Деятельность мясокомбината, как и любого другого мясного производства, характеризуется образованием больших объемов специфических сточных вод. Данные стоки содержат взвешенные вещества и органику (кровь, жиры, белки).В основном, загрязнения попадают в сточные воды на таких участках производства, как:
- убойный цех;
- цех обвалки и обработки мяса;
- цех производства колбасных изделий.
Также, стоки образовываются и на побочных производствах: переработка субпродуктов, костей и т.д. Эти сточные воды являются сложной многокомпонентной системой. Основные характеристики, показывающие степень загрязнения:
- XПK – химическое потребление кислорода;
- БПК – биологическое потребление кислорода;
- взвешенные вещества;
- жиры.
Особенность мясного производства состоит в том, что, что объемы и степень загрязнения сточных вод заметно меняются на разных этапах в разное время. Переработка мяса — сложный процесс, состоящий из большого количества этапов и, практически, на каждом из них происходит мытье оборудования, тары, мясного сырья и т.п.
На объем и состав сточных вод серьезное влияние оказывает производимый тип мясного продукта, использование моющих средств, а также используемое сырье. Учитывая все это, необходимо предусмотреть комплексный подход к системе очистки.
Проектированию локальных очистных сооружений
Для каждого предприятия, работающего в сфере мясного производства, локальные очистные сооружения (ЛОС) проектируются индивидуально, на основе показателей образующихся сточных вод и специфики работы самого предприятия. При этом, ЛОС должны соответствовать заданным параметрам экологичности, экономической эффективности и энергосбережения.
Различные схемы реализации очистных сооружений предполагают различное количество стадий и методов очистки. Но всех их отличает наличие механической очистки и один или несколько физико-химических методов (например, реагентная обработка и напорная флотация). При необходимости или при строгих требованиях к очистке сточных вод, плюсом может использоваться биологический метод доочистки и обеззараживание очищенной воды.
Неравномерность стоков по объемному расходу и составу компонентов вызывает необходимость в его усреднении. Станция усреднения необходима для выравнивания концентрации и расхода стоков, расчетная мощность — двенадцатичасовой расход сточной воды.
Расчет производительности очистных сооружений мясокомбинатов на этапе механической очистки осуществляется из расчета максимально возможных объемов сточных вод (пикового сброса, измеряемого в литрах в секунду), а для последующих стадий — исходя из среднесуточных объемных расходов.
Запасы мощности, заложенные на стадии расчетного проектирования, а также предусмотренные автоматические системы контроля позволят обеспечить стабильную работу очистных систем круглые сутки, день за днем.
Мясожировые и мясоперерабатывающие цеха мясокомбинатов служат источником образования сточных вод, загрязненных жирами. Очистка «зажиренных» стоков производится с помощью жироуловителей, после которых сточные воды могут поступать в общие очистные сооружения. Наименьший диаметр трубопроводов наружной канализации в этом случае принимается равным 200 мм.
Локальные очистные системы мясокомбинатов состоят из следующих элементов:
- Песколовки, решетки и жироуловители для первичной очистки жирных стоков.
- Навозоуловители с решетками для удаления стоков из помещений предубойного содержания скота.
- Навозоуловитель с дезинфектором для очистки стоков карантинного помещения, изолятора и убойного цеха.
- Отстойник для очистки зольных стоков желатинового цеха.
Нормирование сточных вод мясокомбината
Законодательное регулирование защиты окружающей среды предусматривает единые нормативы качества сточной воды, сбрасываемой в водоемы рыбохозяйственного назначения. В случае, если выпуск стоков проводится не в природный водоем, а городскую канализационную сеть, нормативы качества могут быть менее строгими и варьироваться в разных регионах в зависимости от требований, предъявляемых организациями, принимающих сточные воды.
В зависимости от места и характеристик выпуска сточных вод мясного производства проводится первичный подбор принципиальной схемы очистки, позволяющей достичь нужных показателей качества воды.
Если стоки мясоперерабатывающего предприятия поступят в
канализационную сеть, а оттуда – на городские очистные сооружения, то
достаточно обеспечить локальную очистку - механическое удаление примесей
и обработку напорной флотацией. Выпуск сточной воды в природный водоем
потребует глубокой биологической очистки и обеззараживания перед
сбросом.
Устойчивый тренд последних лет — постоянное ужесточение требований к
сточной воде, сбрасываемой в городскую канализацию. К тому же, тарифы за
очистку каждого кубометра на предприятиях Водоканала постоянно
увеличиваются.
Поэтому глубокая очистка сточных вод мясокомбинатов с внедрением на локальных очистных сооружениях передовых технологий позволит не только улучшить экологические показатели, но и достичь экономии финансовых затрат в ближайшем будущем.
Технология очистки сточных вод
1. Механическая стадия
Механическая стадия очистки предусматривает очистку воды на решетках и жироуловителях. В зависимости от размеров посторонних частиц в сточной воде различают грубую и мелкую механическую очистку. Крупные примеси улавливаются на решетке: механической (ручной) или с автоматическим (механизированным) улавливанием. Она защищает насосы от поломки и устанавливается в каналах и приямках. Размер отверстий или прозоров улавливающей решетки — 20 мм, что достаточно для грубой механической очистки.
Для удаления более мелких примесей используется автоматическая барабанная решетка. Просвет такой решетки не превышает 1 мм, что позволяет задерживать мелкие твердые частицы, способные вывести из строя насосное
оборудование, регулирующую арматуру и управляющую автоматику. Барабанная решетка отличается низким энергопотреблением и снабжена функцией автоматической промывки.
Жироуловитель двухступенчатого типа необходим для задержания и удаления из сточных вод капель жира и масла.
Жироуловитель устанавливается перед усреднителем. Обезжиренные сточные воды направляются на дальнейшие этапы очистки. Если жировые компоненты не будут удалены заранее, то может произойти забивка бытовой канализации, а
эффективность удаления загрязнений на очистных сооружениях будет
существенно ниже. Жировые загрязнения, попадающие на станции глубокой
биологической очистки резко снижают их эффективность, препятствуя
поступлению кислорода и питательных веществ к хлопьям активного ила.
Принцип действия жироуловителя основан на процессах осаждения и
физико-механического разделения систем «вода-жир». Две ступени
обезжиривания повышают общую эффективность отделения жиров. Очищенные сточные воды в самотечном режиме отводятся в канализацию.
Уловленный из стоков жир накапливается в специальном отделении и регулярно удаляется из жироуловителя.
2. Реагентная обработка
Усреднение — первая стадия химической очистки сточной воды.
Смеситель-усреднитель выравнивает сточные воды периодических производственных процессов по объемным расходам и концентрации загрязняющих веществ. Чтобы в емкости не происходили процессы спонтанного осаждения, в ней работает электрическая мешалка, либо пневматическое перемешивание. Безопасный уровень воды контролируется уровнемером,
имеется защита от переливов. Для доведения pH сточной воды до нужных
для очистки значений в усреднителе может одновременно осуществляться
процесс нейтрализации.
Химические методы очистки сточной воды (в том числе реагентная обработка)
весьма эффективны для удаления из сточных вод загрязняющих веществ
биогенного происхождения и различного агрегатного состояния.
Загрязняющие вещества в стоках мясных цехов и мясокомбинатов могут
быть в растворенной или в коллоидной форме (эмульсия, суспензия, гель).
Добавление реагентов вызывает протекание химических реакций и переход
загрязняющих веществ в другое дисперсное состояние, в котором их гораздо
легче удалить из воды.
Процессы коагуляции сопровождаются хлопьеобразованием, в результате которого из сточных вод удаляются нерастворимые вещества и частично — растворенные коллоиды. Физико-химические процессы на поверхности хлопьев способствуют сорбции загрязнителей.
Технология очистки с использованием метода коагуляции идет в несколько стадий:
- Подготовка и дозирование реагента;
- Добавление реагента в очищаемую воду;
- Протекание процессов агломерации и образования хлопьев;
В качестве реагента используется сульфатожелезосодержащий коагулянт (СЖК)
с химической формулой Fe₂(SO₄)₃. Широкое использование коагулянта СЖК
обусловлено его рабочими свойствами в широком диапазоне температур и
нетребовательностью к pH-среде. Сульфат железа снижает окисляемость в
процессе очистки воды, удаляет запах и привкус сероводорода, хорошо
окисляет органические соединения.
СЖК позволяет вести процессы коагуляции как в холодный, так и в
теплый периоды года. Установлено, что 7,8 г сульфата железа обеспечивают
оптимальную концентрацию, при которой связываемость коллоидных частиц и
очистка от твердых частиц достигают максимальных показателей.
Эффективность очистки методом коагуляции составляет 82%, что в
большинстве случаев достаточно до снижения концентраций загрязняющих
веществ до предельно-допустимых значений.
В последнее время гораздо чаще в качестве коагулянта используется полиоксихлорид алюминия Аква-Аурат, имеющий более высокую эффективность по сравнению с сульфатом железа.
Интенсификация реагентной обработки коагулянтами достигается при помощи другого вида реагентов - флокулянтов.
Цель флокуляции - сформировать более крупные хлопья (агрегаты) из тонко диспергированных веществ за счет адсорбции
макромолекул флокулянта на поверхности сразу нескольких частиц
загрязнений с образованием крупных хлопьев, которые в свою очередь легко
удаляются при помощи отстаивания или флотации.
3. Флотационная обработка
На мясокомбинатах различных типов для очистки сточных вод отлично зарекомендовал себя флотатор Flotomax S, выполненный из коррозионностойкого стеклопластика с увеличенным сроком
службы. В флотаторе Flotomax S применяется метод напорной флотации,
эффективно работающий на натурных стоках мясокомбината. Химические
реагенты коагулянтов и флокулянтов, применяемые при флотационных
методах, позволяют интенсифицировать процесс очистки.
Подача растворов реагентов осуществляется через дозирующие станции, а для
эффективного перемешивания реагентов со сточной водой используется
трубчатый либо вертикальный флокулятор.
При совместном использовании коагулянтов и флокулянтов решаются
рациональные задачи очистки сточной воды, минимизируются затраты на
достижение заявленных показателей очистки.
Образование пузырьков воздуха сопровождается налипанием на них
хлопьев загрязнений и подъемом их на поверхность воды. Для образования
пузырьков применяется насос, где очищенная сточная вода смешивается со
сжатым воздухом. Вода под высоким давлением интенсивно обогащается
воздухом и полученная водо-воздушная смесь направляется во флотационную
ёмкость.
Из-за резкого понижения атмосферного давления растворенный в воде
воздух переходит в форму пузырьков. Подъем мелких пузырьков воздуха на
поверхность сопровождается захватом нерастворимых частиц, жиров и других
загрязнителей. Образующаяся пена называется флотошлам.
Осветленная после флотации вода идет вниз через тонкослойные пластины и через перелив попадает в резервуар очищенной воды.
Для очистки сточных вод мясного цеха перспективным является метод электрофлотации. Белки и жиры, которые составляют основные загрязнители сточных вод мясоперерабатывающих участков, способны адсорбироваться на положительном электроде (аноде). В данном случае анод изготавливается из железа или алюминия.
В процессе электрофлотации образуются хлопья, содержащие частицы
загрязняющих веществ и пузырьки газов, выделяющихся при электролизе —
кислорода и водорода. Для рабочего режима устанавливается плотность тока
10 мА/см². При анализе экономической эффективности установки выявлено,
что метод электрофлотации дает лучшие результаты по сравнению с напорной
флотацией при очистке небольших объемов сточной воды — до 10 м³/ч.
4. Биологическая очистка
Биологический метод позволяет очистить сточные воды от веществ
органической природы в любом дисперсном состоянии (коллоидном,
взвешенном или растворенном).
Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности способны поглощать и перерабатывать до простейших соединений многие органические вещества — белки, углеводы, органические кислоты и спирты.
В процессе аэробных биохимических превращений вещества активно
окисляются, минерализуются и выпадают в осадок. Очищенные биохимическим
методом стоки представляют собой прозрачную воду, обогащенную
кислородом, и могут сбрасываться в природные водоемы.
Жизнедеятельность аэробных микроорганизмов протекает на специально подготовленном субстрате — активном иле или биологической пленке. Очистка сточной воды при помощи активного ила осуществляется в аэротенках. Для развития активного ила необходимо соблюдать некоторые лимитирующие факторы:
- обеспечить оптимальный для микроорганизмов температурный режим;
- не превышать предельную концентрацию загрязняющих веществ;
- не допускать попадания веществ, токсичных для микроорганизмов;
- поддерживать нужный уровень pH-среды.
При поверхностной биологической очистке биопленка образуется на
поверхности загрузочного материала. Вода очищается, обтекая поверхность биологических фильтров.
Биологическая очистка может быть реализована в естественных или
искусственно созданных условиях на локальных очистных сооружениях типа Argel-BIO.
Если сточные воды мясного цеха не превышают 500 м³/сут, оптимально
использовать капельные биофильтры или автоматические контактные
биофильтры. Очищенную биофильтрами сточную воду можно вторично
использовать для разбавления и усреднения неочищенных стоков.
Если расход сточной воды на мясокомбинате составлят 500-1000 м³/сут,
можно подобрать биофильтры различной конструкции — аэрофильтры,
капельные двухступенчатые или башенные.
Для первичного отстаивания сточной воды применяют осветлители-перегниватели с естественной или принудительной аэрацией.
5. Дезинфекция
Перед сбросом в природный водоем очищенные сточные воды подвергают обеззараживанию.
Чаще для этого используют хлорсодержащие соединения, которые
улетучиваются по мере отвода стоков по каналу. Недостатка хлорной
дезинфекции воды — токсичности остаточных соединений,— лишены методы
озоновой и ультрафиолетовой дезинфекции.