Способ очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод

Изобретение относится к способам очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод пищевой промышленности. Способ включает стадию предварительной очистки сточных вод с использованием реагентной флокуляции с последующим разделением фаз флотацией. Дополнительная стадия тонкой доочистки включает сорбцию в динамическом режиме и реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией. Флокуляцию на стадиях предварительной и тонкой доочистки осуществляют катионным флокулянтом "ЭПАМ", представляющим собой водорастворимый сополимер, являющийся продуктом взаимодействия избытка эпихлоргидрина с первичным или вторичным амином или со смесью первичного или вторичного амина с аммиаком и последующим введением в качестве ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина. Сорбцию на второй стадии тонкой доочистки осуществляют с использованием гранулированного модифицированного азотсодержащего угля МАУ-200. Оптимальная доза флокулянта составляет 3-5% от исходной концентрации жировых и белковых веществ в очищаемой воде и применяется в массовом соотношении 3:1 по стадиям очистки соответственно. Доза МАУ-200 в виде водной суспензии составляет 50-150 мг/л. Способ обеспечивает повышение степени очистки жиросодержащих сточных вод, глубокую очистку белоксодержащих сточных вод, сокращение видов и количества применяемых химических реагентов и устранение вторичных загрязнений. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к способам очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод и может применяться для очистки сточных вод в пищевой промышленности.

Известен способ очистки жиросодержащих сточных вод рафинированного маргаринового и майонезного производства (пат. RU 2184084 С1, МПК С02F 1/24, С02F 1/44 от 15.07.2003). Сущность этого способа заключается в том, что жиросодержащие сточные воды перед фильтрацией подвергают предварительной очистке по трехступенчатой схеме, где на первой ступени происходит разделение стоков на три слоя флотацией с подачей среднего заэмульгированного жировыми веществами слоя на вторую ступень, где происходит разделение на два слоя, из которых верхний, содержащий жировые вещества, направляют в производство, а нижний заэмульгированный жировыми веществами слой подается на третью ступень, из которой затем вода поступает на ультрананофильтрацию, где происходит разделение на два потока, один из которых, представляющий собой концентрат жировых веществ, возвращают на первую ступень флотации, а пермеат возвращают в производство.

Недостатком данного способа является снижение водопроницаемости мембран вследствие отложения жиров на их поверхности, ухудшение характеристик процесса за счет усадки и стягивания пор мембраны, что требует повышения давления подачи воды на ультрананофильтрацию и, как следствие, повышение энергетических затрат.

Известен также способ очистки сточных вод меховой и мясомолочной промышленности (пат. RU 2042642 С1, МПК С02F 1/52 от 30.04.1993), в котором используется в качестве коагулянта фрезот. Фрезот дозируют при перемешивании в камеру хлопьеобразования в количестве 1-1,5 л на 1 м³, смесь отстаивают, отделяют осадок и очищенную воду направляют в канализацию или на биологические очистные сооружения. Степень очистки сточных вод доходит до 95%.

Недостатком данного способа является неглубокая очистка сточных вод, высокий расход реагента, внесение вторичных загрязнений в виде продуктов нейтрализации и избытка гидроксида натрия, образование большого объема труднообезвоживаемого осадка.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ очистки масло- и жиросодержащих сточных вод молочной промышленности (пат. RU 2228301 С2, МПК С02F 1/52, С02F 1/56, С02F 101:32, С02F 101:34 от 09.01.2001) с использованием азотной кислоты дозой 100 мг/л, флокулянта "Флокатон ВС-854" дозой 4 мг/л и подщелачивающего реагента гидроксида натрия дозой 75 мг/л с последующим разделением фаз отстаиванием или флотацией.

Недостатками данного способа является невысокая степень очистки - до 90%, применение высоких доз реагентов (кислоты и щелочи), внесение вторичных загрязнений в виде нитратов, требующих дополнительной стадии процесса очистки - денитрификации, а также отсутствие данных по эффективности взаимодействия белковых соединений молока с используемыми реагентами.

Задача, стоящая перед изобретателями, заключалась в разработке способа очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод, лишенного вышеизложенных недостатков и обеспечивающего повышение степени очистки сточных вод от жиров, их глубокая очистка от белков, сокращение видов и количества применяемых химических реагентов, а также полное устранение вторичных загрязнений.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ очистки масло- и жиросодержащих сточных вод молочной промышленности, включающий реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией на предварительной стадии очистки, введена дополнительная стадия тонкой доочистки, содержащая сорбцию в динамическом режиме и реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией, причем флокуляцию на стадиях предварительной и тонкой доочистки осуществляют флокулянтом "ЭПАМ", представляющим собой сополимер, являющийся продуктом взаимодействия избытка эпихлоргидрина с первичным или вторичным амином или со смесью первичного или вторичного амина с аммиаком и последующим введением в качестве ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина, выбранного из группы, включающей триметиламин, триэтиламин, метилдиэтиламин, диметилэтиламин, в дозах, составляющих 3-5% мас. от исходной концентрации жировых и белковых веществ в очищаемой воде, и используют в массовом соотношении 3:1 по стадиям очистки соответственно, сорбцию на стадии тонкой доочистки осуществляют с использованием гранулированного модифицированного активного угля МАУ-200 в виде водной суспензии в дозах 50-150 мг/л сточной воды.

Способ получения флокулянта "ЭПАМ" (ТУ 2494-008-55868659-2003) описан в пат. RU 2266301 С1, МПК C08G 65/26 от 2004.06.29 и включает взаимодействие избытка эпихлоргидрина с первичным или вторичным амином или со смесью первичного или вторичного амина с аммиаком и последующим введением в качестве ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина, выбранного из группы, включающей триметиламин, триэтиламин, метилдиэтиламин, диметилэтиламин. Эпихлоргидрин дозируют в водный раствор первичного или вторичного амина или смеси первичного или вторичного амина с аммиаком при температуре 25-40°С. Затем реакционную смесь нагревают до 90°С, после чего дозируют дополнительное количество эпихлоргидрина, причем общее мольное отношение эпихлоргидрина к первичному или вторичному амину или смеси первичного или вторичного амина с аммиаком составляет (1,03-1,10):1. Ингибитор гелеобразования вводят в количестве 0,2-0,5 моль на 1 моль избытка эпихлоргидрина.

Способ получения гранулированного модифицированного активного азотсодержащего угля МАУ-200 (ТУ 0320-001-23363751-2002) описан в пат. RU 2088522 С1, МПК С01В 31/08 от 10.05.1995 и включает карбонизацию, активацию исходного материала и обработку азотсодержащими соединениями, представляющими собой насыщенный водный раствор роданистого аммония, роданистого калия или натрия, мочевины или тиомочевины, взятый в количестве 10-20% от массы угля, смесь выдерживают 5-6 ч и подвергают термообработке при температуре 310-370°С в течение 2,5-3 ч с последующей активацией при 800-850°С перегретым водяным паром или углекислым газом. Марка угля выбрана в связи с его высокой сорбционной емкостью по отношению к органическим соединениям, определяемой показателями по йоду - 1050 мг/г, по метиленовому голубому - 330 мг/г.

Как видно из Табл. №1, оптимальная доза флокулянта составляет 3-5% от исходной концентрации жировых и белковых веществ в очищаемой воде и применяется в массовом соотношении 3:1 по стадиям очистки соответственно. Дальнейшее увеличение дозы флокулянта степень очистки не увеличивает, а снижение дозы уменьшает эффективность способа. Флокулянт применяют в виде водных растворов концентрацией 0,1-0,25%. Для глубокой очистки предварительно обработанной флокулянтом воды применяют тонкую доочистку гранулированным модифицированным азотсодержащим углем в динамическом режиме в виде водной суспензии в дозах 50-150 мг/л со степенью очистки сточных вод до 100%. Превышение дозировки угля на степень очистки не влияет, а снижение дозировки ухудшает очистку.

На чертеже представлена принципиальная схема процесса очистки воды предлагаемым способом.

Производственные сточные воды, имеющие технологическую температуру 20-60°С, обработанные 3/4 части дозы флокулянта "Эпам", которая составляет 3-5% мас. от исходной концентрации загрязнений, направляют на предварительную стадию очистки во флотатор 1, где осуществляют процесс реагентной флокуляции с последующим разделением фаз флотацией. Флокулянт подается из емкости 3. После предварительной обработки сточных вод степень очистки от жиров составляет 97-99.8%, от белков 96,0-98,8%. Сорбцию на стадии тонкой доочистки осуществляют в динамическом режиме, при котором во флотаторе 2 в непрерывном проточном режиме процесс взаимодействия жировых и белковых веществ с МАУ происходит в контакте с пузырьками воздуха, выделяющимися из пересыщенного раствора при флотации, в непрерывном движении жидкой, твердой и газообразной фаз. Для этого очищенную сточную воду (со стадии предварительной очистки) смешивают в динамическом режиме с суспензией гранулированного модифицированного азотсодержащего угля МАУ-200, подаваемой из емкости 4. Суспензию угля дозируют в количестве 50-150 мг/л очищаемой воды, затем добавляют оставшуюся 1/4 часть заданной дозы флокулянта, затем воду флотируют. Применение гранулированного модифицированного азотсодержащего угля на стадии тонкой доочистки позволяет повысить степень очистки до 99,8-100% по извлечению жиров и белков. Шлам с предварительной стадии очистки (пенный продукт) направляется на извлечение из него полезных компонентов. Шлам со стадии тонкой доочистки выводится на регенерацию и возвращается в цикл очистки.

Предлагаемый способ очистки отработан на сточных водах молочного завода, содержащих 250 мг/л жиров и 140 мг/л белков. Результаты исследований приведены в Таблице 1.

Способ апробирован на реальных сточных водах, отобранных на предприятиях пищевой промышленности с различной концентрацией жиров и белков, содержащихся в количестве 20-567 мг/л и 10-140 мг/л соответственно. По установленной зависимости расхода реагентов от исходной загрязненности сточных вод пищевых предприятий дозы флокулянта составляют при суммарном содержании жиров и белков до 500 мг/л 3,0-3,5% мас., свыше 500 мг/л - до 5%, а дозы сорбента 50-100 мг/л и до 150 мг/л соответственно. Результаты испытаний представлены в Таблице 2.

Представленные данные позволяют сделать вывод о том, что предложенный способ очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод приводит к повышению степени очистки сточных вод от жиров и их глубокой очистки от белков, сокращению видов и количества применяемых химических реагентов, а также полному устранению вторичных загрязнений. Способ прост, эффективен, безопасен, не требует специального, сложного оборудования для осуществления и может быть реализован на стандартном промышленном оборудовании.

Таблица №1
Исходное содержание жировых и белковых веществ в сточных водах молочного завода, мг/л	Расход флокулянта, % мас. от исходного состава - мг/л	Расход флокулянта на стадиях предварительной и тонкой очистки в соотношениях по массе и мг/л	Степень извлечения (жиры/белки), % При дозе МАУ, мг/л
			Оптимальная доза	min	max
50	100	150	40	200
390, в том числе: - жиры 250 - белки 140	3% - 11,7 мг/л	3:1, (8,8+2,9)	96,5/95	97,5/96	99,9/97	90/82	99,9/97
	5 - 19,5	3:1, (14,6+4,9)	98/96,5	99,8/97	100/99,5	92/86	100/99,5
	2 - 7,8	3:1, (5,8+2,0)	68/56	70/62	74/65	60/51	74/65
6 - 23,4	3:1, (17,5+5,9)	98/96,5	99,8/97	100/99,5	92/86	100/99,5
	3 - 11,7	1:1, (5,85+5,85)	85/73	94/88	96/90	80/70	96/90
3 - 11,7	4:1, (9,4+2,3)	88/77	97/91,8	99,9/96	70/60	99,9/96
	5 - 19,5	1:1, (9,75+9,75)	90/85	93/86	95/90	86/78	95/90
5 - 19,5	4:1, (15,6+3,9)	98/96,5	99,8/97	100/99,5	92/86	100/99,5
Прототип - жиры 187	HNO3 - 100 мг/л флокулянт ВС-854 - 4 мг/л NaOH - 75 мг/л		Степень очистки сточных вод молочного завода от жиров - 89,8%

Таблица №2
Сточные воды	Исходное содержание примесей, мг/л	Реагенты	Остаточные содержания примесей по стадиям очистки, мг/л (степень очистки, %)
	Жиры	Белки	Флокулянт	Сорбент, мг/л	предварительная	тонкая
			общая доза, % от примесей		Соотношение доз, мг/л по стадиям (3:1)	Жиры	Белки	Жиры	Белки
предварительная	тонкая
Хлебозавод	20	10	3	0,75	0,25	50	0,04 (99,8%)	0,12 (98,8)	отсутствие (100%) (100%)
Кондитерская фабрика	125	85	3	5	1,5	50	1,6 (98,7%)	2,5 (97%)	отсутствие (100%) (100%)
Маслозавод	270	140	3	6	2	100	6,7 (97,5%)	5,3 (96,2%)	0,4 (99,9%)	0,2 (99,9%)
Майонезное производство	300	110	3,5	10,75	3,6	150	1,5 (99,5%)	3,3 (97%)	отсутствие (100%) (100%)
Сырное производство	490	115	5	22,5	7,5	150	147 (97%)	4,6 (96%)	0,32 (99,9%)	0,15 (99,8%)
Масложирокомбинат	567	120	5	25,5	8,5	150	17 (97%)	4,2 (96,2%)	0,58 (99,9%)	0,16 (99,8%)

Способ очистки жиро- и белоксодержащих сточных вод, включающий реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией, отличающийся тем, что жиро- и белоксодержащие сточные воды после предварительной стадии очистки, содержащей реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией, подвергают дополнительной стадии тонкой доочистки, содержащей сорбцию в динамическом режиме и реагентную флокуляцию с последующим разделением фаз флотацией, причем флокуляцию жировых и белковых веществ на стадиях предварительной очистки и тонкой доочистки осуществляют флокулянтом "ЭПАМ", представляющим собой водорастворимый сополимер, являющийся продуктом взаимодействия избытка эпихлоргидрина с первичным или вторичным амином или со смесью первичного или вторичного амина с аммиаком и последующим введением в качестве ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина, выбранного из группы, включающей триметиламин, триэтиламин, метилдиэтиламин, диметилэтиламин в дозах, составляющих 3-5 мас.% от исходной концентрации жировых и белковых веществ в очищаемой воде, и используют в массовом соотношении 3:1 по стадиям очистки соответственно, сорбцию на стадии тонкой доочистки осуществляют с использованием гранулированного модифицированного азотсодержащего угля МАУ-200 в виде водной суспензии, в дозах 50-150 мг/л сточной воды.