Лекция 5. Характеристика сточных вод спиртового и дрожжевого производств (2 часа) (стр. 2 )

Определение общего углерода в сточных водах традиционными методами весьма трудоемко, поэтому практически гораздо чаще при­меняются методы определения окисляемости. При использовании современных инструментальных методов анализа определение общего углерода и стоках может быть значительно ускорено. Специально для ана­лиза сточных вод на содержание органического углерода разработаны приборы У-101 и У-111. Для аналогичных определений успешно приме­няется Экспресс-анализатор АН-7529, позволяющий определять содержа­ние углерода быстрее и с большей точностью. Прибор АН-7529 рассчи­тан на работу с использованием технического кислорода и специаль­ной высокотемпературной печи, что для анализа органических соеди­нений не является необходимым. С целью упрощения эксплуатации прибора можно применять в качестве питающего газа воздух, очищенный от примесей аммиака. Для обеспечения полного сжигания углеро­да и дожигания оксида углерода использовалась трубка, снабженная фильтрами из асбестовой ткани и катализатором (гранулированным оксидом меди). Трубка помещалась в печь СУОЛ 04.4/12-М2-У42. Сжигание навески производилось при температуре 950 °С. На рис. 1.1 приведена схема расположения фильтров и катализатора в трубке для сжигания, снабженной затвором из комплекта анализатора. Трубка длиной 850 мм изготовлена из кварцевого стекла. При сжигании навески в фарфоровой либо кварцевой лодочке, помещенной в трубку, сгорание может происходить не полностью.

Рис. 1. Трубка для сжигания пробы:

1 - затвор; 2 - кварцевая трубка; 3 - асбестовый фильтр; 4 - гранулирован­ный оксид меди; 5 - лодочка для навески пробы

В результате образуется оксид углерода, который, двигаясь через слой нагретого катализато­ра, окисляется до диоксида, а оксид меди восстанавливается. На ас­бестовом фильтре задерживаются несгоревшие частицы сажи и проис­ходит их дожигание. В период после окончания горения до ввода новой пробы оксид меди вновь окисляется.

На рис. 2 показана схема газового тракта прибора. Воздух от компрессора поступает через редуктор в поглотитель аммиака, запол­ненный раствором ортофосфорной кислоты, затем попадает в блок газоподготовки прибора, где очищается от диоксида углерода. Далее воздух поступает в трубку для сжигания, через фильтр и поглотитель серы подается в измерительную ячейку анализатора.

Рис. 2. Схема илового тракта углеродомера:

/ - компрессор; 2 — редуктор; 3 — поглотитель аммиака; 4 — поглотитель диоксида углерода; 5 - трубка для сжигания пробы; 6 - фильтр; 7 - погло­титель диоксида серы; 8 - датчик количостиа диоксида углерода

Рассчитанное значение сходимости результатов анализов составило 0,0236% С. Допустимое максимальное значение сходимости 0,2008 %С.

Таким образом, значение сходимости показаний прибора при определении углерода в органическом веществе на порядок ниже максимально допустимого. Для определения содержания углерода в жидких материалах берут навеску жидкости в кварцевой лодочке, а затем высушивают при температуре 105°С. Лодочку с высушенной навеской помещают в трубку для сжигания и выполняют анализ, предварительно установив значение навески жидкости на регистрирующем блоке, прибора.

Метод позволяет выполнять анализы вод на карбонаты, для чего определяют содержание углерода сначала в жидкости с рН 7, затем в подкисленной до рН 4 (ортофосфорная кислота). Из первого результата определения вычитают значение второго результата и пол процентное содержание углерода карбонатов в жидкости.

Фосфор определяют по двум основным показателям — "Общий фосфор" и "растворимые фосфаты". Для контроля биологической очистки сточных вод пищевых предприятий в подавляющем большинстве случаев достаточно определять содержание общего фосфора.

Для облегчения выполнения анализов сточной воды по БПК разработаны автоматические и полуавтоматические устройства.

Сточные воды спиртовых и дрожжевых заводов.

Спиртовые заводы, так же как и свеклосахарные, являются мощными источниками загрязненных вод. Сточные воды мелассно-спиртовых заводов делятся на четыре категории. К первой категории относятся воды после теплообменников, ко второй категории – сточные воды от химводоочистки и продувки паровых котлов, к третьей – лютерная вода и конденсаты вторичного пара от упаривания барды, к четвертой – воды от промывки фильтр-прессов дрожжевых цехов, моечные воды и хозяйственно-бытовые стоки. На различных предприятиях состав и количество сточных вод существенно различаются.

Таблица 1. Характеристика сточных вод мелассно-спиртовых заводов

Показатели	Категория сточных вод	Барда первичная	Барда вторичная (после- дрожжевая)
первая	вторая	третья	четвертая
Температура, С	30-60	20-100	80-100	20-90	95-98	25-30
Запах, баллы	0-3	3-5	4-7	3-64	5,0	5,0
РН	7,0-8,0	8-12	4,4-6,4	5,5-6,2	5,0-5,5	4,5-5,0
Прозрачность, см	12-30	10-25	15-25	0-2	0	0
Сухой остаток, г/л	0,35-0	13-20	0,3-0,6	0,45-10,0	70-85	50-65
ХПК, мг О2/л	5-40	10-40	60-350	1000-4000	49000-66900	20000-48000
БПКПОЛН, мг О2/л	5-12	5-80	180-300	950-4500	44000-59000	18000-4:000
БПК5, мг О2/л	2-10	2-40	100-2500	600-3700	29000-48000	15500-29900
Азот общий, мг/л	-	-	-	-	2500-3860	940-2500
Летучие кислоты, мг/л	-	-	-	-	2300-3900	300-720

В табл. 4.определены физико-химические показатели сточных вод первичной и вторичной (последрожжевой) барды мелассно-спиртовых заводов.

Стоки первой и второй категорий называются условно-чистыми и сбрасываются в водоемы после предварительного охлаждения и насыщения кислородом. Стоки третьей и четвертой категорий подлежат обезвреживанию методами искусственной биологической очистки.

Особый интерес в качестве объекта очистки и утилизации представ­ляет первичная и вторичная барда мелассно-спиртовых заводов.

В первичной (послеспиртовой) барде соотношение ХПК : N изменяется от 85 : 5 до 100 : 5 (С : N = 4,25-5,0), а для вторичной (последрожжевой) — от 96 : 5 до 105 :5 (С : N = 4,8-5,25). Соотношение элементов благоприятно для применения метода аэробной очистки барды, однако чрезвычайно высокое общее содержание органических веществ затрудняет реализацию традиционной технологии.

Приведенный в табл. 3 состав первичной барды отечественных, спиртовых заводов, перерабатывающих свеклосахарную мелассу, близок к составу барды, образующейся на зарубежных спиртовых заводах, перерабатывающих тростниковую мелассу.

В упаренном виде такую барду используют в кормовых целях. На отечественных мелассно-спиртовых заводах, имеющих цехи упаривания барды или переработки ее в витамин В12 проблема очистки стоков стоит не так остро.

Объемы сброса стоков по категориям от различных цехов мелассно-спиртового завода приведены в табл. 4.

Таблица 4. Количество сбрасываемых сточных вод на мелассно-спиртовых заводах, м3/1000 дал спирта

Источник сброса	Категория сточной воды
первая	вторая	третья	четвертая
Спиртовой цех	588	-	35	4,5
Цех дрожжей хлебопекарных	75	-	-	27,7
Цех дрожжей сухих кормовых	206	-	-	136,0
Цех жидкой углекислоты	73	-	-	3,0
ТЭЦ	72	16	-	1,5
И т о г о	1014	16	35	172,7

Для очистки загрязненных стоков (в том числе барды) в спиртовой промышленности и до настоящего времени применяются поля фильтрации. Это приводит к заражению и загрязнению грунтовых вод, открытых водоемов и атмосферы, вынуждает отводить значительные площади под очистные сооружения.

С загрязненными водами теряется большое количество органических (растворимые углеводы, белки) и минеральных веществ (соли азота, фосфора, микроэлементы), которые могут рассматриваться как потенциальный сырьевой источник для микробиологического синтеза.

Сточные воды дрожжевых цехов спиртовых заводов близки к стокам специализированных дрожжевых заводов, выпускающих прессованные хлебопекарные дрожжи. Основными источниками образования высокозагрязненных вод является сброс из дрожжерастильпых аппаратов при нестерильных ферментациях, воды от мойки оборудования, помещений, промывки дрожжей и т. д. В табл. 5 приведены данные о расходах воды первой и четвертой категорий цеха хлебопекарных дрожжей мелассно-спиртового завода.

Таблица 5. Удельный расход воды по цеху хлебопекарных дрожжей, м3/1000 дал спирта