Откройте актуальную версию документа прямо сейчас
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий
В данном разделе представлены наиболее значимые методы, позволяющие достичь высокого уровня охраны окружающей среды в промышленности в пределах области применения настоящего ИТС.
Рассматриваются процедуры предотвращения, контроля, минимизации и переработки отходов, а также повторное использование материалов и энергии.
Для обеспечения комплексного контроля и предотвращения загрязнений окружающей среды методы могут быть представлены отдельно или в виде комбинаций.
Описанные методы показывают, что предотвращение может быть достигнуто многими способами, такими как использование производственных технологий, которые в меньшей степени загрязняют окружающую среду по сравнению с другими технологиями; снижение материальных затрат; реинжиниринг процессов для повторного использования продуктов, которые, например, не соответствовали спецификации потребителя; улучшение методов управления и замена технологических средств и добавок менее опасными.
Этот раздел предоставляет информацию о некоторых общих и конкретных методах предотвращения загрязнения окружающей среды и контроля загрязнения окружающей среды, которые были внедрены в промышленном масштабе.
4.1 Производственно-экологический контроль пищевых и перерабатывающих предприятий. Основные методы снижения уровня эмиссий
Нормативно-правовой основой для проведения производственно экологического контроля является Статья 67 Федерального закона N 7-ФЗ от 10.01.2002 г. "Об охране окружающей среды" (с изменениями на 29 июля 2017 года) [89].
Производственный контроль в области охраны окружающей среды (производственный экологический контроль) осуществляется в целях обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды (ООС). Рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов, а также в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды.
Субъекты хозяйственной и иной деятельности обязаны предоставить сведения об организации производственного экологического контроля в органы исполнительной власти и органы местного самоуправления, осуществляющие соответственно государственный и муниципальный контроль в порядке, установленном законодательством.
Производственный экологический контроль (ПЭК) - непосредственная деятельность предприятий, организаций, учреждений по управлению воздействием на окружающую среду на основе описания, наблюдения, оценки и прогноза источников воздействия и отходов.
Производственный контроль проводится самим предприятием - природопользователем на своих объектах с целью обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности требований природоохранного законодательства. Контроль обусловлен также необходимостью соблюдения установленных нормативов в области охраны ОС, а также самопроверки рациональности природопользования на своих объектах и выполнения планов мероприятий по ограничению и уменьшению воздействия на ОС. Содержание такого контроля, прежде всего, зависит от специфики деятельности предприятия.
Поскольку для обеспечения необходимого уровня качества работ на ряд видов экологической деятельности требуется особое разрешение (например, на проведение инструментальных измерений), то предприятия (прежде всего небольшие), часть производственного контроля выполняют, привлекая специализированные организации. Однако недооценивая важность природоохранной деятельности и стремясь уменьшить затраты предприятия часто экономят на содержании собственной экологической службы и сводят производственный контроль к минимальному объему, выполняемому организациями-подрядчиками, что снижает эффективность самого действенного вида экологического контроля. Тем не менее, по законодательству ответственность за все несвоевременно выявленные нарушения несут руководитель предприятия, лицо, ответственное за природоохранную деятельность, и руководители соответствующих структурных подразделений.
Основными задачами ПЭК является выполнение подразделениями предприятия требований природоохранного законодательства, нормативных документов в области охраны окружающей среды, касающихся:
- соблюдения установленных нормативов воздействия на компоненты окружающей природной среды;
- соблюдения лимитов пользования природными ресурсами и лимитов размещения отходов;
- соблюдения нормативов качества окружающей природной среды в зоне влияния предприятия;
- выполнение планов природоохранных мероприятий по снижению техногенной нагрузки на окружающую среду.
Производственный экологический контроль проводится над:
- соблюдением нормативов использования природных ресурсов и эффективностью их использования;
- соблюдением установленных нормативов воздействия на окружающую среду выбросов и сбросов загрязняющих веществ и лимитов размещения отходов;
- учетом номенклатуры и количества загрязняющих веществ, поступающих в окружающую природную среду от источников загрязнения;
- обеспечением своевременной разработки нормативов воздействия на окружающую среду (нормативов ПДВ, ПДС, лимитов размещения отходов), установленных для природопользователя;
- источниками выделения загрязняющих веществ и образования отходов;
- эффективностью работы природоохранного оборудования (установок по улавливанию и обезвреживанию вредных веществ из отходящих газов, систем очистки хозяйственно-бытовых и производственно-ливневых сточных вод; систем оборотного и повторного водоснабжения); соблюдением правил обращения с отходами производства и потребления 1-4 класса опасности;
- использованием опасных и вредных химических веществ (в составе сырья, реагентов, биопрепаратов);
- выполнением природоохранных планов мероприятий (в том числе противоаварийных), предписаний и рекомендаций специально уполномоченных государственных органов в области охраны окружающей природной среды;
- наличием и техническим состоянием оборудования по локализации и ликвидации последствий техногенных аварий, по обеспечению безопасности персонала;
- получением информации для обоснования размеров платежей за загрязнение окружающей природной среды;
- своевременным предоставлением информации, предусмотренной государственной статистической отчетностью, системами государственного экологического мониторинга, кадастровым учетом и т.п.
Объектами производственного экологического контроля являются:
- стационарные и передвижные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;
- системы очистки отходящих газов;
- источники сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду (в водные объекты, на рельеф, в подземные горизонты), в системы канализации и сети водоотведения;
- системы очистки отработанных вод;
- системы оборотного и повторного водоснабжения;
- источники образования отходов производства;
- объекты размещения и утилизации отходов (площадки временного хранения, стационарные полигоны);
- склады и хранилища сырья, материалов, реагентов;
- объекты окружающей среды, расположенные в пределах промышленной площадки, территории, где осуществляется природопользование, санитарно-защитной зоны (СЗЗ);
- природные ресурсы;
- природные среды, загрязненные химическими веществами по вине природопользователя.
Контроль сбросов, выбросов, количества отходов и энергопотребления осуществляется на основе мониторинга производства продуктов питания.
Блок-схема мониторинга этих показателей на предприятии приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Блок-схема мониторинга
Для современного предприятия наличие эффективной системы экологического менеджмента свидетельствует о признании экологически безопасного и стабильного соответствия параметров и характеристик объектов, процессов, продукции компании природоохранным нормам и правилам, обеспечивающий безопасный уровень воздействия на окружающую природную среду и здоровье населения.
Практика показала, что предупреждение является экономически более выгодным, чем ликвидация негативных экологических последствий, влекущая за собой штрафные санкции и административную ответственность.
Кроме того, важным стимулом к внедрению на предприятиях системы управления окружающей средой в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 14001, является ужесточение конкурентной борьбы как на внутреннем, так и мировом рынке.
Деятельность в области экологического менеджмента в настоящее время нашла широкое практическое развитие во всех промышленно развитых и многих развивающихся странах. С ней связывают наиболее значительные достижения в решении экологических проблем промышленного производства за последние годы.
В Российской Федерации внедрение систем экологического менеджмента на предприятиях приводит к существенным результатам в отношении улучшения экологических показателей деятельности и снижения отрицательного воздействия на окружающую среду. Кроме того, внедрение СЭМ способствует укреплению системы менеджмента в целом, а также, как правило, выполняет интегрирующую роль в объединении систем менеджмента на предприятии.
Таким образом, проблема формирования новой культуры управления предприятием, базу которой составляют принципы экоэффективности, приобретает особую актуальность.
Однако, в основе экологического менеджмента должны лежать принципы не только экоэффективности, но и экосправедливости.
Под экоэффективностью понимается такая организация разносторонней экологической деятельности, которая позволяет сократить соответствующие издержки и даже получить дополнительную прибыль от мероприятий по охране окружающей среды. Принципы экосправедливости проявляются в осознании руководством предприятия моральной ответственности за отрицательное воздействие на окружающую среду и нерациональное использование природных ресурсов. Внедрение системы экологического менеджмента может рассматриваться как составная часть переходного этапа на пути создания интегрированной системы менеджмента на предприятии.
В процессе идентификации экологических аспектов на предприятии можно учитывать информацию из различных источников, включая:
- технологические инструкции (технологические карты) всех производственных процессов;
- данные о сырьевых материалах, их упаковке;
- сведения об обеспечении техники безопасности при проведении технологических процессов и операций;
- данные об изменении (модернизации, переналадке) технологического оборудования и технологических процессов;
- сведения о введении новых технологических операций и процессов;
- данные внешнего и внутреннего экологического аудита за прошлый период;
- данные лабораторного контроля параметров выбросов в атмосферный воздух, сточных вод, токсичности отходов, почвы, уровней шума и т.д.;
- данные проектов ПДВ, ПНООЛР, проекта обоснования СЗЗ и другой разрешительной документации;
- международные, государственные, муниципальные, корпоративные экологические законодательные акты и стандарты.
В данный процесс необходимо вовлекать работников, непосредственно участвующих в технологическом процессе, т.к. только они могут дать исчерпывающую информацию обо всех операциях в производственной зоне.
При модернизации существующих и строительстве новых предприятий одним из эффективных мероприятий внедрения НДТ является проектирование оборудования с целью минимизации уровней энергопотребления, выбросов и сбросов в окружающую среду.
Так, проектирование насосного и конвейерного оборудования может предотвратить выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Потребление энергии может быть сведено к минимуму за счет, к примеру, внедрения программы оптимизации энергопотребления, включая повторное использование тепла и использования изоляции. Основными источниками утечек могут быть резервуары, насосы, уплотнения и клапаны компрессоров и технологические сливы. Примерами эффективных проектных решений являются:
- идентификация и маркировка всех клапанов и настроек оборудования для уменьшения риска их неправильной настройки персоналом;
- оптимизация трубопроводных систем и мощности оборудования для минимизации потерь продуктов;
- минимизация выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Примерами способов минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с использованием конструктивных особенностей исполнения оборудования являются оснащение резервуаров плавающими крышками или насосов двойными механическими уплотнениями. Холодильные установки и другое оборудование, например, бойлеры и градирни, могут быть спроектированы такого размера, который необходим для максимально ожидаемой потребности и могут надлежащим образом контролироваться, чтобы постоянно обеспечивать нужные потребности.
Конвейеры могут быть полностью закрыты кожухами и уплотнены или, в случае невозможности установки кожухов, оснащены вытяжными шкафами/колпаками с местной системой отсоса для отвода загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Шум от работающего оборудования может быть сведен к минимуму за счет механической изоляции моторов/двигателей от присоединенных к ним каналов или труб. В гидравлических системах могут быть использованы глушители или демпферы пульсаций для уменьшения передачи шума от потока жидкости в систему трубопровода. Для загрузочных или разгрузочных систем, таких как лотки и бункеры, шум, возникающий от соударений обрабатываемого материала о стенки оборудования, может быть снижен путем обеспечения скольжения материалов по поверхности лотков и снижения высоты падения. Альтернативным вариантом может стать применение облицовочного звукоизолирующего материала.
Вокруг источников шумового загрязнения целесообразно обустройство звукоизоляционных ограждений. Обычно звукоизоляционное ограждение состоит из металлической оболочки, обшитой поглощающим материалом, который полностью или частично ограждает источник шума. Уменьшение уровня шума, которое может быть достигнуто, зависит от изоляции передающегося по воздуху звука стенками и от поглощающей способности внутренней изоляции. Размер, форма и материалы для звукоизолирующего экрана могут быть определены с помощью акустических проектных расчетов для обеспечения доведения уровней шумов к заданной величине.
Примерами применения использования звукоизоляционных материалов при производстве продуктов питания являются:
- для линий розлива в стеклянные бутылки, звукоизоляционное ограждение конвейеров для стеклянных бутылок и бункерных загрузочных устройств для крышек;
- изоляция внутренней части бункеров с ударогасящим изоляционным материалом и обшивка внешних стенок бункеров и защитных ограждений;
- на упаковочных машинах, обшивка верхних панелей и ограждение линий расфасовки;
- при переработке мяса, установка звукозаглушающих колпаков над куттерами с вращающейся чашей;
- ограждение распылительных сушилок (например, в звукоизолированных помещениях, в которые ограничен доступ);
- в морозильных и холодильных камерах, ограждение рефрижераторного оборудования, предусматривающего вентиляцию двигателей и вентиляторов;
- ограждение паровых компрессоров.
Не менее значимым мероприятием, снижающим влияние шумового воздействия, является звукоизоляция промышленных зданий, в которых находится оборудование, работающее с высоким уровнем шума. Например, вентиляторы, градирни и конденсаторы.
Экранирование зданий от производящих шум объектов обеспечивает уменьшение уровня звукового давления на них. Эффект экранирования могут обеспечивать расположенные поблизости другие здания, или его можно получить за счет сооружения барьеров, таких как стены или насыпи.
4.1.1 Характеристика основных методов и оборудования для снижения уровня загрязнения сточных вод
Предприятия пищевой промышленности являются крупными потребителями чистой воды. Воду расходуют непосредственно при различных технологических процессах, для санитарно-гигиенических целей, в виде теплоносителя (пар) и т.п. С ростом производства, технической оснащенности предприятий и повышением санитарных требований общий расход воды возрастает. Соответственно увеличивается и сброс сточных вод. На режим образования (поступления) сточных вод, их состав и количество влияют [100]:
- вид перерабатываемого сырья;
- технологический процесс производства;
- количество потребляемой воды;
- местные условия и др.
Мясокомбинаты на полную обработку туши крупного рогатого скота затрачивают 1,5-2 , свиньи - 0,6-0,8 воды. Предприятия обычно строят в крупных населенных пунктах (городах, поселках), поэтому источником водоснабжения являются городской водопровод или артезианские скважины. При переработке мяса главным потребителем воды является основное производство. При этом существенное влияние на расход воды оказывает ассортимент вырабатываемой продукции. Значителен расход воды на паросиловое хозяйство - в среднем 20-22 воды на 1 т готового продукта.
Основными направлениями снижения загрязненности сточных вод и уменьшения их объема являются:
- рациональное водопотребление;
- соблюдение технологических регламентов;
- повторное использование воды;
- автоматизация производства и др.
Определение условий сброса сточных вод в водоемы производят по следующим показателям:
- органолептические свойства;
- БПК;
- растворенный кислород;
- кислотно-щелочные свойства;
- содержание токсичных и вредных веществ;
- содержание взвешенных веществ.
К органолептическим и физическим показателям качества воды относят температуру, цветность, запах, прозрачность, мутность и плотность. К основным химическим показателям воды относят определение общей кислотности и щелочности, рН, содержание взвешенных жировых веществ, содержание жиров, содержание органических примесей и т.д.
Загрязнение сточных вод предприятий по производству продуктов питания в основном бывает минеральное, органическое, бактериальное или биологическое. Минеральные загрязнения содержат песок, глину, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, масел и др. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным загрязнениям относятся бумага, растительные масла, остатки плодов, овощей, а к животным - остатки жировых и мускульных тканей, клеевые вещества и пр. Бактериальные и биологические загрязнения представляют собой различные живые микроорганизмы - дрожжевые и плесневые грибки, водоросли, патогенные бактерии.
Технологические (производственные) сточные воды мясной промышленности по характеру загрязнений делят на следующие группы: зажиренные - из цехов и отделений мясоперерабатывающего завода (варочный, ливерный, машинного, сырьевого, формовочного, термического и др.); незажиренные - из всех остальных цехов; (условно чистые) - от холодильных установок и теплообменных аппаратов, котельной. Загрязненность сточных вод зависит от цеха, применяемого оборудования, соблюдения технологического режима и т.п. Производственные зажиренные сточные воды составляют 40-55% общего объема, производственные незажиренные от 20 до 25%, условно чистые - от 12 до 20% и бытовые - от 12 до 19%.
Сточные воды предприятий по производству продуктов питания подразделяют на следующие категории [12, 38, 100]:
- производственные загрязненные - промывные (после промывки масла, сырья и т.д.) и моечные (после мойки фляг, бочек, технологического оборудования, тестомесов, резервуаров, автоцистерн, помещений);
- условно чистые - незагрязненные производственные воды (от холодильного и теплообменного оборудования, вакуум-выпарных аппаратов);
- дождевые и бытовые (санузлы, столовые и другие вспомогательные помещения).
Загрязненные сточные воды предприятий пищевой промышленности содержат, в основном, органические вещества. Сточные воды имеют мутный беловатый или желтоватый цвет. Попадая в водоем без очистки, органические вещества потребляют для своего окисления большое количество кислорода, в результате чего резко ухудшаются условия развития флоры и фауны водоемов. В сточных водах предприятий пищевой промышленности содержатся жиры, растворы солей, кислот, а также механические включения.
Объем загрязненных сточных вод для этих предприятий составляет 20-50% общего стока. Расход незагрязненных производственных сточных вод, направляемых в систему оборотного водоснабжения или на повторное использование, составляет 60-80% общего расхода воды на предприятиях. Общий расход сточных вод колеблется от 15-20 до 4000 в сутки, бытовые стоки составляют 2-10% общего стока.
Для защиты водоемов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий применяют комплекс мероприятий, выбор которых определяется в основном характеристикой источника образования сточных вод, объемом и составом сточных вод. Полный перечень мероприятий по защите водоемов определяется законодательно-нормативными документами.
На предприятиях пищевой промышленности осуществляют следующие мероприятия по защите водоемов:
- технологические;
- применение повторного и оборотного водоснабжения;
- планировочные;
- разбавление сточных вод;
- очистка сточных вод;
- организация контроля состава сточных вод и влияния стоков на санитарный режим водоемов.
Технологические мероприятия включают разработку и применение безотходных или малоотходных технологических процессов, максимальное использование и утилизацию различных компонентов сырья и побочных продуктов. Эти мероприятия позволяют уменьшить содержание веществ (жиров, органических соединений и т.д.) в сточных водах.
Повторное и оборотное водоснабжение непосредственно связано с техническими мероприятиями. При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе, сохранившую достаточные качественные показатели, без промежуточной обработки используют снова для производства. Например, конденсат можно использовать для мойки полов, оборудования. При оборотном водоснабжении использованную воду подвергают специальной обработке (очистка, охлаждение, подогрев и т.п.), после чего снова используют для производственных нужд. Оборотное водоснабжение широко применяют в холодильных агрегатах, пастеризационно-охладительных аппаратах, а также при процессах, где нет непосредственного контакта воды с продукцией, так как к качеству воды для технологических операций в пищевой промышленности предъявляются высокие требования.
Планировочные мероприятия заключаются в учете гидрогеологических условий при планировании предприятий, а так же проектировании требуемого комплекса очистных сооружений в зависимости от местных условий: наличия городских очистных сооружений (их состава и мощности), необходимости сброса сточных вод непосредственно в водоем (учет места сброса и водозабора, скорости проточного водоема и т.п.) или необходимости принять на очистные сооружения предприятия сточные воды от других источников.
Разбавление сточных вод природной водой осуществляется при непосредственном выпуске сточной воды в водоем после очистных сооружений предприятия. При определении необходимой степени очистки учитывают способность водоемов к самоочищению, благодаря которой происходят процессы снижения концентрации органических и минеральных загрязнений. Процессы самоочищения зависят от быстроты и полноты смешения сточных вод с водой водоема. Процесс самоочищения зависит от многих условий (сосредоточенный или рассеивающий выпуск, влияние течений, ветровых нагонов воды и т.д.).
Очистку сточных вод проводят с целью извлечения из них или нейтрализации различных веществ - минеральной или органической взвеси, органических растворенных веществ, биологических загрязнений. Предприятия пищевой промышленности обязаны осуществлять очистку сточных вод, однако состав очистных сооружений и требования к ним зависят от типа и мощности предприятия, а также от местных условий.
Составной частью санитарно-технических систем каждого предприятия является комплекс канализационных сетей, санитарных и инженерных сооружений для сбора и отведения с территории предприятия загрязненных отработанных вод, включающий очистку сточных вод и извлечение из них ценных веществ и примесей, а также обеззараживание и обезвреживание.
Все очистные сооружения классифицируют в зависимости от места расположения и используемого метода. По месту расположения очистные сооружения классифицируют на локальные (цеховые), общие (заводские) и районные или городские. Локальные (цеховые) очистные сооружения предназначены для обработки сточных вод сразу после технологических установок, отдельных участков и цехов. Установки локальной очистки входят в технологические линии производства. Общезаводские очистные сооружения являются общими для загрязненных сточных вод различных цехов предприятия, после них доочистку сточных вод проводят на городских или районных сооружениях.
Схема отвода и очистки сточных вод, принятая на предприятии, должна обеспечивать минимальный сброс сточных вод в водоем, максимальное использование очистных сточных вод в системах повторного и оборотного водоснабжения, а также полное извлечение и утилизацию ценных примесей.
Методы очистки сточных вод подразделяют на: механические; биологические; химические и др.
Выбор метода очистки, типа очистных сооружений и их эффективность зависят от объема стоков, концентрации загрязнителей, неравномерности расхода, требований к качеству очищенной воды, наличия и состава районных или городских очистных сооружений и т.д., а также от местных условий с учетом возможного использования очищенной воды для промышленных нужд.
Сточные воды предприятий имеют высокую концентрацию загрязнителей по взвешенным веществам, жиру и органическим примесям. Эти показатели в 10-20 раз превышают концентрации загрязнений городских стоков. Поэтому сточные воды предприятий пищевой промышленности должны очищаться на территории предприятия. Основными методами очистки сточных вод на предприятиях отрасли являются механическая, физико-химическая и биологическая очистка.
Механическая очистка сточных вод в большинстве случаев является предварительной ступенью очистных сооружений предприятий, при механической очистке удается извлечь до 60-80% нерастворимых загрязнений. Механический метод очистки применяют для выделения нерастворимых загрязнений отстаиванием, процеживанием, фильтрованием, центрифугированием и т.д. [30].
Для механической очистки применяют различные очистные сооружения: решетки и сетки, перфорированные самоочищающиеся желоба, грязеотстойники, жироуловители, нефтеловушки, дезинфекторы, гидроциклоны, отстойники, сепараторы.
Для задержания крупных частиц примесей применяют решетки и сетки, которые устанавливают перед местными очистными сооружениями и приемными резервуарами насосных станций. Расстояния между прутьями решеток в зависимости от вида загрязнений изменяются от 0,016 до 0,02 м, скорость движения сточной воды не должна превышать 0,8-1 м/с. Поперечное сечение прутьев решеток бывает прямоугольное, круглое, комбинированное и др. Форму поперечного сечения выбирают в зависимости от извлекаемых взвесей. Решетки задерживают крупные примеси - куски мяса, жира, консервные банки, кусочки дерева и др.
Для предварительного выделения из сточной воды минеральных и органических частиц размером более 0,2 мм используют песколовки. Песколовки выполняют в виде сборных железобетонных горизонтальных или вертикальных аппаратов, имеющих прямоугольное или круглое сечение.
Основным сооружением механической очистки сточных вод от оседающих или всплывающих грубодисперсных примесей является отстойник.
В зависимости от направления движения потока воды различают горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники. Если одновременно с отстаиванием вода фильтруется через слой взвешенного осадка, то такой отстойник называется осветлителем. Эффективность отстойников составляет 40-60%. Продолжительность отстаивания - 1-1,5 ч.
Сточные воды, содержащие примеси с плотностью меньшей плотности воды (всплывающие примеси) - нефть и нефтепродукты, смолы, масла, жиры и др., - очищаются в жиро- и маслоуловителях, нефтеловушках. Их конструкции аналогичны конструкциям отстойников. На рисунке 4.2 в качестве примера приведена конструкция горизонтального жироуловителя.
Рисунок 4.2 - Горизонтальная жироловушка:
1 - подвод воды; 2 - водораспределительная труба; 3 - жиросборная труба; 4 - полочный блок; 5 - скребковый транспортер; 6 - отвод воды; 7 - гидроэлеватор; 8 - отвод осадка
Скребковый транспортер передвигает оседающий твердый осадок к приямку, а всплывающий жиропродукт к щелевым поворотным вакуумированным трубам. Толщина слоя всплывшего жиропродукта может достигать 0,1 м.
Высота слоя воды в жироуловителях составляет 1,2-2 м, скорость движения воды - 4-6 мм/с, продолжительность отстаивания - не менее 2 ч. процесс осаждения взвешенных частиц позволяет применение напорных и низконапорных (открытых) гидроциклонов.
Для удаления из сточных вод нерастворимых, тонкодиспергированных, плохо поддающихся отстаиванию твердых или жидких примесей используют фильтрование и флотацию.
Процесс фильтрования проводят пропусканием жидкости через пористые перегородки, задерживающие диспергированные вещества.
Процесс идет за счет разности давлений перед фильтрующим слоем и за ним. В качестве пористых перегородок применяют металлические листы и сетки, ткани, различные зернистые материалы - кварцевый песок, антрацит, щебень и т.п. По окончании рабочего цикла промывку (регенерацию) перегородки проводят очищенной водой, подавая ее в направлении, противоположном движению стоков в процессе очистки [84].
Достоинствами процесса флотации являются непрерывность процесса, небольшие затраты, простота аппаратурного оформления, селективность, высокая степень очистки (85-95%), возможность рекуперации уловленных частиц. Методом флотации можно удалять из сточных вод растворенные поверхностно-активные вещества, взвешенные вещества, масла (жиры).
Различают напорную и реагентную флотацию.
Сущность напорной флотации заключается в следующем. Сточная вода насыщается газом, чаще всего воздухом. Поднимаясь вверх, пузырьки воздуха слипаются с диспергированными в воде твердыми частицами, и на поверхности воды возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде. Затем слой пены удаляется из аппарата, а сточная вода поступает на следующую стадию обработки.
При реагентной флотации к сточным водам добавляют различные вещества (растворы для корректировки рН, коагулянт, флокулянт). Метод реагентной флотации основан на обработке сточной воды реагентами. В результате химических реакций образуются пузырьки газа: кислород, углекислый газ, хлор и другие, которые флотируют примеси из воды.
Также применяется совмещение двух видов флотации. Очистка сточных вод методом напорной реагентной флотации является надежным и эффективным способом локальной очистки промышленных сточных вод от основных видов загрязнений.
Выбор метода флотации напрямую зависит от загрязняющих веществ, находящихся в сточных водах.
4.1.2 Характеристика основных методов и оборудования для снижения выбросов в атмосферу
Выбросы в атмосферу предприятий пищевой промышленности можно подразделить следующим образом:
- выбросы, образующиеся при производстве энергии и в результате использования транспортных средств с двигателя внутреннего сгорания;
- выбросы, сопутствующие основным технологическим процессам;
- выбросы вспомогательных цехов и производств.
Источником первой группы выбросов является паросиловое оборудование, используемое на производстве, а также автотранспорт.
В зависимости от производительности предприятия, как правило, используют газовые, твердотопливные и электрические паровые котлы. Газовые и твердотопливные котлы выбрасывает газы, в состав которых входят сернистый ангидрид, оксиды азота и серы, твердые частицы.
Большое количество разнообразных технологических процессов определяет широкий качественный состав второй группы выбросов. Большинство технологических процессов, связанных с тепловой обработкой сырья в присутствии влаги, сопровождается образованием разнообразных по физико-химическому составу и по влиянию на организм человека продуктов белка, требующих различных методов контроля и очистки. Особенностью этих выбросов является присутствие неприятно пахнущих веществ (НПВ). Выброс их может произойти почти на любом этапе переработки животного сырья, однако наиболее характерен для таких процессов, как варка, жарка, сушка копчение, выпарка и т.п.
Кроме того, при различных технологических процессах на предприятии образуется значительное количество пыли, выбрасываемой вытяжными вентиляционными системами в атмосферу.
Анализируя выбросы вредных веществ предприятиями, очевидно, что загрязнение атмосферы происходит в основном от трех видов стационарных источников:
- организованные выбросы от технологического оборудования;
- выбросы вентиляционного воздуха системами вытяжной вентиляции;
- неорганизованные выбросы от открытых площадок и сооружений (открытые емкости, открытые сооружения очистки сточных вод, зоны проведения погрузочно-разгрузочных работ, пруды-отстойники и т.д.).
Организованные выбросы от технологического оборудования составляют примерно 10-30% от общих выбросов предприятий. Несмотря на небольшое относительное количество этих выбросов, концентрации вредных веществ в этом виде наиболее высокие.
Выбросы вытяжных систем вентиляции, в общем, содержат невысокие концентрации выбрасываемых веществ, однако это наиболее массовый по объему выброс (достигает 70-90% общих выбросов предприятия) с содержанием большого количества разнообразных газо- и парообразных веществ и пыли.
Объем выбросов в атмосферу зависит от технологических особенностей производства, типа установленного оборудования, надежности вентиляционных систем, метеоусловий и многих других факторов.
Следует также учитывать загрязнение атмосферы легковым и грузовым автотранспортом на пищевых предприятиях большой мощности. Расчет валового выброса токсичных веществ с отработанными газами автотранспортом осуществляют по среднему объему транспортной работы или по фактическому расходу топлива (отдельно для грузовых и легковых автомобилей).
По составу и степени вредности выбросов все производства и оборудование обычно делят на следующие группы, имеющие:
- условно чистые выбросы вентиляционного воздуха с содержанием вредных веществ, не превышающим гигиенических норм;
- неприятно пахнущие выбросы в атмосферу;
- значительные выбросы в атмосферу вентиляционного воздуха или газов, содержащих нетоксичные или инертные вещества;
- выбросы в атмосферу вентиляционного воздуха или газов, содержащих канцерогенные, токсические или ядовитые вещества.
Таким образом, на предприятиях пищевой промышленности имеются источники выбросов, относящиеся ко всем группам.
Конструктивно-технологические мероприятия на пищевых предприятиях по контролю и снижению уровня выбросов в атмосферу включают разработку и применение технологий, обеспечивающих максимальное использование сырья, промежуточных продуктов и отходов производства по принципу безотходной или малоотходной технологии. К ним относятся также рекуперация растворителей, герметизация производственного оборудования, сокращение неорганизованных выбросов, применение малосернистого топлива (замена угля и нефти газом) и т.п.
Одним из важнейших конструктивно-технологических мероприятий для предприятий пищевой промышленности является рекуперация тепла в результате использования вторичных энергетических ресурсов, значительная часть которых в настоящее время теряется безвозвратно, увеличивая тепловое загрязнение окружающей природной среды. В случае рационально продуманных технологий и оборудования решаются одновременно две задачи: предотвращение загрязнения атмосферы и существенная экономия энергоресурсов предприятиями.
Предприятия пищевой промышленности располагают следующими вторичными энергоресурсами:
- паро-конденсатной смесью отработавшего пара (энтальпия более 4000 кДж/кг);
- уходящими дымовыми газами котельных установок (температура до 300°С);
- продуктами сгорания природного газа (температура около 500-700°С);
- отработанными газами теплоизолирующих аппаратов (сушилки, термокамеры);
- вторичными (соковыми) парами выпарных установок;
- сбросными горячими (свыше 60°С) и теплыми (до 60°С) водами;
- низкотемпературными вентиляционными выбросами (температура 30-50°С);
- физическим теплом продукции (температура 50-80°С).
Наиболее перспективными для рекуперации являются уходящие газы котельных установок и технологических агрегатов, работающих на газообразном топливе, соковые пары выпарных установок, отработанный горячий воздух сушилок и т.п.
К важнейшим конструктивно-технологическим мероприятиям относится полное использование всех видов сырья в пищевой промышленности и внедрение малоотходных технологий.
Одной из мер защиты воздушного бассейна является рассеивание газообразных веществ и пыли в атмосфере при выбросе через высокие дымовые трубы. В результате рассеивания происходит снижение максимально возможной концентрации этих веществ в приземном слое атмосферы и удаление зоны максимального загрязнения.
Выбрасываемые в атмосферу вещества смешиваются с атмосферным воздухом и переносятся вместе с ним. На процесс рассеивания веществ в атмосфере влияют такие факторы, как: высота трубы; скорость ветра; рельеф местности; температура атмосферного воздуха и температура выброса; количество выбрасываемых веществ в единицу времени и др.
Рассеивание выбросов через высокие дымовые трубы - одно из распространенных мероприятий по защите воздушного бассейна. Однако при расположении котельной в зоне населенного пункта, высота труб должна превышать высоту окружающих зданий на 15 м. При этом необходимо учитывать, что в зависимости от высоты выброса изменяются только концентрация в приземном слое и зона максимального загрязнения, а общее количество загрязнителей, поступающих в атмосферу, не снижается. Поэтому экономически целесообразно подвергать выбрасываемый воздух более тщательной очистке.
Очистку вентиляционного воздуха и технологических газов производят в газовых очистных установках и аппаратах [76].
Газопылеочистной установкой называется сооружение, предназначенное для извлечения из отходящих газов или вентиляционного воздуха содержащихся в них вредных примесей с целью предотвращения загрязнения атмосферы. Установки состоят из одного или нескольких газопылеочистных аппаратов, вспомогательного оборудования (вентиляторы, насосы, приборы контроля и т.п.) и коммуникаций (воздуховоды, трубопроводы).
Газопылеочистные установки подразделяют на технологические и санитарные.
Отходящие газы, содержащие твердые или жидкие частицы и способные находиться во взвешенном состоянии длительное время, представляют собой двухфазные системы, которые называют аэрозолями. Различают следующие типы аэрозолей: пыли, дымы и туманы.
Ориентируясь на значения, приведенные в таблице 4.1, можно предварительно выбрать тип аппарата очистки.
Таблица 4.1 - Основные типы аппаратов для очистки газов и характеристика области их применения
Тип аппарата |
Размер взвешенных частиц, мкм |
Степень очистки, % |
Пылеосадительная камера |
40-1000 |
до 50 |
Циклон |
5-1000 |
до 85 |
Скруббер |
20-100 |
до 99 |
Тканевый фильтр |
0,9-100 |
до 99 |
Волокнистый фильтр |
0,05-100 |
до 99 |
Электрофильтр |
0,01-10 |
до 99 |
В пылеосадительной камере происходит грубая очистка газа от твердых частиц размером более 40 мкм. Аппарат представляет собой пустотелый прямоугольный короб, имеющий в нижней части бункер для сбора пыли. Запыленный газ движется в аппарате со скоростью 1,5 м/с. При этом под действием гравитационной силы происходит осаждение частиц. К достоинствам пылеосадительных камер относится низкое гидравлическое сопротивление (50-150 Па), а к недостаткам - невысокая степень очистки газа (до 50%).
Наиболее часто применяемые в промышленности аппараты сухой очистки - циклоны. К достоинствам циклонов относятся надежность работы с высокотемпературными газами и абразивными материалами, практически постоянное гидравлическое сопротивление, работа при высоких концентрациях частиц в газе, работа при высоких давлениях, простота конструкции. Существуют различные конструкции циклонов: цилиндрические и конические; групповые батарейные; со спиральным, тангенциальным, винтообразным и осевым подводом газа.
Более высокая степень очистки достигается при использовании аппаратов мокрой очистки - скрубберов. К их достоинствам относятся возможность: комплексной очистки газов - одновременное поглощение взвешенных в газовом потоке частиц и загрязняющих паро- и газообразных компонентов; улавливания частиц размером 0,1 мкм с высокой степенью очистки; очистки влажных и взрывоопасных газов и пыли.
К недостаткам скрубберов относят: образование в процессе очистки сточных вод, содержащих уловленный продукт, и, как следствие, необходимость в системе очистки стоков; возможность уноса капель жидкости газом и необходимость антикоррозийной защиты коммуникаций.
Для промывки газов в скрубберах часто используют воду, а при необходимости комплексной очистки - специально подобранные жидкости.
Существуют следующие типы аппаратов мокрой очистки (скрубберов): полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежного действия, скоростные и другие газопромыватели.
Наиболее просты и часто встречаются полые скрубберы (рисунок 4.3).
По высоте полого скруббера с противоточным движением газа и жидкости установлены орошающие форсунки. Скорость движения газового потока составляет 0,6-1,5 м/с.
Рисунок 4.3 - Полый форсуночный скруббер:
1 - корпус; 2 - газораспределительная решетка; 3 - форсунки
Рисунок 4.4 - Насадочный противоточный скруббер:
1 - корпус; 2 - форсунки; 3 - оросительное устройство; 4 - опорная решетка; 5 - насадка; 6 - шламосборник
Орошающая жидкость подается под давлением примерно 400 кПа. При взвешенных в газовом потоке частицах размером более 10 мкм достигается степень очистки до 90%. К достоинствам аппарата относятся простота конструкции, малое гидравлическое сопротивление, а к недостаткам - большие затраты энергии на распыление жидкости, невысокие скорости газа из-за большого брызгоуноса.
Скрубберы насадочного типа (рисунок 4.4) представляют собой противоточные колонны, внутри которых на опорных решетках располагается насадки различных типов. Задача насадки - обеспечить максимально возможную поверхность контакта газа и жидкости. Насадка в аппарате неподвижна, в этом случае она выполняется из керамики или металла. Такие аппараты применяют только для улавливания хорошо смачиваемой пыли при ее невысоких концентрациях в газе. Скрубберы с неподвижным слоем насадки работают при скоростях газового потока до 1 м/с, плотность орошения насадки составляет 0,5 газа; эффективность очистки при размерах частиц более 2 мкм - свыше 90%.
В пористых фильтрах запыленный газ фильтруется через пористую перегородку, задерживающую взвешенные частицы в своих порах или на поверхности. В зависимости от типа пористой перегородки различают тканевые фильтры, волокнистые фильтры, фильтры с насыпным фильтрующим слоем.
Наиболее часто в промышленности используют тканевые рукавные фильтры. Газовый поток поступает на очистку нижнюю часть аппарата, проходит внутрь рукавов и удаляется из верхней части аппарата. В результате отложения в порах и на поверхности ткани пыли гидравлическое сопротивление аппарата увеличивается. При достижении определенного гидравлического сопротивления проводят регенерацию ткани в фильтрах периодического действия механическим встряхиванием, обратной продувкой рукавов чистым газом, при этом пыль собирается в бункере под рукавами.
В пылеочистной технике распространена электрическая очистка для улавливания твердых и жидких частиц из очищаемых потоков. Электрофильтры - устройства, в которых очистка газов от взвешенных твердых и жидких частиц происходит под действием электрических сил. В электрофильтрах степень очистки от субмикронных частиц достигает 99%. Однако следует помнить, что это оборудование является дорогим и сложным в изготовлении и эксплуатации.
При термической обработке продуктов питания, в частности колбасных изделий в процессе обжарки и копчения используют дымовые газы, которые являются одним из характерных источников загрязнения атмосферы мясоперерабатывающими предприятиями. Объем выбрасываемых дымов зависит от типа и количества дымогенераторов. По составу выбрасываемые в атмосферу дымовые газы одинаковы, содержание в них различных веществ отличается и зависит от режимов и работы дымогенераторов, а главное от температуры пиролиза применяемых опилок или щепы. Так, в газовых выбросах от коптильных и обжарочных камер колбасного цеха содержатся органические вещества основной, нейтральной и фенольной групп, а также более 40 соединений, многие из которых обладают неприятным запахом (уксусная, валериановая, масляная и другие кислоты, масляный и изовалериановый альдегиды, метилбутилкетон, пирокахетин, гваякол и др.).
В отработанном коптильном дыме термического отделения колбасного завода наряду с органическими соединениями присутствует значительное количество неорганических вредных примесей, некоторые из которых обладают неприятным запахом. Кроме того, в выбросах камер присутствуют твердые частицы, окислы серы и токсичные ароматические углеводороды.
В некоторых типах дымогенераторов имеются устройства для механической очистки коптильного дыма от твердых частиц перед подачей дыма в термокамеру - пылеотделители с насадкой из керамических фильтрующих элементов или наиболее часто применяемые гидрозатворы.
Для защиты воздушного бассейна от неприятно пахнущих веществ применяют установки термокаталитического сжигания. Суть метода состоит в окислении обезвреживаемых компонентов кислородом. Данный метод является наиболее дорогим и менее применяемым.
4.1.3 Характеристика основных методов для снижения отходов при производстве продуктов питания
В основу классификации отходов положены следующие признаки: агрегатное состояние; стадии производственного цикла; отраслевой признак; химический состав основных компонентов отходов; физические свойства; класс опасности; способ использования отходов в качестве вторичного сырья.
Различают следующие виды отходов.
Отходы, содержащие в своем составе вещества, обладающие одним из опасных свойств (токсичность, инфекционность, взрывоопасность, пожароопасность, высокая реакционная способность), и присутствующие в таком количестве и в таком виде, что представляют непосредственную опасность для здоровья людей или сохранения окружающей среды как самостоятельно так и при вступлении в контакт с другими веществами, называют опасными отходами.
Экотоксичность отходов - способность водной вытяжки из отходов оказывать вредное воздействие на гидробионты.
Устойчивость отходов к биодеградации - способность отходов или отдельных их компонентов подвергаться разложению под действием микроорганизмов.
Применяемый в практической деятельности перечень названий отходов довольно обширен и насчитывает почти тысячу наименований. Наибольшее распространение получают те наименования отходов, которые установлены технологами различных отраслей промышленности. Названия таких отходов приведены в отраслевых справочниках НДТ по технологиям переработки сырья и материалов, выпуску широкой номенклатуры продукции производственно-технического назначения и конечного потребления, а также в специальных отраслевых справочниках НДТ по вторичным материальным ресурсам.
4.2 Характеристика основных методов и оборудования для снижения уровня эмиссий при производстве продуктов питания
4.2.1 Производство продукции из мяса убойных животных и мяса птицы
Суммарные вредные выбросы мясоперерабатывающих предприятий можно разделить на три группы: 1) выбросы, образующиеся при производстве энергии и в результате использования транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания; 2) выбросы, сопутствующие основным технологическим процессам, и 3) выбросы от вспомогательных цехов и производств.
Разнообразие технологических процессов в отрасли определяет широкий качественный состав второй группы выбросов. Большинство технологических процессов, связанных с тепловой обработкой сырья в присутствии влаги, благотворно влияют на развитие химических превращений с образованием продуктов распада белка, разнообразных по физико-химическим свойствам и действию на организм человека. Особенностью таких выбросов является присутствие неприятно пахнущих веществ (НПВ).
Как правило, наряду с НПВ в выбросы переходят частицы продукта и конденсируемые пары - дополнительные источники неприятного запаха. В совокупности эти компоненты формируются в очень сложные, трудно разделяемые смеси веществ, требующие обеззараживания.
При термической обработке колбасных изделий в процессе обжарки и копчения используются дымовые газы, которые являются одним из источников загрязнения атмосферы. В выбросах содержатся органические вещества кислотной, основной, нейтральной и фенольной групп, среди которых присутствуют вещества с неприятным запахом: уксусная, валериановая и другие кислоты, масляный и изовалериановый альдегиды, метилбутилкетон, пирокатехин, гваякол и др. Кроме того, в выбросах содержатся твердые частицы, окислы серы и токсичные ароматические углеводороды. Содержание выбрасываемых веществ изменяется в пределах от 0,05 до 60 . Потребление дыма велико; например, при горячем копчении мяса требуется 80-100 г дыма на 1 кг мяса, а при холодном - 50 г/кг.
В таблице 4.2 приведены результаты исследования состава дыма в зависимости от породы древесины, полученные (для температуры 300°С); в порядке убывающей технологической ценности.
Таблица 4.2 - Состав коптильного дыма в зависимости от породы древесины
Группа веществ |
Количество (в % к общему содержанию) в зависимости от породы древесины |
|||
Бук |
Дуб |
Береза |
Ольха |
|
Кислоты (по уксусной кислоте) |
5,24 |
5,14 |
4,57 |
3,88 |
Фенолы (по карболовой кислоте) |
0,30 |
0,30 |
0,19 |
0,20 |
Карбонильные соединения (по ацетону) |
8,69 |
8,05 |
8,71 |
7,47 |
Формальдегид |
1,10 |
1,04 |
0,96 |
0,87 |
Ацетальдегид |
1,04 |
1,07 |
1,16 |
1,14 |
Фурфурол |
0,69 |
1,57 |
0,75 |
0,66 |
Диацетил |
0,61 |
0,62 |
0,44 |
0,43 |
Альдегиды + диацетил |
3,79 |
4,30 |
3,31 |
3,10 |
Пыль в мясной промышленности выделяется при производстве полуфабрикатов в тесте (просеивание муки и др. операции), подготовки и хранения специй, пищевых добавок и пряностей. Выделяющаяся пыль в основном органического происхождения, некоторые ее виды способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
При образовании пыли следует учитывать, что она представляет очистные потери производства. Поэтому в ряде случаев собранная при очистке воздуха пыль утилизируется. Местные отсосы от источников пылеобразования объединяют в развитую сеть аспирационных систем, оснащенных пылеулавливающими устройствами.
Потребляемая в производственном процессе вода загрязняется органическими веществами животного происхождения (жиром, кровью, кусочками тканей животных, волосом, осколками костей). Кроме того, в сточную воду поступают поваренная соль, нитраты, моющие средства, песок. Все загрязнения в основном находятся в виде трудноразделимых суспензий, эмульсий, коллоидных и молекулярных растворов [30].
Для снижения потерь органических веществ со сточными водами, а также для сохранения экологически чистых природных ресурсов на предприятиях мясной промышленности строят очистные сооружения для удаления механических загрязнений, органических веществ и микроорганизмов из производственных стоков. В проектах могут быть использованы различные схемы очистки сточных вод.
В общем стоке мясокомбинатов с учетом работы локальных очистных сооружений концентрация взвешенных веществ изменяется от 1200 до 2000, содержание жиров составляет 200, а - 1400-1500 . Концентрации основных загрязнений в сточных водах отдельных цехов, не прошедших локальную очистку и не разбавленных бытовыми и незагрязненными производственными сточными водами, значительно выше. Так, содержание взвешенных веществ - 300-6236 , жиров - 491-2027,2 , , - 600-2200 . Величина pH изменяется незначительно, за исключением отдельных случаев, составляет 7-7,6. В сточных водах мясокомбината большое содержание хлоридов (NaCl) - до 1000 и органических загрязнений, находящихся в растворенном (422-1228 ) и нерастворенном (120-2025 ) состоянии. Температура их изменяется от 12 до 25°С. В зависимости от наличия в воде крови они имеют красно-бурую краску и обладают специфическим запахом [30].
В сточных водах при производстве продукции из мяса убойных животных и мяса птицы часть загрязнений находится в виде коллоидов. В среднем их концентрация равна 283 .
В сточных водах мясокомбинатов также содержится значительное количество азота: общего 18-192 и аммонийного 14-57 .
В процессе производства используют нитрит натрия (). Его отработанные растворы сбрасывают в канализацию. Поэтому в сточных водах мясокомбинатов присутствуют как нитриты (0,002-0,02), так и нитраты (0,05 ). Фосфор представлен в сточных водах в виде его оксида (), его содержание равно 35-60 .
В качестве моющего средства в большом количестве используют кальцинированную соду, которая увеличивает загрязненность сточных вод и придает ей способность вспениваться.
Проблема очистки производственных сточных вод стоит очень остро.
До недавнего времени в проектах либо отсутствовали очистные сооружения, либо их просто не строили. Это обусловлено тем, что стоимость очистных сооружений достигает 40% от стоимости предприятия.
Методы и степень очистки сточных вод должны определяться в зависимости от местных условий с учетом возможного использования очищенных сточных вод для промышленных и сельскохозяйственных нужд.
Очистка сточных вод перед спуском в водоем должна осуществляться строго в соответствии с "Санитарными нормами и правилами охраны поверхностных вод от загрязнений" и в соответствии с законом РФ "Об охране окружающей природной среды". Концентрации различных загрязнений в воде не должны превышать предельно допустимые.
Сточные воды предприятий мясной промышленности подвергают, как правило, механической, физико-химической и биологической очистке.
Способы обработки производственных стоков мясокомбинатов выбирают с учетом сложности состава и физико-химических свойств, входящих в них компонентов, фазового состояния жидкостей, экономических характеристик (свойства воды, размер частиц, тип фильтрующего элемента, температура процесса, расход энергии, стоимость оборудования, эксплуатационные расходы и т.д.).
Особый интерес представляет очистка белоксодержащих сточных вод, которая является многоступенчатым процессом. Для очистки данной категории сточных вод используют механические, физико-химические, химические и биологические методы, а также электрические и барометрические методы разделения жидких неоднородных систем.
Механическая очистка обычно используется в качестве локальной. В состав современных локальных сооружений входят механизированные решетки, песколовки, отстойники, флотационные жироловки
Для задержания крупных отбросов (обрывков кишок, костей, остатков каныги, конфискатов, обрывков шпагатов и целлофана, ниток, волоса, копыт и т.д.) на очистных сооружениях, устанавливают решетки с немеханизированной очисткой или механические решетки, решетки-дробилки, сита.
Для очистки стоков от жира в виде отдельных твердых частиц, эмульсий и растворов используют отстойные аппараты - жироловки. В мясной отрасли наибольшее распространение получили горизонтальные жироловки, оборудованные скребковым механизмом сброса.
Для выделения грубодисперсных примесей широко используют отстойные аппараты горизонтального и вертикального типов с нисходяще-восходящим потоком жидкости, рассчитанные на 15-30-минутное пребывание сточных вод. Значительное улучшение структуры потока и интенсификация процесса отстаивания достигаются при использовании тонкослойных аппаратов, в которых из-за разделения зоны отстаивания на ряд отдельно работающих слоев небольшой глубины выравниваются скорости движения потока по живому сечению отстойника и уменьшается время отделения оседающих и всплывающих примесей.
Гидромеханические способы очистки сточных вод целесообразно использовать на предварительном этапе подготовки сильно загрязненных суспензий.
Среди физико-химических методов обработки сточных вод следует выделить термический, каталитический, сорбционный и методы флотации.
В последнее время для очистки производственных сточных вод на мясокомбинатах успешно применяется флотация. Флотация - сложный физико-химический процесс, в процессе которого происходит извлечение взвешенных и коллоидных частиц из жидкости в результате их прилипания к пузырькам газа (воздуха), диспергированного или образующегося в этой жидкости. Прикрепившиеся к пузырькам частицы загрязнений всплывают на поверхность, образуя слой пены с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной жидкости. Методы флотации различаются механизмом образования пузырьков газа: механическое диспергирование воздуха в потоке жидкости (импеллярная, пневматическая флотация); перенасыщение жидкости за счет растворения в ней газов под давлением (напорная, вакуумная, эрлифтная); насыщение жидкости газом за счет электролиза воды (электрофлотация).
Пневматическая флотация осуществляется с помощью пористых материалов путем ввода в жидкость под напором дисперсии воздуха. Разновидность пористой флотации - пенная сепарация, отличается от других видов флотации тем, что очищаемая жидкость подается сверху на пенный слой, образующийся в результате аэрации. Поток тонкодиспергируемого воздуха, двигающийся навстречу потоку сточной жидкости, обеспечивает необходимое время для образования в пене комплексов гидрофобных частиц с воздушными пузырьками. В машинах пенной сепарации воздух и жидкость подаются воздуходувкой. В качестве аэраторов используют специальные перфорированные резиновые трубки, собранные в кассеты.
Электрофлотация осуществляется с помощью пузырьков газа (водорода, кислорода), образующихся при прохождении постоянного электрического тока через электроды, погруженные в жидкость. Соли, содержащиеся в сточных водах мясокомбинатов, создают необходимые границы электропроводности воды и делают процесс экономически целесообразным. Прохождение электрического тока через сточные воды, являющиеся многокомпонентным электролитом, сопровождается различными благоприятными для очистки жидкости физико-химическими процессами. Одновременно могут протекать электролиз, электрофорез, поляризация частиц, реакция окислительно-восстановительного взаимодействия продуктов электролиза с различными компонентами, входящими в состав жидкости, а также друг с другом. При оптимальных условиях для очистки сточных вод мясокомбинатов основная масса пузырьков газа имеет размеры, намного меньшие получаемых другими способами. В этом состоит одно из основных преимуществ процесса электрофлотации.
Электрокоагуляция является частным случаем электрофлотации и заключается в пропускании постоянного электрического тока через сточную воду, причем в качестве электродов используют металлические пластины или стружку из алюминия, железа. Хлопья гидроксидов, полученные таким образом, сорбируют частицы загрязнений, в том числе коллоидные.
Эффективность химических способов повышается за счет применения высокомолекулярных нетоксичных реагентов. Разделение коллоидных систем химическими методами обусловливается, прежде всего, нарушением их кинетической устойчивости и переведением коллоидов в другое фазовое состояние. Это может быть достигнуто путем изменения электрического заряда, вызывающего агрегацию и агломерацию коллоидных частиц. Введение химических реагентов в коллоидные системы позволяет нейтрализовать заряд белковых макромолекул и скоагулировать их.
Биохимические методы очистки позволяют очищать воду от органических веществ естественного происхождения, находящихся в ней в растворенном состоянии.
Метод основан на способности микроорганизмов использовать в качестве субстратов многие органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. Для биологической очистки сточных вод предприятий отрасли используют сооружения (поля орошения, фильтрации, биологические пруды), в которых созданы условия, близкие к естественным. Очистка в искусственных условиях осуществляется на биофильтрах или в аэротенках. Среди естественных способов внимание заслуживает использование биохимических прудов, так как они просты в техническом использовании и содержат микрофлору, максимально приближенную к микрофлоре естественных водоемов. К недостаткам этих методов следует отнести необходимость отвода больших земельных участков, распространение неприятных запахов, зависимость эффективности очистки от климатических и погодных условий, рельефа местности и освещенности солнцем.
Среди инженерных сооружений широкое распространение для очистки сточных вод мясокомбинатов получили биофильтры.
Они представляют собой емкости, заполненные фильтрующим материалом (шлаком, щебнем, керамзитом, пластмассой и т.п.), на поверхности которого развивается биопленка из аэробных микроорганизмов. Однако эффект очистки на биофильтрах сравнительно низкий, поэтому их использование считается нецелесообразным. Они применяются только на третьей стадии очистки сточных вод.
Для модульных мини-цехов мясной и перерабатывающей промышленности используется технология очистки производственных стоков, включающая на последних стадиях процесса использование обратноосмотических мембранных установок производительностью 30-300 .
Перечень наиболее загрязняющих технологических этапов производства мясопродуктов представлен в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Технологические этапы с наиболее высоким количеством эмиссий
Продукт |
Технология, этап технологии |
Эмиссии |
Колбасная и деликатесная продукция |
Термическая обработка |
Дымовые газы до 60 |
Производство полуфабрикатов |
Подготовка специй, просеивание муки |
Пыль органического происхождения 3 |
Производство колбасной и деликатесной продукции, полуфабрикатов и консервов |
На всех этапах производства |
Содержание взвешенных веществ - 300-6236 , жиров - 491-2027,2 , , - 600-2200 , pH 7-7,6, содержание хлоридов (NaCl) - до 1000 |
4.2.2 Переработка и консервирование фруктов и овощей
Основными операциями при переработке фруктов и овощей, на которых образуются сточные воды, являются мойка сырья и оборудования.
В процессе производства овощных консервов сточные воды загрязнены большим количеством ботвы, кореньев, семян, овощей, песка и т.д., поэтому они должны пройти через систему решеток, песколовок и отстойников.
Предварительная обработка сточных воды будет способствовать уменьшению взвешенных веществ, нейтрализации и равномерной подаче в городскую канализационную сеть.
Применяют сооружения механической, физико-химической и биологической очистки. При поступлении в "свежем" состоянии легко получить осадок. Твердые овощные отходы в таком состоянии могут быть использованы на корм скоту.
Сточные воды консервных заводов предварительно очищаются на решетках, жироловках, песколовках, грязеотстойниках. В зависимости от концентрации загрязнений и состава сточных вод применяют отдельные сооружения или их комплекс. В качестве локальных очистных сооружений применяются песколовки как горизонтальные, так и вертикальные. Двухъярусные отстойники используются не только для отстаивания сточных вод, но и для сбраживания осадка. Кроме использования жироуловителей, в целях интенсификации процесса выделения жира при отстаивании жиросодержащих сточных вод рекомендуется перед аэрацией и последующим отстаиванием добавлять активный хлор. Добавка хлора наряду со значительным увеличением выделения жира в осадок способствует осветлению сточных вод. В качестве хорошего коагулянта применяют известь в сочетании с солями железа или алюминия. При этом концентрация извести должна быть 80 мг/л с добавками алюмината натрия 300 мг/л. Химические вещества обесцвечивают сточные воды, а неприятный запах их устраняется нейтрализацией. Норма извести при этом составляет 6 кг на 1 сточных вод.
Для биологической очистки необходима предварительная подготовка сточных вод, заключающаяся в снижении концентрации загрязнений за счет разбавления условно чистыми водами или сточными водами, прошедшими очистку, обогащение питательными веществами.
Биологические пруды устраиваются в виде неглубоких водоемов на слабофильтрующих грунтах. Сточные воды в таких прудах имеют неприятные запах, который уничтожается только нитратом натрия. Дозы его составляют 0,5-0,6 . В этом случае кислород нитрата натрия должен окислить 20% БПК сточных вод. Эффективность очистки сточных вод в биологических прудах составляет: по окисляемости - до 90%, по органическому азоту - до 88%, по аммиаку - до 97%, по БПК - до 98%.
При производстве плодоовощных консервов количество БПК полн. находится в пределах от 44 до 204 г/туб при мойке тары и от 41 до 414 г/туб при стерилизации.
При предельных значениях для сточных вод, сбрасываемых в коммунальные канализации в размере 500 мг/л, нужно разбавить эти стоки или применить методы аэробного, анаэробного снижения БПК перед сбросом.
Аэротенки для очистки сточных вод применяют очень редко, хотя они так же пригодны для этих целей, как и биологические фильтры.
Аэротенк представляет собой сооружение с постоянно протекающей внутри сточной водой, во всей толщине, в которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т.е. происходит "загрязнение" сточной воды. Сточные воды поступают в аэротенк, как правило, после стадии механической очистки. Для обеспечения нормального процесса БХО в аэротенках необходимо непрерывно подавать воздух, что достигается с помощью пневматической, механической или пневмомеханической аэрации.
Сточные воды, имеющие пониженное содержание азота, должны быть обогащены этим элементом до 15 мг/л, а фосфором - до 3 мг/л, рН - 6,5-8,5, иначе необходима нейтрализация; температура сточных вод рекомендуется в пределах 6-30°С, концентрация солей - не более 10 г/л.
Сточные воды целесообразно использовать для орошения. В этом случае возможна совместная очистка производственных сточных вод с хозяйственно-бытовыми.
Средняя нагрузка на земледельческие поля орошения достигает 10-20 на 1 га в сутки. Эффективность этих методов очистки составляет: по взвешенным веществам - до 85-90%, по БПК - 95-98%, по бактериальным загрязнениям - до 99%.
Заключительным этапом в процессе очистки сточных вод является обеззараживание. Наиболее распространенный метод его - хлорирование.
После очистки сточных вод на очистных сооружениях остается большое количество осадка, который проходит соответствующую обработку в септических камерах двухъярусных отстойников или метантенках, а также на иловых площадках.
Самым простым и надежным способом утилизации сточных вод является сброс их в коммунальные канализации для совместной очистки с хозяйственно-бытовыми стоками.
При сульфитации, десульфитации и в помещениях с емкостями сульфитированного сырья могут наблюдаться пары сернистого ангидрида. Они удаляются с применением общеобменной вентиляции.
Выбросы сернистого ангидрида при сульфитации плодового сырья могут наблюдаться при нарушении техники безопасности. На консервных предприятиях для сульфитации используется рабочий раствор сернистого ангидрида. Раствор готовят концентрацией 1,5-50% в зависимости от вида сульфитируемых плодов. Сернистый ангидрид применяют жидким из баллонов. Необходимую дозу сернистого ангидрида отмеривают по массе или объему. Для дозировки по объему пользуются сульфитометром и отмеривают необходимое количество в литрах. Все соединения должны быть герметичны, а сернистый ангидрид должен подаваться медленно и полностью растворяться в воде. Для приготовления раствора пользуются специальными таблицами, а для проверки концентрации ареометром под вытяжным шкафом. Работа проводится либо во дворе, либо в хорошо вентилируемом помещении работниками, получившими специальный инструктаж по технике безопасности. При непредвиденных выбросах необходимо действовать согласно типовой инструкции по технике безопасности.
На технологических участках по замораживанию сырья или хладопроизводства на консервных предприятиях используют аммиак, различные хладоны (фреоны) среди которых также возможна утечка. При непредвиденных ситуациях сопровождающимися вредными выбросами необходимо действовать согласно инструкции ПЛАС (Постановление Госгортехнадзора РФ от 18 апреля 2003 г. N 14 "Об утверждении Методических указаний о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах").
При производстве сушеных плодов и овощей выбросы в атмосферу обусловлены процессами сушки.
Сушилки различных конструкций характеризуются газовоздушными выбросами, которые представляют собой отработанный воздух насыщенный водяным паром, иногда содержащий частицы готового продукта различной степени влажности. Пылевые выбросы удаляются с помощью общеобменных вентиляционных систем. При использовании конвективных сушилок с огневым подогревом работающих на жидком топливе могут выделяться оксиды азота, углерода и серы, удаляемые аналогично общеобменной вентиляцией.
Пыль, выделяемая на сушилках, при расфасовке готового продукта удаляется в процессе вытяжек, установленных над расфасовочным оборудованием, отправляется в циклоны и далее в сборники для пыли, которые периодически очищаются. Очистка воздуха от пыли предусматривается в соответствии с техническими условиями на вентиляционное оборудование.
Процесс обжарки полуфабрикатов в растительном масле протекает с выделением аэрозоля масла, представляющего собой смесь карбоновых кислот (нормируется по капроновой кислоте) и карбонильных соединений (по пропанолю). В том числе при жарке выделяется акролеин. Пары, которого, удаляются с помощью вытяжки установленной над работающей печью.
При мойке сырья и оборудования выделяется аэрозоль щелочи и аэрозоль дезсредств. Пары моющих растворов поступают в воздух рабочей зоны, а затем удаляются с помощью местных и общеобменных вентиляционных систем. Для уменьшения уровня загрязнения воздуха производственных помещений над ванными моечных машин монтируют зонты местных вентиляционных систем, что позволяет локализовать выделения и удалить основную массу загрязняющих веществ непосредственно в атмосферу. Массовый выброс аэрозоля моющих веществ определяется концентрацией и температурой используемого моющего раствора, а также конструктивными особенностями моющей машины.
В момент приготовления раствора происходит интенсивное выделение аэрозоля, отчасти обусловленное экзотермическим характером процесса растворения гидроксида натрия в воде.
При наличии системы местной вентиляции у моечных машин и над емкостями для приготовления моющих растворов 80% выделяющегося раствора удаляются ими, а 20% общеобменной вентиляцией.
Для снижения энергопотребления на консервных предприятиях необходимо применять автоматизированную систему управления процессами. Следует заметить, что на большинстве современных консервных предприятиях применяют механизированные и автоматизированные линии переработки, что снижает затраты труда и сокращает число рабочих. Однако, на малых предприятиях, где производятся многокомпонентные консервы, применение ручного труда еще наблюдается в полной мере.
Энергопотребление на процессе бланширования прямо пропорционально мощности линии. В основном производительность оборудования на этом процессе составляет около 3-5 т/ч. При таких показателях расход пара по всем применяемым видам бланширователей не превышает 850 кг/ч с 0,8-1,0 МПа; электроэнергии 1,1-1,5 кВт-ч.
Энергопотребление на процессе стерилизации прямо пропорционально мощности автоклавов. Расход пара по всем применяемым видам автоклавов и пастеризаторов колеблется от 350 до 600 кг/туб (МПа 0,8-1,0); электроэнергии - для автоклавов - от 0,2 до 7,5 , для пастеризаторов - около 12 .
В настоящее время применяют автоклавы горизонтальные, вертикальные и пастеризаторы непрерывного действия.
При выше указанных операциях образуется отработанный пар, который в настоящее время используют в оборотной воде для котельных с предварительным фильтрованием.
Энергопотребление на процессе сушки прямо пропорционально мощности линии и объема перерабатываемого сырья. В основном применяемая производительность установок около 110-750 кг/ч. При таких показателях расход пара по всем применяемым видам сушильных агрегатов не превышает 1470-1950 кг/ч (МПа 0,8-1,0); электроэнергии - 27-40 .
Наиболее часто применяемые виды сушки: конвективная, распылительная, контактная, инфракрасная и очень редко сублимационная.
4.2.3 Производство растительных масел и жиров
По степени интенсивности отрицательного воздействия предприятий масложировой отрасли на объекты окружающей среды ведущее место занимают водные ресурсы.
Поэтому для экономного и рационального водопотребления и водоотведения на масложировых предприятиях необходимо применять такие технологические процессы основного производства и технологические решения, при которых обеспечивается минимальное потребление воды, использование схем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения [12, 83, 101].
Система водоснабжения на предприятиях масложировой отрасли, в основном, прямоточная и оборотная с самостоятельным циклом охлаждающей воды и частичным возвратом конденсата. Канализационных сетей две - для производственных и бытовых стоков.
При производстве растительных масел вода расходуется на увлажнение масличного сырья, мокрое шротоулавливание, охлаждение закрытой теплообменной аппаратуры, вакуум-насосы, мойку оборудования и тары, приготовление растворов, брикетирование лузги, подпитку оборотной системы, лабораторных и хозяйственно-бытовых нужд, химводоочистку.
В рафинационном производстве вода расходуется на барометрические конденсаторы, приготовление растворов, промывку масла, на охлаждение и обогрев аппаратуры, а также хозяйственно-бытовые нужды. Сточные воды, образующиеся при разложении соапстока, промывке масел подвергают очистке методом напорной флотации с доочисткой на песчаных фильтрах.
Водопотребление и водоотведение при гидратации фосфолипидов подсолнечного масла на сепарационной линии обусловлено использованием оборотной воды в количестве для:
- охлаждения исходного и гидратированного масла - (если гидратированное масло направляется на нейтрализацию на том же предприятии, то оно не высушивается и не охлаждается, при этом значительно сокращается количество оборотной воды);
- охлаждения соковых паров, образующихся при сушке масла и фосфатидов;
- создания вакуума;
- смачивания уплотнительных узлов сепаратора.
Умягченная вода смешивается с паром, используется для нагрева фосфатидных осадков перед их сушкой и направляется в сборник конденсата. Конденсат используется для гидратации масла и промывки барабана сепаратора.
Пар расходуется для приготовления горячей воды, для подогрева масла перед высушиванием, для высушивания гидратационного осадка.
Жиросодержащие стоки направляются на кондиционирование шрота по влажности или для очистки на локальные или заводские очистные сооружения.
Водопотребление и водоотведение при дезодорации обусловлено расходом воды на охлаждение и конденсацию парогазовой смеси в барометрических конденсаторах, охлаждение дезодорированного масла и охлаждение подшипников насосов. Часть воды удаляется вместе с пеной, образующейся на поверхности воды в барометрических коробках.
Расход воды в конденсаторах существенно меняется при изменении ее температуры в зависимости от времени года: в летний период часовой расход воды больше, чем в зимний. Расход воды на охлаждение дезодорированного масла зависит от температуры воды, от производительности установки и от температуры масла, поступающего на охлаждение.
Пар давлением 2,45-2,94 МПа расходуется на нагрев масла, давлением 0,2 МПа - на инжекцию в дезодоратор и давлением 1,03 МПа - на эжекторы. Пар инжекционный и из эжекторов поступает в барометрические конденсаторы, где конденсируется и вместе с загрязненной водой поступает в систему очистки на флотацию и на градирню. Колебания расхода пара несущественны.
Очистку барометрических вод осуществляют на локальных или заводских очистных сооружениях.
Водопотребление и водоотведение для производства фасованного жира специального назначения, заменителя молочного жира, заменителей, эквивалентов и улучшителей масла какао на автоматизированной поточной линии требует меньшего количества воды по сравнению с производством маргарина. Это объясняется отсутствием рецептурной воды. Жиросодержащие стоки, образуемые при их производстве, от мойки оборудования, в том числе щелочные, направляются в жироловушку.
После жироловушки стоки смешиваются с мыложирсодержащими стоками других производств и направляются для очистки на локальные очистные сооружения. Циркуляционная вода, как и в производстве маргарина, используется в зарубашечных пространствах технологических аппаратов.
Пар расходуется для обогрева баков жирохранилища, подогрева воды в рубашках технологических аппаратов и для подогрева горячей воды, необходимой для обогрева технологических коммуникаций и змеевика бака возврата. Смесь конденсата и циркуляционной воды также используется для нужд производства.
Сточные воды в масложировой промышленности имеют свою специфику [59].
Так, в прессовом производстве образуется незначительное количество сточных вод от мойки оборудования и фильтровальных элементов. Образующиеся мыложирсодержащие стоки направляются на очистку (при наличии цеха рафинации совместно с мыложирсодержащими водами рафинационного производства).
В маслоэкстракционном производстве образуются сточные воды в процессе конденсации паровоздушных смесей, поступающих в конденсаторы из тостеров, системы дистилляции, паровых эжекторов и др.
Сконденсировавшаяся в конденсаторах установки для экстракции паровоздушная смесь в виде конденсата, содержащего бензин и воду, а также вода, используемая для вакуум-насосов и для подпитки водоотделителей, направляется на водоотделители для сепарации бензина и воды. Из водоотделителя бензин сливается в рабочий резервуар и снова используется и цикле производства, а отделившаяся вода поступает в испаритель бензина (шламовыпариватель) для отгонки из нее растворителя с помощью глухого и острого пара, поскольку необработанная вода, отходящая из водоотделителя, содержит обычно 180-300 мг/л растворенного и заэмульгированного бензина.
На выходе из шламовыпаривателя сточная вода имеет температуру 75-95°С, поэтому перед сбросом в канализацию (бензоловушку) ее необходимо охладить до 40°С.
При отсутствии специальных аппаратов для охлаждения сточных вод охлаждение производится путем смешения ее со свежей водопроводной водой (из расчета - 4 т на 1 т сточной воды).
Чистый конденсат, получаемый от конденсации зарубашечного водяного пара в жаровнях, кондиционере и тостере, используется вторично в парокотельной.
Условно загрязненный конденсат, поступающий из дистилляционных и других аппаратов, где возможно его загрязнение, используется в целях дополнительной подпитки градирни для полной компенсации потерь оборотной воды. Часть пара расходуется в процессе производства безвозвратно (без утилизации конденсата) при испарении из мятки в пропарочно-увлажнительных аппаратах, а также при кондиционировании жмыха.
При производстве растительных масел экстракционным способом образуемые сточные воды содержат, главным образом, жировые вещества и бензин.
Предварительно из сточных вод бензин удаляется в бензовыпаривателе при температуре 95°С для последующего его повторного использования. Жиросодержащая вода поступает на очистные сооружения предприятия.
Современные производства маргариновой продукции оснащены замкнутыми водными контурами. Подготовленная умягченная вода нагревается паром низкого давления до температуры 65°С и 95°С. Горячая вода подается в рубашки - приемных емкостей для жира, эмульсификаторов, премиксов, на обогрев разливочных головок и трубопроводов. В рецептуру маргарина входит умягченная вода. Пар расходуется на обогрев баков жирохранилища, подготовки растворов эмульгатора и сахара, подогрева воды в зарубашечных пространствах технологических аппаратов и для подготовки воды (горячей) для обогрева технологических коммуникаций и змеевика бака возврата. Смесь конденсата и циркуляционной воды используется для нужд производства.
При производстве маргаринов, жиров специального назначения, заменителей молочного жира, заменителей, улучшителей и эквивалентов масла какао, спредов (далее - маргариновая продукция) мыло- и жиросодержащие стоки создаются за счет промывных вод от мойки технологического оборудования.
Сточные воды, образовавшиеся после мойки оборудования маргаринового производства, проходят цеховые жироловушки, отстаивание и отправляются на локальные очистные сооружения предприятия, где смешиваются с другими жиросодержащими стоками предприятия и очищаются. Очищенные сточные воды используются на пополнение системы оборотного водоснабжения.
Для производства фасованного маргарина требуется питьевая вода и пар. При этом рецептурная вода уходит с продуктом. Вода от обогрева валов переохладителя направляется в жироловушку.
Жирсодержащие стоки от мойки оборудования, в том числе и щелочные, также направляются в жироловушку. После жироловушки они смешиваются с мыложирсодержащими стоками других производств, и направляются для очистки на локальные очистные сооружения [101].
Многие технологические процессы при производстве масложировых продуктов сопровождаются также образованием выбросов в атмосферу [45, 55, 97].
В состав выбросов в атмосферу на масложировых предприятиях входят в основном органическая и минеральная примеси, акролеин и бензин.
Пыльный воздух, удаляемый из очистительных машин и других очагов пылеобразования, подвергается очистке.
В качестве пылеотделителей используют циклоны и/или фильтры (всасывающие или нагнетательные). Для улавливания органической и минеральной пыли, образующейся на маслоэкстракционных заводах, используются циклоны с эффективностью улавливания 70-96%. В циклонах очистка воздуха осуществляется за счет действия центробежных сил. При круговом движении в циклоне смеси воздуха и сора взвешенные частицы прижимаются к поверхности цилиндра и оседают в коническую часть циклона, откуда через люк выводятся в бункер. Очищенный воздух из циклона выбрасывается вверх через центральную трубу. На рукавных и других фильтрах частицы пыли отделяются за счет фильтрации пыльного воздуха через пористую ткань. Воздух с частицами пыли и сора нагнетается (или всасывается) вентилятором в распределительную коробку рукавного или камерного фильтра, откуда направляется по рукавам. В рукавах воздух через пористую ткань выходит в помещение цеха, а частицы пыли оседают на поверхности ткани. При сотрясении рукавов специальным механизмом пыль с рукавов попадает в нижнюю коробку и шнек и через шлюзовой затвор выводится из фильтра. Таким образом, производится очистка пыльного воздуха, выходящего из сепараторов, семеновеек, шротоохладительных колонок и после пневматической транспортировки сыпучих продуктов.
В производственных помещениях вредными также являются тепловыделения от технологического оборудования и электродвигателей. В летний период добавляются поступления тепла от солнечной радиации. Имеются незначительные выделения паров влаги, масла и масличной пыли подсолнечника. В цехах предусматривают общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию и аспирацию. К имеющимся рекомендациям по применению естественной вытяжки из верхней зоны как в зимний, так и в летний периоды нужно подходить с осторожностью. Удаляемый теплый воздух может быть использован на рециркуляцию в другие помещения в зимний период. Поэтому в прессовых цехах в проектах предприятий включаются системы вытяжной вентиляции с механическим побуждением в зимний и летний периоды. В летний период дополнительно используют системы вытяжной вентиляции с естественным побуждением. Приточный воздух подают в помещение сосредоточенно через эжекторные воздухораспределители типа ВЭС в рабочую зону. Зимой приточный воздух предварительно подогревают в воздухонагревателе. Воздух удаляется при помощи центробежных вентиляторов непосредственно из подвала и с первого этажа.
Пылеулавливающее оборудование устанавливают на нагнетательной линии вентилятора. Применение такой схемы очистки объясняется тем, что запыленный воздух подается на очистку вентиляторными установками, скомпонованными с технологическим оборудованием.
Технологическое оборудование, в котором возможно образование взрывоопасных смесей, обеспечивается системами подачи флегматизатора (азота).
Вместо инертного газа в местах, где по условиям технологии это допускается, возможно, применение водяного пара, а также предусматриваются меры, исключающие возникновение опасного фактора.
Маслоэкстракционное производство оснащается автоматическими средствами контроля параметров, значения которых определяют взрывоопасность процесса, с сигнализацией предельных значений и системами блокировок, препятствующими возникновению аварийных ситуаций.
В целях исключения возможности образования взрывоопасных концентраций смесей паров растворителя с воздухом в производственных помещениях оборудование, содержащее растворитель, мисцеллу, выполняется герметичным. Для максимального снижения выбросов в окружающую среду горючих и взрывопожароопасных веществ при аварийной разгерметизации системы необходимо предусматривать установку запорных и (или) отсекающих устройств. Места расположения запорных и (или) отсекающих устройств устанавливаются в проектной документации. Время срабатывания запорных и (или) отсекающих устройств определяется расчетом, обосновывается в проектной документации и регламентируется. При этом должны быть обеспечены условия безопасного отсечения потоков и исключены гидравлические удары.
Управление системами подачи инертных газов и флегматизирующих добавок осуществляется дистанционно (вручную или автоматически) в зависимости от особенностей проведения технологического процесса. Для производств, имеющих в своем составе технологические блоки I и II категории взрывоопасности, предусматривается автоматическое управление подачей инертных сред; для производств с технологическими блоками III категории - управление дистанционное, неавтоматическое, а при допускается ручное управление.
В помещениях цеха экстракции, отгонки растворителя из шрота, дистилляции, насосных для перекачки растворителя предусматривается установка газосигнализаторов довзрывных концентраций горючих газов с сигнализацией превышения 10% уровня от нижнего концентрационного предела распространения пламени.
Для технологического оборудования, содержащего растворитель и мисцеллу, предусматривается система аварийного освобождения.
Запыленность шротовой пылью помещений склада и (или) элеватора шрота необходимо контролировать с помощью переносных приборов или осмотром с регистрацией результатов анализа (осмотра) в специальном журнале.
Контроль содержания пыли в воздухе производственных помещений проводится в соответствии с утвержденным графиком. График определяется техническим руководителем организации. В графике указывается периодичность контроля для конкретных участков производства.
Проблема утилизации органических растворителей имеет особенно большое значение, как со стороны экологии, так и со стороны экономической эффективности предприятия.
Пары растворителя нефраса марки П1 63/75, либо с другими интервалами кипения или гексана пищевого, попадая через неплотности в аппаратах в производственные помещения, могут образовывать с воздухом пожаро- и взрывоопасные смеси.
При использовании нефраса отходящий из дефлегматоров воздух содержит 0,16 паров бензина даже при охлаждении смеси до 0°С. При нормальной работе дефлегматоры улавливают 60-70% бензина, содержащегося в паровоздушной смеси.
Для улавливания (рекуперации) паров растворителя и их регенерации в целях пожарной безопасности и возврата в производство ценных продуктов на предприятиях оборудуют специальные установки.
Известны два метода рекуперации растворителя: абсорбционный и адсорбционный.
При абсорбционном методе рекуперации основными аппаратами являются абсорберы (скрубберы) и ректификационные колонны.
Пары растворителя поглощаются жидким абсорбентом, в качестве которого могут применяться: вода, серная кислота, мышьяково-содовый раствор и др. Абсорбент, насыщенный парами растворителя, направляется из скрубберов через теплообменник в ректификационную (регенерационную) колонну, где и происходит десорбция растворителя.
Пожарная опасность процесса рекуперации растворителя заключается в возможности образования в скрубберах, ректификационных колоннах и связанных с ними трубопроводах взрывоопасной паровоздушной смеси
При исправной и нормальной работе аппаратов и трубопроводов в рекуперационной установке не образуются взрывоопасные концентрации паровоздушной смеси; опасность возникает при нарушении установленного режима работы или при наличии неплотностей в аппаратах и трубопроводах, через которые пары растворителей попадают в атмосферу.
Современная технология - это масляная абсорбция растворителя из парогазовой смеси с последующей его десорбцией в десорбере.
Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.
При адсорбционном методе рекуперации улавливание паров растворителя происходит поверхностью твердых веществ (адсорбентом). Наиболее распространенным адсорбентом является активированный уголь. Пары растворителя, поступающие в адсорбер, конденсируются в тончайших порах адсорбента.
Удаление паров растворителя - десорбция - производится путем продувки аппарата водяным паром, который, проходя под давлением через слой активированного угля, насыщается парами растворителя.
Адсорбционные методы являются одним из самых распространенных в промышленности способов очистки. Их применение позволяет вернуть в производство ряд ценных соединений. Основной недостаток адсорбционного метода заключается в большой энергоемкости стадий десорбции и последующего разделения, что значительно осложняет его применение для многокомпонентных смесей.
Наиболее экологически небезопасным звеном в производстве растительных масел является их очистка от сопутствующих примесей. Традиционным методом очистки сырых растительных масел является химическая рафинация, при которой свободные жирные кислоты нейтрализуются щелочью. Полученное в результате реакции мыло отделяется сепараторами. Нейтральные масла впоследствии промываются, отбеливаются и дезодорируются. Такая схема характеризуется образованием больших объемов сточных вод. На фоне традиционной химической рафинации разработан метод физической рафинации. При физической рафинации свободные жирные кислоты удаляются дистилляцией в одну стадию с дезодорацией в условиях низкого вакуума.
Метод физической рафинации обеспечивает значительно меньшие потери жира в сравнении с щелочным, что является важным ресурсосберегающим преимуществом. Так, при кислотности нерафинированного жира 0,5% выход дезодорированного жира составляет примерно 981 и 990 кг/т, т.е. физическая рафинация дает экономию около 9 кг жира на 1 т. Дополнительная экономия средств достигается за счет уменьшения расхода реагентов, поскольку на обработку жира тратится значительно меньше кислоты, чем щелочи. Одним из главных преимуществ является ощутимо меньшая нагрузка на окружающую среду, отсутствие зажиренных, трудно утилизируемых соапстоков, экономное расходование технологической воды.
Кроме того, на последующих стадиях маслопереработки физическая рафинация позволяет выводить из пищевых модифицированных жиров остаточное количество катализаторов тяжелых металлов, в частности никеля.
Однако физическая рафинация применима преимущественно для тропических масел, по причине их высокой кислотности.
Современные методы модификации растительных масел включают гидрогенизацию, фракционирование и переэтерификацию.
Главный недостаток традиционного процесса гидрогенизации - образование трансизомеров жирных кислот.
Создание широкого ассортимента специализированных жиров, не содержащих трансизомеров жирных кислот, требует внедрения новых технологий модификации жиров, в том числе фракционирования и переэтерификации.
Переэтерификация - это вид модификации, в ходе которой под воздействием катализатора происходит обмен жирнокислотными радикалами внутри и/или между триглицеридами. В результате происходит изменение температуры плавления, повышение пластичности и однородности.
Для химической переэтерификации используют: метилаты или этилаты натрия или калия, сплавы натрия или калия, гидроксиды натрия или калия. Процесс протекает при воздействии температуры 80-105°С. В данном случае радикалы жирных кислот меняются местами случайно. Для химической переэтерификации характерны быстрота протекания реакции, невозможность осуществления частичной реакции, высокая температура, образование в ходе процесса побочных продуктов (продуктов распада катализатора). Свойственна высокая реакционная способность катализатора, что требует предварительной обработки масла и очистки после переэтерификации.
Энзимная переэтерификация осуществляется с использованием специфической и неспецифической липазы. С помощью специфической липазы процесс позволяет получать продукт с заданным триглицеридным составом.
Достоинством химической переэтерификации является низкая стоимость реализации в промышленных условиях по сравнению с энзимной переэтерификацией. Объясняется это высокой стоимостью ферментов. Кроме того, ферментный катализатор обладает высокой чувствительностью к качеству сырья, что влечет за собой дополнительную дезодорацию перед переэтерификацией. Этих недостатков лишен химический катализатор. Процесс химической переэтерификации осуществляется в аппаратах периодического действия, что позволяет получать различный ассортимент модифицированных жиров, тогда как энзимная переэтерификация осуществляется в аппаратах поточного типа и предусматривает получение одного вида продукта.
4.2.4 Производство сахара
Особенность свеклосахарного производства заключается в том, что оно в течение более 200 лет неизменно базируется на следующих основных локальных операциях: подача сахарной свеклы в переработку с отделением примесей, отмывание корнеплодов; изрезывание их в стружку, подготовка экстрагента, извлечение сахарозы из свекловичной стружки методом экстрагирования с получением диффузионного сока и жома; известково-углекислотная очистка диффузионного сока, основанная на многократной последовательной обработке известью и диоксидом углерода с выводом образующегося осадка; сгущение очищенного сока в многоступенчатой выпарной установке; кристаллизация сахарозы в несколько ступеней с получением утфельной массы, разделяемой на центрифугах с выделением кристаллов сахара и оттеков; сушка и упаковка сахара. Локальные операции основаны на тепломассообменных и различных физико-химических процессах и связаны с потреблением значительных объемов водных, энергоресурсов, природных ископаемых, технологических вспомогательных средств. Поэтому функционирование основной технологической линии производства сахара на свеклосахарном заводе сопровождается работой технологических линий вспомогательных производств - производства извести и сатурационного газа; оборотных систем технологических вод; очистки сточных вод; технологических линий побочных производств - сушки жома; обессахаривания мелассы.
Локальные операции отличаются многообразием технологических схем, технических решений, конструкций технологического оборудования, способов достижения технологической цели, а также различной энерго- и материалоемкостью и воздействием на окружающую среду.
Техническое оснащение свеклосахарного завода представлено большим парком оборудования, включающего специальное технологическое оборудование (например, диффузионные аппараты, аппараты сатурации, выпарные аппараты, вакуум-аппараты, центрифуги, аппараты сушки сахара, а также очистные сооружения); оборудование общего назначения (подогреватели, конденсаторы, фильтры, отстойники и др.), насосный парк, передаточные механизмы, сборники и др.
Технический прогресс в сахарной отрасли осуществляется по пути интенсификации процессов, снижения ресурсо-, энергопотребления, образования отходов, минимизации воздействия на водный, воздушный бассейны.
Модернизация сахарных заводов ведется за счет установки высокоэффективного оборудования, решающего вышеперечисленные задачи: прессов глубокого отжатия жома, камерных фильтр-прессов, барботерных аппаратов сатурации с циркуляцией сока, выпарных аппаратов пленочного типа, вакуум-аппаратов с искусственной циркуляцией, пластинчатых подогревателей, вертикальных кристаллизаторов, энергосберегающих центрифуг непрерывного действия, сушильно-охладительных установок для сахара, установок для сушки и гранулирования жома, установок [98] для обессахаривания мелассы методом ионообменной хроматографии. Указанное оборудование позволяет сократить потребление сырья, воды, энергии, снизить эмиссии в окружающую среду и образование отходов, повысить выход сахара, получить новую готовую продукцию.
Технологии, позволяющие снизить выбросы в атмосферу оксида углерода и сахарной пыли, сократить расход свежей воды и образование сточных вод, уменьшить количество отходов производства, сократить расход условного топлива и известнякового камня, рассмотренные ниже в качестве элементов реализации локальных технологий на этапах технологического потока, могут быть отнесены к НТД в производстве сахара.
Получение диффузионного сока. На свеклосахарных заводах наиболее распространена технология получения диффузионного сока, включающая следующие операции: изрезывание корнеплодов в стружку, подготовка экстрагента, экстрагирование сахарозы, отжатие жома.
Процесс экстрагирования сахарозы ведется в противоточном режиме до максимального обессахаривания свекловичной стружки. В данной технологии используется 100% свежей воды; образуется: 120-130% к массе свеклы диффузионного сока; 80-83% свежего жома, 35-45% отжатого до 13-18% сухих веществ жома; 35-40% к массе свеклы жомопрессовой воды.
Технология является ресурсо-энергозатратной, она связана с большим расходом свежей воды, приводит к образованию сточных вод, характеризуется низкой степенью возможности переработки жома, сопровождается потерями сахара в жомопрессовой воде. Так, обессахаривание свекловичной стружки до содержания сахарозы в жоме 0,30-0,35% к массе свеклы приводит к невысокому эффекту очистки при экстрагировании, что требует более высокого расхода извести и сатурационного газа на очистку диффузионного сока, соответственно, расхода известнякового камня и топлива на его обжиг. Высокая величина отбора диффузионного сока приводит к большему расходу условного топлива на сгущение очищенного сока. Низкое содержание в отжатом жоме сухих веществ требует высоких затрат на его сушку. Жомопрессовая вода хотя и содержит 0,3-0,4% к массе свеклы сахарозы, но не может быть использована в технологическом потоке из-за низкой ее чистоты и сбрасывается в сточные воды, приводя к потерям сахара.
На ряде свеклосахарных заводов получила распространение технология получения диффузионного сока, отличающаяся применением прессов глубокого отжатия жома и использованием жомопрессовой воды в качестве экстрагента [49]. По данной технологии до 90% массы сахарозы от ее содержания в свекловичной стружке извлекается в диффузионных аппаратах, что позволяет достичь отбора диффузионного сока 105-110% к массе свеклы. Извлечение оставшейся в жоме сахарозы осуществляется путем его механического обезвоживания на прессах глубокого отжатия жома до 32% сухих веществ, с образованием 20% отжатого жома, при этом остаточное содержание сахарозы в отжатом жоме сохраняется на уровне 0,30-0,35% к массе свеклы как и в вышеприведенной технологии. Образующаяся в количестве 50-60% к массе свеклы жомопрессовая вода, содержащая 1,2-1,6% сахарозы, имеет чистоту практически на уровне чистоты свекловичного сока и направляется в составе экстрагента в диффузионный аппарат, заменяя до 50% общего его количества. Жом глубокой степени отжатия направляется на высушивание, при этом затраты на сушку сокращаются [81].
Данный вариант технологии имеет следующие преимущества: уменьшаются потери сахарозы за счет использования жомопрессовой воды; уменьшается расход известнякового камня для получения реагентов на очистку за счет повышения эффекта очистки при экстрагировании и чистоты диффузионного сока; снижается расход условного топлива на выпаривание воды за счет уменьшения отбора сока; ликвидируются сточные воды за счет использования жомопрессовой воды в технологическом потоке; снижаются энергозатраты на высушивание жома за счет повышенного исходного содержания сухих веществ в нем, что позволяет увеличить объемы жома, направляемого на сушку.
Достигаемые экологические преимущества. Сочетание процессов экстрагирования и глубокого отжатия жома при получении диффузионного сока позволяет:
- уменьшить расход извести на очистку диффузионного сока;
- уменьшить отбор диффузионного сока на 10-15% к массе свеклы;
- снизить расход условного топлива на сгущение очищенного сока на 0,4-0,5% к массе свеклы;
- снизить объемы потребления свежей воды на 50% к массе свеклы;
- увеличить производительность линии на 10...15%; дополнительно выработать 0,10-0,15% к массе свеклы сахара; увеличить объемы переработки побочной продукции - жома.
Воздействие на окружающую среду. Высушивание жома глубокой степени отжатия позволяет полностью решить проблему его переработки с получением нового продукта - сушеного жома, сократить расход тепловой энергии на его высушивание; исключить таким образом образование отхода. Переход на данную технологию приводит к снижению количества сточных вод на 50-60% к массе свеклы за счет использования жомопрессовой воды в технологическом процессе. Исключается образование такого отхода как жом.
Эксплуатационные данные. Данная технология является освоенной и распространена на 30% российских свеклосахарных заводов. Обеспечивает повышение эффекта очистки сока при экстрагировании на 3,0-5,0% и чистоты диффузионного сока на 1,0-1,5 ед., увеличение выхода сахара на 0,10-0,15% к массе свеклы, сокращение расхода условного топлива на 0,4-0,5% к массе свеклы и расхода известнякового камня на 0,2-0,3% к массе свеклы; уменьшение расхода тепловой энергии на высушивание жома в 1,5 раза.
Применимость, техническая возможность. Технология в целом применима на свеклосахарных заводах, относительно несложна в эксплуатации. Основной мотивацией ее реализации является предотвращение образования сточных вод и отходов производства, сокращение расхода материальных ресурсов, увеличение выхода сахара.
Экономические аспекты внедрения. Данная технология экономически целесообразна: обеспечивает снижение количества сброса сточных вод; дает возможность эффективной переработки побочной продукции - получения сушеного жома; ее энерго- и ресурсоэффективность выше в связи со снижением расхода условного топлива и известнякового камня.
Технология требует дополнительных капитальных затрат, связанных с приобретением прессов глубокого отжатия жома и жомосушильной установки. Для сахарного завода мощностью 6 тыс. т сахарной свеклы в сутки необходимо 2 пресса глубокого отжатия жома стоимостью около 210,0 млн.руб. каждый и 1 жомосушильная установка с вспомогательным оборудованием стоимостью 150,0 млн.руб., в целом капитальные затраты составят около 570,0 млн.руб.
Очистка диффузионного сока. Очистка диффузионного сока включает следующие операции: предварительную дефекацию, основную дефекацию, первую ступень сатурации, дефекацию перед второй ступенью сатурации, вторую ступень сатурации, сульфитацию, фильтрование соков.
Первая и вторая сатурации сопровождаются выделением загрязняющих веществ в атмосферу (, СО, , , NO, ); фильтрование сока - образованием отхода - фильтрационного осадка.
Процесс сатурации заключается в обработке дефекованного сока диоксидом углерода и имеет своей технологической целью достижение максимального эффекта очистки сока путем адсорбции растворимых несахаров на поверхности образующихся частичек карбоната кальция и получение сока с высокими фильтрационно-седиментационными показателями при высоком коэффициенте использования диоксида углерода сатурационного газа [7].
Наряду с кинетикой массообмена и химических реакций на скорость процесса сатурации существенный эффект оказывают гидродинамические условия в сатураторе, к основным показателям которых относятся: размер газовых пузырей, газосодержание, поверхность контакта фаз, скорость движения взаимодействующих фаз, высота барботажного слоя, распределение времени пребывания частиц потока жидкости в сатураторе, во многом определяемые конструкцией аппаратов [19]. На сахарных заводах применяются непрерывно действующие аппараты сатурации: решетчатые безбарботерные без циркуляции сока, решетчатые безбарботерные с циркуляцией сока или барботерные с циркуляцией сока.
При сатурировании дефекованного сока в аппаратах, подобных решетчатому безбарботерному сатуратору, наблюдается неравномерность в распределении сока и газа, что приводит к неполному использованию адсорбционной способности карбоната кальция, снижению эффекта очистки сока и коэффициента утилизации диоксида углерода из сатурационного газа, который составляет 40-55%.
Следовательно, уменьшению выбросов в отработавшем газе будет способствовать ведение процесса, обеспечивающего интенсивное диспергирование газа в соке за счет создания условий многократной циркуляции сока и принудительного барботирования газа. Данный метод позволяет улучшить условия массообменных процессов между сатурационным газом и соком, приводит к повышению эффекта адсорбционной очистки и улучшению фильтрационных и седиментационных свойств сока, одновременно повышается коэффициент использования сатурационного газа при соответственном уменьшении расхода известнякового камня на его получение на 0,2% к массе свеклы. Применение барботерных аппаратов сатурации с циркуляцией сока позволяет увеличить степень утилизации газа на первой ступени сатурации до 80%, на второй - до 65%.
Сатурационный газ, кроме углекислого газа (), содержит оксид углерода (CO), выбросы которого коррелируют с выбросами , а следовательно, закономерно снижаются с улучшением условий массообменных процессов между сатурационным газом и соком.
Стадия фильтрования сока первой сатурации заключается в разделении суспензии с образованием фильтрационного осадка. Степень обезвоживания выделяемого осадка зависит от типа применяемого фильтровального оборудования. До недавнего времени основным оборудованием являлись вакуум-фильтры, которые выделяли осадок с влажностью 50%, при этом на его промывку от сахара расходуется до 65% воды. Отделенный с вакуум-фильтров осадок разбавлялся водой и направлялся в сточные воды. Такой способ является основным для 55% сахарных заводов и требует на перекачку осадка до 60% к массе свеклы воды. На 45% заводов реализован способ выделения осадка с влажностью 25-30% на камерных фильтр-прессах с расходом воды на промывку осадка 5-9% к массе свеклы. Такой осадок транспортабелен, что позволяет использовать в качестве мелиоранта/рекультиванта.
Достигаемые экологические преимущества. Проведение сатурации на основе многоступенчатого контакта газа и сока обеспечивает снижение выбросов оксида углерода на 10-15%, увеличение степени утилизации сатурационного газа на 15-20%, снижение расхода известнякового камня на 0,2% к массе свеклы.
Выделение фильтрационного осадка в обезвоженном виде обеспечивает снижение расхода воды на промывку осадка в 8-13 раз, исключение расхода воды на перекачку на поля фильтрации, снижение потерь сахарозы с фильтрационным осадком в 2 раза; исключается образование такого отхода как фильтрационный осадок.
Воздействие на окружающую среду. В отходящем из сатуратора газе основными загрязняющими веществами являются оксид углерода, диоксид серы, оксид азота, основная доля приходится на оксид углерода. Концентрация оксида углерода, отходящего от аппарата первой ступени сатурации свеклосахарного производства, составляет 5500-30000 ; отходящего от аппарата второй ступени сатурации - 5300-40000 . Переход на сатурацию с многоступенчатым контактом газа и сока приводит к снижению концентрации оксида углерода, отходящего от аппаратов сатурации, до 5300-6500 .
Выделение фильтрационного осадка в обезвоженном виде позволяет уменьшить количество сточных вод на 60% к массе свеклы, исключить образование отхода.
Эксплуатационные данные. Технология сатурации на основе многоступенчатого контакта газа и сока является освоенной и распространена на 23% сахарных заводов Российской Федерации. Обеспечивает снижение выбросов оксида углерода в 5-8 раз по сравнению с применением безбарботерного решетчатого сатуратора и в 3-4 раза с использованием только барботирования или только циркуляции сока, повышение эффекта очистки сока при этом составляет 1,4-1,6%.
Выделение фильтрационного осадка в обезвоженном виде на камерных фильтр-прессах распространено на 45% сахарных заводов. Обеспечивает снижение выхода фильтрационного осадка в 1,4-1,6 раза по сравнению с использованием вакуум-фильтров, уменьшение в 8-13 раз расхода воды на промывку осадка; потери сахарозы в фильтрационном осадке не более 0,04-0,06% к массе свеклы; уменьшение расхода электроэнергии за счет исключения сброса осадка в составе сточных вод на поля фильтрации.
Применимость, техническая возможность. Технология сатурации на основе многоступенчатого контакта газа и сока в целом применима, характеризуется относительной простотой реализации и эксплуатации. Имеются аппараты первой ступени сатурации, например, марки Ш1-ПАС, которые предусматривают внутреннюю циркуляционную трубу, осевой циркулятор сока и барботер, состоящий из газораспределительных труб. Модернизация действующих аппаратов также не представляет сложности.
Технология выделения фильтрационного осадка в обезвоженном виде на камерных фильтр-прессах применима и характеризуется относительной простотой реализации и эксплуатации.
Экономические аспекты внедрения. Технология сатурации на основе многоступенчатого контакта газа и сока экономически целесообразна для обеспечения низких выбросов СО, в атмосферу. Ресурсо- и энергоэффективность данного процесса выше, чем с применением безбарботерного решетчатого сатуратора, поскольку приводит к уменьшению расхода известнякового камня.
Технология требует капитальных затрат, связанных с приобретением дополнительных устройств при модернизации аппаратов или высокоэффективных аппаратов сатурации. Капитальные затраты при полной замене одного сатуратора составляют в среднем 10,0 млн. руб., при установке газораспределительных устройств и циркуляторов сока - 7,0 млн. руб.
Ресурсо- и энергоэффективность применения камерных фильтр-прессов выше, чем применения вакуум-фильтров, приводит к уменьшению расхода воды.
Капитальные затраты для сахарного завода мощностью 6 тыс. т сахарной свеклы в сутки составят 45 млн. руб. на установку 2 камерных фильтр-прессов.
Сушка и упаковка сахара. Сушка и упаковка сахара включают следующие операции: сушку кристаллов сахара, охлаждение кристаллов сахара; отделение ферромагнитных примесей; сортировку сахара по размеру кристаллов на фракции и отделение комков; фасование и упаковку сахара в мешки; очистку отработавшего воздуха.
В процессе высушивания и охлаждения сахара в среднем до 10-20% кристаллов сахара истирается с образованием пыли. Также имеет место выделение сахарной пыли при выгрузке сахара из аппаратов на ленточный конвейер, при транспортировке его к последующим операциям, загрузке в комкоотделитель, в процессе отделения комочков в сортировочной установке, загрузке сахара в бункеры упаковочного отделения. Концентрация сахарной пыли в местах образования достигает 45-100 . Сахарная пыль при концентрации воздушной смеси выше 10-20 и размере частиц менее 160 мкм является взрывоопасной, поэтому осуществляют очистку воздуха, отработавшего после высушивания и охлаждения сахара, от сахарной пыли. Отделенный от сахарной пыли отработавший воздух удаляется в атмосферу вентилятором по герметичному воздуховоду, выведенному на 2 м выше конька крыши здания.
Наибольшее распространение на заводах (73%) получила очистка отработавшего воздуха с подводом мелкодисперсного фильтрованного сока второй ступени сатурации при интенсивной турбулизации пылевоздушного потока в скрубберах, достигаемый коэффициент эффективности очистки - 0,95-0,97. Часть заводов (13%) осуществляют очистку отработавшего воздуха в поле центробежных сил в циклонах [3], достигаемый коэффициент эффективности очистки - 0,70-0,85. Ряд заводов (14%) применяет двухступенчатую очистку отработавшего воздуха: на первой ступени в циклоне механически отделяется около 70% частиц сахарной пыли; на второй ступени в циклон в поток воздуха с сахарной пылью противотоком под давлением 0,3-0,4 МПа подают фильтрованный сок второй ступени сатурации в мелкодисперсном состоянии, движущийся с высокой скоростью [99], что способствует улавливанию частичек сахарной пыли каплями сока, их осаждению и растворению в соке. Уловленная сахарная пыль из циклона первой ступени очистки и раствор из циклона второй ступени очистки используются в соответствии с технологической схемой завода. Двухступенчатая очистка воздуха обеспечивает коэффициент эффективности очистки воздуха до 0,98-0,99. Таким образом, почти 90% заводов применяют эффективные схемы обеспыливания воздуха с коэффициентом эффективности очистки воздуха 0,95-0,99.
Вместе с тем, на большинстве сахарных заводов установлены сушильно-охладительные аппараты барабанного типа, истирание кристаллов в которых достигает 20%, а сахарная пыль характеризуется неравномерностью распределения по размеру [19]. Для этой категории аппаратов уменьшению выбросов сахарной пыли в отработавшем воздухе будет способствовать очистка его в две ступени. Часть сахарных заводов оснащены сушильно-охладительными установками, конструкции которых позволяют проводить процессы сушки-охлаждения со степенью истирания кристаллов сахара 8,5-12,0%. Для этой категории аппаратов очистку отработавшего воздуха достаточно осуществлять в скруббере.
Система аспирации предусматривает местные отсосы от источников пылеобразования и одноступенчатую очистку воздуха в пылеулавливающем оборудовании циклонного типа с водяной пленкой, обеспечивающую коэффициент очистки воздуха 0,95-0,97.
Достигаемые экологические преимущества. Организация двухступенчатой очистки отработавшего при высушивании и охлаждении сахара воздуха позволяет уменьшить концентрацию сахарной пыли в воздухе, удаляемом в атмосферу от сушильно-охладительной установки, в 1,2-1,3 раза по сравнению с использованием только скруббера и в 2-4 раза с использованием только циклона. Годовой выход сахара увеличивается на 1,5-2,0 т.
Воздействие на окружающую среду.
В отходящем из сушильно-охладительных установок очищенном отработавшем воздухе основным загрязняющим веществом является пыль сахара. Годовая масса сахарной пыли, выбрасываемой в атмосферу при осуществлении двухступенчатой очистки воздуха, сократится с 3,5-4,5 т до 1,5-2,5 т; концентрация сахарной пыли в воздухе, удаляемом в атмосферу от сушильно-охладительной установки - с 45-100 до 25-28 .
Эксплуатационные данные. Очистка отработавшего при высушивании и охлаждении сахара воздуха с использованием скруббера или циклона и скруббера является освоенной и распространена на 90% сахарных заводов, обеспечивает коэффициент эффективности очистки воздуха 0,95-0,99. Расход фильтрованного сока второй ступени сатурации в скрубберах составляет 0,2-0,5 .
Применимость, техническая возможность. Технология в целом применима, характеризуется относительной простотой реализации и эксплуатации.
Экономические аспекты внедрения. Двухступенчатая очистка отработавшего при высушивании и охлаждении сахара воздуха экономически целесообразна для обеспечения уменьшения выбросов сахарной пыли в атмосферу. Энергоэффективность данного процесса одинакова для разных схем очистки отработавшего воздуха. Капитальные затраты при установке дополнительного скруббера в зависимости от производительности завода составят 2,5-3,5 млн. руб.
Очистка сточных вод. Очистка производственных сточных вод свеклосахарных заводов после отстаивания взвешенных веществ осуществляется на картах полей фильтрации методом испарения и почвенной очистки, основанной на способности самоочищения почвы [17, 80]. Сущность почвенной очистки заключается в том, что при медленной фильтрации сточных вод через почву в верхнем слое толщиной 20-30 см на поверхности частичек почвы задерживаются взвешенные и коллоидные вещества с адсорбированными растворенными органическими веществами. Микроорганизмы почвы, используя проникающий в поры почвы кислород, переводят органические вещества в минеральные соединения. Эффективность удаления органических загрязнений по БПК при естественной биологической очистке производственных сточных вод свеклосахарных заводов составляет 70%, по ХПК - 50%, по аммонийному азоту - 9%, по хлоридам - 50%, по фосфатам - 60%, по сульфатам - 40%, при этом в отдельных случаях возможно проникновение в грунтовые воды аммонийного азота, фосфатов, сульфатов, хлоридов. Процесс естественной биологической очистки сточных вод на полях фильтрации сопровождается выделением сероводорода, метана, аммиака, имеющих специфичный запах.
Для интенсификации процесса естественной очистки сточных вод отдельные заводы используют микробные культуры направленного действия, например, микроводоросль хлореллы [39, 40]. Интенсификация процессов при применении хлореллы базируется на продуцировании ею в процессе фотосинтеза кислорода, участвующего в процессах окисления органических веществ. Благодаря этому степень удаления органических загрязнений по БПК достигает 98%, по ХПК - 96%, по аммонийному азоту - 40%, по хлоридам - 80%, по фосфатам - 80%, по сульфатам - 80%.
Достигаемые экологические преимущества. Степень очистки сточных вод увеличивается, что дает возможность сократить площади полей фильтрации на 10-15 га; удаляются неприятные запахи.
Воздействие на окружающую среду. Эмиссии загрязняющих веществ (фосфатов, хлоридов, сульфатов, аммонийного азота) в подземные грунтовые воды практически исключаются; исключаются специфичные неприятные запахи.
Эксплуатационные данные. Технология очистки сточных вод с применением хлореллы применяется на двух сахарных заводах Российской Федерации. Обеспечивает высокую степень очистки сточных вод с исключением загрязнения подземных грунтовых вод.
Применимость, техническая возможность. Технология в целом применима, характеризуется простотой реализации и эксплуатации. Метод основан на использовании суспензии микроводорослей, которая распространяется равномерно на поверхности воды при помощи распылителя.
Экономические аспекты внедрения. Технология экономически целесообразна для обеспечения высокой степени очистки сточных вод от загрязняющих веществ, приводит к уменьшению площади очистных сооружений.
Текущие затраты для одного свеклосахарного завода мощностью 6 тыс. т сахарной свеклы в сутки составляют около 1 млн. руб.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.