ВВЕДЕНИЕ
Решение проблем охраны окружающей среды неразрывно связано с сокращением отходов промышленного производства и, в том числе, с высокоэффективной очисткой промышленных сточных вод.
Среди крупных источников образования сточных вод следует выделить предприятия рыбообрабатывающей промышленности.
Водное сырье в рыбообрабатывающих производствах имеет сверхважное значение - вода применяется для реализации практически всех технологических операций рыбопереработки, так на каждую тонну продукции на предприятиях в среднем расходуется 18-20 тонн воды. Таким образом, предприятия рыбообрабатывающей промышленности потребляют значительное количество воды, которая в процессе использования загрязняется отходами и становится источником загрязнения водоемов.
Анализ систем водного хозяйства предприятий рыбообрабатывающей промышленности в области совершенствования комплексов водоотведения заводов выявил первоочередные задачи, решение которых направлено на повышение эффективности работы водоохранного оборудования и, как следствие, снижение антропогенной нагрузки на экосистемы водоемов.
Отличительной особенностью промышленных сточных вод рыбообрабатывающей отрасли является высокое содержание жировых загрязнений. Повышенные концентрации жировых соединений негативно влияют на природные экосистемы водных источников. Помимо того, существуют жесткие нормы содер-
жания жировых загрязнении в сточной воде, подаваемой на сооружения биологической очистки.
В настоящее время на многих рыбообрабатывающих предприятиях в качестве очистного оборудования (как локального, так и водоочистного оборудования первичной очистки) используются гравитационные жироловки. Фактическая эффективность жироизвлечения в данном оборудовании не превышает 25 - 30 %, что приводит к потере ценного компонента рыбного сырья и способствует загрязнению окружающей среды технологическими сливами.
В соответствии с современными экологическими требованиями промышленные предприятия, осуществляющие сброс сточных вод в поверхностные водоемы должны быть оборудованы сооружениями биологической очистки.
Как известно, в процессе биологической очистки сточных вод параллельно с деструкцией органических загрязнений происходит окисление органического азота до нитритных и нитратных форм. Поскольку промышленные сточные воды рыбообрабатывающих производств содержат значительные количества азотсодержащей органики (белки, ферменты и др.), концентрации нитритов и нитратов, образовавшихся очищенной воде значительно превышают предельно-допустимые концентрации сброса.
Повышенные концентрации неорганических форм азота негативно влияют на природные экосистемы водных источников (способствуют процессам антропогенного эвтрофирования водоемов) ; являясь токсичными соединениями, угрожают жизни и здоровью людей.
Развитие промышленности по переработке гидробионтов существенно расширяет круг обрабатываемого сырья и видов
продукции из него. В последнее время прослеживается тенденция смещения акцента в производстве продукции в область нерыбных продуктов.
Особое место среди современных технологий глубокой переработки гидробионтов занимает производство продуктов из панциря морских ракообразных, в том числе хитина.
Хитин и его производные обладают уникальной биологической активностью, высокими сорбционными и бактерицидными свойствами и, благодаря этому, широко используются в медицине, пищевой, текстильной, бумажной промышленностях, сельском хозяйстве и биотехнологии.
Производственный процесс получения хитина из панцирных частей ракообразных связан с образованием специфических жидких отходов, содержащих большое количество белковых соединений и минеральных веществ. Перед подачей в системы водоотведения или на заводские очистные сооружения образовавшийся технологический слив требует предварительной локальной очистки. Кроме того, белковые соединения, извлеченные в процессе переработки- панцирных частей ракообразных, могут стать для рыбной промышленности ценными вторичными продуктами.
В настоящее время в литературных источниках отсутствуют данные по технологии очистки жидких отходов производства хитина. Отсутствие комплексной технологии переработки панцирьсодержащего сырья, включающей технологию переработки образующихся жидких отходов, является одним из сдерживающих факторов широкого промышленного использования разработанных технологий производства хитина и его производных.
В настоящей работе изложены результаты научно обоснованных и разработанных технологий очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств, направленных на повышение эффективности водоохранного оборудования и, как следствие, снижения антропогенной нагрузки на экосистемы водоемов:
- аэрационной жироловки, которая может быть использована как в качестве локального очистного оборудования, так и в качестве сооружения первичной очистки заводских очистных сооружений;
- биологической очистки промышленных сточных вод методом нитри-денитрификации;
- комплексной технологии очистки сточных вод производства хитина
Полученные результаты были использованы в конструкторской документации рыбообрабатывающей отрасли (Государственным научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом "Гипрорыбфлот") при проектировании водоочистного оборудования рыбообрабатывающих предприятий: аэрационной жироловки, аэротенка-денитрификатора, технологической линии очистки сточных вод производства хитина; при производстве опытно-промышленного образца аэрационной жироловки; в процессе реконструкции заводских очистных сооружений рыбообрабатывающих предприятий (г. С-Петербург, г. Мурманск).
Работа выполнялась:
- в рамках Федеральных отраслевых программ Госкомры-боловства РФ:
-"Разработка и внедрение технологии эффективной обработки жиросодержащих сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 01960008453, (1996 - 1997гг.);
- "Разработка и внедрение биотехнологии эффективной обработки промышленных сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 01000002518, (1998 - 1999 гг.);
"Разработать и внедрить нитри-денитрификационный метод биологической очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 01200110645, (2000 - 2001).
- в рамках региональных программ Мурманского комитета экологии и охраны окружающей среды:
- "Разработка технологии очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 01910017258, (1991 г.);
- "Разработка нитри-денитрификационного метода очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 0193006223, (1993 - 1994 гг.);
- "Разработка исходных данных для проектирования нит-ри-денитрификационной очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств", № ГР 01950002360, (1995 г.).
- по прямым договорам с Мурманским рыбокомбинатом:
- "Пути интенсификации очистки сточных вод предприятий Мурманского рыбокомбината", № ГР 01860017930, (1986 -1987 гг.);
- "Изучение методов очистки производственных сточных вод завода белковых концентратов Мурманского рыбокомбината", № ГР 01880003041, (1988 г.);
-"Определение качественного состава сточных вод ОПЗБК в пусковой период с целью оптимизации работы очистных сооружений", №ГР 01890007823, (1989 г.)
- "Усовершенствование системы очистки и утилизации отходов сточных вод ОПЗБК Мурманского рыбокомбината", № ГР 01900004506, (1990 г.).
/2
ГЛАВА 1. ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО ПРЕДПРИЯТИЙ РЫБООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1 Анализ систем водного хозяйства предприятий рыбообрабатывающей промышленности
Внедрение принципов малоотходных и безотходных технологий в промышленное производство предполагает сокращение объемов сырья и энергии в процессе производства, утилизацию отходов в качестве вторичных ресурсов, предотвращение загрязнения окружающей среды.
Водное сырье в рыбообрабатывающих производствах имеет сверхважное значение - вода применяется для реализации практически всех технологических операций рыбопереработки, так на каждую тонну продукции на предприятиях в среднем расходуется 18-20 тонн воды.
В технологических процессах предприятий рыбообрабатывающей промышленности воду используют для следующих целей:
- в составе продукта;
- дефростации и посола сырья;
- промывки сырья, продукции
- транспортирование сырья, продуктов и отходов производства;
- охлаждение продуктов в различных аппаратах;
- очистки отходящих газов;
- мойки оборудования, трубопроводов, тары, полов и стен производственных помещений;
13
- охлаждение узлов различных машин и агрегатов (холодильных установок, вакуум-аппаратов, насосов, компрессоров - воздуходувок).
На рыбообрабатывающих предприятиях применяют, в основном, систему прямоточного водоснабжения. В основных технологических циклах предприятия, где вода может вступать в контакт с продукцией, используется вода питьевого качества в соответствии с требованиями СаНПиН 2.14.1074-01.
Однако существуют технологические операции, в которых используемая вода должна обладать особыми качественными характеристиками. Например, при производстве рыбных фаршей для более качественной промывки рекомендуется использовать воду с жесткостью не более 4,8 ммоль/дм3 (по данным СаНПиН - 7 ммоль/дм3) , а для приготовления фаршей особых кондиций (производство фарша Сурими) содержание железа в воде не должно превышать 0,1 мг/дм3 (по данным СаНПиН - 0,3 мг/дм3) . Следовательно, необходима соответствующая подготовка воды непосредственно на предприятии до требований нормативно-технической документации (НТД) продукта [244] .
Системы оборотного водоснабжения применяются, как правило, для охлаждения различных машин и агрегатов (в холодильниках, вакуум-аппаратов, насосов, воздуходувок компрессоров). Повторное использование очищенной сточной воды для подпитки водооборотных систем используется крайне редко.
Рациональное использование воды предполагает, в первую очередь, всемерное сокращение потребления свежей воды, забираемой из внешнего источника.
Важным резервом экономии воды на предприятиях отрасли являются строгий контроль ее использования и нормирование водопотребления на различные технологические нужды. Основные организационные мероприятия, направленные на снижение расхода воды, - это установка водоизмерительных устройств и ведение учета потребляемой и сбрасываемой воды на отдельных технологических линиях, участках и на предприятии в целом, составление схем водопотребления, внедрение новых производственных процессов и оборудования, уменьшающих водопотребление, замена водяного охлаждения воздушным и пр. Строгий учет расходования воды, нормирование водопотребления на технологические операции по определенному графику, применение автоматических клапанов, предотвращающих утечки воды, и другие мероприятия позволяют на 30-40% снизить расход чистой воды [272].
Количество потребляемой водопроводной воды на рыбообрабатывающих предприятиях в значительной степени зависит от ее качества, а также от вида сырья и выпускаемой продукции, применяемого оборудования и т. д. Производственные операции в зависимости от разнообразия видов сырья существенно отличаются друг от друга, что приводит к различию в удельных нормах потребления воды. Важным фактором, влияющим на потребление воды, является применение технологических методов обработки сырья. Для сокращения потребления воды необходима максимальная механизация процессов производства, так как при использование ручного труда расход воды только при разделке увеличивается в два и более раз, не считая различных потерь от неполного сбора рыбных отходов [244].
Как уже было сказано, на предприятиях рыбообрабатывающей промышленности по санитарным и экономическим соображениям не применяют полностью замкнутую систему водоснабжения без сброса сточных вод. Вместе с тем комплексное решение вопросов максимально возможного сокращения воды, введение оборотного и повторного использования воды, снижение загрязненности сточных вод приближает создание таких систем, значительно облегчает решение задачи охраны водных ресурсов [245].
В рыбной промышленности известны попытки применения многократного использования питьевой воды в отдельных технологических операциях. В отечественной науке и практике накапливается опыт перехода на оборотную систему водоснабжения предприятий [7, 245] .
Значительный расход воды характерен для линий приемки сырья, систем гидротраспортирования рыбы и отходов разделки, моечных машин, рыборазделочного и прочего оборудования, связанного с подготовкой рыбы к производству. На некоторых предприятиях поток воды сырьевого отделения очищают для повторного использования. Так на линии приема мелкой рыбы установлены чешуеотделитель и каскад отстойников - жироловушек. Значительное сокращение стоков сырьевого отделения достигают при использовании вод с рыборазделочных машин для транспортирования отходов. Пооперационный отвод и изоляция промышленных стоков позволяет не только сократить объем их, но и более эффективно провести процессы очистки сточных вод с целью утилизации отходов [272] .
На рыбообрабатывающих предприятиях наиболее водоемкими процессами производства являются размораживание и
посол рыбы. Сокращать количество потребляемой воды в данных операциях следует, прежде всего, за счет ее многократного использования.
В СПбГАСУ применен способ флотационной очистки технологических вод процесса дефростации рыбы. Доказана возможность очистки воды после размораживания рыбы с целью ¦ ее многократного использования в системе водоснабжения дефростеров; эффект очистки составил по взвешенным веществам 78-82%, жирам 96-99% , ХПК 23-27%. Параллельные микробиологические исследования подтвердили возможность размораживания рыбы в оборотной воде с позиции предохранения от бактериальной загрязненности воды и поверхности рыбы. Многократное использование воды в процессе дефростации рыбы снизило на 15-30% расход воды питьевого качества на предприятиях [272].
В институте «Азчеррыба» создана система очистки деф-растационных вод для промышленных установок ИТА 110 и ИТА 112. Белковые взвеси при очистке воды из промышленных дефростеров осаждаются нагревом, дальнейшее осаждение крупных частиц и механических примесей происходит в гидроциклоне. Станция очистки включает коагулятор, флотационную машину марки ФМ-04, бактерицидную установку ОВ-50 и два насоса 2К-20/30. Дефростер при этом работает в режиме минимального водопотребления [24 5].
Значительного сокращения потребления воды на рыбообрабатывающих предприятиях можно достичь за счет включения в оборот технологической воды, образующейся в процессе посола рыбы - тузлука. На рыбообрабатывающих предприятиях осуществляют предварительный посол рыбы перед операциями холодного и горячего копчения, обжарки и пр. Мокрому туз-
лучному посолу подвергают до 95% всей продукции. При посоле рабы в производственные сточные воды не попадают инородные примеси, и характер загрязнений отработанного тузлука позволяет после соответствующей очистки использовать его в обороте.
В СПбГАСУ предложено устройство оборотной системы для технологических производств посола рыбы. Учитывая, что раствор поваренной соли (тузлук) является сильным электролитом, предложен и апробирован в промышленных условиях электролитический способ осветления отработанного тузлука. Рассолы в результате данной очистки освобождаются от грубодисперсных примесей, запахов, привкусов, ферментов, и могут вновь использоваться в производстве [272] .
Одним из наиболее перспективных методов очистки тузлуков, в настоящее время, считают ультрафильтрацию. В КаспНИИРХе исследовано использование трубчатых мембран типа УАМ-400, УАМ-300 для очистки, тузлучных вод посольно-го производства. По микробиологическим показателям в результате ультрафильтрационной обработки очищенные тузлуки соответствовали стандартам на питьевую воду [7].
К водоемким процессам рыбного производства также следует отнести стерилизацию продукции в автоклавах. В соответствии с технологией для охлаждения простерилизо-ванных консервов подается питьевая вода, которая может загрязняться содержимым лопнувших при стерилизации банок. В настоящее время автоклавные воды (в количестве 3 тыс. м3 на 1 муб) сбрасываются напрямую в поселковую сеть во-доотведения, что ведет к неоправданному расходу воды питьевого качества. |
