Статья опубликована в рамках: XLIV Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 30 марта 2015 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Безопасность жизнедеятельности человека, промышленная безопасность, охрана труда и экология
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
- Условия публикаций
- Все статьи конференции
дипломов
Статья опубликована в рамках:
Выходные данные сборника:
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кравцова Марианна Викторовна
доцент Тольяттинского государственного университета, РФ, г.о. Тольятти
Писклова Ольга Павловна
магистрант Тольяттинского государственного университета, РФ, г.о. Тольятти
Белова Ирина Викторовна
магистрант Тольяттинского государственного университета, РФ, г.о. Тольятти
">
ANALYSIS OF ENVIRONMENTAL RISKS DURING CONSTRUCTION EXTERIOR LIGHTING
Kravtsova Marianna
candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor at the Environmental Protection Engineering Department , Russia, Togliatti
Pisklova Olga
magistrate Student of Togliatti state University, Russia, Togliatti
Belova Irina
magistrate Student of Togliatti state University, Russia, Togliatti
АННОТАЦИЯ
Проведен сравнительный анализ характеристик биопрепаратов, используемых на предприятиях пищевой промышленности для расщепления жиров. Представлено экспериментальное апробирование биопрепарата.
ABSTRACT
A comparative analysis of the characteristics of biological products used in the food industry for the digestion of fats. Experimental testing of Biologicals.
Ключевые слова: сточные воды; пищевая промышленность; биопрепарат.
Keywords: waste water; food processing; biological product.
Биопрепараты это многокомпонентные продукты, основу которых составляют микроорганизмы (бактерии) и вспомогательные вещества (ферменты, питательные вещества, отдушки, ПАВ и т. д.). Как правило, в одном биопрепарате находятся от 4 до 24 различных видов (штаммов) бактерий. Селективность в питании каждого штамма позволяет устранять только определенный вид загрязнений и простая комбинация этих штаммов (а в банке данных "Novozymes Biologicals" их более 250 000) позволяет получать биопрепараты с заданными, порой абсолютно уникальными свойствами. Так на сегодняшний день известны бактерии питающиеся стиролами, диоксидами, гербицидами, силикатами и т. д. Бактерии часто еще называют «Фабрикой энзимов». Действия биодеструктора: комплексно очищает сточную воду по показателям БПК5, БПК(полн.), ХПК, взвешенные вещества, жиры, азот, фосфор, с эффективностью от 80—97 %; уменьшаются и локализуются неприятные запахи; на рабочих поверхностях труб канализации образуется устойчивая живая бактериальная биопленка. разлагающая существующие жировые наросты и предотвращающая новые жировые засоры и обрастания труб [1]. В результате действия препарата в жироуловителе происходит гидролиз растворенных в воде и твердых жиров. Конечным продуктом переработки жира является легкий минерализованный флотирующий осадок, состоящий из отдельных мельчайших частиц, не образующий твердой корки при любом сроке хранения, не застывающий при отрицательных температурах, не подвергающийся действию гнилостной микрофлоры, легко переносимый потоком воды, не представляющий опасности для активного ила очистных сооружений [2].
Проанализировав характеристики и преимущества биопрепаратов (таблица 1), можно сделать вывод, что наиболее эффективным биопрепаратом для предприятий пищевой промышленности является «Микрозим (tm)<<ГРИЗ ТРИТ>>», у него есть достоинство, в том, что при понижении нижнего предела температуры, в отличие от других препаратов бактерии не погибают, а образуют споры и переходят в состояние анабиоза, а при повышении температуры вновь возобновляют работу [2].
Таблица 1.
Сравнительные характеристики биопрепаратов
|
Название биопрепарата |
Описание |
Характеристики |
Преимущества |
|
Bacti - Bio 9500 (Бакти Био 9500)
|
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. |
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 |
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; - Устраняет неприятные запахи; -Длительное самостоятельное существование в системах очистки. |
BioRemove 5100 ( Bichem DC 1008 СВ)
|
BioRemove 5100 представляет собой смесь специально подобранных микроорганизмов, которые используются для очистки промышленных сточных вод с широким спектром загрязнений. BioRemove 5100 используется в промышленных сточных водах для снижения значений ХПК и обеспечения стабильности работы очистных сооружений |
BioRemove 5100 вносится ежедневно непосредственно на вход в аэротенк. Уровень pH фактора 6.0-9.0 , оптимальный близок к 7.0. Температура сточных вод оказывает влияние на активность микроорганизмов, с удвоением роста для каждых 10 °C, верхний предел 40 °C |
- Повышение стабильности работы канализационных и очистных систем, снижение риска засоров, уменьшение запахов; |
Bichem GTX |
порошкообразная смесь на основе нескольких штаммов микроорганизмов, специально отобранных за их способность к разложению животного, растительного или минерального жира и масел |
Насыпная плотность 0.7—0.8 г/мл |
-Быстрое и глубокое воздействие обеспечивается синергетическому действию энзимов, бактерий и вспомогательных веществ;
-Нормализует работу жироловки, не дает жиру накапливаться. |
GREASE GUARD EU. Гриз Гард
|
БиоС 3112 — это новый запатентованный штамм Bacillus, придающий препарату Гриз Гард EU способность разлагать наиболее трудноудаляемую часть молекул жира – жирные кислоты с длинной углеводородной цепочкой |
Регулярная обработка: суточная доза препарата вводится по коммуникациям, расположенным до жироуловителя; Посев: 1,5 л/м3 объема жироуловителя
Концентрация микроорганизмов 1,5.108 КОЕ/мл |
Препарат снижает количество накапливающегося жира, поддерживает хорошую проходимость коммуникаций. Содержит новый запатентованный штамм Bacillus БиоС 3112, придающий препарату способность разлагать наиболее трудноудаляемую часть молекул жира - жирные кислоты с длинной углеводородной цепочкой, которые, постоянно присутствуют в таких средах, вызывая большинство проблем, связанных с обслуживанием и обработкой. Неагрессивен по отношению к оборудованию и экологически безопасен. BI-CHEM GREASE GUARD EU используется в общественных учреждениях (столовых, ресторанах, кафе, больницах, школах и т. д.) для восстановления работы и обслуживания жироуловителей и коммуникационных сетей. |
Микрозим(tm)<<ГРИЗ ТРИТ>> |
Биопрепарат Микрозим(tm) "ГРИЗ ТРИТ" представляет собой биологический деструктор (биологический жироуловитель) пищевых жиров и растительных масел. Биопрепарат содержит консорцию (12) штаммов нетоксичных натуральных селективно улучшенных факультативных анаэробных микроорганизмов, которые благодаря высокой секретивной и ферментативной активности обеспечивают эффективный гидролиз органорастворенных жиров и твердой жировой массы с последующим разложением простых продуктов путем адсорбции до углекислоты. Свойства биопрепарата ГРИЗ ТРИТ позволяют очищать сток от органорастворенных жиров перед сбросом на очистные сооружения, утилизировать твердый жир в жироуловителе, прочищать жировые засоры канализации. |
Диапазон рабочих температур в пределах +5 до +55 градусов Цельсия. Оптимальная рабочая температура воды при которой происходит наиболее активная биодеструкция жира +15/+45 градусов Цельсия. При температуре +2 градуса Цельсия бактерии формируют споры и переходят в состояние анабиоза. При повышении температуры свыше +5 градусов Цельсия бактерии возобновляют активность; - Рабочий pH 4-10; - Препарат примерно одинаково эффективно разлагает жир как в аэробных (режим аэротэнков), так и в анаэробных условиях (режим жироуловителей, отстойников, содержание кислорода 0 мгО/литр). |
- Масса твердого жира уменьшается в жироуловителе на 60-80% в зависимости от благоприятных условий: температуры, времени экспозиции, благодаря чему реже приходится прибегать к откачке и вывозу жировой массы.
- Биопрепарат комплексно очищаетё сточную воду по показателям БПК_5, БПК_полн, ХПК, взвешенные вещества, жиры, азот, фосфор, ОКБ, ТКБ c эффективностью от 80 %—97 % в сроки от 2 ( с аэрацией) до 7 суток (без аэрации). Однако необходимо учитывать, что при разложении больших объемов твердого жира, возможен временный рост показателя ХПК. - На рабочих поверхностях труб канализации образуется устойчивая живая бактериальная био-пленка разлагающая существующие жировые наросты и предотвращающая новые жировые засоры и обрастание труб. - Снижается нагрузка на насосы, предотвращаются засоры канализации, упрощается откачка статических подземных жироуловителей, полезный объем жироуловителей с годами не сокращается. |
Для определения эффективности биопрепарата, используемого для разложения жира в сточных водах пищевой промышленности использован метод на основе определения химического потребления кислорода (ГОСТ Р 52708-2007). Сущность метода заключается в обработке пробы воды серной кислотой и бихроматом калия при заданной температуре в присутствие сульфата серебра — катализатора окисления и сульфата ртути (II), используемого для снижения влияния хлоридов, и определении значений ХПК в заданном диапазоне концентраций путем измерения оптической плотности исследуемого раствора при заданном значении длины волны с использованием градуировочной зависимости оптической плотности раствора от значения ХПК. Исходя из ряда построенных градуировок, определяем произошло увеличение или уменьшение бихромата калия (K2Cr2O7) в составе исследуемого раствора, основываясь на это делаем вывод - произошло ли уменьшение жира в сточной воде [3].
В начале анализа произведён отбор проб сточных вод пищевой промышленности (имеющие в своем составе различные жиры, в том числе пальмовое масло). Далее подготавливаются необходимые для проведения эксперимента растворы:
1. Раствор сульфата серебра в серной кислоте: растворяем в стеклянной емкости 1,6247 г. сульфата серебра в 125 см3 концентрированной серной кислоты. Раствор перемешиваем и оставляем в защищенном от света месте на 12 часов при комнатной температуре. Затем раствор вновь интенсивно перемешиваем до полного растворения сульфата серебра;
2. Раствор сульфата ртути: на 100 см3 воды растворяем 18,5 грамм красной ртути;
3. Раствор бихромата калия: в 500 см3 дистиллированной воды растворяем 4,9 грамма бихромата калия, далее добавляем ещё 500 см3 воды.
Реагент для заполнения реакционных сосудов: перед началом работы в реакционный сосуд пипеткой вносим 0,5 см3 раствора бихромата калия, осторожно добавляем 2,5 см3 раствора сульфата серебра, затем 0,2 см3 раствора сульфата ртути (II). Осторожно вращательными движениями перемешиваем.
Приготовление градуировочных растворов: в мерную колбу вместимостью 50 см3 мерной пипеткой вносим 5 см3 бихромата калия и доводим объем до метки дистиллированной водой.
Проводим градуировку анализатора, при помощи спектрофотометра, в качестве нулевой пробы используем дистиллированную воду. В мерные колбы вместимостью 25 см3 мерными пипетками вносим 0,5; 1; 1,5; 2 см3 основного раствора и доводим объём до метки дистиллированной водой, значение ХПК приготовленных растворов составляет соответственно 20; 40; 60; 80 мгО/дм3. Для анализа берем 2 кюветы объемом 1 см3, в одну вносим дистиллированную воду (раствор сравнения), в другую поочередно раствор бихромата калия разной концентрации [3]. Далее определяем оптимальную длину волны для эксперимента (точку в которой будет наибольшая оптическая плотность раствора). Градуировка раствора представлена графиком на рисунке 1.
Рисунок 1. Градуировка раствора K 2Cr2O7
Из графика, представленного на рисунке 1, видно, что наибольшая оптическая плотность раствора бихромата калия достигается при длине волны λ = 350 нм. Исходя из этих данных строим градуировку для K2Cr2O7 при рабочей длине волны 350 нм (рисунок 2). Для растворов с концентрацией бихромата калия 05; 1; 1,5; 2 мл, получаем оптическую плотность 0,28; 0,47;0,68; 0,85 соответственно.
Рисунок 2. Градуировка раствора K 2Cr2O7 при длине волны λ = 350
Берём пробу воды с предприятия пищевой промышленности. Проводим анализ трех аликвотных проб. Объём отбираемой аликвотной порции пробы воды — 2 см3. В мерные колбы, объёмом 25 см3 вносим 2 см3 воды, добавляем 2,5 см3 сульфата серебра, 0,2 см3 сульфата ртути, осторожно перемешиваем, доводим до метки бихроматом калия. Таким образом, создается 4 пробы, далее в соответствии с методикой плотно закрываем реакционные сосуды и нагреваем на песчаной бане до 150 оС, в течение 2 часов. Осторожно вынимаем сосуды и охлаждаем при комнатной температуре до температуры не выше 60 оС. Перемешиваем содержимое и охлаждаем до комнатной температуры [3]. Строим градуировку (рисунок 3) при помощи спектрофотометра, аналогично как с K2Cr2O7. Необходимость построение нового графика обуславливается тем, что оптимальная длина волны у данного раствора оказалась иной, чем у бихромата калия в предыдущей градуировке, в данном случае λоптим. = 335 нм.
Рисунок 3. Градуировка сточной воды с содержанием жира
В каждый раствор вносим одинаковое количество биопрепарата и оставляем на разное время (2, 3, 4, 5 суток), по истечении каждого отрезка времени строим градуировку к раствору. К раствору № 1 добавляем 0,0994 грамма биопрепарата, к раствору № 2 0,1042 грамма, к раствору № 3 0,1038 грамма, к раствору № 4 0,1007 грамма. Спустя двое суток анализируем пробу № 1: определяем оптимальную длину волны (в данном случае, как и в первоначальном растворе λ = 335 нм). Строим градуировку (рисунок 4), по данным: концентрация раствора — 0,5; 1; 1,5; 2 мл основного раствора доведённого в 25 см3 колбе до метки дистиллированной водой; оптическая плотность в соответствии с измерениями, проведёнными на спектрофотометре А= 0,431; 0,520; 0,610; 0,780 соответственно.
Рисунок 4. Градуировка пробы № 1 после использования биопрепарата
Аналогично спустя трое суток анализируем пробу № 2: концентрация раствора — 0,5; 1; 1,5; 2 мл; А = 0,445; 0,568; 0,710; 0,820 соответственно. Строим градуировку по заданным параметрам (рисунок 5).
Рисунок 5 Градуировка пробы № 2 после использования биопрепарата
Анализ пробы №3 через четверо суток: концентрация раствора — 0,5, 1, 1,5, 2 мл; А = 0,481; 0,589; 0,694; 0,798 соответственно. Строим градуировку по заданным параметрам (рисунок 6).
Рисунок 6. Градуировка пробы № 3 после использования биопрепарата
Анализ пробы №4 через пять суток: концентрация раствора — 0,5, 1, 1,5, 2 мл; А = 0,495; 0,598; 0,712; 0,834 соответственно. Строим градуировку по заданным параметрам (рисунок 7).
Рисунок 7. Градуировка пробы № 4 после использования биопрепарата
Далее анализируем количество жира расщепленного при помощи использования биопрепарата. Анализ основан на сравнении количества бихромата калия в стоке до добавления биопрепарата и после (соотношение будет выражено в процентах). Так как из градуировки раствора K2Cr2O7 при длине волны λ = 350, видно что при концентрации бихромата калия 2 см3 оптическая плотность раствора равна 0,85, то примем эту величину за оптимальную [3]. В растворы со сточной водой добавлен бихромат калия в объёме 2 см3, следовательно, ищем среднюю величину оптической плотности на каждый из четырех растворов и рассматриваем её в соотношении с плотностью равной 0,85. Процентное соотношение расщепленного жира находим по формуле: (Средняя величина оптической плотности раствора/0,85) * 100 %.
Раствор № 1: 0,431 + 0,520 + 0,610 + 0,780 = 2,341; 2,341/4 = 0,58525; (058525/0,85) * 100 % = 70 %, следовательно, делаем вывод, что по истечении 2 суток биопрепарат расщепил 69 % жира, имеющегося в сточной воде.
Раствор № 2: 0,445 + 0,568 + 0,710 + 0,820 = 2,543; 2,543/4 = 0,6357; (0,6357/0,85) * 100 % = 74 %, следовательно, по истечении 3 суток биопрепарат расщепил 74 % жира, имеющегося в сточной воде.
Раствор № 3: 0,481 + 0,589 + 0,694 + 0,798 = 2,562; 2,562/4 = 0,6405; (0,6405/0,85) * 100 % = 76 % следовательно, по истечении 4 суток биопрепарат расщепил 76 % жира, имеющегося в сточной воде.
Раствор № 4: 0,495 + 0,598 + 0,712 + 0,834 = 2,639; 2,639/4 = 0,6597; (0,6597/0,85) * 100 % = 78 %, по истечении 5 суток биопрепарат расщепил 78 % жира, имеющегося в сточной воде.
Из выше представленных расчетов видно, что самая высокая эффективность препарата показана через двое суток, далее, с увеличением времени тенденция расщепления увеличивается практически равномерно, но не на много [3]. Следовательно, оптимальное время для прогрессивного действия биопрепарата составляет двое суток. В работе приведены сравнительные характеристики биопрепаратов используемых в пищевой промышленности для расщепления жиров, на этой основе. Проведено экспериментальное апробирование биопрепарата в лабораторных условиях, выбрана оптимальная методика определения эффективности биопрепарата, произведены соответствующие расчеты.
Список литературы:
1.Васильев А.В., Васильева Л.А. К вопросу о системном обеспечении экологической безопасности в условиях современного города. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. —2003. — Т. 5. — № 2. — С. 363—368.
2.Кравцова М.В., Болотина-Шульдайс Л.А, Рачков С.А. Очистка сточных вод в пищевой промышленности / ELPIT 2013: сборник трудов IV международного экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» Тольятти, 2013 г. — С. 170—173.
3.Кравцова М.В., Болотина-Шульдайс Л.А. Использование биодеструктора для утилизации и обезвреживание жира при очистке сточных вод пищевой промышленности / Проблемы экологии городского округа Тольятти и пути их решения: сборник докладов шестой научно-практической конференции Самара, 2012 г. — С. 39—45.
дипломов
Оставить комментарий