РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ ОСНОВНИХ МЕТОДІВ ЗНЕЖИРЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
З метою оцінки сучасного стану техніки і технології обробки жиро-вміщуючих стічних вод харчової промисловості нами було здійснено літературно-патентний пошук по вітчизняним та закордонним публікаціям за 1980 ? 2001 рр. у виданнях реферативної та патентної інформації, зокрема "Химия. Общие вопросы химической технологии", "Промислова власність".
Вилучення жирів із стічних вод маргарино-майонезного виробництва представляє досить вагому, більш складну та практично не вивчену проблему в порівнянні із видаленням завислих речовин. Крім того, освітлення є процесом певною мірою супутнім щодо знежирення води. Тому в подальшому розглянуто саме способи знежирення стічних вод. Якщо користуватись системою класифікації методів видалення домішок природних та стічних вод Л.А. Кульського ?9?, то до них слід переважно віднести фізико-механічні та електрохімічні методи обробки стічних вод, інколи в сукупності з реагентною технологією.
2.1. Технологія видалення із стічних вод ефіророзчинних речовин
Як було вказано у розділі 1.3, жири в стічних водах можуть знаходи-тися в твердому та рідкому стані, у вигляді плівки на поверхні рідини, диспергованих часточок у воді (емульсія), а також в розчиненому стані.
За даними ?10? в стічних водах харчової промисловості, зокрема в технологіях, пов'язаних із переважним використанням рослинних жирів (олії) та саломасів, співвідношення (за масою) різновидів форм жирів може орієнтовно бути визначено наступно:
Жпл : Жд : Жр = (15...75 %) : (20...80 %) : (5...10 %)
де Жпл - жири у вигляді шару твердих конгломератів чи плівки на поверхні води;
Жд - дисперговані жири (переважно у вигляді емульсій);
Жр - розчинені жири;
Тільки першу з названих форм жирів можна вилучити з використанням гравітаційних методів (відстоюванням). Емульговані та розчинені жири можуть затримуватись та видалятись виключно спеціальними фізико-хімічними методами, в основі яких лежать явища міжповерхневих адсорбційно-адгезійних взаємодій.
Розглянемо деякі підстави утворення та стабілізації жирової емульсії. Як показано в розд.1.3, жирова емульсія являє собою колоїдну систему, міцели якої складаються з часточок жиру, оточених шаром милоподібних речовин ?7?. Деякі види міцел при розведенні системи нижче критичної концентрації утворення сферичних форм розпадаються на окремі молекули або дімери. При більш високих концентраціях сферична міцела перетворюється на пластинчату, яка здатна створювати структурну сітку (коагель). Коагелі характеризуються малою міцністю, пластичністю та властивістю відновлювати структуру, зруйновану механічними діями. Оскільки термін самодестабілізації (старіння) емульсій є досить тривалим, для видалення із води таких емульсій необхідно прискорити їх деструкцію.
Для дестабілізації системи необхідна участь гідрофільних агентів з високою сорбційною здатністю, наприклад, коагулянтів. Ці речовини гідрофобізують часточки жиру за рахунок сорбції на своїй поверхні молекул поверхнево-активних речовин та жирних кислот, орієнтуючи їх аполярними радикалами назовні. Це призводить до руйнування сітки коагеля та міцелярної структури ?9?.
Серед способів деемульгації жирів поширені такі, що пов'язані з використанням спеціальних речовин (так званих деемульгаторів), які адсорбуються на поверхні розділення фаз, що сприяє знижуванню опору адгезії емульгованих часточок. Можливим є також використання хімічних дестабілізуючих реагентів (спінювачів), пропускання постійного або змінного електричного струму, розділення поверхонь шляхом коалесценції ?11?.
Відомості про очищення жировміщуючих стічних вод харчової промисловості проаналізовани нами за літературними джерелами України, Росії, Молдови, Бєларусі, США, Японії, ФРН, Великобританії, Франції, Іспанії, Чехії, Польщі, Австралії та ін. Наведені в цих публікаціях дані дозволяють розділити методи видалення ефіророзчинних речовин на такі 3 основні групи: фізико-механічне та електрохімічне розділення фаз, біологічна деструкція.
Принципову схему систематизації методів знежирення виробничих стічних вод подано на рис.2.1 (в дужках наведено кількість вивчених літературних джерел до відповідної позиції схеми).
Серед фізико-механічних засобів можна розрізнити методи, що використовують вільне розділення фаз (відстоювання) та примусове, з використанням або штучної гравітації (центрифугування), або флотаційних, фільтраційних, зворотньо-осмотичних та ін. технологій.
Відстоювання, як самостійний засіб видалення жирів без інтен-сифікуючих впливів на рідину, здійснюється у жировідділювачах або жировловлювачах. Однак, воно недостатньо ефективно навіть за умов додаткового введення реагентів (ефект не перевищує 15...20%) і вимагає довгого (до 150...200 хвилин) витримування стоків у непроточних умовах. Дещо вищою є ефективність відстоювання з використанням таких спеціальних конструктивних вдосконалень, як пластинчаті сепаратори, збирачі-розподілювачі, що обертаються, та ін. ?11, 12?.
Більш широке розповсюдження мають комплексні технологічні сис-теми, де відстоювання виступає як попередній етап очищення, після якого стічні води піддаються обробці такими засобами, як флотація, фільтрація з реагентною обробкою ?13, 14?. Так, відома технологічна схема вилучення масел та жирів із стічних вод ?15?, яка передбачає обробку води коагу-
Рис.2.1 Схема загальної систематизації по групах методів знежирення стічних вод
лянтами, флокулянтами (Ferrolin), відстоювання та ультрафільтрування. Ефективність знежирення при цьому складає близько 92...95%.
Штучна гравітація (центрифугування) застосовується для видалення неемульгованих домішок та комбінується з доочищенням від емульгованих домішок, наприклад реагентною обробкою з розділенням фаз напірною флотацією ?16, 17?.Фільтраційні методи видалення жирів використовуються або