Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1. 1 Основные виды отходов молочной промышленности и их влияние на окружающую природную среду 8
1.2 Характеристика и утилизация вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности 13
1.2.1 Классификация ВСР молочной промышленности и их биологическая ценность 13
1.2.2 Основные направления переработки вторичного молочного сырья (обезжиренное молоко, пахта) 17
1.2.3 Основные направления полного и рационального использования молочной сыворотки 19
1.2.3.1 Методы получения этилового спирта из молочной сыворотки 25
1.3 Очистка сточных вод предприятий молочной промышленности 26
1.3.1 Общая характеристика сточных вод предприятий молочной промышленности 26
1.3.2 Методы очистки сточных вод молокозаводов 30
1.3.2.1 Механические и физико-химические методы очистки сточных вод 32
1.3.2.2 Биохимические методы очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий 36
2 Экспериментальная часть 48
2.1 Материалы и методы исследования 48
2.1.1 Материалы 48
2.1.2 Методы 52
2.2 Результаты и обсуждения 60
2.2.1 Исследование возможности утилизации молочной сыворотки с помощью дрожжей с целью получения спирта 60
2.2.1.1 Утилизация молочной сыворотки в анаэробных условиях 60
2.2.1.1.1 Изучение влияния посевного материала на процесс брожения 60
2.2.1.1.2 Изучение влияния состава питательной среды на накопление спирта в процессе брожения 62
2.2.1.1.3 Характеристика конечного продукта (этилового спирта) 64
2.2.1.1.4 Характеристика конечного продукта (барды) 65
2.2.1.2 Утилизация молочной сыворотки в аэробных условиях 67
2.2.1.2.1 Подбор культуры штамма дрожжей для накопления биомассы 67
2.2.2 Исследование влияния условий утилизации молочной сыворотки на состав сточных вод 73
2.2.2.1 Изменение ХПК сточных вод, образующихся в процессе утилизации молочной сыворотки в анаэробных и аэробных условиях 73
2.2.3 Очистка сточных вод молокозавода биоценозом активного ила 74
2.2.3.1 Изучение возможности применения метода биокоагуляции для предварительной очистки сточных вод от соединений марганца 74
2.2.3.2 Изучение процесса проникновения марганца в клетки биоценоза активного ила 80
2.2.3.3 Очистка сточных вод в аэробных условиях 82
2.2.3.3.1 Биохимическое окисление органических веществ в контактных условиях 82
2.2.3.3.2 Проведение исследований по математическому описанию процесса окисления органических веществ в аэротенке 87
2.2.3.3.3 Влияние возраста активного ила на процесс биохимического окисления органических веществ 91
2.2.3.4 Очистка сточных вод в анаэробных условиях 92
2.2.3.4.1 Изучение возможности применения анаэробного процесса для очистки сточных вод, содержащих соединения марганца 92
2.2.3.4.2 Изучение влияния возраста анаэробного ила на процесс биодеструкции органических веществ 99
2.2.3.4.3 Эффективность анаэробной очистки в зависимости от типа перемешивающего устройства 101
2.2.3.4.4 Доказательство присутствия окислительно-восстановительных реакций при анаэробном сбраживании сточной воды, содержащей соединения марганца 101
2.2.3.5 Изучение возможности применения природного глинистого минерала пирофиллита для адсорбции органических веществ и соединений фосфора на стадии доочистки применительно к сточным водам молокозавода 102
2.2.3.5.1 Исследование бактерицидных свойств природного минерала пирофиллита 105
2.2.3.6 Изучение общей технологической схемы очистки сточных вод молокозавода на протоке 108
2.2.3.6.1 Изучение процесса анаэробного сбраживания сточной воды молокозавода в анаэробном реакторе на протоке 108
2.2.3.6.2 Изучение процесса биохимического окисления в аэротенке с загрузкой и в аэротенке со свободноплавающей
биомассой на протоке 112
2.2.3.6.3 Изучение процесса адсорбции загрязнений из исследуемой сточной воды на протоке 119
3 Технологическая часть 120
3.1 Описание технологического процесса утилизации молочной сыворотки с получением этилового спирта 120
3.2 Технологическая схема очистки сточных вод молокозавода, содержащих соединения марганца и трудноокисляемые органические вещества, совместно со стоками, образующимися в процессе утилизации молочной сыворотки в спирт 124
Выводы 129
Список литературы
- Классификация ВСР молочной промышленности и их биологическая ценность
- Исследование возможности утилизации молочной сыворотки с помощью дрожжей с целью получения спирта
- Исследование влияния условий утилизации молочной сыворотки на состав сточных вод
- Изучение общей технологической схемы очистки сточных вод молокозавода на протоке
Введение к работе
Интенсивное развитие промышленности, рост городов и других населенных пунктов, повышение степени их благоустройства требуют решения проблемы предотвращения отрицательного воздействия деятельности человека на окружающую природную среду.
В частности, это относится к пищевой и перерабатывающей промышленности - одной из стратегических отраслей экономики, призванной обеспечить устойчивое снабжение населения необходимыми качественными продуктами питания. По степени интенсивности отрицательного воздействия объектов пищевой и перерабатывающей промышленности на окружающую природную среду первое место занимают водные ресурсы. Для того, чтобы исключить или уменьшить ущерб, наносимый окружающей среде в результате выбросов отходов производств, в настоящее время предлагается перевести их на замкнутые циклы. Это позволит не только решить вопрос охраны окружающей среды, но и рационально использовать природно-сырьевые ресурсы.
Для молочной промышленности в XXI веке экологические проблемы приобретают особую актуальность в связи с истощением ресурсов и необходимостью сохранения окружающей среды. Особое внимание стоит обратить на то, что молочная отрасль относится к наиболее водоемким, а значит, характеризуется образованием большого объема сточных вод (4,8 м на тонну молока). Практически все предприятия отрасли, не имея локальных очистных сооружений, сбрасывают сточные воды в городскую сеть водоотведения с последующей очисткой их на городских очистных сооружениях. Сточные воды молочных заводов быстро закисают, выделяя неприятно пахнущие вещества. Повышенная концентрация загрязняющих веществ в них отрицательно воздействует на окружающую среду и угрожает здоровью людей. Кроме того, при сбросе в водоемы неочищенные сточные воды, снижая содержание в них кислорода, придают воде неприятный вкус и
запах. Требует срочного решения создание отраслевой системы контроля основных экологических показателей: водопотребления, водоотведения, загрязненности сточных вод и др., а также разработка методологии оценки экологической безопасности производств.
В процессах молочного производства, связанных с получением таких продуктов, как творог, сыр, казеин и других концентрированных белковых продуктов (или их полуфабрикатов) образуется сыворотка, относящаяся к побочным продуктам. Проблема рационального использования молочной сыворотки актуальна для многих предприятий. Решение этой проблемы позволит улучшить экономические показатели за счет производства дополнительной продукции из молочного сырья и снижения выплат за превышение контролируемых показателей ХПК и БГЖ в сточных водах.
Одним из наиболее перспективных направлений промышленного использования сыворотки является биосинтез. Из всех известных в настоящее время способов биосинтеза наименее трудо- и энергоемким считаются те, которые связаны со сбраживанием лактозы. Комплексное решение задач использования составных компонентов сыворотки и охраны окружающей среды предполагает безотходную технологию.
Анализ ситуации, сложившейся в молочной отрасли, показывает, что наиболее актуальными являются научные исследования, направленные на комплексное безотходное использование молочного сырья, модернизацию и создание нового технологического оборудования, решение проблем энерго-, ресурсосбережения, экологизации молочных производств, что включает внедрение эффективных систем очистки сточных вод, позволяющих не только снизить концентрации загрязнений до норм сброса в сеть городской канализации или в водоем, но и извлекать и утилизировать ценные компоненты.
Классификация ВСР молочной промышленности и их биологическая ценность
Как было отмечено выше, при переработке молока образуются вторичные сырьевые ресурсы (ВСР) - обезжиренное молоко, пахта, молочная сыворотка, и отходы - ополоски, шлам сепараторов, зачистки, рассыпки и др.
Академиком Н.Н.Липатовым совместно с В.Н.Сергеевым, В.А.Павловым и З.М.Цхитишвили сформулирован новый термин - молочное белково-углеводное сырье (взамен ранее использовавшихся побочного, вторичного. нежирного), к которому относят обезжиренное молоко, пахту, молочную сыворотку, а также альбуминное молоко и мелассу[39].
Объемы МБУС достигают 2/3 объема перерабатываемого молока и составляют ежегодно в России 12-15 млн. т. В условиях рыночной экономики при нехватке финансовых средств полное и рациональное использование этих значительных ресурсов становится проблематичным [5 6].
По технологическим стадиям получения ВСР делятся на: получаемые при первичной обработке сырья - обезжиренное молоко, ополоски; получаемые при вторичной стадии переработки сырья - молочная сыворотка, пахта, шлам сепараторов, ополоски; получаемые при переработке вторичного сырья - шлам и ополоски сепараторов, пригар и ополоски пастеризаторов, конденсат вторичных паров при вакуум - выпаривании, пригар и пыль при сушке, фильтрат, альбуминное молоко, меласса, обработанная биомасса дрожжей[11].
По материалоемкости ВСР и отходы могут быть многотонажными — обезжиренное молоко, молочная сыворотка, пахта, конденсат вторичных паров и малотонажными - все остальное[11].
По степени использования побочные продукты и отходы можно классифицировать на: используемые, используемые частично и неиспользуемые. К используемым побочным продуктам и отходам относятся: обезжиренное молоко, молочная сыворотка, пахта, альбуминное молоко, белковая масса, меласса, барда. К неиспользуемым или используемым частично относятся: ополоски молоко цистерн и технологического оборудования, пригар, пыль, санитарный брак, отработанные моющие растворы, конденсат вторичных паров, фильтрат, соленая сыворотка[11].
Биологическая ценность вторичных сырьевых ресурсов может быть выражена формулой профессора К.С.Петровского: "Минимум калорий максимум биологической ценности". Содержание основных компонентов в цельном, обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке приведены в таблице 1.2[82].
Ценность обезжиренного молока, образующегося при сепарировании цельного молока с целью выделения жира, заключается в содержании высокоценного белка, который относится к лучшим видам животного белка. При расщеплении аминокислоты всасываются непосредственно в кровь. Наличие значительного количества холина придает свойство липотропного, антиатеросклеротического действия. Поэтому, например, нежирный творог рекомендуется для питания пожилых людей. Энергетическая ценность обезжиренного молока в среднем 1440 кДж/кг (343 ккал/кг). Кормовая ценность составляет 19,4 % перевариваемого протеина.
Пахта - продукт высокой биологической ценности, получаемый в результате производства сливочного масла. Пахта характеризуется наличием в ней фосфолипидов, которые играют важную роль в нормализации жирового обмена, активизируют работу ферментов. Особая ценность пахты состоит в том, что лецитин в ней находится в активной форме за счет связи с белком. В пахте содержится минимум (10 мг в 100 г) холестерина, что придает ей атерогенные свойства, особенно в условиях гипокинезии (малоподвижный образ жизни). Энергетическая ценность пахты составляет в среднем 1600 кДж/кг (362 ккал/кг).
Молочная сыворотка, получаемая при производстве сыра, творога, казеина - биологически ценный продукт питания, особенно за счет значительного содержания лактозы. Медленно сбраживаясь, лактоза нормализует микрофлору на всем протяжении желудочно-кишечного тракта (нутриенты) и предупреждает аутоинтоксикацию. Сывороточные белки за счет цистина, метионина и особенно ангиогенина создают предпосылки регенерации белков печени, гемоглобина и белков плазмы крови. Энергетическая ценность сыворотки составляет в среднем 1010 кДж/кг (242 ккал/кг). Кормовая ценность - 20% перевариваемого протеина.
В целом минерально-белковое углеводное сырье и продукты из него характеризуются в свете теории адекватного питания и научных подходов трофологии как биологически полноценные, обладающие диетическими и даже лечебными свойствами, обеспечивающими охрану внутренней среды организма.
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что решение проблемы рационального использования вторичных сырьевых ресурсов возможно только на основе организации промышленной переработки обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки в пищевые продукты, кормовые средства, медицинские препараты и технические полуфабрикаты.
Исследование возможности утилизации молочной сыворотки с помощью дрожжей с целью получения спирта
Приготовление среды для поддержания культуры дрожжей. К 5%-ному раствору молочной сыворотки добавляли агар (порошкообразный) в соотношении на 100 см3 раствора 2 г агара. Полученный раствор питательной среды стерилизовали при давлении 0,5 атм в течение 20 минут. Разливали в пробирки и сквашивали. Для засева питательной среды использовали дрожжи рода Kluyveromyces штамм 1494. Культивирование длилось 2 суток при температуре 30С, рН=5,5 в термостате.
В процессе культивирования на косяках отмечался хороший рост культуры. Сравнением служила скошенная питательная среда сусло - агар.
Далее делали смыв с косяка и засевали колбы с 50 см стерильной питательной среды. Колбы помещали на качалку (220 об/мин), где оставляли их на 2 суток при 30С. Данные по определению титра клеток представлены в табл.2.3. Таблица 2.3 - Значение титра клеток в зависимости от типа питательной среды Данные приведенные в табл. 2.3 показали, что лучший рост при приготовлении посевного материала культуры наблюдался, при использовании дрожжей выращенных на сусло-агаре.
Далее полученным посевным материалом засевали питательную среду (объемом 50 см ) в бутылях. Культивирование длилось 3-4 суток при 30 С в термостатах. Происходил процесс сбраживания дрожжами углеводов. В процессе брожения накопленный из бражки спирт отгоняли. Данные по содержанию спирта в бражке представлены в табл.2.4. Таблица 2.4 - Содержание спирта в бражке
Из представленной таблицы видно, что процесс сбраживания шел более эффективно при использовании посевного материала из культуры, выращенной на сусло-агаре.
Влияние дозы посевного материала на накопление спирта.
К питательной среде приготовленной на основе молочной сыворотки добавляли различные дозы посевного материала от 20-106 до 140-106 ед./см3. Процесс брожения проводили в течение 4 суток при 30С. В бражке определяли концентрацию спирта. Полученные результаты (рис. 2.2) позволяют сделать вывод, что максимальная концентрация спирта в бражке наблюдалась при дозе посевного материала 100-10 ед./см .
Влияние возраста посевного материала на длительность сбраживания и накопление спирта в бражке.
К 5%-ному раствору молочной сыворотки добавляли агар (порошкообразный) в соотношении на 100 см3 раствора 2 г агара. Полученный раствор питательной среды стерилизовали при давлении 0,5 атм в течение 20 минут. Разливали в пробирки. Для засева питательной среды использовали дрожжи рода Kluyveromyces штамм 1494. Посевной материал выращивали глубинно при температуре t=32±2 С в течение 1-6 суток.
Используя посевной материал различного возраста, засевали питательную среду, приготовленную на основе молочной сыворотки, и контролировали длительность процесса брожения, при которой достигается максимальная концентрация спирта в бражке. Полученные результаты (рис. 2.3) показали, что максимальная концентрация спирта в бражке достигалась при возрасте посевного материала 2-3 суток. Длительность сбраживания при этом составила 3-4 суток. Бродильную способность определяли по потреблению дрожжами растворимых сухих и редуцирующих веществ.
Молочная сыворотка в своем составе содержит 4,7 % лактозы. При сбраживании лактозы молочной сыворотки концентрация спирта достигала не более 2,9 об. %. При такой невысокой концентрации спирта возникают значительные энергетические затраты при отгонке спирта. Уменьшить энергозатраты можно путем повышения содержания спирта в бражке. Этого можно достичь путем добавления углеводсодержащего сырья, чем является меласса и лактоза.
К питательной среде приготовленной на основе молочной сыворотки добавляли разные концентрации растворов мелассы и лактозы. Приготовленные питательные среды засевали после их стерилизации культурой (посевная доза 100-10 ед./см ). Процесс брожения длился 3-4 суток при 30С в термостате. Результаты опыта представлены в табл.2.5 и на рис.2.4.
Таким образом, в результате исследований было выявлено, что увеличение концентрации углеводов в среде, приготовленной на основе раствора молочной сыворотки, не дает значительного роста концентрации спирта. Выход последнего с единицы сырья падает при использовании углеводной добавки - лактозы - в растворе молочной сыворотки. Можно сделать вывод о том, что высокие концентрации углеводов могут ингибировать рост дрожжей при процессе брожения. Повышенная концентрация накопленного спирта подавляет рост дрожжей. В проведенных исследованиях использовалась депротеинизированная молочная сыворотка.
Исследование влияния условий утилизации молочной сыворотки на состав сточных вод
Полученная, в процессе утилизации биомасса отфильтровывалась, в фильтрате проводилось определение показателя ХПК. Результаты эксперимента представлены на рис. 2.7. Анализ полученных данных показывает, что эффект очистки по показателю ХПК при утилизации в анаэробных условиях составил 80 %, при утилизации в аэробных условиях - 70 %. Таким образом, можно сделать вывод о рациональности проведения процесса утилизации молочной сыворотки в анаэробных условиях.
Изучение исходного состава сточных вод предприятия по производству молока и молочных продуктов смешанных со стоками, образующимися в процессе биоутилизации молочной сыворотки в спирт, показало значительное превышение концентрации соединений марганца С=1,6 мгМп2+/дм3. Для подачи данных вод на биологическую очистку концентрация соединений марганца не должна превышать С=0,1 мгМп/дм3, в противном случае будет наблюдаться ингибирование биохимических процессов. В связи с этим встала необходимость изучения закономерностей проникновения марганца в клетки биоценоза и возможности применения метода биокоагуляции для очистки сточных вод от соединений марганца перед поступлением на биологическую очистку.
Изучение возможности применения метода биокоагуляции для предварительной очистки сточных вод от соединений марганца
Основная задача биокоагулятора в технологической схеме очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые органические вещества и соединения марганца, заключается в изъятии марганца из поступающих вод, ингибируещего биохимические процессы расщепления органических веществ в системе биологической очистки. Снижение концентрации марганца в сточных водах методом биокоагуляции позволит интенсифицировать последующие стадии очистки.
В виду того, что соединения марганца накапливаются в биомассе, и на 16 сутки контакта со сточной водой начинается лизис биоценоза, необходимо было определить оптимальный возраст активного ила, циркулирующего в замкнутом цикле биокоагуляции.
Проведенные исследования показали, что поверхность активного ила с возрастом 8 суток (рис.2.8) обладает физико-химическими свойствами наиболее подходящими для адсорбции марганца и органической коллоидной взвеси, определяющей величину ХПК поступающих сточных вод. Время пребывания воды в биокоагуляторе поддерживалось постоянное и составляло 1 час.
Для определения показателя необходимого времени пребывания воды в биокоагуляторе фиксировались следующие показатели: 1. Концентрация растворенного кислорода Со2=2,0-2,3 мг02/дм3; 2. Концентрация биомассы Саи=0,5 г/дм3; 3. Возраст биомассы- 8 суток.
Полученные результаты, представленные на рис.2.9, позволяют сделать вывод, что необходимым временем пребывания воды в биокоагуляторе, является т=0,5 часа. Увеличение времени пребывания воды приводит к десорбции соединений марганца.
Также фиксировались показатели ХПК и фосфаты. Максимальное удаление органической коллоидной взвеси составило 35 %. Снижение концентрации фосфора было постоянное и составило 31 % (таблица 2.9). Таблица 2.9 - Влияние времени пребывания воды в биокоагуляторе на удаление органической взвеси и фосфатов Время, ч ХПК, мг 02/дм3 Фосфаты, мг Р/дм3 Поступающая вода Очищенная вода Поступающая вода Очищенная вода 0,25 1600 1120 4,1 2,8 0,5 1600 1040 4,1 2,8 0,75 1600 1440 4,1 2,8 1,0 1600 1120 4,1 2,8 1,25 1600 1040 4,1 2,8 1,5 1600 1500 4,1 2,8 На основании данных рис.2.9 и таблицы 2.11, в биокоагуляторе изменялась концентрация иловой смеси, используемой в качестве адсорбента. Фиксированными показателями были:
Полученные результаты (рис.2.8) позволили определить максимальный эффект изъятия соединений марганца и органической коллоидной взвеси.
Представленные результаты показывают что при концентрации биомассы в биокоагуляторе 1,5-2 г/дм изъятие марганца доходит до значений, позволяющих направлять данную воду на станции биологической очистки.
Увеличение концентрации активного ила до 3,75 г/дм практически не сказывается на эффекте изъятия марганца, однако, вынос взвеси в первичном отстойнике увеличивается. Наблюдается флотационное всплывание иловой смеси.
Увеличение концентрации иловой смеси до значений более 3,5 г/дм3 нежелательно, так как адсорбированные органические вещества на поверхности биомассы переходят в поступающие сточные воды, увеличивая значение ХПК.
В зависимости от кислородного режима в биокоагуляторе формируется определенный видовой состав биоценоза, который характеризуется набором физико-химических показателей.
Для определения влияния концентрации растворенного кислорода в биокоагуляторе на эффективность изъятия соединений марганца содержания органических веществ, определяющих ХПК поступающих сточных вод, были проведены исследования, в которых фиксировались следующие показатели: 1. Возраст активного ила- 8 суток; 2. Концентрация циркулирующего ила Саи.«2,0 г/л; 3. Время пребывания воды в биокоагуляторе т=0,5 часа. Полученные результаты (рис.2.9, рис.2.10) показывают, что для сточных вод, содержащих марганец и трудноокисляемые органические вещества, при кислородном режиме Со2 2,0 мгСУдм3 достигаются практические нормы для станций биологической очистки, соответствующие 0,1 мг/дм по Мп0бщ. Однако необходимо было выяснить корреляцию влияния кислорода при работе биокоагулятора (рис.2.11).
Проведенные исследования показали, что в биокоагуляторе необходимо осуществлять аэрацию и поддерживать концентрацию растворенного кислорода не менее 2,3 мгОг/дм .
В ходе исследований было установлено положительное влияние на процесс биокоагуляции внесения в производственный сток сточных вод, образующихся в процессе переработки молочной сыворотки в спирт. Возможно, это связано с присутствием в данных сточных водах штаммов дрожжей, используемых для сбраживания молочной сыворотки, которые интенсифицируют биохимические процессы.
Изучение общей технологической схемы очистки сточных вод молокозавода на протоке
Исследования по обезвреживанию и утилизации стоков молокозавода, предварительно прошедших механическую очистку и очистку от соединений марганца, проводились с применением биологических методов (как наиболее экологически оправданных) последовательно в анаэробных (в анаэробном реакторе) и аэробных (в аэротенке со свободноплавающей биомассой и в аэротенке с закрепленной биомассой на носителе - природном глинистом минерале — пирофиллите). Контроль процессов проводили по основным показателям: ХПК, БПК, N-NH4, N-N02, N-N03, Р-Р04,рН.
Исходя из полученных ранее закономерностей фиксировались следующие параметры анаэробного процесса: - время нахождения воды в анаэробном реакторе т=2 часа; - возраст биомассы 20-22 суток. Полученные результаты представлены на рис. 2.38 - 2.42. Установлено, что:
1. В анаэробном реакторе не достигалось полной биологической очистки сточных вод, но происходил распад сложных трудноокисляемых органических соединений на более простые и легкоокисляемые аэробным путем. В связи с этим наблюдался рост показателя БПК на 62 % (рис. 2.38). Так как ХГЖ фиксирует трудноокисляемые соединения, то после анаэробного процесса его значение не изменяется.
2. При разложении белковых молекул наблюдался рост концентрации фосфат-ионов и аммонийного азота (рис. 2.39 и рис. 2.42).
3. Величина показателя рН после анаэробного реактора снижалась в связи с повышением содержания кислот в очищаемой воде (с 7,45 до 7,0 ед.).
После анаэробного реактора часть воды направлялась в аэротенк со свободноплавающей биомассой, другая часть - в аэротенк с закрепленной биомассой на носителе - природном минерале - пирофиллите. Контроль процессов проводили по основным показателям ХПК, БПК, N-NH4, N-N02, N-N03, Р-РО4, рН. Полученные результаты представлены на рис. 2.43-2.48.
Установлено,что: 1. В аэротенке со свободноплавающей биомассой концентрация органических загрязнений снижалась по показателю БПК в среднем на 99 % (рис.2.44), а по показателю ХПК в среднем на 97,5 % (рис.2.43). Характер кривых указывает на то, что: - в анаэробном реакторе не произошло полной биодеградации трудноокисляемых соединений; - параллельно с процессом окисления простых органических веществ (загрязнений) и процессом нитрификации идет разложение белковых соединений, что приводит к повышению концентрации аммонийного азота и фосфат-ионов в очищаемой воде. 2. В аэротенке с закрепленной биомассой наблюдалось снижение концентрации органических загрязнений по показателю БПК в среднем на 99 %, а по показателю ХПК на 96 % (рис.2.43, рис.2.44). Следует также отметить, что процесс нитрификации начинался с первого часа аэрации. Через 4 часа аэрации концентрация нитрат-ионов возросла на 0,95 MrN/дм3 (рис.2.47), а концентрация аммонийного азота снизилась на 2,1 MrN/дм (рис.2.45). В связи с тем, что в анаэробном реакторе не произошло полного сбраживания (биодеградации) трудноокисляемых соединений и поэтому их расщепление прдолжалось в аэротенке, наблюдалось увеличение концентрации фосфат ионов в очищаемой воде (рис.2.48).
Кроме того, для всех условий проведения процессов биодеградации загрязнений была установлена зависимость эффективности их от возраста биомассы.
Сточные воды, прошедшие все предполагаемые ступени очистки подавались в колонну с адсорбентом (природный глинистый минерал пирофиллит). Минеральная загрузка занимала 15 % от объема сооружения. Скорость прохождения воды через адсорбент поддерживалась постоянной и составляла 5 м/ч. На выходе сточные воды имели показатели, соответствующие нормам сброса в водоем (табл.2.15).
Технологическая схема утилизации молочной сыворотки представлена на рис. 3.1. Подогрев молочной сыворотки до температуры 75—78 С осуществляется в теплообменном аппарате 1 непосредственным барботированием пара. После коагуляции белков, сыворотку оставляют в покое на 1-2 часа для укрупнения хлопьев белка.
Выделение скоагулировавших белков осуществляют методом сепарирования при наличии саморазгружающегося сепаратора 2.
Депротеинизированную сыворотку охлаждают до температуры 30-32 С в теплообменном аппарате 5 и направляют ее на брожение.
Процесс брожения проводят в закрытых бродильных чанах 8 вертикального или горизонтального типа, снабженными теплообменными и перемешивающими устройствами. Перед заполнением бродильный чан дезинфицируют и пропаривают, выдерживая при температуре 95-100С не менее 30 минут.
Бродильный чан заполняют депротеинизированной сывороткой через определенные промежутки времени, чередуя подачу с отводом суспензии дрожжей. Сбраживание лактозы молочной сыворотки в этиловый спирт осуществляется при температуре 28-30С в бражке в течении 3 1 суток. Конец процесса брожения устанавливают по накоплению требуемого количества спирта в бражке, который контролируется как по изменению содержания сухих веществ в бражке, так и непосредственной оценкой его концентрации методом отгона.
