Основные пути снижения техногенного воздействия крахмалопаточной промышленности на окружающую среду

Основные пути снижения техногенного воздействия крахмалопаточной промышленности

на окружающую среду

Н.Д. Лукин, Л.В. Кривцун

Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов

Переработка сельскохозяйственного сырья предприятиями крахмалопаточной отрасли связана с большим расходом воды, образованием побочных продуктов и сточных вод.

По результатам научных исследований и проверок в опытно-производственных условиях определены основные пути снижения техногенного воздействия деятельности крахмалопаточ-ных предприятий на окружающую среду: рациональное водоиспользование; использование вторичных сырьевых ресурсов (ВСР); строительство сооружений по механической и биологической очистке сточных вод.

Рациональное водоиспользование при переработке сельскохозяйственного сырья и выработке крахмалопаточ-ной продукции предусматривает повторное, последовательное использование процессовых вод и оборотное использование воды.

ГНУ ВНИИ крахмалопродуктов разработаны технологические нормы во-допотребления для выработки разных видов продукции.

При переработке картофеля на крахмал требуется большой расход воды на гидроподачу и мойку картофеля; выделение крахмала из картофельной кашки; промывание мезги; рафинирование крахмала; лабораторные и хозбытовые нужды.

В конце XX века ГНУ ВНИИ крахмалопродуктов проводил работы по широкому внедрению новой технологии переработки картофеля с применением гидроциклонной установки разной производительности: 200, 500 т по переработке картофеля. Практически эта технология была освоена 70 % предприятий. Позднее были разработаны установки по переработке 100, 50 и 10 т картофеля в сутки.

С использованием гидроциклонной установки из ранее действующей технологической линии было исключено такое оборудование, как станции выделения крахмала из кашки и промы-

вания крупной и мелкой мезги, в результате чего значительно снизились расход свежей воды на производственные нужды и, соответственно, сброс сточных вод.

При работе предприятий по старой технологии с дуговыми ситами, без оборотной системы транспортерно-мо-ечных (ТМ) вод с использованием промывных вод на гидроподаче картофеля, расход свежей воды составляет 15,42 м3, а сброс сточных вод - 15,11 м3 на 1 т картофеля.

На предприятиях, где разделение картофельной кашки на смесь картофельной мезги с соком и крахмальную суспензию осуществляется на гидроциклонных установках (ПГУ), без оборотного использования осветленных ТМ вод, но с последовательным использованием моечной воды на гидроподаче картофеля, расход свежей воды составит 7,36 м3, а сброс сточных вод - 6,18 м3 на 1 т картофеля.

На предприятиях, работающих с ПГУ, имеющих отстойники для осветления ТМ воды и использования ее на гидроподаче картофеля, а фильтрата -на его мойке, расход свежей воды составляет 4,86 м3, сброс сточных вод -3,68 м3 на 1 т картофеля.

С целью снижения вредного воздействия на окружающую среду предприятиям, перерабатывающим картофель, рекомендуется: внедрять новую технологию получения крахмала с применением в технологической схеме гидроциклонной установки; для сокращения расхода свежей воды и сброса сточных вод предусмотреть строительство отстойников для осветления ТМ вод и ее последующее использование в оборотном водоснабжении; организовать до-очистку избыточных ТМ вод; утилизировать смесь мезги с картофельным соком в качестве корма для скота; при необходимости разделять смесь на мезгу и картофельный сок и реализовать мезгу на корм животным, а сок направить на удобрительные поливы

по нормам, разработанным Научно-исследовательским институтом по сельскохозяйственному использованию сточных вод (НИИССВ «Прогресс»).

При переработке кукурузы на специализированных крахмалопаточных предприятиях сернисто-кислотным способом по замкнутой схеме свежая вода используется на станции промывания крахмала, для пуска и остановки сепараторов, на лабораторные и хоз-бытовые нужды.

На остальные операции - замачивание зерна, его промывание и дробление, промывание зародыша, промывание крупной и мелкой мезги - направляют процессовые воды: осветленная глютеновая вода, фильтрат со шнек-прессов зародыша и корма, фильтрат и промывная вода с вакуум-фильтров.

Расход свежей воды при замкнутой схеме производства с увариванием кукурузного экстракта и реализацией жидкого глютена, сырых кормов составляет 3,70 м3, а сброс сточных вод -0,50 м3 на 1 т абс. сухой кукурузы.

При переработке кукурузы на сырой крахмал с реализацией сырых кормов, глютена и части жидкого экстракта из-за отсутствия выпарной установки для его уваривания расход свежей воды может составлять 4,53 м3, а сброс сточных вод - 2,13 м3 на 1 т абс. сухой кукурузы.

Расход воды и сброс сточных вод в заводе сырого крахмала может быть снижен путем уваривания кукурузного экстракта. Однако на эту операцию требуется больший расход барометрической воды на конденсатор (до 70 м3 на 1 т готового продукта), причем в летнее время в 2 раза выше, чем в зимний период - в зависимости от температуры воды, подаваемой на конденсатор.

В целях сокращения расхода воды в производстве экстракта рекомендуется устанавливать градирни для охлаждения барометрической воды и ее повторного использования.

Свежая вода расходуется на подпитку оборотной системы (из-за потерь воды на испарение), выварку аппаратов, лабораторные и хозбытовые нужды.

При применении конденсаторов смешения соковый конденсат смешивается с барометрической водой, ухудшая ее качество. Эту воду следует периодически сбрасывать на очистку, и новый цикл начать с подачи на конденсатор свежей воды.

При установке на выпарке поверхностных конденсаторов соковый конденсат возвращается в исходный жидкий экстракт на уваривание, и незагрязненная барометрическая вода может быть многократно использована с постоян-

ной подпиткой недостающего количества свежей воды.

При выработке патоки наиболее водоемкие станции - выпарка и вакуум-аппараты, где требуется большое количество воды для конденсации пара. Вода необходима для охлаждения патоки и вакуум-насосов.

С целью сокращения расхода свежей воды в этом производстве рекомендуется строительство градирни, что позволяет значительно уменьшить ее сброс. В этом случае расход свежей воды составит 6,21 м3, сброс сточных вод - 5,44 м3 на 1 т патоки. При отсутствии градирни эти показатели будут значительно более высокими - соответственно 20,55 м3 и 19,96 м3, в том числе условно чистых (барометрических) 17,87 м3/т патоки.

В паточном производстве также целесообразно применять поверхностный конденсатор, при наличии которого исключается возможность загрязнения охлаждающей воды выносом продукта с парами. Использование нагретой воды из конденсатора на питание паровых котлов позволяет сэкономить расход топлива в котельной.

Сточные воды, требующие очистки на очистных сооружениях, образуются при мойке салфеток, выварке аппаратов, мойке оборудования, хозбытовых и лабораторных нужд.

Второй основной путь снижения техногенного воздействия деятельности предприятий крахмалопаточной промышленности - использование вторичных сырьевых ресурсов (ВСР).

При переработке картофеля образуются побочные продукты - мезга и картофельный сок. Их химический состав представлен в табл. 1 (% к массе сухих веществ СВ).

В среднем по отрасли норматив образования в абсолютно сухом исчислении картофельной мезги составляет 3,85 %, сока - 4,5 % к массе переработанного картофеля.

Мезга - основной компонент сырых или сухих картофельных кормов, она также служит сырьем для производства дополнительной продукции.

Для лучшего использования мезгу следует обезвоживать и сушить.

В свежем картофельном соке содержатся растворимые сахара (от 1,5 до 1,7% к массе картофеля): глюкоза, фруктоза, сахароза, массовая доля которых при длительном хранении клубней возрастает. Кроме того, в соке имеются кислоты: лимонная, щавелевая, яблочная, 15 аминокислот; его рН 5,8-6,6.

Мезгу и картофельный сок можно использовать как самостоятельные кормовые продукты или в смешанном виде. Кормовая ценность 1 кг абс. сухих веществ мезги и сока - 1,1 корм. ед.

PROTECTION OF THE ENVIRONMENT

Количество корма, поедаемого одной дойной коровой или одним теленком на откорме, достигает 30 кг в сутки. Сырой корм жвачным животным дают вместо воды.

Свиньям на откорме следует давать по 2 кг корма в запаренном виде в смеси с комбикормом.

Сотрудниками НИИССВ «Прогресс» проведены исследования по изучению состава минеральных веществ в картофельном соке и его удобрительной ценности. По их данным, в картофельном соке содержится (мг/л): калий -1100-2000; кальций - 50-350; фосфор (Р2О5) - 160-580; азот общий - 8162582.

Общий агромелиоративный потенциал картофельного сока при норме удобрительного полива 100 м3/га составляет 640; при норме полива 500 м3/га - 3200 кг/га. Наиболее активно на удобрительный полив реагируют подсолнечник, кукуруза, ячмень, кормовые травы.

При переработке кукурузы образуются следующие ВСР: экстракт, зародыш, мезга, глютен, дробленка.

Кукурузный экстракт жидкий содержит 5-7 % сухих веществ. Его химический состав (% СВ): азотистые вещества - 40-52; жир - 1-3; зола (фосфорнокислые соли) - 15-23; крахмал -до 0,5; растворимые углеводы - 22-27; прочие вещества - 4-7.

Основные сахара, содержащиеся в экстракте, - мальтоза, глюкоза, ксилоза.

Норматив образования экстракта при переработке кукурузы на крахмал и крахмалопродукты - 6 % абс. сухого вещества к абс. сухим веществам кукурузы.

Кукурузный экстракт используется в медицинской, дрожжевой и витаминной промышленности в сгущенном виде с содержанием сухих веществ на уровне 48 %. Он представляет собой непрозрачную жидкость с хлопьевидной взвесью, способной расслаиваться.

Кукурузный зародыш - ценный продукт в производстве сырого крахмала. Сырой зародыш направляется либо на сырой кукурузный корм, либо на высушивание и последующее использование для выработки кукурузного масла. Норматив образования кукурузного зародыша - 6 % а.с. вещества к абс. сухим веществам зерна кукурузы.

Химический состав кукурузного зародыша (% к массе его абс. сухих веществ): белок - 15,3; жир - 40,4; клетчатка - 5,9; пентозаны - 4,3; зола -9,0; водорастворимые углеводы - 9,4; другие вещества - 15,7.

Кукурузная мезга (крупная и мелкая) - оболочки и эндосперм зерна, освобождающиеся при его тонком из-

Таблица 1

Химический состав мезги и картофельного сока

мельчении. Из кукурузной кашки ее выделяют путем обработки на дуговых ситах.

Норматив образования кукурузной мезги - 10 % а.с. вещества к абс. сухим веществам кукурузы.

Химический состав мезги показан в табл. 2 (% на абс. сухое вещество).

Крупную и мелкую мезгу применяют в производстве сырых и сухих кукурузных кормов.

Кормовая ценность 1 кг абс. сухого вещества мезги - 1,43 корм. ед.

В процессе замачивания кукурузы большая часть альбуминов, глобулинов и глютенинов кукурузы переходит в экстракт. Основной белок кукурузы -зеин - остается нерастворимым и выделяется в виде глютена.

При разделении крахмало-белковой суспензии на центробежных сепараторах, центрифугах или гидроциклонах глютен получают в виде суспензии светло-желтого цвета.

Норматив образования кукурузного глютена - 10 % абс. сухого вещества к абс. сухим веществам кукурузы.

Химический состав глютена (% на абс. сухое вещество): крахмал - 2045; белок - 50-75; жир - 5-8; клетчатка - 2-4; прастворимые углеводы -0,5-2; зола - 0,8-1,5; прочие вещества - 4-6.

Кормовая ценность 1 кг абс. сухих веществ глютена - 1,43 корм. ед.

Кукурузная дробленка образуется при очистке кукурузного зерна перед подачей его в производство. Ее количество зависит от качества поступающего на переработку зерна. В среднем в товарной кукурузе ее может быть 3,3 %, а в отдельных случаях и более.

Вещества Картофель- Картофель-

ная мезга ный сок

Крахмал 50,0 10,0

Клетчатка 25,0 2 5 20 0

Минеральные вещества 6,2 6 0 14,5 38 5

Прочие 10,3 17,0

Таблица 2

Химический состав мезги

Вещества Мезга Мезга

крупная мелкая

Крахмал 8-12 25-46

Белок 6-9 4-7 11-18 2-4

Жир Клетчатка 40-55 15-25

Зола 0,5-1 0,8-1,5

Прочие 3-6 2,5

Кормовая ценность 1 кг абс. сухих веществ кукурузной дробленки - 1,32 корм. ед. Кукурузную дробленку используют в крахмалопаточной промышленности для производства экст-рузионного реагента, как сырье - в спиртовом производстве, как компонент - в комбикормовой промышленности и в естественном виде как корм для скота.

Третий - основной путь снижения техногенного воздействия деятельности крахмалопаточных предприятий на окружающую среду - очистка сточных вод.

В крахмалопаточном производстве известны следующие методы очистки сточных вод. При переработке картофеля: механическая очистка транспор-терно-моечных вод в горизонтальных секционных отстойниках периодического и непрерывного действия; биологическая очистка процессовых сточных вод с использованием кавитационных аэраторов, аэрационных каналов и дисковых биофильтров; почвенная очистка сточных вод на земледельческих полях орошения.

При комплексной переработке кукурузы - биологическая очистка сточных вод с использованием аэротенков 1 - и

2-й ступеней, а также анаэробно-аэробный способ очистки с доочисткой в биопрудах.

На основании многолетних комплексных исследований НИИССВ «Прогресс» совместно с ВНИИК разработано руководство (регламент) по использованию сточных вод крахмалопаточ-ного производства для орошения сельскохозяйственных полей.

Разработку проектной документации по строительству земледельческих полей орошения осуществлял Росгипро-пищепром. Было разработано более 15 проектов для крахмалопаточных предприятий. По этим проектам ЗПО были построены на ряде заводов (в Чувашии, Тамбовской, Липецкой и Рязанской областях).

В 80-е годы ХХ столетия по результатам эксплуатации очистных сооружений Амбразишского картофелекрах-мального завода и опыта работы аэра-ционных каналов на предприятиях молочной промышленности Литвы сотрудниками Каунасского политехнического института совместно с ВНИИ крахмалопродуктов разработан регламент очистки сточных вод картофеле-крахмального производства с применением аэрационных каналов. В 90-е

годы Югзапгипропищепром (г. Киев, Украина) с использованием данного регламента подготовил проект очистных сооружений для Ковельского крахмального завода, которые были построены и пущены в эксплуатацию.

На Верхнеднепровском кукурузопе-рерабатывающем комбинате (Украина) в течение ряда лет успешно эксплуатировались очистные сооружения для полной биологической очистки сточных вод, построенные по проекту Гипросахпрома. С учетом анализа работы этих очистных сооружений Одесским инженерно-строительным институтом совместно с ВНИИК разработан регламент на проектирование очистных канализационных сооружений предприятий по комплексной переработке кукурузы, включая производство сырого и сухого кукурузного крахмала, кормов, масла, экстракта, патоки и глюкозы.

Таким образом, реализация комплекса мер по рациональному водоис-пользованию, утилизации побочных продуктов производства и очистке сточных вод позволит предприятиям крахмалопаточной промышленности значительно снизить техногенное воздействие на окружающую среду.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ВЫСТАВКА ПРОДУКТОВ И НАПИТКОВ

сЗЗЭПйП

18-21

октября

При поддержке:

Охранное обеспечение: ФОРПОСТ»

Организатор:

ЭКСПО-ТОЛЬЯТТИ ЕХРО-ТООиДТТ!