способ очистки сточных вод молочного производства

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод молочного производства путем обработки стоков реагентами с последующим разделением фаз флотацией, отличающийся тем, что в качестве коагулирующего реагента применяют оксихлорид алюминия, дозу которого подбирают в зависимости от соотношения массовой концентрации жиров и белков в сточных водах, находящегося в пределах 0,17<К_ж<13,2, по формуле:

где D - доза ОХА, мг/л;

Э - эффект очистки по ХПК, %;

К_ж - соотношение массовой концентрации жиров и белков, содержащихся в сточных водах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до обработки реагентами предварительно сточные воды молочных производств, имеющих соотношение жира и белка меньше 1, смешивают в усреднителе со стоками молочных производств, соотношение жира и белка которых больше 5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод предприятий молочной промышленности. Сточные воды молокоперерабатывающих заводов содержат высокие концентрации органических загрязнений (жир, белок, лактоза), загрязнены также неорганическими соединениями и синтетическими поверхностно-активными веществами (моющие вещества). Для обработки стоков молочных заводов применяются различные методы, выбор которых зависит от количества и характеристики загрязнений сточных вод, а также условий их сброса. Согласно существующим требованиям стоки молокоперерабатывающих предприятий перед их сбросом в городскую канализацию, или на собственные сооружения биологической очистки должны проходить локальную очистку.

Известен способ очистки сточных вод, в частности сточных вод молочных заводов, включающий предварительное введение собирателя, затем коагулянта, отстаивание и отделение осадка флотацией (патент РФ №2104963, МПК С02F 1/52, опубл. 20.02.1998 г.).

Такой способ очистки требует введения высоких доз реагентов и при этом малоэффективен для снижения концентрации органических загрязнений из-за нестабильности процесса коагуляции, т.к. не учитывается неоднородность состава сточных вод молокоперерабатывающих заводов.

Известен способ физико-химической очистки с использованием в качестве коагулянта хлорида магния и флокулянта (ПАА) с последующим отстаиванием, при котором перед введением коагулянта в сточные воды предварительно разбавляют промывными или оборотными водами до концентрации взвешенных веществ 8-15 г/л и рН=9,5 и выше (патент РФ №2234463, МПК С02F 1/52, С02F 1/56, опубл. 20.08.2004 г.).

Способ сложен в использовании и малоэффективен при удалении органических веществ, т.к. требуемая степень удаления взвешенных веществ для сточных вод молочных заводов практически всегда обеспечивается при обработке этих стоков более простым способом.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ очистки масло- и жиросодержащих сточных вод путем обработки совместно азотной кислотой и флокулянтом «Флокатон ВС-854» с последующим разделением фаз флотацией (патент РФ №2228301, МПК С02F 1/52, С02F 1/56, опубл. 10.05.2004 г.).

Недостатком способа является низкая эффективность снижения концентрации органических загрязнений, т.к. не обеспечивается стабильность процесса коагуляции с применением кислоты и флокулянта, а также то, что не учитываются возможные резкие колебания состава (в т.ч. кислотности) сточных вод молокозаводов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности очистки от органических загрязнений путем подбора дозы коагулирующего реагента (коагулянта) в зависимости от соотношения жира и белка, содержащихся в сточных водах.

Сущность способа очистки сточных вод молочного производства, включающего обработку сточных вод реагентами с последующим разделением фаз флотацией заключается в том, что в качестве коагулирующего реагента применяют оксихлорид алюминия, дозу которого подбирают в зависимости от соотношения массовой концентрации жиров и белков в сточных водах, находящегося в пределах 0,17<К _ж<13,2, по формуле:

где D - доза ОХА, мг/л;

Э - эффект очистки по ХПК, %;

К_ж - соотношение массовой концентрации жиров и белков, содержащихся в сточных водах.

До обработки реагентами предварительно сточные воды молочных производств, имеющие соотношение жира и белка меньше 1, могут быть смешаны в усреднителе со стоками молочных производств, соотношение жира и белка которых больше 5.

Очистку сточных вод осуществляют следующим образом. Исходные сточные воды поступают в усреднитель, который предназначен для усреднения состава сточных вод. В усреднителе могут быть смешаны стоки молочных производств, имеющие соотношение жира и белка меньше 1, со сточными водами молочных производств, соотношение жира и белка которых больше 5. Из усреднителя сточная вода подается в нейтрализатор, в котором производится корректировка рН стока до оптимальных значений путем ввода реагентов (кислоты или щелочи в зависимости от исходной рН). Далее в воду добавляется раствор коагулянта. После смешивания этих сред осуществляется флотация. Часть очищенной рециркулируемой воды забирается рециркуляционными насосами и подается в напорный бак-сатуратор, где происходит растворение воздуха в рециркулируемой воде. Воздух засасывается из атмосферы эжектором, установленным на напорной линии насосов.

Образующаяся при очистке во флотаторе пена с помощью пеногонного скребка собирается в лоток, располагаемый в конце флотатора, и отводится. Удаление осадка из нейтрализатора и флотатора предусматривается по осадкоотводящим трубам в резервуар - накопитель осадка. Оттуда осадок насосами направляется в осадкоуплотнитель, где осадок уплотняется, а его влажность снижается с 99% до 98-97%.

В качестве коагулянта используют оксихлорид алюминия (ОХА), а в качестве нейтрализующих реагентов - кислота и щелочь.

При очистке стоков молокоперерабатывающих заводов коагуляционным методом эффективность удаления органических загрязнений определяется активностью взаимодействия молочного белка и добавленного коагулянта. Степень активности белка зависит от площади поверхности жировой фазы, т.к. в молоке жир и белок связаны друг с другом. Чем больше содержание жира, тем больше площадь адсорбции для белковых молекул. Адсорбция сопровождается разворачиванием пептидных цепей белка с высвобождением дополнительных активных функциональных групп. Чем больше соотношение жира и белка в гомогенизированном молоке, тем больше высвобождено активных функциональных групп белка для контакта с коагулянтом, и тем меньше требуемая доза коагулянта.

При выборе дозы коагулянта для очистки сточных вод молочных заводов с несколькими видами производств учитывается влияние состава (соотношение жира и белка, обозначенное K _ж) сточных вод, образующихся от разных производств, на величину эффективности очистки. Дозу коагулянта подбирают на основании зависимости (1), полученной эмпирически по экспериментальным данным.Уравнение (1) характеризует зависимость дозы коагулянта от эффективности очистки и состава сточных вод. Данная формула справедлива в области значений D от 30 до 180 мг·л ^-1 и К_ж от 0,17 до 13,2.

Для доказательства эффективности предложенного способа приведены примеры очистки сточных вод молочных производств.

Пример 1. В сточные воды молочного завода от производства нежирного кефира, имеющие соотношение жира и белка 0,33 и ХПК 337 мг/л, при рН=6,5 дозируют коагулянт (ОХА) в количестве 60 мг·л ^-1 (по Al₂О₃ ). Далее осуществляется флотация. В очищенной воде величина ХПК снизилась до 159,4 мг/л, а эффективность очистки составила 52,7%.

В те же сточные воды при рН=8,0 дозируют ОХА в количестве 180 мг·л^-1 (по Al₂ О₃). После флотации величина ХПК снизилась до 143,6 мг/л, а эффективность очистки составила 57,4%.

Пример 2. В сточные воды молочного завода от производства молока средней жирности, соотношение жира и белка которых 1,25, ХПК 418 мг/л, вводят 60 мг·л^-1 (по Al ₂O₃) ОХА. После флотации показатель ХПК снизился до 175,6 мг/л, а эффективность очистки составила 58%.

В те же сточные воды с тем же соотношением жира и белка (1,25), но имеющих ХПК 1420 мг/л, вводят 60 мг·л ^-1 (по Al₂О₃ ) ОХА. После флотации показатель ХПК снизился до 553,8 мг/л, а эффективность очистки составила 61%.

Пример 3. Для очистки стоков от производства обезжиренного молока, в которых соотношение жира и белка равно 0,17, добавляют 120 мг·л ^-1 (по Al₂О₃ ) при рН=6,5. Пройдя ступень флотации, эффективность очистки по ХПК не превышает 53%. Для очистки стоков от производства сливок высокой жирности, в которых соотношение жира и белка составляет 13,2, дозируют ОХА в количестве 30 мг·л^-1 (по Al₂O₃) при рН=7,0. После обработки воды во флотаторе эффективность очистки по ХПК достигает 88%.

Пример 4. При предварительном соединении указанных в примере 3 видов стоков в усреднителе (перед нейтрализацией), с учетом того, что соотношение объемов первых и вторых сточных вод составляет 3:4, соотношение жира и белка получившейся смеси будет равно 3,78. В полученную смесь сточных вод вводят 30 мг·л ^-1 (по Al₂O₃ ) OXA. Затем образовавшиеся хлопья флотируются. Эффект очистки по ХПК достигает 72%. Предлагаемое решение позволяет повысить в среднем эффективность очистки и снизить расход коагулянта.

В таблице 1 представлены результаты очистки по предлагаемому способу.

Таблица 1
Вид производства	Соотношение жира и белка	Доза коагулянта, мг/л	ХПК до очистки	ХПК после очистки	Эффективность очистки, %
Нежирный кефир	0,33	60	337	159,4	52,7
Нежирный кефир	0,33	180	337	143,6	57,4
Молоко (жирность 3,5%)	1,25	60	418	175,6	58
Молоко (жирность 3,5%)	1,25	60	1420	553,8	61
Обезжиренное молоко	0,17	120			53
Сливки (жирность 33%)	13,2	30			88
Смесь стоков	3,78	30			72

Как видно из таблицы 1, при коагуляционной обработке стоков, имеющих соотношение жира и белка <1, эффективность удаления органических загрязнений (по ХПК) составляет 50-53%. В сточных водах с соотношением жира и белка 1-5 эффективность коагуляции (по ХПК) достигает 58-70%, а при соотношении тех же веществ >5 степень очистки по ХПК превышает 80%. Поэтому возможно целевое планирование сброса сточных вод от различных производств с разным составом загрязнений (соотношением жира и белка) для получения их конкретной смеси с целью достижения определенного эффекта очистки. Зная заранее, стоки каких производств предполагается объединить, определяется соотношение жира и белка образовавшейся смеси, а затем подбирается доза ОХА.