автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологических решений по обеспечению экологической безопасности хлебопекарного производства

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

МЕТОДЫ ОЧИСТБСИ СТОЧНЫХ ВОД

2.1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД

2.2. МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

2.3. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ

СТОЧНЫХ В ОД

2.4. МЕТОДЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

2.4.1. КОАГУЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

СТОЧНЫХ ВОД

2.4.1.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ПРОЦЕССА КОАГУЛЯЦИИ

2.4.1.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИЕЙ

2.4.1.3. ОСАЖДЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ ВОДЫ-~

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Вьшор НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ в СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ ХП

3.3. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА сточных вод

3.4. ОБОСНОВАНИЕ ВЬШОРА МЕТОДА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

3.5. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ БЛОКОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ИСПЫТАНИЕ УСТАНОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

В настоящее время проблемам экологической безопасности уделяется большое внимание, в том числе вопросам обеспечения безопасности продуктов питания и развития экологически чистых технологий. Принят ряд законов, направленных на улучшение состояния окружающей среды и обеспечения экологической безопасности населения. Это- « Закон об охране окружающей среды», «Закон об охране атмосферного воздуха», «Закон о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и ряд других Законов, направленньж на решение экологических проблем.

Влияние хозяйственной деятельности человека на качество воды в поверхностных источниках, являющихся основным ресурсом питьевого водоснабжения, привело к появлению в воде водоемов целого ряда веществ, влияющих не только на органолептические свойства воды, но и токсичных.

Правовые отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду, поддержания оптимальных условий водопользования и запщты водных объектов от загрязнений, определены Водным кодексом РФ, вступившим в силу в ноябре 1995 г.

Стратегия в области охраны вод от загрязнений основана на внедрении экологически чистых технологий, рациональном использовании воды, вводе в действие водоочистных сооружений, в т.ч. локальных и систем оборотного водоснабжения, соблюдении режима водоохранных зон и др.

Городские очистные сооружения, осуществляющие прием сточных вод (СВ) на станции биологической очистки и аэрации, предназначались для очистки хозяйственно-бытовых стоков и не способны задерживать загрязнения СВ, вызванные производственной деятельностью предприятий. Характеристикой СВ предприятий является ограничение условий водопользования населения из водных объектов, в которые эти СВ в конечном счете сбрасываются [1,2 ].

Даже такое, казалось бы экологически безопасное производство как хлебопечение - одна из древнейших отраслей - вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. Систематический анализ химического состава сточных вод предприятий не проводился, не был изучен и микробиологический состав.

Цель работы состояла в изучении состава сырья и загрязнений сточных вод предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности и разработке эффективной технологии очистки, удовлетворяющей условиям приема сточных вод в системы городской канализапди, с учетом производительности предприятия, специфики технологического процесса, существующей системы канализования сточных вод и особенностей региона.

Для выполнения поставленной цели было необходимо: -провести изучение состава сточных вод предприятий;

-провести обзор существующих методов очистки сточных вод и оценить возможность их применения на практике; -обосновать выбор метода очистки;

-экспериментальным путем установить зависимость между эффективностью очистки сточных вод от приоритетных загрязнений и режимами работы электродных блоков;

-разработать технологическую схему очистки, учитывающую объем и неравномерность поступления сточных вод, а также специфику технологии и условий канализования;

При исследовании состава сточных вод предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности (ХМП) был выявлен целый ряд загрязнителей, связанных как непосредственно с технологией выпечки хлеба и хлебобулочных изделий, так и наличием загрязнений от смывов с оборудования, хозяйственно-бытовых стоков, стоков автохозяйств и ливневых стоков. Были изучены пути поступления загрязнений в сточные воды предприятий ХМП, впервые исследован их химический и микробиологический состав.

В Российской Федерации работает около 1400 крупных хлебозаводов и комбинатов и около 800 предприятий, выпускающих макаронную продукцию. в настоящем исследовании рассмотрены загрязнения технологических сточных вод, которые отводятся в городские канализационные сети, и далее на станции аэрации с последующим сбросом их в открытые водоемы.

На основании анализа существующих методов очистки и результатов экспериментальных исследований рекомендована технологическая схема, включающая стадии отстаивания, флотации и электрокоагуляции.

Исследован состав сточных вод более 50 предприятий хлебопекарной промышленности и разработаны «Методические указания по нормированию, учету и контролю загрязняющих веществ в сточных водах предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности».

Первым этапом работы было определение номенклатуры и диапазонов концентраций загрязняющих веществ в сточных водах предприятий ХМП. Исследован состав сточных вод хлебозаводов от производственной (технологической) и хозяйственно-бытовой деятельности, проанализированы источники загрязнений. Проведен анализ существующих методов очистки сточных вод, близких по составу сточным водам предприятий пищевой промышленности.

Среди перспективных методов очистки сточных вод, содержащих в значительных концентрациях взвешенные вещества, нефтепродукты, жиры наиболее технологичными, эффективными и экономичными являются электрокоагуляция и электрофлотация. Создание высокоэффективных и малоэнергоемких аппаратов, простых по конструкции и несложных в обслуживании, связано с совершенствованием модификаций электродных систем таких установок. Эта задача в числе других решалась в данной работе.

2.ЛИТЕРАТУРНЫИ ОБЗОР.

2.2.Методы очистки сточных вод.

7. Результаты работы внедрены путем создания опытно-промышленных установок и эксплуатации локальных очистных сооружений на хлебозаводах в Королеве, Люберцах, Ногинске, Жуковском, Мытищах.

8. Разработанные и утвержденные «Методические указания по нормированию, учету и контролю загрязняющих веществ в сточных водах предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности», являющиеся основанием для установления перечня контролируемых показателей и проведения расчетов количества загрязнений, предлагается учитывать при заключении договоров на прием сточных вод в городскую канализацию.

9. На основании выполненных исследований разработаны рекомендации и методики расчетов по применению комбинированной технологии очистки сточных вод, позволяющие добиться высокой степени очистки сточных вод при относительно невысоких энергозатратах, капитальных и эксплуатационных расходах. Предлагаемая схема локальных очистных сооружений обеспечивает эффективную очистку (90-95%) сточных вод от взвешенных веществ, ионов тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов и жиров.

10. С учетом освоенного выпуска целевого оборудования рекомендовано предприятиям хлебопекарной промышленности устанавливать локальные очистные сооружения, основанные на принципе электрофлотокоагуляции с последующей фильтрацией выделяемой пены.

Заключение.

Исследован состав сточных вод предприятий хлебопекарной промышленности и разработаны «Методические указания по нормированию, учету и контролю загрязняющих веществ в сточных водах предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности». Впервые изучен микробиологический состав сточных вод.

Установлено, что основными источниками загрязнений сточных вод являются сырье и содержащиеся в нем примеси. Сточные воды предприятий формируются на всех стадиях технологического процесса от выпечки хлеба до хозяйственно-бытовой деятельности (мытье оборудования и производственных помещений, хозяйственно-бытовые сбросы, сточные воды автохозяйства и ливневые стоки).

Одним из эффективных мероприятий по охране водных источников является массовое строительство очистных сооружений.

Среди перспективных методов очистки сточных вод, содержащих в значительных концентрациях взвешенные вещества, нефтепродзАты, жиры наиболее технологичными, эффективными и экономичными являются электрокоагуляция и электрофлотация. Создание высокоэффективных и малоэнергоемких аппаратов, простых по конструкции и несложных в обслуживании, связано с совершенствованием модификаций электродных систем таких установок. Эта задача в числе других решалась в данной работе.

На основании экспериментальных исследований рекомендована технологическая схема, включающая стадии отстаивания, флотации и электрокоагуляции.

1. Цветкова E.H. Очистка городских сточных вод, Москва, 1998г.

2. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, Москва, 1999г.

3. СаНПиН 2. 1.5.980-00. «Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов».

4. Апельцина Е.И. Оптимизация процесса контролирования примесей сточных вод, «Химия и технология воды», т.4, №5, 1989г.

5. Яковлев СВ., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод, Москва, 1985г.

6. Жмур П. С. «Биоценотические изменения активного ила, функционирующего в условиях экстремального антропогенного воздействия». Диссертация, Москва, 2000г.

7. Назаров В.Д. Коллоидно-физические аспекты очистки промышленных сточных вод, Уфа, 1988г.

8. Никитина О.Г., Жмур Н.С., Горбань Н.С. Гидробиологический контроль работы городских очистных сооружений. Контроль качества природных и сточных вод, с.44-51, 1982г.

9. Клименко H.A., Кагановский А.М., Смолин С.К. Использование гранулированных углей при очистке загрязненных вод, «Химия и технология воды», т. 19, №4,1997г.

10. Назаров В.Д. Современное состояние и перспективы развития теории флотации, М., Наука, 1989г.

11. Кульский Л.А. Очистка природных вод, М., 1980г.

12. Козлова Р.Г. Газообразование в флотационных аппаратах "Инженерно-физический журнал», Т.2, С.23., 1986г.

13. Рулев Н.П. Теоретическое обоснование некоторых экспериментально установленных закономерностей флотации мелких частиц "Коллоидный журнал", 40, № 6, 1202., 1978г.

14. Назаров В.Д. Диссертация "Очистка нефтесодержащих вод", Уфа, 1996г.

15. Мархасин И.Л., Назаров В.Д. Опытные испытания электрофлотационных аппаратов. Сборник "Проблемы окружающей среды и природных ресурсов", 1998г., 1.

16. Кравченко B.C. Автореферат "Комбинированные технологии биологической и физико-химической очистки сточных вод", Ленинград, 1983г.

17. Зайцев Е.Д., Абраменко А.П. Интенсификация очистки сточных вод промышленных предприятий методами гальванокоагуляции "Интенсификация процессов очистки сточных вод", Семипалатинск, 1994г.

18. Мохамад В.И. Автореферат "Доочистка сточных вод свеклосахарных заводов методом флотации и коагуляции", Киев, 1989г.

19. Варюшина Т.П. Автореферат "Очистка маслосодержащих сточных вод физико-химическими методами" Москва, 1990г.

20. Злобина B.C. Автореферат "Удаление взвешенных и нефтесодержащих продуктов из сточных вод от мойки заводского электроаккумуляторного транспорта" М., 1990 г.

21. Яковлев СВ., Краснобородько И.Г., Рогов В.М., «Технология электрохимической очистки воды», Стройиздат, 1987г.

22. Назарян М.М., Ефимов В.Т., Кульский Л.А. Исследование кинетики коагуляции капелек эмульсии в колонных электрокоагуляторах. «Химия и технология воды», 7 т., №1, 1985г.

23. Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А. Очистка воды электрокоагуляцией, Киев, 1978г.

24. Мартенсен В.Н., Кичигин В.И. Устройство для очистки сточных вод от взвесей и коллоидов в больших концентрациях, «Химия и технология воды», 2,№1., 1980г.

25. Злобина B.C., Гухлернер М.А. К расчету потенциала электрода при электрохимической обработке воды. Сборник "Наука и техника в городском хозяйстве", Киев, Буд1вельник, вып.47, с.80-82., 1981г.

26. A.C. № 812736 (СССР). Электролизер для очистки воды. Блинов A.B., Цыганов В.П., Блинов И.А., Ильфирович В.М. и др. БИ, № 10. 1981г.

27. Николаев Н.В., Козловский A.C., Очистка природных вод фильтрованием с электрокоагуляцией, «Химия и технология воды», т.4, №3, 1990г.

28. Мархасин И.Л., Назаров В.Д., Тихомиров А.Г. Влияние конвективного движения жидкости на ее электрофлотационную очистку. «Химия и технология воды», т.8, №4,1986г.

29. Баклан В.Ю., Трегуб В.И., Петров В.М. Электрокоагуляционная очистка промывочных вод сложного состава, «Химия и технология воды», т. 14,34.

30. Березуцкий В.В. Автореферат "Очистка и регенерация масло-эмульсионных сточных вод", Киев, 1987г.

31. Краснобородько И.Г., Никифоров М.Т. Автоматизированная установка очистки сточных вод красильно-отделочных производств. "Химия и технология воды", Киев, 1994г, № 3, с.27.

32. Слипченко A.B., Максимов В.В., Кульский Л.А. современные малоизнашиваемые аноды и перспективы развития электрохимических технологий водообработки, «Химия и технология воды», 3, 1993г, с. 180.

33. Злобина B.C., Малько В.Ф. «О применении длинномерных электродов при очистке природных и сточных вод». Сборник "Наука и техника в городском хозяйстве", Киев, 1979г, вып.41, с.69-71.

34. Злобина B.C. "Некоторые особенности применения фазово-дисперсионной классификации при характеристике примесей сточных вод" (соавтор Малько В.Ф.). Сборник "Наука и техника в городском хозяйстве", Киев, Бу-д1вельник, 1980г, вып.44, с.92-94.

35. Ренин Б.Н., Майожес O.B. Эксплуатационная модель работы канализационных отстойников, "Водоснабжение и санитарная техника", 1988г., № 4, С.20.

36. Мясников И.В., Потанин В.А. Очистка нефтесодержащих вод на установках заводского изготовления, "Водоснабжение и санитарная техника", 1988г., №6, с.20-27.

37. Краснобородько И.Г., Никифоров М.Т., Ефимова О.Г., Макаров СМ. Электросорбционная очистка сточных вод от красителей и ПАВ. Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. Л., ЛИСИ, 1983,с.70-73.

38. Краснобородько И.Г. Комбинированный аппарат физико-химической очистки сточных вод от красителей и ПАВ. Информационный листок № 7184, Л.,ЦНТИ, 1983г, 4с.

39. Ковальчук В.А. Автореферат "Технология физико-химической и биологической очистки сточных вод свиноводческих комплексов с предварительным удалением аммония", М., 1989г.

40. Винокуров P.P. Жироловка 22, "Водоснабжение и санитарная техника", 1998г,№12, С.9.

41. Прокопчук И.Т., Сергеев Ю.С Электрокоагуляторы с вращающимися электродами, «Химия и технология воды», 1980г, т.2. №4.

42. THMOHICHKO М.Н., Клименко H.A. Применение активных углей в технологии очистки воды и сточных вод, «Химия и технология воды», 1990г, 12т., №8.

43. Назаров В.Д. Очистка воды электрохимическими методами. Сборник "Коллоидно-физические аспекты очистки промышленных стоков", Уфа, 1988г.

44. Иванишвили А.И., Пржегорлинский В.И., Калиниченко Т.Д. Сравнительная оценка эффективности электрокоагуляционного и реагентного способов осветления сточных вод, «Химия и технология воды», 9т., №5, 1987г.

45. Николадзе Г.И. Очистка сточных вод спиртзаводов, "Водоснабжение и санитарная техника", 1998г., № 8, с.20.

46. Гумен И.В. Физико-химическая очистка сточных вод фарфоровых заводов. "Водоснабжение и санитарная техника", 1997г., № 12, с. 10.

47. Абаляева Т.И., «Очистка сточных вод мясокомбинатов методом пенной сепарации». Диссертация, Л.,1981г.

48. Ковалев А.Г. Авторское свидетельство №463698, Устройство для отделения жира от воды, Б.И., №10, 1975г.

49. Винокуров Ф.Ф., Жироловка -22, Водоснабжение и санитарная техника, №4,1999г.

50. Лысый А.Е., Анчишкина Л.М. Об эффективности работы электролизной установки по обеззараживанию бытовых сточных вод, «Водоснабжение и санитарная техника», №8, 1990г.

51. Надысев В.С. Очистка сточных вод масло-жировой промышленности, «Пищевая промышленность», 1986г.

52. Волохова Л.Т. Диссертация «Экологические проблемы хлебопекарного производства исследование технологий выбросов в атмосферу и сбросов в сточные воды», Москва, 1999г.

53. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий. М., Министерство хлебопродуктов СССР, ППО "Хлебпром", 1989г.

54. Нормы технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности. ВНТП 02-92. М., Гипропищепром, 1992г.

55. Методические указания по разработке индивидуальных балансовых норм и нормативов водопотребления и водоотведения для хлебопекарных и макаронных предприятий. ГосНИИ Сибпромзернопроект., М., 1988г.

56. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», г. Москва 2002г.

57. Гончарук В.В., Тимоненко М.Н. Процессы адсорбции примесей воды на угольных фильтрах, «Химия и технология воды», т.16, №1, 1994г.

58. Рогов В.М., Филипчук В.Л., Анопольский В.Н. Применение электрокоагуляции-флотации в технологии обработки воды, «Электронная обработка материалов», №3,1992г.

59. Злобина B.C., Кульский Л.А., Малько В.Ф. Определение оптимальных параметров работы электрокоагулятора-флотатора, «Химия и технология воды», Т.4, №6., 1994г.

60. Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов, М., Минжилкомхоз РСФСР, 1988г.

61. Инструкция по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды, М., 1997г.

62. Водный кодекс РСФСР,1995г.

63. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.

64. ГОСТ Р 4979-79. Вода хозяйственно-питьевого и промыпшенного водоснабжения. Методы химического анализа. Отбор, хранение и транспортирование проб.

65. РД 52.4.04-85. Методические указания. Система контроля точности результатов измерений показателей загрязненности контролируемой среды.

66. Унифицированные методы анализа и очистки воды, Наукова думка., Киев, 1980г.

67. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды, Наукова думка., Киев, 1980г.

68. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промыпшенных сточных вод. Химия., М., 1984г.

69. Пилат Б.В., Якунин Е.Е. Оценка экономического эффекта природоохранной деятельности, КазНИИНТИ, 57,1990г.

70. Сборник санитарных правил и норм охраны поверхностных вод от загрязнения, Москва, 1995г.

71. ПоландоваР.Д., Волохова Л.Т., Смирнова Т.П., Никитин A.A. Совершенствование нормативных материалов для решения экологических проблем хлебопекарных промыпшенности, «Хлебопечение России», 1997г, №4,с.10-11.

72. Волохова Л.Т., Никитин A.A. Практические рекомендации по разработке материалов экологического состояния хлебопекарного производства, «Хлебопечение России», 1998г, №5, с.7-8.

73. Волохова Л.Т., Никитин A.A., Поландова Р.Д., Голубев В.Н. Сточные воды хлебопекарных предприятий источник загрязняющих веществ, «Экология и промышленность России», 1998г, №12, с. 28-30.

74. Волохова Л.Т., Никитин A.A. Водопотребление и водоотведение на хлебозаводах, «Хлебопродукты», 1999г, №2, с. 20-21.

75. Никитин A.A., Волохова Л.Т. Пути снижения загрязнений сточных вод хлебопекарного производства. Тезисы докладов 2-ой международной конференции, «Современное хлебопечение 99», 1999г, май, с. 93-94.

76. Поландова Р.Д., Волохова Л.Т., Никитин A.A., Жмур Н.С. Опыт внедрения локальных очистных сооружений для очистки сточных вод предприятий хлебопекарной промышленности, «Хлебопродукты», №2, 2002г.

77. Федсрильнал хонтруктная кориоращЛ "'Росхпсбопузо/с/х-г"1. СОГЛАСОВАНО

78. Государственно! и комшуга Российской Федерации по охране окружающей среды1. АЛ.Соловиянс>вписшом№ 03-12/35-868 от 24.03.97 г.1. УГВЕ}адЛК)1. Ал\991 г.1. МЕТОДИЧЕСКИН УКАЗАНШ!

79. Издание официальное Мосхза . 199731. СВЕДЕНИЯ о ДОКУМЕНТЕ

80. АЗРАБОТАН: Государственным научно-исследовательским институтом лебопекарной промышленности .

81. ДОБРЕН: Главным управлением аналитического контроля и |етрологического' обеспечения природоохранной деятельности при

82. Минприроды России письмом N407/1 от G5.09.96r. ' . •

83. ЮГЛАСОВАН: Минприроды" России письмом НОЗл/лЛл-Шот 03199А г. ' ,,.~.-.лд,;,,: .

84. ТВЕРЩ1ЕН: ФККТосхлебопродукг" 1996год. ,си:веден в действие: с "ОУ " 04 1999- г. •21. СОДЕРЖАНИЕ1. СВЕДЕНИЯ О ДОКУМЕНТЕ1. Введение.2. Общие положения.

85. Ссылки на нормативные документы. 2.2.0сновные понятия и определения. .

86. Характеристика источников загрязнений.

87. Характеристика загрязнений сточных вод предприятий хлебопекарной промышленности.

88. Источники поступления зафязняющих веществ' в сточные воды предприятий хлебопекарной промышленности. ; ' "•.

89. Расчет укрупненных удельных показателей водопотребления и водоотведения. /--А

90. Расчет средневзвешенных удельных показателей зафязняющихвеществ в сточных водах. V-•