Технология кукурузного крахмала с предварительным замачиванием зерна

Технология производства кукурузного крахмала с предварительным замачиванием кукурузного зерна, предназначенным для "мокрого" удаления зерновой оболочки и зародыша, конкурирует с технологией "сухого" извлечения этих компонентов.

Технология крахмала с предварительным замачиванием зерна включает ряд процессов: диффузию (замачивание зерна), измельчение, сепарирование, обезвоживание, сушку, складирование, которые характеризуются большими продуктовыми потоками, возвратами продуктов, многостадийностью обработки.

Здесь подробно рассматриваются стадии технологического процесса производства кукурузного крахмала, каждая из которых сопровождается побочными технологическими операциями. Например, замачивание зерна может продолжаться и после его дробления, а выделение оставшегося зародыша может продолжаться на стадии выделения и промывания мезги; выделение белка и оставшейся мелкой мезги из крахмала дополнительно осуществляется на стадии промывания крахмала. Итак:

• Расчет барабанного вакуум-фильтра для обезвоживания глютена

  Рассмотрим пример. Допустим, что для завода производительностью А = 360 тонн абсолютно сухой кукурузы в сутки требуется установить барабанный вакуум фильтр для обезвоживания глютена.

  Количество глютеновой суспензии, поступающей в корыто вакуум-фильтра, b"" = 103% к весу кукурузы;

  вязкость фильтрата при 25 гр Цельсия составляет м=1,67 * 10 -6 кг * мин/ м2;

  удельный вес сухого глютена y2=1180 кг/м2; содержание глютена в суспензии b"=10%;

  давление при фильтрации 6000 кг/м2;

  барабан вакуум фильтра делает за 2 минуты 1 оборот с углом погружения 120 градусов; удельный вес фильтрата y1=1004 кг/м3; сопротивление ткани р=1,6 * 10 11 м-1;

  влажность сходящего глютена w=60%

  С" = 10 * 1004 / 100 - 10 = 111,5 кг/м3

  Вес сухого остатка, отлагаемого при получении 1 м3 фильтрата

  С = 115,5 * 1004 * (100 - 60) / 1004 * (100 - 60) - 111,5 * 60 = 135 кг/м3

  Объемный вес обезвоженного глютена

  y0 = 100 * y1 * y2 / 100 * y1 + (y2 - y1) * w = 100 * 1004 * 1180 / 100 * 1004 + (1180 - 1004) * 60 = 1100 кг/м3

  Время фильтрации

  z1 = 140 / n * 360 = 140 / 0,5 * 360 = 0,78 мин

  Объем фильтрата, который отлагает осадок, сопротивление которого равно сопротивлению ткани

  V1 = р * y0 / r * C = 1,6 * 10 11 * 1100 / 200 * 10 11 * 135 = 0,0653 м3

  Константа фильтрации

  b = 1,67 * 10 -6 * (135 * 200 * 10 11 / 1100 * 2 * 6000) = 342 мин/м3

  Количество фильтрата, получаемого с 1 м2 поверхности за время z

  V = (100 * y1 * y2 / 100 * y1 + (y2 - y1) * w = 100 * 1004 * 1180 / 100 * 1004 + (1180 - 1004) * 60 = 0,0155 м2/ м3

  Минутное количество фильтрата может быть определено следующим образом

  Количество глютеновой суспензии, получаемое на заводе в минуту, составляет

  А * b"" / 24 * 60 * 100 , тонн

  где b"" - количество глютеновой суспензии в % к весу кукурузы; b""=103%

  Если в суспензии содержится глютена b"%, то количество глютена за минуту будет

  А * b"" * b" / 24 * 60 * 100 * 100, тонн

  При влажности глютена w% количество влажного глютена, снимаемого с барабанного вакуум фильтра, будет равно

  А * b"" * b" *100 / 24 * 60 * 100 * 100 * (100 - w), тонн

  Следовательно, минутное количество фильтрата

  V" = (А * b"" / 24 * 60 * 100) - (А * b"" * b" *100 / 24 * 60 * 100 * 100 * (100 - w)) , тонн

  V" = (А * b"" / 24 * 60 * 100) * (1 - (b" / 100 - w) * 1/y, м3/мин

  После подстановки получим:

  V" = (360 * 103 / 24 * 60 * 100) * (1 - (10 / 100 - 60) * 1/1,004 = 0,192 м3/мин

  Активная поверхность фильтрации:

  F = 0,192 * 0,78 / 0,0155 = 9,67 м2

  Полная поверхность фильтрации:

  F = (9,67 / 140) * 360 = 27 м2

  Толщина лепешки на фильтре:

  l = V * 100 * C / Y0 * (100 - w) = 0,0155 * 135 * 100 / Y0 * (100 - 60) = 0,00475 м

  Экстракт, отбираемый из замочной батареи, содержит 5 - 8% сухих веществ, в зависимости от способа работы замочной станции и технологической схемы производства. Экстракт представляет собой большую ценность как кормовое средство, а также как сырье для производства спирта этилового, сухих кормовых дрожжей или антибиотиков.

  Для сгущения экстракта после предварительной фильтрации его упаривают на выпарной установке. На выпарку поступает около 100% жидкого экстракта. Выпарная станция состоит из 2х или 3х корпусов. Увариваемый продукт имеет высокую кислотность, поэтому выпарные аппараты изготавляют из кислотоупорной аустенитной стали AISI 304. Экстракт после сгущения содержит 45-46% сухих веществ и имеет кислотность около 4 - 5% в пересчете на HCl

  При упаривании экстракта наблюдается обильное пенообразование, которое может привести к перебросу жидкости в паровую камеру последующего корпуса выпарного аппарата. Поэтому уровень жидкости в аппарате должен быть невысоким, аппарат нужно снабдить пеногасителями и пеноловушками.

  Экстракт из замочных чанов и сборника 25 подается в отстойник 6 для удаления взвешенных частиц путем непрерывного отстаивания, а из него - в сборник 62, из которого направляется на подогрев паром в теплообменник 63 до температуры 75-80"C. Затем он уваривается в выпарных аппаратах (трехкорпусная выпарная установка 64 ), поступает в сборник 72, взвешивается на тензометрических весах 71 и насосом 73 затаривается в цистерну.

  

  Образовавшийся при уваривании экстракта экстрапар конденсируется в поверхностном конденсаторе 75 и через барометрический сборник 76 насосом 676 перекачивается на градирню. Для конденсации пара в трубы конденсатора подается оборотная вода с градирни. Воздух, содержащийся в воде и паре, из конденсатора 75 выкачивается вакуум-насосом 77 и удаляется в атмосферу. По мере необходимости проводится химическая очистка поверхности нагрева выпарных аппаратов от накипи и других загрязнений.

  Расчёт выпарной станции для экстракта

  Для расчета выпарной станции составляется тепловой и материальный баланс каждого корпуса. Если плотность раствора, поступающего и уходящего с выпарки, известна, то количество выпаренной воды можно определить по такой формуле

  W = S * (СВ2 - СВ1 / СВ2) ,

  где S - количечтво жидкого раствора, поступающего в выпарку,

  где СВ1 и СВ2 - содержание сухих веществ в растворе до и после выпаривания в %,

  Пример. Завод перерабатывает 450 тонн абсолютно сухой кукурузы в сутки. Требуется определить расход пара на выпарку экстракта и поверхность нагрева каждого корпуса. Известно, что количество экстракта, поступающего на выпарку, равно 100% к весу кукурузы. Температура экстракта 35"C. Соковый пар с выпарки используется для подогрева экстракта перед выпаркой в теплообменниках первой группы. Начальное содержание сухих веществ в экстракте 7,5%, конечное - 40%. Теплоемкость сгущенного экстракта 0,93 ккал/кг "C

  Расход тепла для подогрева экстракта от 35 до 75"C с учетом 5% потерь

  Q = 100 * 1 * &75 - 35) * 1,05 = 4200 ккал

  Расход вторичного пара I корпуса установки на подогрев экстракта в теплообменнике

  E1 = Q / л - тк = 4200 / 638 - 94 = 7,7 кг

  где л - теплосодержание пара

  где тк - температура конденсата

  Количество выпариваемой воды из 100 кг экстракта

  W = 100 (40 - 7,5 / 40) = 81,5 кг кг

  Проектируем выпарную установку из трех корпусов с одинаковой поверхностью нагрева. При этом условии полезные разности температур в корпусах должны быть прямо пропорциональны относительным тепловым нагрузкам и обратно пропорциональны коэффициентам теплопередачи отдельных корпусов

  Опустим некоторые вычисления

  Таким образом поверхность нагрева корпусов

  F1 = 204 m2

  F2 = 204 m2

  F3 = 204 m2

  Основные характеристики сырья и готовой продукции при переработке кукурузы

  Современная техническая оснащенность кукурузо-крахмальных предприятий позволяет получать высокие показатели извлечения и качества крахмала при переработке кукурузы урожайных сортов и гибридов с высоким содержанием крахмала и низким - протеина.

  При переработке кукурузного зерна получают:

  сухой кукурузный крахмал, который должен соответствовать следующим показателям качества:

  цвет - белый с желтоватым оттенком в зависимости от сорта;

  массовая доля влаги, % не более - 13;

  кислотность, мл 0,1 М раствора гидроксида натрия, в пересчете на 100 г абс. сухого крахмала, не более - 500;

  количество крапин на 1 дм 2 поверхности крахмала при рассмотрении невооруженным глазом, не более - 500;

  кукурузный экстракт от станции замачивания зерна, в который переходит до 7% сухих веществ замачиваемого зерна; концентрация экстракта - 8-10%, рН 4,2-4,4; после выпаривания на выпарных установках под разрежением экстракт концентрирется до содержания 48-50% СВ; цвет экстракта - от желтого до коричневого;

  кукурузный зародыш зародыш, идущий на выработку кукурузного масла;

  мезгу и глютен (кукурузный белок) для приготовления корма.

  Для выработки сухих кукурузных кормов используют побочные продукты: экстракт, глютен, мезгу, кукурузный зародыш и получают корма двух видов - с экстрактом и без экстракта.

  Сухие смешанные кукурузные корма с массовой долей 88% СВ содержат, %: углеводы - 86, белок и клетчатка - 76; при этом 100 кг товарного корма равноценны 125-135 кормовым единицам. Сухой кукурузный корм применяется для скармливания животным в различных смесях и комбикормах. Корма должны соответствовать следующим показателям качества:

  цвет - от желто-серого до темно-коричневого,

  запах - свойственный корму, без постороннего запаха,

  массовая доля влаги, % - не более 12,

  массовая доля сырого протеина, % - не менее 18,

  Технологические схемы производства крахмала из кукурузы от компании Альфа-Лаваль

  Производство крахмала из кукурузы (Вариант 1) - без потокового измельчителя и усредняющего сепаратора:

  

  Производство крахмала из кукурузы (Вариант 2) - с использованием усредняющего сепаратора:

  

  Производство крахмала из кукурузы (Вариант 3) - с использованием потокового измельчителя:

  

  При работе даже по самым прогрессивным технологиям производства кукурузного крахмала по замкнутой схеме требуется расход свежей воды более 2 м 3 на 1 тонну зерна кукурузы, или 3,2 м 3 - на 1 тонну сухого крахмала.

  За счет противоточной промывки крахмала и сопутствующих ему веществ рециркуля­ционной процессовой водой расход свежей воды может быть снижен до 1,8 м 3 на 1 тонну зерна, но при дальнейшем уменьшении его ухудшается про­мывка крахмала от растворимых веществ, которые появляются в самом на­чале технологического потока - при замачивании зерна.

  

  Основными условиями эффективного функционирования и развития технологического потока производства крахмала явля­ются:

  снижение расхода воды путем совершенствования процессов измель­чения сырья и разделения измельченной массы,

  решение проблемы утилизации побочных продуктов путем уменьшения их влажности, повышения их питательной ценности как кормовых и пищевых продуктов за счет биохимических и тепловых способов обработки,

  возможность использования побочных продуктов для производства комбикормов

Помимо консервирования картофеля это сырье является основным для получения крахмала. Крахмал производят на крупных специализированных предприятиях, на небольших заводах и даже в мелких цехах. В качестве сырья можно использовать как обычный продовольственный картофель, так и мелкий, который, как правило, отбраковывается по размерам при сушке или заморозке. Главное требование – картофель должен быть зрелым, так как в молодых незрелых клубнях средний размер крахмальных зерен меньше, соответственно, качество готового крахмала из них будет ниже, а количество потерь при производстве – выше.

В среднем в одном клубне содержится около 18 % крахмала от общего веса. При извлечении крахмала клеточные стенки сырья разрушаются, из них извлекается максимально большое количество крахмальных зерен, которые затем отделяются от жидкости и примесей и высушиваются. При получении крахмала используется холодная вода, сушка его производится при невысокой температуре. Так как сухой безводный крахмал имеет удельный вес 1,65 г на мл, то крахмальные зерна при отделении от клеток мякоти быстро осаждаются. Это позволяет улавливать их в виде осадка и отделять при помощи центрифуги от жидкой части.

Производство крахмала состоит из нескольких операций. Сначала весь картофель моется на специальной моечной машине, которая снабжена глубоким желобом с валом в верхней части. Расход воды при мойке картофеля составляет 4-5 куб. метров воды на 1 тонну сырья. Затем, как и при консервировании картофеля, клубни измельчаются. Но на этот раз они измельчаются таким образом, чтобы разрушить максимальное количество клеточных стенок (это позволит извлечь из них как можно больше крахмала). Однако чрезмерное измельчение затруднит последующее их отделение от крахмала и жидкости. Поэтому для измельчения картофеля его пропускают через терочные устройства, превращающие клубни в кашеобразную массу, основная часть крахмальных зерен в которой находится в свободном состоянии. Картофельная растертая масса собирается в сборник, а потом подается на сито. На линии могут использовать полуцилиндрическое, цилиндрическое (ротационное) и плоское (сотрясательное) оборудование. Именно здесь под воздействием воды крахмальные зерна отделяются от других составляющих массы. Больше половины крахмала проходит через сито вместе с водой и другими веществами. На сите при этом остается мезга, клетчатка и около 25 % крахмала. Чтобы уменьшить потери, оставшуюся кашку снова измельчают и пропускают через сито с более мелкими отверстиями. Крахмальные зерна, которые прошли через сито вместе с водой, называются крахмальным молочком. Раствор сливается в отдельный резервуар, где от воды отделяется крахмал путем отстаивания в чанах, отстаивания в потоке (на лотках или в желобках) или центрифугированием. В первом случае молочко сливается в баки и оставляется на 7-8 часов. Крахмал оседает на дне бака, а жидкость с образовавшейся пеной аккуратно сливается через фильтры для улавливания оставшегося в ней крахмала. Крахмал выгружается в промывной чан, где снова смешивается с водой и оставляется для оседания. С поверхности воды удаляется образовавшийся при вторичной промывке налет, а крахмал-сырец направляется на сушку. Сырец содержит до 55 % воды. В процессе сушки при температуре 45-50° уровень его влажности снижается до 20 %. Так как в результате этой операции в крахмале образуются комки, их необходимо потом измельчить. Наконец, готовый крахмал просеивается через бурат и упаковывается.

На большинстве современных предприятий используются автоматизированные линии по производству крахмала четырех сортов (экстра, высший, первый, второй). Они позволяют выполнять все операции – мойку сырья, измельчение, сбор и очищение каши, механическое обезвоживание полученного крахмала, выделение свободного крахмала из каши, обезвоживание и сушку – с минимальным участием людей и по безотходной технологии. Специальная гидроциклонная установка используется для разделения картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Это позволяет значительно уменьшить расход свежей воды, который составляет в данном случае около 0,5 куб. метров на 1 тонну картофеля. Кроме того, практически полностью ликвидируются сточные воды, а получаемые концентрированные отходы (с содержанием около 7-10 % сухих веществ) идут на корм скоту в натуральном или переработанном виде. Такие установки не требуют большой производственной площади для размещения и отличаются высокой производительностью (до 10-15 тонн крахмала в сутки). Стоимость такого комплекта оборудования начинается от 7 миллионов рублей. При выборе помещений под производства и склады имейте в виду, что мелкая крахмальная пыль в воздухе может взрываться от соприкосновения с огнем. Поэтому на таком предприятии к оборудованию помещений, где вырабатывают крахмал (особенно на участках, где его сушат и упаковываются), предъявляются особые требования, в том числе и по соответствию правилам противопожарной безопасности. Кроме того, вам потребуется собственная система очистки сточных вод или наличие возможность расположения полей фильтрации около производства. Располагаться такое предприятие должно за городом. Также необходим собственный транспорт: картофель доставляется на завод с хозяйств в радиусе 100 км. Одна лишь стоимость доставки составляет на 6 тонн обработанного картофеля или 1 тонну готового крахмала порядка 1000 р. Для обслуживания среднего производства потребуется 14-16 человек, работающих в две смены. Средняя заработная плата работника составит около 18 тысяч рублей. Таким образом, расходы на заработную плату в себестоимости 1 тонны готовой продукции составляют 320 рублей. Прибавьте к этому расходы на закупку сырья (картофель), сульфат натрия, расходы на воду, электроэнергию, газ, покупку упаковки (мешки). При таких цифрах себестоимость производства 1 тонны картофельного крахмала составляет примерно 31-32 тыс. рублей.

Средняя рыночная оптовая цена картофельного крахмала – около 37 рублей за килограмм. Таким образом, доход предприятия по производству картофельного крахмала без учета налоговых отчислений, а также организации сбыта продукции и прочих затрат, кроме тех, что учтены выше, может составить 3,5-4 млн. рублей в месяц при производительности 1-1,5 тонны крахмала в час. Конечно, за вычетом всех расходов чистая прибыль окажется на порядок ниже. Тем не менее, можно увеличить рентабельность предприятия за счет расширения ассортимента, реализации отходов от переработки картофеля (клетчатки) в качестве комбикорма и т. д.

Бизнес по консервированию картофеля и производству крахмала является сезонным. Так как при хранении картофель теряет большую часть содержащегося в нем крахмала, сезон переработки сырья составляет около 250-300 дней – с сентября по май. Но для получения крахмала более высокого качества рекомендуется перерабатывать весь картофель в течение 200 дней. Уже с апреля (а в некоторых регионах и ранее) потери крахмала значительно возрастают.

Сысоева Лилия
- портал бизнес-планов и руководств

Сточные воды предприятий крахмало-паточной промышленности

К предприятиям крахмало-паточной промышленности относятся заводы и цехи комбинированной переработки картофеля на крахмал и спирт, картофельного крахмала, кукурузно-паточные и кукурузно-крахмальные заводы, заводы по переработке картофеля на сухой крахмал и кукурузы на сухой крахмал.

Сточные воды на предприятиях крахмало-паточной промышленности образуются в результате технологических процессов переработки сырья от гидротранспортера, мытья сырья и оборудования, охлаждения аппаратов, вакуум-насосов, воздуходувок, холодильников, барометрических конденсаторов и т. д.

Среднегодовое количество сточных вод цехов комбинированной переработки картофеля на крахмал и спирт на смешанном сырье (картофель и зерно) на 1 т сухого крахмала при прямоточной системе водоснабжения составляет 137,7 м3, в том числе 137,0 м3 — производственных и 0,7 ж3 хозяйственно-бытовых, а при работе на картофельном сырье расходы составляют 200; 199,3; 0,7 м3 соответственно. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

На кукурузно-паточных заводах с системой повторного использования воды среднегодовое количество сточных вод на 1 т патоки составляет 34,06 ж3, из них 4,52 м3 — производственных, 0,24 м3 — хозяйственно-бытовых и 29,3 м3 — условно чистых. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

На кукурузно-крахмальных заводах при производстве крахмала с прямоточными системами водоснабжения на 1 т крахмала среднегодовое количество сточных вод составляет 15,0 ж3, из них 3,0 м3 производственных, 1,5 м3 хозяйственно-бытовых, 10,5 м3 условно чистых, а при производстве глюкозы с повторным использованием воды на 1 т глюкозы расход стоков составляет 262,2 ж3, в том числе 5,8 м3 производственных, 0,4 ж3 хозяйственно-бытовых и 256,0 м3 условно чистых. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

При переработке картофельного сырья образуются транспортерно-моечные воды, а при переработке пшеницы, кукурузы, риса — сточные воды предварительной обработки зерна, т. е. воды замочки или набухания в результате химической обработки кукурузы сернистой кислотой, а риса — едким натром.

Сточные воды предприятий крахмало-паточной промышленности можно разделить на четыре категории: трапспортерио-моечные, соковые, промывные и прессовые.

Транспортерно-моечные воды образуются при гидротранспорте и мойке картофеля. Количество их зависит от степени загрязненности картофеля, типа моечных машин и составляет 1300—1400% от веса перерабатываемого картофеля. По отношению к общему стоку завода эти воды составляют 55%.

Загрязнения транспортерно-моечных вод картофеле-крахмальных заводов состоят из земли, отмытой от клубней, мелкого картофеля, ботвы, картофельных ростков, соломы. Количество загрязнений составляет 5—20% от веса картофеля. При мойке здорового картофеля сухое вещество его не вымывается и почти не теряется, но он отдает взвешенные и растворимые вещества, а гнилой и мороженый картофель отдает часть сухих веществ.

В начале сезона переработки сырья крахмальные заводы в первую очередь перерабатывают картофель, непригодный для длительного хранения: засоренный, мокрый, примороженный, поврежденный гнилью. Зимой обычно перерабатывают лучший по качеству картофель, а весной — проросший, пораженный гнилью. Это обуславливает значительные загрязнения сточных вод в осенний и весенний периоды работы предприятий по переработке картофеля.

Количество транспортерно-моечных сточных вод составляет от 6 до 8 м3 на 1 т картофеля с понижением до 5 в случае повторного использования на гидравлическом транспортере.

Количество загрязнений транспортерно-моечных вод, мг/л:

1. Земля (неорганические суспензии) — 750
2. Органические — 230
3. Неорганические растворимые — 200
4. Органические растворимые — 190
5. Азотистые вещества — 150
6. БПК5 — 152

Состав транспортерно-моечных вод в разные сезоны работы не стабилен и характеризуется большими колебаниями (табл. 26).

Таблица 26. Состав сточных вод, мг/л, Шацкого картофеле-крахмалного завода (Беларусь)

Транспортерно-моечные воды имеют желто-бурый цвет, землисто-картофельный запах; рН = 6,5; взвешенных веществ—950-— 30600 мг/л осенью и 600—4700 весной; БПК5 — 100—500 мг/л осенью и весной, бихроматная окисляемость 500—2000 мг/л осенью и 300—1300 мг/л весной.

Транспортерно-моечные воды и промывные воды в общем комплексе сточных вод картофеле-крахмальных заводов являются разбавляющими, так как содержат меньшие концентрации загрязнений по сравнению с соковыми прессовыми водами.

Соковые воды представляют собой разжиженный клеточный сок картофеля. Они образуются путем выделения крахмала на осадочных центрифугах и промывки его на гидроциклонах или промывных чанах. Количество соковых вод составляет 7—12 м3 на 1 т перерабатываемого картофеля и зависит от мощности завода.

Загрязнения состоят из большого количества органических растворимых и нерастворимых веществ, способных к загниванию и брожению, а также небольшого количества неорганических солей калия и фосфорной кислоты. Характерной особенностью этих сточных вод является брожение. В процессе брожения образуется молочная, масляная кислоты и выделяется неприятный запах. Завершается процесс брожения гниением с интенсивным выделением сероводорода.

В зависимости от условий работы предприятия концентрация соковой воды колеблется в пределах 0,6—1,0%-

В состав сухих веществ соковой воды входит до 15% минеральных, 35—40% азотистых и белковых соединений, примерно 10% крахмала, 20—25% растворимых Сахаров, 3% жира и до 15% прочих веществ.

По химическому составу соковая вода является органическим, преимущественно азотнокалийным удобрением. По содержанию основных питательных элементов (азота, калия, фосфора) 1000 м3 соковой воды приравниваются к смеси 15 ц сульфата аммония, 5 суперфосфата и 12 ц 40%-ной калийной соли. Кроме растворимых веществ, в соковой воде содержится не более 0,015% мезги и крахмала.

Промывные воды образуются в процессе промывки крахмала. Количество их незначительное 1—3 м3 на 1 т перерабатываемого картофеля. Содержание загрязнений промывных вод незначительное, так как основная часть их уходит с соковыми водами. Загрязнения состоят из растворимых веществ картофеля и сравнительно небольшого количества мелких частиц пульпы и крахмала.

Прессовые воды появляются в результате прессования пульпы путем ее промыва. Количество прессовых сточных вод составляет 0,4—0,6 м3 на 1 т картофеля. Состав загрязнений этих сточных вод аналогичен составу загрязнений соковых вод.

Формирование общего стока предприятия, характер и размеры загрязнений зависят от отдельных технологических процессов, источников образования сточных вод, их загрязнений. Например, количество сточных вод от переработки картофеля зависит главным образом от технологии снятия кожуры. При очистке с применением каустической соды сточные воды имеют рН = 10—11.

При паровом или абразивном способе этот показатель значительно ниже.

Удельный расход сточных вод па единицу выпускаемой проекции для заводов, работающих на смешанном сырье (картофель, зерно), составляет 140 м3, а при картофельном — 200 м3 на 1 т сухого крахмала.

При производстве картофельного крахмала сточные воды имеют взвешенных.веществ 1500—5000 мг/л, среднюю минерализацию 1800—3500 мг/л, бикарбонатно-сульфатиый состав, кислую реакцию среды, рН=4,2—4,8. Содержание азота в среднем составляет 120 мг/л, калия — 300, фосфора — 15, кальция — 80 мг/л. Состав сточных вод непостоянен, с большой амплитудой колебания.

Общий сток предприятий, перерабатывающих картофель на крахмал , характеризуется следующим размером загрязнений: взвешенных веществ 2500—18000 мг/л, БПКб — 1100—1500 мг/л. При этом состав взвешенных веществ, мг/л, составляет: общее количество 2824, в том числе органических— 1454, азота общего — 265, фосфора — 93, калия — 486.

Сточные воды крахмальных предприятий имеют большое количество органических, поддающихся биологической (биохимической) очистке, загрязнений. Концентрация углеводов и белков у них выше, чем у хозяйственно-бытовых сточных вод. Они мало прозрачны, в свежем состоянии имеют слабо-щелочную и в редких случаях кислую реакцию среды. Снижение рН может быть отнесено за счет развития в сточных водах молочно- и масляно-кислого брожения. Разложение белков сопровождается выделением сероводорода.

Сточные воды от производства крахмала из кукурузы, пшеницы, риса отличаются от сточных вод картофеле-крахмального производства более высоким содержанием солей натрия и органических веществ, менее кислой реакцией среды, непостоянным составом.

При производстве крахмала с использованием кукурузы в качестве сырья сточные воды образуются в размере 24—28 м3 на 1 т крахмала. В это количество не входят сточные воды предварительной обработки зерна, т. с. от замочки и набухания, так как они проходят обработку в выпарных аппаратах с последующим использованием па корм скоту или как исходное сырье для производства пенициллина.

При снижении расходов воды сточные воды, поступающие на очистные сооружения, практически всегда имеют повышенное количество загрязнений, поскольку при неизменном технологическом процессе общее количество загрязнений в сточных водах остается постоянным. Это обстоятельство может осложнить работу очистных сооружений, особенно при биологическом методе очистки сточных вод. Для уменьшения концентрации загрязнений целесообразно предусматривать частичное удаление их на локальных очистных установках, а также возможность последующей утилизации.

При строительстве новых и реконструкции действующих промышленных предприятий большое значение имеет внедрение новых технологических процессов и разработка систем оборотного водоснабжения вместо прямоточных. Так, например, при прямоточной системе для выработки 1 т высококачественной целлюлозы требуется 350…400 м 3 воды, а при оборотной – 150…200 м 3 .

Наиболее широко применяются системы оборотного водоснабжения при наличии сточных вод, имеющих лишь термальные загрязнения. В этом случае эти воды проходят через охладительные сооружения (градирни, брызгальные бассейны, пруды) и вновь подаются в производство. В процессе мокрого обогащения руд и при гидрозолоудалении воды загрязняются, и перед повторным использованием их следует отстаивать. За последнее время оборотное водоснабжение внедрено практически во всех охлаждающих системах. Опыт эксплуатации таких систем показывает, что повторное использование отработанных вод более экономично, чем освоение новых источников водоснабжения. Большое значение имеет также научное обоснование норм расхода воды на единицу готовой продукции или используемого сырья.

Значительная экономия воды и снижение потерь ценных продуктов достигаются в результате замены водяного охлаждения воздушным . Применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды для производственных целей в 3…5 раз.

На металлургических предприятиях сокращение водопотребления возможно при замене парового привода в кислородных и паровоздушных станциях электрическим , а также при замене в газоочистках доменного и сталеплавильного цехов водяной очистки на воздушную. Целесообразно применение воздушного охлаждения и на предприятиях химической промышленности в производствах капролактама, аммиака и т.д. Для сокращения водопотребления на металлургических заводах и предприятиях цветной металлургии весьма перспективным является применение испарительного охлаждения . Следует также учитывать, что количество пара, отходящего от установок испарительного охлаждения, вполне достаточно для нужд технологического процесса, а также отопления, вентиляции и горячего водоснабжения предприятия.

Применение аппаратов воздушного охлаждения сводит к минимуму потребность в охлаждающей воде. Кроме того, аппараты с воздушным охлаждением надежнее аппаратов с водяным охлаждением.

Одним из путей утилизации производственных сточных вод является использование их в сельском хозяйстве для нужд орошения. Естественно, сточные воды, имеющие преимущественно минеральные загрязнения, применять для орошения нецелесообразно, поскольку удобрительная ценность их невелика, а содержание в них токсичных веществ или солей отрицательно влияет на жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Кроме того, эти вещества разрушают структуру почв. Сточные воды, содержащие органические вещества, могут быть использованы для орошения самостоятельно, а также вместе с бытовыми сточными водами после предварительной механической очистки. Наиболее пригодными для орошения являются сточные воды некоторых производств пищевой (табл. 4.3), химической и легкой промышленности. Целесообразно применение в целях орошения сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений, азотной кислоты и т.д.

Сточные воды, опасные по санитарным показателям (например, от кожевенных заводов), применять для орошения запрещается. Воды с высокой концентрацией органических загрязнений от дрожжевых и крахмальных заводов перед использованием необходимо разбавлять, а от ликероводочных заводов – обрабатывать известью.

Нормы орошения зависят от многих факторов: концентрации сточных вод, вида выращиваемых культур, климатических условий, типа почв. Использование производственных сточных вод на полях орошения должно быть согласовано с органами Государственного санитарного надзора. Основным требованием к предназначенным для орошения производственным сточным водам является исключение возможности вредного их воздействия на почву, подземные воды, выращиваемые культуры, а также на здоровье людей.

Таблица 4.3

Предприятия	Удобрительные вещества, г на 1 м 3 воды
	Азот общий	Оксид калия	Фосфорный ангидрид
Сахарные заводы
Молочные заводы
Крахмальные заводы
Скотобойни и мясокомбинаты
Дрожжевые заводы
Плодоовощные фабрики

Весьма перспективны для орошения сельскохозяйственных культур сточные воды крахмальных заводов, которые могут быть использованы во всех почвенно-климатических зонах; при этом наибольшей удобрительной ценностью обладают сточные воды производства картофельного крахмала.

За счет высокого содержания элементов питания в этих водах повышается плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур (урожай кукурузы и многолетних трав при орошении повышается в 2…3 раза).

Меньшей удобрительной ценностью обладают сточные воды сахарных заводов. Применение их целесообразно (после предварительного осветления) для орошения черноземных почв. При использовании сточных вод для орошения значительная часть площади полей фильтрации, где ранее очищались сточные воды сахарных заводов, может быть возвращена в сельскохозяйственное землепользование.

Представляет интерес также использование спиртовой барды, которая образуется при производстве спиртов на основе растительного сырья, как добавки в корм для скота. В этой связи целесообразно расположение животноводческих ферм в непосредственной близости от промышленного объекта.

Эффективным путем снижения загрязненности производственных сточных вод является извлечение из них ценных веществ, которые попадают в сточные воды в виде отходов в процессе производства. Извлечение ценных веществ осуществляется либо в цехах сразу после выхода отработанных сточных вод из технологического аппарата, либо в прицеховых локальных установках. Как правило, ценные вещества извлекают из сточных вод не только для снижения концентрации загрязнений, но и для их утилизации.

Из сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих заводов извлекаются и утилизируются нефть и нефтепродукты, из сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов – целлюлозное волокно. В сульфатцеллюлозном производстве после варки целлюлозы регенерируются крепкие щелоки; сульфитцеллюлозные щелоки используются для получения спирта и дрожжей. Из сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ) извлекают шерстный жир, который идет на изготовление ланолина – ценного продукта, применяемого в медицинской, электронной, парфюмерной и других отраслях промышленности.

В сооружениях механической очистки сточных вод от производства минеральных пигментов задерживается практически чистый пигмент.

Для очистки от сероводорода дренажных вод законтуренных скважин и вод внутрикарьерного водоотлива горно-химических комбинатов может быть применен физико-химический метод очистки с последующей аэрацией в скрубберах-дегазаторах (при концентрации сероводорода 50…100 мг/л). Выделяющийся сероводород используется для получения серной пасты.

Для обезвреживания сернисто-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется карбонизировать их диоксидом углерода, содержащимся в дымовых газах, с получением раствора кальцинированной соды. Может быть применен также метод электролиза, при котором регенерируется щелочь.

Очистка сточных вод предприятий вискозного волокна включает применение регенеративных методов с целью возврата цинка в производство.

На кожевенных заводах проектируются установки по извлечению и утилизации хрома и шерсти.

Способы извлечения ценных примесей из производственных сточных вод могут быть различны, и их применение обосновывается многими факторами.

Для извлечения тяжелых металлов применяются химические и физико-химические методы. При производстве фото- и киноматериалов образуются воды, содержание серебра в которых составляет 20…70 мг/л. В локальной установке по регенерации серебра сточные воды собираются в резервуар, из которого насосом перекачиваются в емкость и в ней подогреваются острым паром до температуры 35…45 °С. В эту же емкость подается 10 %-й раствор сульфата железа. Затем воды самотеком поступают в реактор, в котором при рН = 9,2…10,2 образуется осадок, содержащий серебро. Вместе с водой осадок поступает в отстойник, откуда насосом перекачивается в сушилку. В подсушенном виде осадок отправляют на завод, где его утилизируют. Вода, освобожденная от серебра, из отстойника направляется на очистные сооружения. В течение года на установке перерабатывается 25 тыс. м 3 воды, содержащей серебро, и утилизируется около 500 кг серебра.

При производстве калиевой селитры отходом является рассол с содержанием хлорида натрия 220…250 г/л, С вводом на заводе цеха утилизации хлорида натрия содержание последнего в общем стоке снизилось с 4 800 до 1 200 мг/л, При этом ежегодно утилизируется свыше 3 500 т хлорида натрия, 40 % которого выпускается в виде химической продукции реактивной чистоты.

Таким образом, сточные воды промышленных предприятий представляют собой сложные водные растворы. Методы их обработки, пути использования и возможность утилизации содержащихся в них ценных веществ должны обосновываться с учетом технологии производства, экономических факторов, санитарных требований и местных условий.

Bacti - Bio 9500 (Бакти Био 9500) – гранулированный бактериальный концентрат для полного и интенсивного разложения органических веществ и осадков.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Системы очистки сточных вод - септики, песколовки, емкости для осадков, установки очистки сточных вод канализационные сети и санитарные системы - раковины, туалеты коммерческие предприятия - рестораны, бистро, буфеты, магазины

ОПИСАНИЕ:

Bacti- Bio 9500 – порошкообразный концентрат, разработанный для разложения широкого спектра субстратов. Многочисленные микробные штаммы Bacti- Bio 9500 некультивированные и непатогенные. Отобранные штаммы - активные продуценты ферментов: амилазы (разложение крахмала), протеазы (разложение белков), целлюлазы (разложение целлюлозы), кератиназы (разложение кератина), липазы (разложение масел и жиров) и т. д. Несколько культур синтезируют биологические поверхностно активные вещества.

ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Bacti- Bio 9500 - порошок,белого цвета. Диапазон pH от 6.0 до 9.0 с оптимумом 7.5. Наиболее эффективный диапазон температуры - от 25oC. до 55oC (77oF - 131oF) с оптимальной температурой около 30oC. Bacti- Bio 9500 также содержит биоразлагаемые поверхностно активные вещества, которые способствуют процессу очистки. Bacti- Bio 9500 содержит как минимум 2 миллиарда клеток на грамм.

ПРЕИМУЩЕСТВА:
Быстрое и глубокое воздействие, благодаря совместному действию бактерий, ферментов и биогенов. Полное удаление жиров и других органических отложений из канализационных сетей и очистных сооружений. Быстрый запуск очистных сооружений. Позволяет системам очистки работать лучше и дольше без обслуживания. Поддерживает канализационные сети чистыми. Контролирует газовыделение (устраняет неприятные запахи). Длительное самостоятельное существование в системах очистки.
Нетоксичен и безопасен при контакте с кожей. Жиры и органика

СТАНДАРТНАЯ ДОЗИРОВКА

Доза биопрепарата Bacti- Bio 9500 (отношение 1:100) 5- 7 мин. растворяется в ведре с теплой водой (+30 + 40°C) и выдерживается 10- 15 мин. для реактивации бактерий. После этого содержимое выливается в обрабатываемую систему.

1. Септики, песколовки, емкости для осадков. Внесение первой дозы: 50 г/м3 вносится непосредственно в емкость. Регулярное обслуживание: 6 г на 1 м3 объема септической камеры раз в две недели.Рекомендуем вводить биопрепарат чаще или увеличить дозу в случае, если появляется неприятный запах, или осадок недостаточно разлагается.

2. Канализационные сети. Для того, чтобы избежать засорения и неприятных запахов, необходимо ввести 1 дозу (50 г) на 3 сливных отверстия канализационной сети. Через месяц обработку повторить. В дальнейшем применять по мере засорения канализационных труб.

3. Коммерческие предприятия. Доза при обслуживании коммерческих предприятий определяется, исходя из количества приемов пищи: до 250 приемов пищи/сут 50 г/месяц, 250 - 500 приемов пищи/сут 100 г/месяц, более 500 приемов пищи/сут 150 г/месяц

Очистные сооружения:

Капельные фильтры - 1,5 - 3 кг на 3780 м3 стока вводится через сифон сооружений. При необходимости инициирующую дозу вводят повторно через 48 часов. Для обслуживания используйте 0,75 - 1,5 кг препарата на 3780 м3 сточной воды. В хорошо аэрируемых аэротенках 0,75- 1,5 кг на 3780 м3 сточной воды. Из- за высокой эффективности препарата значительно снижается время гидравлической задержки. Ил обрабатывается отдельно. Аэробные сбраживатели - 0,5 кг в неделю на 330 м3 ила. При наличии значительного слоя жира удвойте дозу. Анаэробные реакторы, иловые площадки - дозировка примерно такая же, как и в аэробных. Продукт гармонично работает с метаногенами и усиливает выработку метана.

Малые очистные сооружения

Отстойники - 0,25- 0,5 кг в неделю на каждые 330 м3 производительности.

Двухъярусные отстойники - 0,25- 0,5 кг в неделю на каждые 330 м3 производительности. Рекомендуется периодическое перемешивание.

Лагуны, пруды доочистки (с аэрацией и без) - для удаления запахов, уменьшения количества ила, и ускорения осаждения вводите 0,25- 1 кг на 200 м3. Порошок распыляется на поверхности воды и вводится через влажный колодец.

Подъемные станции коллекторов, канализационные трубы и магистрали коллекторов
Вводится 0,4 кг на 165 м3 стока непосредственно в сливные отверстия.

ПРЕИМУЩЕСТВА

При анаэробном и анаэробном сбраживания ила, разложение будет происходить более полно, упрощается обезвоживание, повышается количество минерализованных биогенов.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА ОЧИСТКИ

Успех любой биологической программы очистки зависит от благоприятных эксплуатационных режимов и действий. В период микробиологической очистки требуется текущий контроль, чтобы гарантировать поддержание необходимых условий действий. Доза и частота введения препаратов специфичны для каждой индивидуальной биологической программы очистки.
Специфические особенности каждой ситуации должны быть подробно проанализированы перед проектированием корректирующей программы.
Программа очистки, как правило, включает более мощную дозу запуска и дозу обслуживания. Определение оптимальной дозы обычно выполняется на объекте, уменьшая частоту внесения дозы постепенно, пока не отмечается ухудшение эффективности работы препарата.