автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Интенсификация процесса выделения жира из производственных вод мясокомбината

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Состав и образование сточных вод мясокомбинатов.

1.2. Существующие способы разделения и очистки сточных вод.

1.3. Анализ применения электролиза для очистки сточных вод.

1.4. Выводы по I главе.

1.5. Цель и основные задачи исследования.

ГЛАВА П. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

2.1. Особенности электрофлотационной очистки сточных вод мясокомбинатов.

2.2. Выводы по П главе.

ГЛАВА Ш. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Общая методика, объект и приборы для исследования.

3.2. Математическое планирование эксперимента.

3.3. Выводы по Ш главе.

ГЛАВА 1У. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТОВ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИЕЙ

4.1. Эффективность процесса электрофлотации сточных вод в аппаратах с электродами из различных материалов.

4.2. Электрофлотационная очистка сточной жидкости с применением флотационных реагентов.

4.3. Исследование зависимости очистки сточных вод от плотности тока.

4.4. Исследование зависимости степени очистки сточной жидкости от продолжительности обработки.

4.5. Исследование влияния температуры сточной жидкости на степень очистки.

4.6. Исследование влияния высоты столба обрабатываемой сточной жидкости, скорости электрофлотации и образования пенного слоя на степень очистки.

4.7. Оптимизация процесса электрофлотационной очистки сточных вод мясокомбинатов.

4.8. Исследования влияния рН сточных вод на технологический процесс электрофлотации.

4.9. Исследования влияния пассивации и скорости движения сточной жидкости на процесс электрофлотации.

4.10.Определение расхода электродных материалов, срока службы электродного блока и расхода электроэнергии

4.II.Выводы по 1У главе. Ю

ГЛАВА У. МЕТОДИКА РАСЧЕТА, ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННЫХ УСТАНОВОК. ПО

5.1. Методика расчета электрофлотационных установок для очистки сточных вод мясокомбинатов. НО

5.2. Методика производственных испытаний электрофлотационных установок.

5.3. Технологические схемы очистных станций.

5.4. Система автоматического регулирования электрофлотационного процесса.

5.5. Выводы по У главе.

ГЛАВА У1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТОВ.

6.1. Расчет экономической эффективности разработанной и внедренной технологии электрофлотационной очистки сточных вод мясокомбинатов.

6.2. Выводы по У1 главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ХХУ1 съездом КПСС намечено активнее вести разработку малоотходных и безотходных технологических процессов, создание высокоэффективных очистных сооружений. Важную роль играет использование вторичных продуктов, одним из которых является извлечение жира из сточных вод мясокомбинатов /8/.Извлечение жира из сточных вод мясокомбинатов имеет экономическое значение и является ценным сырьем для производства сухих животных корнов. Решение проблемы извлечения жира из производственных вод мясокомбинатов позволит возвратить в систему оборотного водоснабжения на Тираспольском мясокомбинате свыше 1600 тыс.м в год технической воды и свыше 20 тыс. тонн технического жира.С решением проблемы использования вторичных продуктов одновременно решается одна из важнейших проблем современности - охрана окружающей среды и рациональное использование водных ресурсов /45/.Существующие методы жироулавливания и очистки сточных вод малоэффективны и неэкономичны; сложны в осуществлении, требуют дорогого оборудования и связаны с повышенными эксплуатационными расходами. Эффективность существующих методов очистки и обезжиривания доходит до 40 - 50% /45/. Поэтому внедрение эффективных методов очистки сточных вод является весьма актуальным. С учетом этого научные исследования должны быть нацелены на создание и разработку принципиально новых технологических приемов глубокой очистки с использованием физико-химических методов жироулавливания и очистных установок, позволяющих обезжиривать сточные воды с высокой эффективностью /45, 56/. Указан- 6 ные технологические приемы обезжиривания и очистки сточных вод можно с успехом разрабатывать с использованием электрофяотации, являющейся одним из перспективных методов разделения жидких неоднородных систем /34/, Он обладает рядом ценных технологических достоинств: - широким диапазоном изменения технологических параметров процесса и его автоматизации; - возможностью применения его для обработки различных жидкостей; - высокой производительностью и компактностью аппаратурного оформления.В работах многих авторов - советских: Арчаковой Г,А., Базякиной Н.А., Горбатова А,В., Иванова Г.В., Космодемьянского Ю.В., Кузнецовой Г.Н., Лаврова И.С., Лоренца В.И,, Матова Б.М,, Найденко В.В., Рогова И.А,, Смирнова О,В., Сницаря А.И., Шифрина СМ., Щербакова К.М,, Яковлева СВ., Ярославского З.Д. и зарубежных: Акагами, Вебстера, Ёлморе, Кинга, Нарта, Хартмана, Харакацу и других исследователей, установлены некоторые закономерности процесса электрохимической очистки сточных вод /3, 16, 20, 23, 43/. Однако имеется целый ряд нерешенных научных вопросов, которые сдерживают применение этого метода очистки жиросодержащих сточных вод /13, 34, 37/. Имеющиеся публикации, посвященные вопросам разработки технологии с учетом требований теории электрокоагуляции крупных жировых взвесей недостаточны. Еще нет системного подхода к разработке технологии по извлечению жира из производственных вод мясокомбинатов.Учитывая целый рдц нерешенных научных и производственных вопросов для разработки высокоэффективного процесса обезжиривания жировых стоков мясокомбинатов, были поставлены следующие основные задачи исследования: - 7 - исследование эффективности обезжиривания сточных вод мясокомбинатов электрофлотаиионным способом с растворимыми дюралюминиевыми электродами и определение оптимальных условий процесса электрофлотации жирового стока; - разработка методики расчета установок с растворимыми дюралюминиевыми электродами.В результате проведенных исследований выявлен ряд закономерностей, позволивших разработать высокоэффективную технологию обезжиривания сточных вод мясокомбинатов. Метод защищен авторскими свидетельствами СССР /4, 56/, получен приоритет на изобретения Госкомизобретений (3310554/26 102327; 3347130/26 I0234I; 3348384/26 153752; 3348784/26 153375). Исследования, проведенные автором в период с 1972 по 1978 годы на Тираспольском мясокомбинате, посвящены разработке прогрессивной технологии с оптимальными параметрами процесса электрофлотации, выбору рациональных технологических схем извлечения жира, очистки воды требуемого качества по СНиП (Строительные Нормы и Правила), допустимой для повторного ее использования на технические нужды. Полученные результаты легли в основу проектирования электрофлотационных установок, выполнены технико-рабочие проекты, которые внедрены на мясокомбинатах. Годовой технико-экономический эффект по Тираспольскому мясокомбинату составил 100 тыс.рублей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I* Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения электрофлотационного способа обработки жирового стока с использованием растворимых дюралюминиевых электродов. Разработанный способ и аппарат защищены авторскими свидетельствами: № 785219, Б.И., 1980, № 45; № 983072, Б.И., 1982, № 47 и положительным решением Госкомизобретений по заявке № 334878/26 (153375).

2. Установлены оптимальные параметры процесса электрофлотации жира из производственных вод мясокомбинатов, также доказано, что извлеченный жир по разработанной технологии может быть использован для производства сухих животных кормов (СЖК).

3. Получены интерполяционные модели кинетики процесса электрофлотационного извлечения жира и очистки производственных вод, построены номограммы.

4. Разработана, изготовлена, смонтирована, пущена и сдана в эксплуатацию на Тираспольском мясокомбинате МССР электро-флоташонная установка для извлечения жира и очистки жирового стока мясокомбината.

5.Выполнен технико-рабочий проект, который рекомендован Минмясомолпромом МССР для использования на Кишиневском, Дондю-шанском, Чадыр-Лунгском мясокомбинатах, а также на Кишиневском кожевенном производственном объединении.

Экономическая эффективность от его внедрения составляет 200 тыс.руб. в год для мясокомбинатов средней мощности.

1. Авдиевич Н.М., Кудряшов Г.П., Захаров М.А. Электрохими-ческий способ очистки воды. Городское хозяйство Москвы. 1958, № 10, с. 33 35.

2. Айзенштейн П.Г., Алярова Ф.Г. Химико-флотационный методочистки сточных вод. Нефтепереработка и нефтехимия. 1964, № 3, с. 18 22.

3. Арчакова Г.А., Воронин А.Г. Перспективные методы очисткисточных вод в промышленности. Минск: БелНИИНТИ, 1974.61 с.

4. Бахчиванжи З.Д., Сафронов И.И. Электрофлотационный аппарат. Авт. свид. СССР, № 983072, опубл. в Б.И., 1982, № 47.

5. Беззубов Л.П. Химия жиров. М.: Пищепромиздат. 1962.307 с.

6. Белоглазов К.Ф. Закономерности флотационного процесса.

7. М.: Металлургиздат, 1947. 147 с.

8. Биллитер Ж. Промышленный электролиз водных растворов.пер. с нем.) М., Госхимиздат, 1959, - 406 с.

9. Бухарин В.В. Производство технических жиров в США.

10. Маслобойно-жировая промышленность, 1964. № 3, с. 45.

11. Вайн Л.И., Бахчиванжи З.Д. Электрофлотация сточной массы на ферме. Сельское хозяйство Молдавии, № 2, с. 47.

12. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975.574 с.

13. Герасимов И.В. Очистка сточных вод общего стока нефтеперерабатывающих заводов, постоянным электрическим током с применением флотации. Тр. Уфимского нефтяного института. Вып. 3, 1960. с. 231 - 239.

14. Глембоцкий В.А. Основы физико-химических флотационныхпроцессов. М., Недра, 1980. 471 с.

15. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Электрообработка жидкостей. Химия, Л., 1976. 216 с.

16. Гришина Е.Е. Очистка маслосодержащих сточных вод методомэлектрохимической коагуляции. Тр. ВНИИ В0ДГЕ0, вып.14, 1966. с. 29 - 36.

17. Изьюрова А.И., Овчинкин И.П. Обеззараживание воды электролизом. Гигиена и санитария. 1945, № 10—II• с.6-15.

18. Карелин Я.А., Перевалов В.Г. Электролитическая очисткасточных вод от нефтепродуктов. Госстройиздат, М., 1967.241 с.

19. Кастальский A.A., Пальгунов П.П. Исследование по применению электрокоагуляции для очистки спецстоков. МИСИ им.Куйбышева. М., 1962. 185 с.

20. Кац В.М. Вода и сточные воды пищевой промышленности. М.,

21. Пищевая промышленность. 1972. 383 с,

22. Классен В.И., Макраусов В.А. Введение в теорию флотации.

23. М., Госгортехиздат, 1959. 636 с.

24. Краснобородько И.Г., Светашова Е.С. Электрохимическаяочистка сточных вод. Л., ЛИСИ, 1978. 89 с.

25. Кречетов В.И., Бахчиванжи З.Д. Разделение сточных водсвинооткормочных комплексов электрофлотационным способом. Тр. КПИ им. С.Лазо, 1971, т. 26. с. 152.

26. Кузнецова Г.Н. Состав сточных вод предприятий мяснойпромышленности. Экспресс-информация. Мясная промышленность, ЦНИИТЭИ мясомслпром, I, 1976, № I, с. 7 - 12.

27. Кузнецова Г.Н., Степанова О.П. Использование физикохимических способов в предварительной очистке сточных вод мясокомбинатов. Обзорная информация, "Мясная промытленность", ЦНИИНТИ Мясомолпром, 1977, с. 2-7.

28. Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев, Наукова думка, 1977.164 с.

29. Кунина Л.А. Из опыта электролитического обеззараживанияпитьевых вод. Гигиена и санитария, 1964, № 12, с. 24-26.

30. Ламб Г. Гидродинамика. М-Л., Перс, с англ. Гостехиздат,1977. 928 с.

31. Лапшин А.П., Рыхыжанов О.П. Исследование кинетики разделения жировой эмульсии на трехфазных жировых сепараторах.

32. Мясная индустрия СССР, 1966, № 6, с. 29.

33. Либерман С.Г., Снитарь А.И. Использование животных жиров вкачестве добаврк в комбикорма. ЦНИИНТИ пищепром. Мясная и пищеперерабатывающая промышленность, 1967, вып. I, 6 с.

34. Линьков Ф. Установка для очистки сточных вод. Мясная индустрия СССР, 1973, № 8, с. 25 27.

35. Лоренц В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев. Буд1вельник, 1972. 187 с.

36. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод. М., Химия, 1974 г. 334 с.

37. Малько В.Ф. Исследование удаления нерастворимых веществ приэлектрофлотации сточных вод. Автореф. Дис. . к-та техн. наук. Киев, 1973, 24 с.

38. Мартынова А.П. Очистка зажиренных промстоков методом электрокоагуляции. Тр. Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта, 1965. в. 75, 42 с.

39. Матов Б.М. Флотация в пищевой промышленности. М., 1976.165 с.

40. Матов Б.М. Электрофлотационная установка с растворимымианодами. Электронная обработка материалов. 1966, № 4, с. 94 96.

41. Матов Б.М. Электрофлотация частиц с применением флотационных реагентов. Электронная обработка материалов, 1966, № 3, с. 80-82.

42. Мацнев А.И. Очистка воды флотацией. Киев. Буд1вельник,1976. 132 с.

43. Методика (Основные положения) определения экономическойэффективности в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. ВНИИПИ и ТЭИ, М., 1978. 31 с.

44. Наука о мясе и мясопродуктах. Пер. с англ. М., Пицепромиздат, 1963. 392 с.

45. Надысев B.C. Очистка сточных вод предприятий масло-жировойпромышленности. Пищевая промышленность, 1976. 183 с.

46. Николадзе Г.И. Обеззараживание природных и оборотных вод.,

47. М.: Стройиздат, 1978. 160 с.

48. Обух П.А., Бахчиванжи З.Д., Сафронов И.И. Математическоемоделирование электрофлотационной очистки сточных вод. Сельское хозяйство Молдавии, 1980, № 9, с. 49 50.

49. Оздоровление сред электрическими методами (сб. статей,отв. ред. О.В.Смирнов). Л,, 1973. 135 с.

50. Очистка воды электрокоагуляцией (Л.А.Кульский, П.П.Строкач,

51. В.Д.Слипченко, Е.И.Сайгак. Киев. Цуд1вельник, 1978. -112 с.

52. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности (С.М.Шифрин, Г.В.Иванов, Б.Г.Мишуков, Ю.А.Феофанов). М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 272 с.

53. Очистка вод атомных электростанций (Л.А.Кульский, Э.Б.Строкач, А.М.Ворошилова, В.А.Близюкова, под общ. ред. Л.А.Ку-льского\ Киев, Наукова думка, 1979. 207 с.

54. Пальцев М.И., Ковтунова Л.Е., Позорова Л.Ф. Очистка сточных вод предприятий мясной промышленности. М., ЦКИИТЭИ мясомолпром, 1968. с. 32.

55. Песенсон И.Б. Исследование по очистке сточных вод мясокомбинатов. Автореф. дисс. к-та техн. наук. Л., 1968, 27 с.

56. Полкин С.И., Бергер Г.С. О формах закрепления и флотационном действии длинноцепочных собирателей. УШ Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых, т. I, Л. Изд-во Ин-та механосбор, 1969, с. 290 299.

57. Присяжнюк Б.Л., Бахчиванжи З.Д., Самаркин И.П. Электрофлотанионная обработка жировых стоков убойного цеха мясокомбината. Электронная обработка материалов, 1976, № I, с. 9091.

58. Присяжнюк Б.Л., Бахчиванжи З.Д. Концентрация взвешенныхчастиц в пене при электрофлотации сточных вод животноводческих хозяйств. Тр. КСХИ им.Фрунзе. Кишинев, 1972. -с. 78 79.

59. Процессы и аппараты пищевых производств (В.Н.Стабников,

60. В.Д.Попов, Ф.А.Редько, В.М.Лысянский). Из-во пищевая промышленность. М., 1976. 665 с.

61. Пузанов В.М., Жироуловители. М., Госгориздат, 1957.

62. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. М., Пищевая промышленность, 1974. 584 с.

63. Романчук И.В., Матов Б.М. Эффективность обезжиривания сточных вод методом электрофлотации. Информационный листок ИЭИНТИ при Госплане МССР, Кишинев, 1968, № 7, с. I.

64. Сафронов И.И., Бахчиванжи З.Д. Электрохимический способочистки сточных вод. Автор, св. СССР № 785210, Б.И., 1980. № 45, с. 81 82.

65. Смолков В.Д. Биохимическая очистка сточных вод мясокомбинатов после их обработки электрокоагуляцией. Автор.

66. Дис. к-та техн. наук, Л., 1977. 25 с.

67. Типовой проект № 902-274. Очистные сооружения для сточныхвод мясокомбинатов. ЛИСИ, Л., 1974. 115 с.

68. Федоров Н.Е. Методы расчетов процессов и аппаратов пищевыхпроизводств. М., Пищевая промышленность, 1966. 292 с.

69. Фрумкин А.Н. Кинетика электродных процессов. Из-во МГУ,1952.61. фукс H.A. Механика аэрозолей. М., Изд-во АН СССР, 1955. 246 с.

70. Шабалин А.Ф. Опыт извлечения жира из сточных вод мясокомбинатов. Очистка сточных вод. Техническая информация. М., 1964, № I, с. 5.

71. Шведов В.П., Якушев М.Ф. Использование электрофореза,электрокоагуляции и электрофлотации для очистки радиоактивных сточных вод. Радиохимия, 1970, № 6, 12, с. 811-876.

72. Шифрин С.М., Иванов Г.В., Ющенко В.Д. Очистка сточных водмясокомбинатов на производственной электрокоагуляционной установке (ЭФК-У). В сб. Материалы научно-технической конференции. Иркутск, 1975, с. 12.

73. Шифрин С.М., Песенсон М.Б. Новый способ эффективного вьщеления жира из производственных сточных вод мясокомбинатов флотационной машиной эмпеллерного типа. Доклады к ХХП научной конференции. ЛИСИ, Л., 1964.

74. Ющенко В.Д. Исследования по предварительной очистке сточных вод мясокомбинатов методом электрофлотации и электрокоагуляции. Автор, дис. . к-та техн.наук, Л., 1976. -23 с.

75. Якименко Л.М., Модылевская И.Д., Ткачек З.А. Электролизводы. М., Химия, 1970. 264 с.

76. Яковлев С.В. Электролитическая очистка сточных вод. АКХим.Панфилова. Материалы санитарно-технической конференции. МКХ РСФСР, 1948.

77. Ярославский З.Д. Исследование работы электролитическихкоагуляторов небольшой производительности. В тр. БНИИГ, т. I, 45, Из-во Колос, 1965, 145 167 с.

78. Ionescu I., Ivanovici A. si studi u comparativ cuprivirela elecacitatea unor coogulanti asupra apelor rezidule dela abatoare. Industia alimentara. 1966, N 3, IT 121.

79. Kire berg H. Topfor E. The mineralization of air bulblesin flotation. 1964, H.p.139.

80. Marson M. Electrolytic sewagetaent, the modern procese.

81. Kater pollution control federation, N" 2, 1967, 66, 109-120, 20, 124-134.

82. Mondial L., Buonicontro E. Studio electrochimico deeliguami. Ingeneria conit, 1958. V. 6, IT 6.

83. Stranch D., Nuhn C. Bere, munch Tuerarrte Wache, 1968,81, 22.83* Toma I. Recuperarea petroliluii si epuarea apelor rezidu-ale petroliere. Ed, Tehnica, 1965, 265*