Применение кальцийсодержащего отхода для очистки сточных вод масломолочного производства

УДК 536.42

В статье рассмотрена проблема загрязнения водоемов сточными водами масломолочного производства. Для решения проблемы предложено использование кальцийсодержащего отхода текущего производства металлургической извести Оскольского металлургического комбината

Ключевые слова: сточные воды масломолочной промышленности, сбор сточных вод в природные водоемы, загрязнение водоемов, эвтрофикация, кальцийсодержащий отход извести.

Загрязнение водоемов является главным образом следствием сброса в них сточных вод промышленных предприятий и населенных мест. Недоочищенные сточные воды, содержащие значительные количества органических веществ и микроорганизмов, приводят к поглощению растворенного кислорода, ухудшению качества воды, способствуют образованию осадка на дне. Водоемы становятся непригодными для питьевого и технического водоснабжения, в них погибает рыба. Кроме того, при загрязнении водоемов сточными водами ухудшается их эстетический вид и ограничивается возможность использования для купания, водного спорта, туризма и т.п.

В сточных водах пищевой промышленности загрязнения содержатся главным образом в виде растворимых органических соединений углеводов, органических кислот, белков и жиров, которые в воде подвергаются биологическому окислению. Продукты окисления приводят к возникновению неприятного запаха и вкуса, что недопустимо в случаях, когда вода предназначается для хозяйственных нужд и нужд пищевых производств.

На исследуемом предприятии образуются производственные, хозяйственно-бытовые, теплообменные и ливневые сточные воды.

Очистке подвергали производственные сточные воды, химический состав которых приведен в таблице 1.

Содержание в сточных водах легко окисляемых белковых веществ, углеводов и жиров приводит к быстрому загниванию и закисанию в результате брожения. Сбраживание молочного сахара в молочную кислоту сопровождается осаждением казеина и других протеиновых веществ. Водородный показатель (рН) сточных вод при этом снижается до 3,5-4,5. Самыми опасными для водоемов являются сточные воды, сбрасываемые при производстве казеина, твердых сыров и творога.

Производственные сточные воды масломолочных заводов, кроме перечисленных выше загрязнений, содержат химические соединения, применяемые для мойки емкостей, аппаратуры и полов (детергенты).

Образуемые на предприятии сточные воды приведенного химического состава (таблица 1) поступают в искусственный пруд, который используется населением поселка городского типа в рекреационных целях. Поэтому качество вод должно соответствовать нормативным показателям для культурно-бытовых водоемов.

Таблица 1. Результаты химического анализа производственных сточных вод

Анализ табличных данных показал несоответствие установленным нормам по водородному показателю, взвешенным веществам, ХПК и БПК. Данные компоненты способны вызвать деградацию водоемов вследствие обогащения воды биогенными элементами, стимулирующими эвтрофирование.

Для предупреждения закисания сточных вод нами предложено использование кальцийсодержащего отхода текущего производства металлургической извести Оскольского металлургического комбината (ОЭМК).

Кальцийсодержащий отход образуется в процессе обжига извести. Изучение минералогического состава кальцийсодержащего щебня осуществляли методом рентгенофазового анализа (РФА).

Анализ рентгенограмм показал, что в состав отхода входят следующие основные минералы: гидроксид кальция - (9,165; 7,865; 7,254; 6,172; 5,522; 5,140); карбонат кальция - кальцит d (C) - (3,048; 2,292; 2,505; 2,101; 1, 916; 1,879); белит - (4,301; 3,883); двухкальциевый феррит - (2,698; 2,233); кремнезем - 3,363.

Карбонат кальция относится к числу щелочных реагентов, исключающих перещелачивание растворов и создание среды выше 8,5, что является важным условием при сбросе сточных вод в природные водоемы.

При растворении карбоната кальция в воде происходит образование гидроксид-ионов.

В модельном эксперименте было установлено равновесное значение pH-водной среды на уровне 8,3-8,7 единиц в зависимости от массы щелочного реагента. Щелочное равновесие достигалось в течение 10 мин.

С целью достижения поставленной задачи по очистке сточных вод масломолочного завода собирали установку, состоящую из резервуара подачи сточной воды, сорбционной колонки и приемной камеры.

Сорбционную колонку заполняли кальцийсодержащим отходом различных фракций, полученных методом рассева: O, мм, 3,0 и 2,0. Через слой реагента пропускали сточные воды, предварительно выдержанные в течение 3 суток при температуре 20°С для моделирования процессов закисания. Пропущенный через слой реагента раствор собирали в приемной камере и определяли ряд параметров (таблица 2).

Таблица 2. Результаты очистки сточных вод

Анализ результатов выявил зависимость эффективности очистки от размера фракций реагента. Лучшие результаты достигаются при использовании фракции менее 2,0 мм.

Отмечено повышение рН, снижение кислотности очищенной воды. Общая жесткость воды в результате очистки меняется незначительно, что связано, очевидно, с плохой растворимостью карбоната кальция. Так как реагент используется как фильтрующий материал, то наблюдается уменьшение взвешенных веществ.

Вместе с тем необходимо отметить, что в данных условиях очистки не достигаются нормативы ПДС по таким параметрам, как БПК5 и ХПК. Можно предположить, что величина ПДС может быть достигнута вследствие разбавления сточной воды водой биологического пруда.

Дальнейшие наши исследования были направлены на улучшение ряда механических свойств кальцийсодержащего отхода путем его грануляции с последующей регенерацией отработанного реагента.

 Литература:

1 Порожнюк Л.А., Блужан О.А. Экологические аспекты утилизации карбонтных шламов в производстве строительных растворов. //Сб. докл. междунар. научно-методической конференции «Экология - образование, наука и промышленность». Белгород.- 2002.-Ч.3, С.172-174.
2 Порожнюк Л.А., Семенова Е.Ю. Способы дефосфотизации сточных вод. //Исследования и инновации в ВУЗе. Междунар. науч.-технич. конф. молодых ученых. Сб. докл. Ч1. Белгород. - 2012 С. 425-428.
3 Афонина А.В., Прискок Е.А., Афонина К.В., Порожнюк Л.А. Реагент для нейтрализации сточных вод мясо-молочных производств. //Материалы V Международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье», 14-16 ноября 2013 г., с. 41-45, Белгород, БГТУ им. В.Г. Шухова, 2013.- 308 с.
4 Лупандина Н.С. Утилизация осадков водоочистки в производстве керамических изделий. Научно-теоретический журнал Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова, 2012. - № 1. - С. 155-159.
5 Лоренц, В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности / Лоренс В.И. - Киев, 1972. - 188 с.

Calcium-containing waste in the wastewater treatment macromolecule production

The article deals with the problem of water pollution by sewage macromolecule production. To solve proposed the use of calciumcontaining waste of the current production of metallurgical lime Oskol metallurgical plant.

Key words: wastewater maslomolochny industry, collection of sewage water into natural water bodies, water pollution, eutrophication, waste calcium lime.

Poroznuk Lyudmila Alekseevna, candidate of technical Sciences, associate Professor;

Zhadan Oksana Olegovna, graduate student.

The Department of industrial ecology, Belgorod state University. V. G. Shukhov. 308012, Russia, Belgorod, St. Kostyukova, 46. BSTU named after V. G. Shukhov. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Журнал «Вода Magazine», №10 (110), 2016 г.