чиста или свързана форма, което е необходимо да се внесе в отпадните води с цел протичането на химически процеси за пълно химично неутрализиране на отпадните вещества в тях.

ХПК и БПК са международно признати показатели за оценка на замърсеността на отпадните води и се използват за окачествяването им. Като правило, химичната потребност от кислород е по-висока от биохимичната.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top