Способ очистки сточных вод мясокомбината

 

Изобретение относится к очистке сточных вод мясокомбината коагуляцией и может быть использовано для очистки концентрированных стоков шкуропосолочного отделения цеха первичной подготовки скота, содержащих белки, жиры, взвешенные вещества и соли. Способ очистки сточных вод мясокомбината включает механическую очистку, обработку коагулянтом, причем перед обработкой коагулянтом проводят термообработку, а в качестве коагулянта используют комплексный продукт, состоящий из хлорида железа, сульфата железа, гидроксида железа, образующегося в результате гальванокоагуляции при pH > 7,5 и дополнительном введении гидрокарбоната натрия. Способ обеспечивает сокращение расхода электроэнергии, а также времени проведения процесса очистки при увеличении степени очистки до 97,3 - 99,2%.

Изобретение относится к очистке сточных вод мясокомбината, в частности концентрированных стоков шкуропосолочного отделения цеха первичной подготовки скота (ЦППС), содержащих белки, жиры, взвешенные и неорганические вещества.

Известен способ очистки сточных вод меховой и мясомолочной промышленности, включающий коагуляцию реагентом, отстаивание и последующее отделение осадка, коагуляцию ведут фрезотом в количестве 1,0-1,5 л/м³ сточной воды (Патент РФ N 2042642, С 02 F 1/52, 1995).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата относится следующее. Способ невыгоден, так как коагулянт - реагент, полученный искусственным путем; процесс получения и доставки трудоемкий и энергоемкий; значительный расход коагулянта (0,75-1,25 л/м³); не достигается полной очистки стоков от органических веществ (50-95%) и они поступают на дополнительную очистку.

Наиболее близким является способ очистки сточных вод скотобоен и мясокомбинатов, включающий обработку коагулянтом с последующей флотацией, причем перед обработкой коагулянтом сточные воды подвергают механической очистке от грубых примесей с помощью дугового сита или барабанного фильтра с последующим отделением жировых примесей в аэрируемом жироуловителе, а после флотации проводят биологическую очистку в биокамере, причем перед механической обработкой, обработкой в жироуловителе, обработкой коагулянтом, флотацией, перед и после биологической очистки в биокамере сточные воды подвергают обработке импульсными электромагнитными полями (Патент РФ N 2075452, C 02 F 1/52, 9/00, 1997).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата относятся: многостадийность и длительность процесса очистки, большой расход электроэнергии и воздуха, использование в качестве реагентов - веществ, полученных искусственным путем, что трудоемко и требует значительных энергетических затрат. Очищенная вода сбрасывается в канализацию.

Задача: разработка технологически выгодного способа очистки сточных вод от белков, жиров, исключение выброса экологически вредных веществ в окружающую среду, возможность использования очищенных стоков в водообороте.

В предлагаемом изобретении может быть получен следующий технический результат: получение сточных вод высокой степени очистки, экономичность способа, незначительный расход реагентов, электроэнергии, уменьшение продолжительности процесса очистки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе очистки сточных вод мясокомбината, включающем механическую очистку, обработку коагулянтом, перед обработкой коагулянтом проводят термообработку, а в качестве коагулянта используют комплексный продукт, состоящий из хлорида железа, сульфата железа, гидроксида железа, образующегося в результате гальванокоагуляции при pH больше 7,5 и дополнительном введении гидрокарбоната натрия.

Сущность изобретения заключается в следующем. Сточные воды после механической очистки поступают на термообработку, в результате которой часть белков выпадает в осадок. Затем частично очищенные стоки направляют для дальнейшей обработки в гальванокоагулятор, работающий в режиме короткозамкнутого гальванического элемента, представляющего собой кассеты, в которых используют в качестве анода металлические стружки, а в качестве катода - кокс и активированный уголь в соотношении, соответственно, 5:1:1, электролитом служат концентрированные стоки, содержащие хлорид натрия, белки (ХПК 2960 мг/л), жиры 966 мг/л, гексафторосиликат (IV) натрия Na₂[SiF₆]. При работе гальванического элемента на аноде протекает процесс окисления железа, а на катоде - восстановление кислорода и воды по схеме: на аноде 2Fe - 4e ---> 2Fe²⁺ на катоде 2H₂O + O₂ + 4e---> 4OH^- 2Fe²⁺ + 4OH^- ---> 2Fe(OH)₂ Образующиеся молекулы Fe(OH)₂ окисляются в Fe(OH)₃ по реакции 4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O ---> 4Fe(OH)₃ Ионы Fe²⁺ эффективно коагулируют загрязнения, но этот процесс идет активно только при избытке кислорода и значении pH > 7,5. При этих условиях происходит окисление двухвалентного железа в гидроксид железа (III), который дестабилизирует отрицательно заряженные коллоидные загрязнения, образуя хлопья, отделенные о воды в процессе фильтрации.

При pH < 7,5 окисление ионов Fe²⁺ не происходит. При продувке кислорода скорость окисления ионов железа (II) незначительно возрастает, а при pH > 7,5 скорость процесса окисления Fe²⁺ возрастает в 2 раза.

Образующиеся в процессе работы гальванокоагулятора ионы Fe²⁺ частично взаимодействуют с хлорид (Cl)^- и - сульфат. (SO₄^2-) ионами, присутствующими в растворе с образованием солей FeCl₂ и FeSO₄, которые гидролизуются по схеме: FeCl₂+2H₂O ---> Fe(OH)₂+2HCl FeSO₄+2H₂O ---> Fe(OH)₂+H₂SO₄ 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ---> 4Fe(OH)₃
Для нейтрализации кислот HCl и H₂SO₄ попутно используют гидрокарбонат натрия.

Полученный аморфный гидроксид железа (III) обладает высокоразвитой адсорбционной поверхностью S = 200 м²/г. Осадок Fe(OH)₃ в результате работы гальванопары в течение длительного времени не уплотняется, однако достаточно быстро оседает, захватывая скоагулированный белок, жир и другие взвешенные вещества.

При образовании коагулянта (FeSO₄, FeCl₂, Fe(OH)₂) происходит снижение агрегатной устойчивости системы под действием электролита, сорбция ионов на поверхности частиц и образование в результате химической реакции малорастворимого соединения, концентрация которого в воде значительно выше его растворимости. Однако присутствие хлорида натрия в сточных водах снижает несколько скорость кристаллизации коагулянта. Введение гидрокарбоната натрия (ионов HCO₃^-) ускоряет процесс кристаллизации коагулянта, т.е. сокращает продолжительность его инкубационного периода. Введение гидрокарбоната натрия повышает значение pH (pH > 7,5).

На процесс кристаллизации коагулянта влияет повышение температуры, с ростом которой увеличивается скорость столкновения частиц, уменьшается продолжительность инкубационного периода коагулянта.

Таким образом, коагулянт образуется в процессе работы гальванокоагулятора, в результате нескольких химических реакций, а введение гидрокарбоната натрия необходимо для интенсификации этих химических процессов, образования и кристаллизации коагулянта, а также для подщелачивания раствора, так как все выше перечисленные процессы активнее протекают при pH > 7,5.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научным источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками идентичными всем существующим признакам заявленного изобретения, а определение из перечисленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизны" по действующему законодательству. Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, а определение из перечня заявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

В предлагаемом способе концентрированные стоки шкуропосолочного отделения цеха первичной обработки скота, содержащие взвешенные вещества (шерсть, роговицу, кусочки кожи, навоз и другие примеси), белки, жиры, хлорид натрия, гексафторосиликат (IV) натрия (Na₂[SiFe₆]) из рабочей ванны предварительно по ступают на механическую очистку. Очищенные от механических примесей стоки подаются в термореактор, где находятся при температуре 90^oC в течение 15 минут. Образовавшийся осадок отфильтровывают. Частично очищенный раствор с температурой 40-50^oC перекачивают в реактор, где дальнейшая очистка производится гальванокоагулятором, работающим в режиме короткозамкнутого гальванического элемента. В качестве анода используют металлические стружки, а в качестве катода - кокс и активированный уголь в соотношении, соответственно, 5: 1:1. Металлические стружки, кокс и активированный уголь загружают послойно в кассеты, состоящие из сетчатого металлического кожуха. Кассеты устанавливаются таким образом, чтобы они омывались очищаемым раствором со всех сторон. В раствор предварительно добавляют 8,0-8,5 г/л гидрокарбоната натрия для создания pH = 8. В реактор подается подогретый воздух. Создаются благоприятные условия для получения коагулянта. Время пребывания во втором реакторе 1,0 ч. По окончании процесса очистки образовавшийся осадок отфильтровывают, а очищенный раствор подается в линию рециркуляции шкуропосолочного отделения ЦППС. Степень очистки воды составляет: от механических примесей 99,2%, жиров 99,0%, белков 97,3%.

Пример 1.

Сточные воды, содержащие хлорид натрия, белки (ХПК 2960 мг/л), жиры 960 мг/л, взвешенные вещества 12560 мг/л, гексафторосиликат (IV) натрия из ванны шкуропосолочного цеха первичной подготовки скота с pH = 7 предварительно очищают от механических примесей и подают в термореактор, где они находятся при температуре 90^oC в течение 0,25 ч. Образовавшийся осадок отфильтровывают. Частично очищенный раствор перекачивают в реактор, где дальнейшая очистка производится с помощью гальванокоагулятора, работающего в режиме короткозамкнутого гальванического элемента. В раствор предварительно добавляют 8,0-8,5 г/л гидрокарбоната натрия для создания pH = 8,0. В реактор подается подогретый воздух. Время пребывания во втором реакторе 1,0 ч. Образовавшийся осадок отфильтровывают и фильтрат направляется в сборник. Результаты анализа очищенных сточных вод показали: pH = 8,0, ХПК 80 мг/л, жиров 10 мг/л, взвешенных веществ 20 мг/л при допустимых значениях ХПК 500 мг/л, жиров 50 мг/л, взвешенных веществ 250 мг/л. Очищенные сточные воды направляют в водооборот шкуропосолочного отделения ЦППС для засолки новой партии шкур.

Предлагаемый способ очистки концентрированных стоков от белков и жиров позволяет по сравнению с прототипом:
- использовать в качестве коагулянта комплексный продукт, образованный в результате работы гальванокоагулятора, работающего в режиме короткозамкнутого гальванического элемента;
- исключить использование дорогостоящих реагентов;
- сэкономить расход электроэнергии;
- непродолжительность процесса очистки;
- получение сточных вод высокой степени очистки;
- использование очищенных вод в замкнутом рецикле ЦППС.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, включающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при очистке сточных вод мясокомбинатов;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод мясокомбината, включающий механическую очистку, обработку коагулянтом, отличающийся тем, что перед обработкой коагулянтом проводят термообработку, а в качестве коагулянта используют комплексный продукт, состоящий из хлорида железа, сульфата железа, гидроксида железа, образующегося в результате гальванокоагуляции при pH больше 7,5 и дополнительном введении гидрокарбоната натрия.