Способ очистки сточных вод

 

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, в частности сточных вод картофелекрахмальных производств. После получения крахмала из картофеля в системе сбрасываемых вод содержатся клеточный сок и промывная вода, которые подвергают дополнительной обработке. Она заключается в том, что промывные воды смешивают с жидким сходом клеточного сока, полученным после анодного окисления и отделения от него коагулята, полученную смесь подвергают анодному окислению с последующим восстановлением pH жидкого схода в смеси в катодной камере диафрагменного электролизера. Введение дополнительной технологической операции - анодного окисления смеси жидкого схода клеточного сока, полученного после его анодного окисления и отделения от него коагулята, и промывной воды с последующей корректировкой pH жидкого схода смеси в катодной камере диафрагменного электролизера позволит получить показатели ХПК и БПК сточных вод, отвечающих нормам ПДК, и исключить бактериальное загрязнение перед ее вторичным использованием и сбросом в систему канализации или открытый водоем. Одновременно описанная технология способствует получению дополнительного ценного белкового продукта, используемого в пищевой промышленности, а также приводит к обеззараживанию воды и исключает применение химреагентов.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод (СВ), содержащих органические, преимущественно белковые загрязнения, в частности сточных вод картофелекрахмальных производств.

После переработки картофеля в качестве отходов производства сбрасывается жидкость, содержащая смешанный сток, имеющий в среднем БПК 1680 мг/л и ХПК 3050 мг/л, имеет высокий показатель pH, а концентрация превышает бытовые стоки более чем в 15 раз.

Сточные воды картофелекрахмального производства состоят из соковой воды (неразбавленный клеточный сок), промывной воды и транспортеромоечной воды (Трегубов Н. Н. Технология крахмала и крахмалопродуктов. М. изд. "Легкая и пищевая промышленность", 1981 г. с. 90-101), причем клеточный сок имеет наибольшее количество органических веществ 25000 50000 мг O₂/л (при норме 259 мг O₂/л).

Исходя из этого, в промышленности очистку СВ начинают с обработки клеточного сока с целью выделения из него органических веществ, что сказывается на улучшении состава СВ, а также обеспечивается сбор, сохранение и использование в народном хозяйстве белковых компонентов, находящихся как в клеточном соке, так и, в меньшем количестве, в промывной воде.

Известно использование термических и химических способов коагуляции белковых веществ (Трегубов Н.Н. Технология крахмала и крахмалопродуктов. М. 1981 г. с. 92-99, а. с. N 2006472, кл. C 02 F 1/04, а. с. N 1813731, кл. C 02 F 1/52).

Известно применение электрофизической обработки продуктов крахмалопаточного производства, например, через слой гранулированного материала, помещенного в электрическое поле (Пархомец А.П. и др. Новые методы и сооружения по очистке транспотеромоечных вод сахарных заводов. ОИ серия 11, ЦНИИТ-Пищепром, вып. 7, 1981 г. с. 1-10), или с использованием высоковольтных импульсов (а. с. N 966024, кл. C 02 F 1/46, а. с. N 200450, кл. C 02 F 1/46). В этих случаях создается эффект удаления белковых веществ, хотя эти методы достаточно энергоемки и не обеспечивают высокую степень очистки и обеззараживания сточных вод.

Известны способы электрохимической окислительной обработки СВ. Наибольшие скорости реакции окисления достигаются в области кислых реагентов при pH 3, которая обеспечивается использованием комбинированных окислителей (O₃, H₂O₂, ультрафиолетовое облучение), причем преимущественное окисление происходит у поверхности анода (а. с. N 1763385 кл. C 02 F 1/58, Патент Германии N 4005488, кл. C 02 F 1/32), а также с использованием озона, как наиболее активного окислителя (а. с. N 1664754, кл. C 02 F 1/78, а. с. N 1751683, кл. C 02 F 1/46) или диспергированного воздуха (а. с. N 2000274, кл. C 02 F 1/46).

В описанных технологиях выделяемые кислород, озон, пероксид водорода являются экологически чистыми окислителями, не оставляющими существенно вреда, однако в отходах после обработки этими методами встречаются до 30% экологически вредных веществ, которые в смешанном производственном стоке поступают в водоемы, нарушая экологический баланс этих открытых бассейнов.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому объекту является способ электрохимической обработки продуктов картофелекрахмальных предприятий, включающий обработку картофеля транспортеромоечной водой, измельчение его, выделение клеточного сока и промывной воды после технологической обработки измельченной мезги картофеля. Затем промывную воду подвергают обработке диоксидом серы, а после возвратному использованию или сбросу. Выделенный клеточный сок подвергают анодному окислению с образованием белкового коагулянта и жидкого схода клеточного сока, а затем катодному восстановлению pH сока, полученного после выделения белка (ОИ Электрофизическая обработка продуктов крахмалопаточного производства. М. ЦНИИТЭПищепром, Крахмалопаточная промышленность, серия 19, вып 2, с. 18) прототип.

недостаток описанной технологии очистки сточных вод картофелекрахмального производства заключается в том, что промывные воды после отделения крахмального молока содержат до 30% клеточного сока. Примерно такое же количество остатков крахмала остается в жидких сходах после первичного анодного окисления. Таким образом, сбрасываемые в канализацию или в открытые водоемы СВ содержат ХПК от 500 до 3000 мг O₂/л, что не соответствует нормам ПДК загрязняющих веществ.

Переходящие в растворимое состояние углеводы и белки картофеля накапливаются в промывной воде и служат хорошей средой для развития вредной микрофлоры. Добавление диоксида серы в промывную воду подавляет развитие микроорганизмов, но тогда в СВ поступает продукт взаимодействия диоксида серы с водой триоксид серы, который при определенных условиях может дать продукт серной кислоты, губительный для живых организмов открытого водоема, а ее корродирующие свойства отрицательно влияют на сбросной коллектор.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение степени очистки и обеззараживания сбрасываемых СВ.

Суть изобретения заключается в том, что возврат использованных промывных вод в жидкий сход клеточного сока осуществляют перед катодным восстановлением pH, полученную смесь вновь подвергают вторичному анодному окислению с последующим восстановлением pH смеси в катодной камере диафрагменного электролизера.

После первого анодного окисления из клеточного сока 80% органического вещества коагулируется и в виде хлопьев выпадает в осадок. В оставшийся жидкий сход предлагаем вводить промывную воду, которая дополнительно содержит до 5% органического вещества и бактериально загрязнена. Жидкий сход после первого анодного окисления имеет pH≅3, поэтому катодная корректировка pH потребует дополнительных энергетических затрат. Введение промывной воды с pH 6 7 снижает кислотность смеси, тем самым снижает дополнительные энергозатраты на корректировку pH. Кроме того, анодное окисление промывной воды даст возможность вывести дополнительное количество органического вещества и освободить воду от микроорганизмов.

Введение дополнительной технологической операции вторичного анодного окисления смеси жидкого схода и промывочной воды позволит свести до минимальных значений показателей ХПК и БПК (отвечающих нормам ПДК) и исключить бактериальное загрязнение смеси перед ее вторичным использованием и сбросом в систему канализации или открытый водоем.

Пример конкретного выполнения способа.

После прохождения известного цикла получения крахмала из картофеля (Трегубов Н. Н. Технология крахмала и крахмалопродуктов, М, изд. "Легкая и пищевая промышленность", 1981 г. с. 90-101) в системе сбрасываемых вод остается клеточный сок и промывная вода, которые согласно ГОСТу, должны быть очищены от органических веществ.

Полученный клеточный сок, несущий 95% органического вещества, пропускают через анодную камеру диафрагменного электролизера при плотности тока 50 мА/см² в течение 6 мин. Полученный раствор с pH≅3 направляется в коагуляционную камеру, где через 20 30 мин происходит выделение органического вещества и его осаждение.

Выделенный жидкий сход сливают с осадка и смешивают с промывной водой, полученной после технологического цикла производства крахмала, имеющей pH 6 7. В результате этого смешения снижается кислотность жидкого схода.

Полученная смесь вторично направляется в анодную камеру диафрагменного электролизера. Дополнительная обработка ведется при плотности тока 100 мА/см² в течение 6 мин, после чего смесь снова направляют в коагуляционную камеру, где происходит коагуляция и осаждение оставшихся в смеси органических веществ.

Жидкий сход смеси с pH≅3 направляют в катодную камеру диафрагменного электролизера. Обработку ведут при плотности тока 100 мА/см² в течение 6 мин. После получения pH смеси жидкого схода до 6,5 - 9 она сбрасывается в систему канализации, открытый водоем или используется в следующем технологическом цикле получения крахмала.

Отделение органических веществ по предлагаемому технологическому циклу снижает показатели БПК до 250 мг O₂/л и ХПК до 400 мг O₂/л, что соответствует нормам ПДК загрязняющих веществ в промышленных сточных водах (N 362 от 12.07.91г).

преимуществом предлагаемого способа является высокая степень очистки сточных вод картофелекрахмального производства, получение дополнительного ценного белкового продукта, применяемого в пищевой промышленности, а также в виде компонента при получении комбикормов. Одновременно анодное окисление смеси схода способствует обеззараживанию воды и исключает применение химреагентов, которые в промышленности используются для этой цели.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод картофельно-крахмальных производств, включающий обработку картофеля промывочной водой с отделением клеточного сока от воды, анодное окисление клеточного сока, его коагуляцию с отделением белкового коагулята от жидкого схода клеточного сока, направляемого на катодное восстановление, отличающийся тем, что перед катодным восстановлением жидкий сход клеточного схода смешивают с водой, полученной после обработки картофеля, полученную смесь анодно окисляют, а затем коагулируют.