Опыт реализации локальных очистных сооружений мясоперерабатывающих предприятий

А.В. Ромашко¹, И. Ю. Бойко², Е.Р. Марыкин³

¹ Ромашко Андрей Васильевич, ведущий инженер технологического отдела «МАЙ ПРОЕКТ», romashko@myproject.msk.ru

² Бойко Игорь Юрьевич, инженер технологического отдела «МАЙ ПРОЕКТ», boi@myproject.msk.ru

³ Марыкин Евгений Романович, руководитель проектов отдела маркетинга промышленных предприятий «МАЙ ПРОЕКТ», ompp@myproject.msk.ru

 

Цели и задачи

Целью выполнения описываемых в данной статье работ, выполняемых инженерной компанией «МАЙ ПРОЕКТ», являлся запуск в работу локальных очистных сооружений канализации мясокомбинатов, расположенных на Камчатском крае и в городе Дзержинске Нижегородской обл. Специалисты «МАЙ ПРОЕКТ» выполнили проектирование, поставку оборудования, осуществили монтажные и пусконаладочные работы с достижением требуемой эффективности очистки, провели обучение обслуживающего персонала. Иными словами, требовалось выполнение локальных очистных сооружений канализации мясокомбинатов «под ключ» в условиях сжатых сроков с достижением требуемого качества очищенных сточных вод.

Предварительное изучение состояния вопроса

Сточные воды предприятий мясной промышленности относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям. Основными загрязнениями этих сточных вод являются кровь, жиры, частицы мяса, кожи, шерсть, каныга, навоз, песок, остатки готовой продукции [1]. Указанное выше количество загрязнений сточных вод образуется в процессе производства, главным образом при промывке полупродуктов, а также при их переработке, при поддержании чистоты в помещениях и мойке оборудования. Как при очистке сточных вод мясокомбината на собственных очистных сооружениях, так и при сбросе сточных вод в городскую канализацию, основные проблемы возникают в связи с наличием жиросодержащих потоков, требующих очистки. Эффективность удаления жира в жироловках обычных конструкций не превышает в лучшем случае 40-50%, такой эффект нельзя признать достаточным для сброса сточных вод в городскую канализацию. Высокий эффект очистки от жира и взвешенных веществ (98,6-99,9%) обеспечивает напорная флотация в сочетании с коагуляцией очищаемых сточных вод [2]. Напорная флотация позволяет примерно в 3-4 раза сократить продолжительность очистки по сравнению с отстаиванием, что позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемому очистными сооружениями, в которых используется отстаивание, а также повысить эффективность очистки сточных вод.

Несмотря на видимую схожесть очистных сооружений канализации мясокомбинатов, существует десяток отличий технологических схем очистки. К каждому предприятию требуется применить индивидуальный подход и разработать уникальную технологическую схему очистки сточных вод с учетом местных особенностей и номенклатуры производимой мясокомбинатом продукции. Например, для предприятий по производству пищевых полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий, к которым относится предприятие ООО «Конкордия» (Калиниградской обл.)[3], технологическая схема отличается от схемы, запроектированной для мясоперерабатывающего предприятия ООО «Увинский мясокомбинат» (пос. Ува, Удмуртия) [4].

В статье рассмотрен опыт «МАЙ ПРОЕКТ» в проектировании и строительстве очистных сооружений канализации мясной промышленности на примере ОАО «Дзержинский мясокомбинат», г. Дзержинск и ЗАО «Агротек Холдинг», п. Нагорный, Елизовский район, Камчатский край.

Основные результаты выполнения работ

Сходство двух названных проектов состоит в том, что обе технологические схемы основаны на использовании флотационных установок для физико-химической очистки производства чешской компании VODATECH. На двух очистных сооружениях установлены флотационные установки из пассивированной нержавеющей стали AISI 304.

ОАО «Дзержинский мясокомбинат», г. Дзержинск

Подготовка к проектированию локальных очистных сооружений канализации мясокомбината началось в конце июля 2014 года, и уже через 13 месяцев в начале августа 2015 года был подписан акт выполненных работ, который явился результатом достижения требуемого качества очищенных сточных вод перед сбросом в городской коллектор и проведением обучения обслуживающего персонала. Размещение комплектного оборудования механической, физико-химической очистки и обработки осадка было предложено выполнить в существующем здании, для чего был выполнен демонтаж существующего оборудования и выполнена реконструкция здания с учетом требований к размещению нового оборудования.

При разработке технологической схемы очистки потребовалось выполнить анализ состава поступающих сточных вод мясокомбината, так как требуемая эффективность очистки сточных вод по ХПК составляла 80%, что является высоким значением для сооружений физико-химической очистки. Согласно проведенным уточненным расчетам эффективности удаления ХПК и требуемой вместимости усреднителей на стадии основных технологических решений была обоснована возможность достижения эффективности снижения ХПК сточных вод мясокомбината более 80%. 

Описание технологической схемы очистки сточных вод

Технологическая схема очистки сточных вод в количестве 600 м³/сут мясокомбината в Дзержинске  содержит механическую очистку, усреднение, физико-химическую очистку и обработку образующихся осадков.

Первая стадия механической очистки была реализована на проектируемой барабанной решетке с прозором 1,0 мм. Решетка необходима для предотвращения забивания трубопроводов и рециркуляционного насоса флотационной установки грубыми отбросами. Промывка решетки осуществляется теплой технической водой, температура воды – не менее +40⁰С. Такой тип решетки был выбран неслучайно: в составе  мясокомбината есть убойный цех, и барабанные решетки показали устойчивую эффективную работу на аналогичных мясокомбинатах с убойными цехами.

Общий вид решетки показан на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид барабанной решетки

После механической очистки сточные воды попадают в двухсекционный усреднитель, в качестве которого используются две существующие железобетонные емкости. Полезный общий объем усреднителя составляет 400 м³. Усредненное время пребывания сточных вод в усреднителе составляет более 9 часов.

Усреднитель необходим для выравнивания расходов и концентраций поступающих сточных вод. При расчете усреднителя необходимо учитывать особенности стокообразования предприятия и режим работы отдельных цехов. Наибольший эффект усреднения был отмечен по ХПК, когда максимальные значения до усреднителя и усредненные - после усреднителя отличались в 2 раза.  Для предотвращения осаждения взвешенных веществ в усреднителе устанавливаются механические мешалки. Равномерная подача сточных вод на последующую физико-химическую очистку осуществляется при помощи центробежных погружных насосов, оборудованных преобразователями частоты в рабочем диапазоне 45-55 м³/час.

Физико-химическая очистка сточных вод начинается в проектируемом трубчатом смесителе (рисунок 2), куда также подается раствор коагулянта, щелочи и флокулянта.

Рисунок 2 - Общий вид трубчатого смесителя

Коагулянт необходим для очистки сточных вод от соединений фосфора и для повышения эффективности очистки от взвешенных веществ, жиров, нефтепродуктов, снижения значений ХПК и БПК. При пусконаладочных работах наилучшие результаты по эффективности очистки были получены при использовании 18%-ного полиоксихлорида алюминия с дозой 0,35-0,5 л/м³. Коагулянт завозится в жидком виде в емкостях объемом 1 м³ и дозируется химическими насосами-дозаторами.

Флокулянт способствует лучшему хлопьеобразованию загрязнений, которые затем легко удаляются во флотаторе. Приготовление 0,1%-ного раствора флокулянта осуществляется в станции приготовления раствора флокулянта, дозирование – насосом-дозатором флокулянта. Доза подобранного флокулянта производства компании FLOERGER (Франция) марки FO 4490 составляет 1-1,5 г/м.

Дозирование 40%-ного раствора щелочи необходимо ввиду снижения рН после дозирования коагулянта и производится в автоматическом режиме в зависимости от показаний датчика рН. Значение рН в автоматическом режиме поддерживается в пределах 6,5-8,5.

Необходимость проведенной сотрудниками «МАЙ ПРОЕКТ» оптимизации доз вводимых реагентов обусловлена, с одной стороны, достижением требуемой эффективности очистки сточных вод без превышения требованиям на сброс содержания хлоридов в очищенных сточных водах, а с другой стороны, - требование заказчика о сокращении затрат на закупку реагентов.

Создание водовоздушной смеси во флотационной установке начинается с рециркуляционного насоса, забирающего сточные воды из кармана очищенной воды и с давлением более 6 атм. подает в сатуратор. Также в сатуратор подается воздух от компрессора, расположенного в непосредственной близости от флотатора. Полученная водовоздушная смесь перемешивается в сатураторе и поступает в емкость флотатора, где происходит снижение давления до атмосферного и выделение микропузырьков воздуха. В емкости флотатора производится смешение микропузырьков воздуха и обрабатываемых сточных вод, после чего, микропузырьки воздуха поднимаются на поверхность воды во флотаторе и увлекают за собой сфлокулированные хлопья (так называемый флотошлам) загрязняющих веществ сточных вод.

При помощи скребковой системы флотатора флотошлам транспортируется к карману флотошлама и выводится из флотатора шнековым насосом осадка. Общий вид флотационной установки представлен на рисунке 3.

Очищенные сточные воды сбрасываются в городскую канализацию.

Рисунок 3 - Общий вид флотационной установки

Описание схемы обработки осадков

На данных очистных сооружениях образуется следующие виды осадков:

• отбросы с решетки тонкой очистки;
• минеральные частицы, в том числе песок;
• флотошлам;
• донный осадок.

Отбросы с решетки собираются, прессуются и сбрасываются по склизу в существующий бункер отбросов и вывозятся грузовым автотранспортом на полигон твердых бытовых отходов. Обезвоженный песок также вывозится грузовым автотранспортом на полигон твердых бытовых отходов.

Флотошлам со средней влажностью 96% шнековым насосом флотошлама откачивается в емкость осадка, в которую периодически самотеком поступает донный осадок из флотатора. Из проектируемой емкости осадка смесь осадков шнековым насосом направляется на дальнейшую обработку на шнековом прессе. Для повышения эффекта обезвоживания в смесь осадка добавляется рабочий 0,1-0,2%-ный раствора флокулянта. Приготовление раствора флокулянта осуществляется в станции приготовления раствора флокулянта. Дозирование расхода флокулянта осуществляется прямо пропорционально расходу смеси осадков, фиксируемому расходомером осадка перед шнековым прессом.

Промывка шнекового пресса осуществляется технической водой с содержанием взвешенных веществ не более 50 мг/л крупностью не более 0,5 мм. После окончания работы шнекового пресса всё оборудование по обработке осадка отключается автоматически.

После механического обезвоживания влажность кека в среднем составляет не более 80%, осадок объемом 1,5-2 м³/сут имеет не текучий вид и вывозиться совместно с отбросами от решетки на полигон твердых бытовых отходов. Применение шнекового пресса позволяет в среднем в 5 раз уменьшить количество образующегося осадка и снизить затраты на его транспортировку на полигон твердых бытовых отходов.

Общий вид шнекового пресса представлен на рисунке 4.

 

Рисунок 4 - Общий вид шнекового пресса

Рисунок 5 –Обезвоженный осадок

Достигнутая эффективность очистки сточных вод мясокомбината

В результате проведения пусконаладочных работ локальных очистных сооружений мясокомбината была достигнута следующая эффективность очистки, представленная в таблице 1.

Таблица 1 – Эффективность очистки в период ПНР на ОАО «Дзержинский мясокомбинат»

Показатель, мг/л	До очистки	После очистки	Средняя эффективность очистки, %
Жиры	293-123	23,4-6,15	92-95%
Взвешенные вещества	841-556	42,1-5,56	95-99%
ХПК	3097-1766	681-318	78-82%
БПК5	1915-1360	421-231	78-83%
Фосфор общий	11,8-6,9	0,47-0,14	96-98%
Железо общее	5,2-4,68	0,52-0,23	90-95%
Нефтепродукты	10,0-4,4	0,7-0,18	93-96%

Согласно представленной выше таблице 1, компания «МАЙ ПРОЕКТ» достигла требуемого по техническому заданию качества очищенных сточных вод перед сбросом в городской коллектор. После выполнения пусконаладочных работ специалисты «МАЙ ПРОЕКТ» выполнили обучение обслуживающего персонала локальных очистных сооружений мясокомбината, что является гарантией последующей успешной эксплуатации  технологического оборудования. Сточные воды до и после очистки представлены на Рис 6

 

Рисунок 6 – Сточные воды до и после очистки

 ЗАО «Агротек Холдинг», п. Нагорный, Елизовский район, Камчатский край.

Из-за высокой сейсмичности района строительства было принято решение о размещении локальных очистных сооружений в контейнерном исполнении. Высокие требования к качеству очищенных сточных вод не позволял уменьшить стандартный перечень поставляемого оборудования физико-химической очистки для более просторного размещения технологического оборудования в контейнере. Однако маленькое проектное количество образующего донного осадка и флотошлама позволили отказаться от сооружений по обработке осадка.

Заказчику было предложено несколько вариантов компоновки основного технологического оборудования в контейнере, в результате чего был выбран самый оптимальный вариант его размещения с учетом удобства загрузки реагентов и проведения сервисного обслуживания оборудования.

Описание технологической схемы очистки сточных вод

Описание работы сооружений механической и физико-химической очистки локальных очистных сооружений ЗАО «Агротек Холдинг» аналогично приведенному выше для ОАО «Дзержинский мясокомбинат», г. Дзержинск.

Общий вид шнековой решетки с прозором 2 мм показан на рисунке 7. Такой тип решетки удобен для компактного размещения контейнера с грубыми отбросами под склизом решетки. Кроме этого, на данном мясокомбинате отсутствует убойный цех, что позволяет отказаться от использования барабанных решеток.

 Рисунок 7 – Общий вид шнековой решетки в процессе монтажа

В качестве коагулянта также принят полиоксихлорид алюминия с дозой 150-300 мг/л. Исключением здесь является строительство нового усреднителя с полезным объемом 50 м³ и отсутствие оборудования для механического обезвоживания осадка. Флотошлам и донный осадок на данных очистных сооружениях накапливается в емкости и вывозится ассенизационным автомобилем.

В связи с географическим расположением данного объекта, в качестве флокулянта выбран реагент марки К4045 (производство Корея) на основе полиакриламида. Применение такого флокулянта обоснованно достижением требуемой эффективности очистки сточных вод и снижением затрат мясокомбината на закупку этого реагента.

Общий вид флотационной установки в контейнерном виде представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Общий вид флотационной установки в контейнере

Результаты проведения пусконаладочных работ

После подбора наилучшего коагулянта и марки флокулянта на этапе выполнения пусконаладочных работ была достигнута следующая эффективность очистки, представленная в таблице 2.

Таблица 2 – Эффективность очистки в период ПНР на ЗАО «Агротек Холдинг»

Показатель, мг/л	До очистки*	После очистки	Средняя эффективность очистки, %
Взвешенные вещества	950	95-66,5	90-93%
ХПК	2300	805-679	65-70,5%
БПК5	1200	420-354	65-70,5%
Фосфаты	65	9,75-7,15	85-89%
Железо общее	3,0	0,75-0,54	75-82%
Нефтепродукты	5,0	2,25-0,25	55-95%

*Примечание:* - разовая значение на входе. В процессе ПНР контролировылись значения на выходе из ЛОС.

Сточные воды до и после очистки представлены на Рис. 9.

 

Рисунок 9 - Сточные воды до и после очистки

По всем показателям были достигнуты требования к качеству сточных вод, описанные в техническом задании на проектирование.

Выводы.

Специалистами компании «МАЙ ПРОЕКТ» в сжатые сроки  выполнены работы по поставке оборудования и вводу в эксплуатацию сооружений очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий. Весь комплекс работ от проектирования до ввода в эксплуатацию сооружений очистки промышленных сточных вод в соответствии с техническим заданием, качество очищенных сточных вод соответствует требованиям на сброс в городскую канализацию.

В рамках проведения пуско-наладочных работ проведены работы по оптимизации технологического процесса очистки, выбор оптимальной дозы реагентов в зависимости от качества поступающих сточных вод и режима работы предприятия. Достигнута проектная эффективность очистки по всем нормируемым показателям.

Необходимо отметить экологическую сознательность руководства представленных в статье мясокомбинатов, которое выполнило все предъявленные к ним требования по очистке сточных вод и утилизации осадков, тем самым, избежав штрафных санкций за сброс недостаточно очищенных сточных вод в городской коллектор.

Список литературы

1. Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией. М.: Новые технологии, 2004. – 224 с.
2. Мацнев А.И. Очистка сточных вод флотацией. Киев, «Будивельник», 1976. - 132 с.
3. Щетинин А.И., Агафонкин В.В., Костин Ю.В., Томилов С.М. и др. Очистка сточных вод предприятий мясоперерабатывающей промышленности // «Водоснабжение и санитарная техника», №11, 2010. – с.39-48.

Мазняк З.А., Есин М.А., Ромашко А.В. Очистка сточных вод: индивидуальный подход и проекты «под ключ» // «Мясная сфера», №1(92), 2013. - с. 64-65.