Очистка сточных вод молочной промышленности

Очистка сточных вод молочной промышленности — это процесс удаления загрязняющих веществ из воды, которая используется в производстве молочных продуктов. Эти сточные воды могут содержать органические вещества, жиры, масла, белки, а также химические вещества, используемые в процессе производства и очистки оборудования.

Как работает молокозавод

Горячо любимые многими с детства молочные продукты появляются в нашем рационе благодаря деятельности предприятий молочной промышленности. Эта отрасль хозяйства настолько велика и богата конкурентами, что их руководству необходимо очень щепетильно подходить ко всему технологическому процессу, и перед ними встает вопрос очистки сточных вод молокозавода. Основа молокопроизводства заключается в умелом подборе фермерских коров. Их высокая продуктивность, в первую очередь, заключается в лактационных способностях. А подбор породы зависит от климатических факторов, условий содержания.

Хранение сырья на производстве осуществляется путём погружения его в сливные тары с термоизолированными стенками. Это позволяет быстро охладить парное молоко до менее 10℃. Длительное его хранение возможно лишь при значениях не выше 4℃.

Перед отправкой непосредственно на линию производства обязательно проводится первичный анализ сырья, включающий в себя внешний осмотр цвета, консистенции, проверку вкусовых качеств и измерение температуры. Кроме этого, проводятся лабораторные анализы.

Стерильность и чистота не только сырья, коров, но и оборудования – залог безопасной продукции и соответствия её нормам СанПиН.

Пастеризованные, расфасованные продукты перед их отправкой в торговые точки по всей стране проходят определённый процесс на молокозаводе. Это приёмка фермерского молока, переработка молока (очищение и нормализация, пастеризация, гомогенизация), охлаждение, фасовка и организация доставки до заказчиков. Цель приёмки – выбор высококачественного сырья, соответствующего всем нормативам по жирности и не должно содержать болезнетворных микроорганизмов и антибиотиков. Нормализация – процесс обезжиривания молока путём отделения сливок. Сам нормализатор представляет собой сепаратор. Имеет регулировку и помогает извлечь определённую долю жира. Пастеризация – это нагрев молока примерно до 70 градусов для избавления от болезнетворных бактерий.

На современных молокозаводах используется три метода пастеризации: 

1. Объёмная. Характеризуется низкими температурами и долгим временным промежутком процесса. Особенностью данного метода является то, что тепловому воздействию подвергается сразу весь объем сырья, находившегося в специальной цистерне.
   Кратковременная пастеризация с применением высоких температурных значений. При ней идёт прогрев потока молока до 72℃ и выше в течение 15 секунд. Здесь используется горячая вода, нагревающая пластины из нержавеющей стали, меж которыми и проходит данный процесс. Этот метод является наиболее распространенным. Но и требует более тщательной очистки сточных вод, так как их объем напрямую зависит от объёма производительности данного оборудования.
   Сверхвысокотемпературная обработка. Характеризуется быстрым нагреванием до температуры не ниже 138℃ и выше в течение 2 секунд. Такой способ позволяет сохранить молочные продукты качественными на протяжении 3 месяцев без охлаждения.

Гомогенизация – измельчение жировых частиц с помощью дроссельного клапана путём прокачивания под давлением. Она очень важна для хорошего перемешивания ингредиентов.

Охлаждение и расфасовка являются результатом всего технологического процесса. На складах в резервуарах охлаждённая продукция хранится до расфасовки.

Чтобы предотвратить большие потери продукции при молокопереработке необходимо применять следующие методы:

• использовать гидропневматическую очистку технологических трубопроводов для минимизации потерь исходного сырья
• предусмотреть устройство замкнутой системы охлаждения
• иметь возможность использовать образующуюся сыворотку в пищевом производстве
• перерабатывать остатки для получения вторичных продуктов

Все перечисленные мероприятия и раскрывают нам суть работы молокозаводов.

Из чего образуются стоки на молокозаводах

В завершении всех вышеперечисленных процессов требуется очистка сточных вод молокозаводов, так как мы поняли, что вода используется при любом методе пастеризации, является промывочным материалом чанов для хранения. А холодная вода используется для охлаждения молока в охладителях на выходе пастеризатора. В качестве хладагента в ней используются фреон или аммиак. Перед расфасовкой молока в бутылки следует их промывание горячим раствором каустической соды при высоком температурном режиме, а далее промывание чистой водой с более низкой температурой.

Всей аппаратуре, используемой на молокозаводе, необходимо быть легко очищаемой, промываться чистой водой, чтобы не было ухудшения качества выпускаемой продукции и не было вреда здоровью потребителей. В своевременной мойке нуждается и транспортное оборудование.

Процесс производства молочных продуктов характеризуется большим содержанием бактерий и загрязнений органического характера, их содержание может в тысячи раз превышать предельно допустимые значения.

В связи с особенностями молочного производства, получаемые в итоге сточные воды можно разделить на следующие типы:

Слабозагрязненные производственные сточные воды (конденсационные, для охлаждения, первые смывные воды, поверхностные сточные воды с территории молокозавода) они составляют около 35% от общего стока, период сброса у таких вод — непостоянный.

Сильнозагрязненные производственные сточные воды (от промывки и обеззараживания технологического оборудования и трубопроводов, от уборки цеховых и вспомогательных помещений, сюда можно включить и аварийные спуски молочных продуктов и сыворотки) такие стоки составляют около 55%, они содержат большое количество органических соединений, таких как белки, жиры и неорганических соединений, уровень ХПК в которых 2000-3000 мг/л, а при залповых сбросах может достигать 15000 мг/л.

Хозяйственно-бытовые стоки (представляют собой воду от вспомогательных помещений, столовых и санузлов) составляют приблизительно 10% от общего количества сточных вод.

В сточных водах молочной промышленности велик процент растворённых легко загнивающих органических загрязнений. Их здесь около 90%.

В современном мире на молочных производствах существует запрет на использование моющих средств, в составе которых есть фосфаты.

Наличие в стоках фосфора и кальция в сочетании с большим количеством жиров ведёт к ухудшению процесса переработки сырья и может привести к образованию нежелательного фосфата кальция.

Большое содержание взвешенных, коллоидных веществ также является особенностью сточных вод молокозаводов.

Стоки молокозаводов содержат большое количество органики, азота, калия, а также сыворотку, которая существенно увеличивает показатели загрязнений и ухудшает процесс очистки. В последнее время сыворотку сушат, сгущают и перерабатывают. Это позволяет вести практически безотходное производство.

Сточные воды молочного производства характеризуются неравномерным притоком и отклонением показателя рН (норма – 6,5-8,5), что требует устройства усреднителя в виде накопительной емкости и установки аппаратуры для нейтрализации с дозированием раствора реагента (кислоты или щелочи).

Если для очищения оборудования на заводе используют азотную кислоту, то сточные воды таких предприятий становятся повышенно кислотными. А если натр — щелочными.

Из вышесказанного следует, что содержание примесей стоков молочных производств имеет свои особенности.

Так как в них мало компонентов, способных выпасть в осадок, становится не результативным применение отстойников. Извлечению жиров способствуют жироулавливатели, но эффективны они в случае, когда стоки попадают в жироловки нагретыми до высоких температурных показателей. Подробнее об очистке сточных вод молокозаводов поговорим далее.

Очистка сточных вод молокозаводов

Она осуществляется комбинацией нескольких методов: механического, физико-химического и биологического.

Рассмотрим примерную схему методов очистки стоков молочного производства:

При механической очистке применяют механические решетки, реже — песколовки. Установка жироловок необходима, когда концентрации жиров превышают 100 мг/л.

Но чаще всего жироловки заменяют флотаторами с реагентными установками, которые удаляют не только жиры и различные взвеси, но также нерастворенные органические вещества и фосфор.

Биологическая очистка сточных вод молокозаводов проходит в биореакторах, где установлена загрузка, на которой развивается активная биомасса. Процесс может идти как с доступом кислорода, так и без. Под действием кислорода воздуха происходит интенсивное окисление органических веществ и нитрификация аммонийного азота. В анаэробной зоне происходит разложение оставшихся органических веществ и денитрификация (восстановление нитратов и нитритов до молекулярного азота).

Доочистка необходима для удаления остаточных мелких взвесей, частиц активного ила, соединений фосфора для сброса в водоем. Ее проводят во вторичных отстойниках, флотаторах с добавлением коагулянтов и флокулянтов, фильтрах доочистки с различными загрузками.

Перед сбросом сточных вод в водоем, их подвергают обеззараживанию. Самым современным, экологически чистым и безопасным является ультрафиолет. Его лучи разрушают структуры ДНК и РНК бактерий, предотвращая возможность размножения клеток.

Становится понятным, что технология очистки сточных вод молочного производства должна иметь ряд своих особенностей, а для размещения оборудования требуется значительная площадь. Многие молочные заводы расположены в черте города и, как правило, построены в советский период. У них нет больших территорий для размещения оборудования очистных сооружений. Как итог — неочищенные стоки молочного производства стекают в городскую канализацию, что приводит к ее закупориванию, увеличивает время на обслуживание, что влечет за собой увеличение расходов на эксплуатацию.

 Вследствие подобного нарушения бюджет предприятий страдает из-за огромных штрафов. И так из года в год.

Мы расскажем вам, как снизить такие расходы или избежать штрафов вовсе.

Специалисты ООО «НПО «Агростройсервис» разработали технологию очистки стоков молочного производства, которая позволяет произвести их очистку и минимизировать в них количество загрязнений.

Размеры производственного здания для размещения технологического оборудования сокращены почти в полтора раза по сравнению со зданием для полной очистки стоков молочного производства такого же объема.

Нами разработан комплекс очистных сооружений, состоящий из следующих технологических узлов:

• нейтрализация сточных вод
• механическая очистка (механизированные решетки, блоки тангенциальных песколовок)
• физико-химическая очистка (реагентная обработка сточных вод – коагуляция, флотация)
• ступенчатая анаэробно-аэробная биологическая очистка
• уплотнение образующихся осадков и их механическое обезвоживание с применением сгустителей осадка и флотошлама, илоуплотнителей, шнековых обезвоживателей с реагентными установками флокулянта и дегельминтизации

Подобная схема позволит произвести очистку стоков молочной промышленности до предельно допустимых норм, регламентируемых Водоканалами.

В случае сброса очищенных стоков от молочного производства в водоем рыбохозяйственного значения, в технологическую схему устанавливаются дополнительная аэробная ступень, узел доочистки и узел ультрафиолетовой дезинфекции. При таком плане работы, сточные воды молочной промышленности подвергаются более тщательной биологической очистке. А применение автоматического дозирования растворов реагентов перед поступлением сточных вод на доочистку позволяет обеспечить удаление фосфора до установленных норм в блоках доочистки. На выходе, после фильтрации, достигаются стабильные нормативные качественные показатели очищенных стоков. После дезинфекции УФ-установками, сточные воды направляются по сбросному коллектору на выпуск с частичным использованием их в качестве технической воды для промывки технологического оборудования.

Характер сточных вод молочной промышленности

В РФ преобладают молочные производства, доставшиеся в наследство от СССР. В то время номенклатура товаров, выпускаемых предприятиями отрасли, обязательно соответствовала всем требованиям ГОСТ и была представлена весьма коротким перечнем. Сегодня же заводы могут выпускать продукцию по собственным ТУ, с очень широкой номенклатурой составляющих ингредиентов. В технологии производства прибавились многочисленные ранее не свойственные в молочной отрасли составляющие: различные пищевые добавки, консерванты, масла растительного происхождения и т. п. При мойке производственного оборудования применяются моющие средства различного химического состава, что также осложняет задачу отчистки сточных вод молочных производств. Ниже приведены показатели загрязнителей, указанные в справочнике для проектирования 1983 года, в сравнении с фактическими данными действующих производств.

Из данных в таблице прекрасно видно, что показатели загрязнителей увеличились в 2,5–4 раза.

Сложности очистки сточных вод молочного производства

Основную проблему составляет вопрос обработки молочной сыворотки. Если в советские времена она практически полностью шла на корм в сельскохозяйственную отрасль, то сейчас она практически полностью поступает на ЛОС или сбрасывается в городскую канализацию. Сыворотка — это сложная высококонцентрированная смесь углеводов, легкоусвояемого белка, соединений азота, фосфора и т. д. Увеличивает проблему также залповый характер сброса сыворотки, что приводит к гибели и вымыванию компонентов активного ила, что резко снижает эффективность работы локальных очистных сооружений в целом.

В итоге неочищенные стоки молочного производства направляются в городскую канализацию, а взамен бюджет предприятий страдает из-за огромных штрафов. И так из года в год.

Снижение таких расходов возможно. Специалисты «Агростройсервис» разработали технологию очистки стоков молочного производства, которая позволяет произвести их очистку и минимизировать в них количество загрязнений. Размеры же производственного здания для размещения технологического оборудования сокращаются почти в полтора раза, по сравнению со зданием для полной очистки стоков молочного производства такого же объема.

Решения для очистки стоков молочной промышленности 

Для очистки сточных вод молочной промышленности специалисты ООО «НПО «Агростройсервис» разработали комплекс очистных сооружений, состоящий из следующих технологических узлов:

• нейтрализация сточных вод
• механическая очистка (механизированные решетки, блоки тангенциальных песколовок)
• физико-химическая очистка (реагентная обработка сточных вод – коагуляция, флотация)
• ступенчатая анаэробно-аэробная биологическая очистка
• уплотнение образующихся осадков и их механическое обезвоживание с применением сгустителей осадка и флотошлама, илоуплотнителей, шнековых обезвоживателей с реагентными  установками  флокулянта и дегельминтизации

Такая схема позволяет производить очистку стоков молочной промышленности до предельно допустимых значений, регламентируемых нормами Водоканалов.

В случае сброса очищенных стоков от молочного производства в водоем рыбохозяйственного значения, в технологическую схему устанавливаются дополнительная аэробная ступень, узел доочистки и узел ультрафиолетовой дезинфекции. При такой расширенной технологической схеме, сточные воды молочной промышленности подвергаются более тщательной биологической очистке. А применение автоматического дозирования растворов реагентов перед поступлением сточных вод на доочистку позволяет обеспечить удаление фосфора до установленных норм в блоках доочистки. На выходе, после фильтрации, достигаются стабильные нормативные качественные показатели очищенных стоков. После дезинфекции УФ-установками, сточные воды направляются по сбросному коллектору на выпуск с частичным использованием их в качестве технической воды для промывки технологического оборудования.

Действительно, сточные воды от молочного производства имеют свои особенности в содержании загрязнений и характеризуются:

• низкой активной реакцией среды рН
• неравномерностью притока и колебаниями загрязненности вследствие залповых сбросов стоков от периодических промывок технологического оборудования
• содержанием большого количества взвешенных, коллоидных и растворенных легко загнивающих органических загрязнений