Уровень загрязненности сточных вод молокоперерабатывающих предприятий Тюменской области

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Агропромышленный комплекс имеет огромный потенциал повышения эффективности использования природных ресурсов, а значит, может служить хорошей площадкой для внедрения наилучших доступных технологий. Поскольку молокоперерабатывающие предприятия используют большие объемы воды для обработки тары, оборудования, мытья полов, а также для охлаждения молочной продукции, то главной проблемой является образование сточных вод. При этом, естественно, основными загрязняющими веществами являются органические соединения. Сточные воды молокоперерабатывающих производств содержат в себе взвешенные вещества (твердые частицы от переработки молока), жиры (их содержание меняется в зависимости от разновидности продукции, которую выпускает предприятие), азот (в виде аминогрупп белковых соединений). Изменяется и pH самих вод, величина данного показателя также будет варьировать в зависимости от объемов и ассортимента выпускаемой продукции. В результате исследования было выявлено, что при производстве 53982 т молочной продукции в год образуется 496 929,2 т сточных вод, что в 9 раз больше объема производимой продукции. Отметим, что у большинства предприятий Тюменской области нет возможности сливать образующиеся сточные воды в центральные канализационные очистные сооружения по разным причинам: это либо превышение нормативов сброса в десятки раз, либо отсутствие канализационных очистных сооружений в населенных пунктах, где располагаются предприятия. В связи с этим предприятия агропромышленного комплекса являются источниками загрязнения не только атмосферы, почвы, но и водных объектов. Бесспорным является вывод, что сточные воды молокозаводов должны быть очищены и сбрасываться с минимальным риском загрязнения окружающей среды.

Полный текст

Введение

Сельскохозяйственные предприятия являются главными потребителями природных ресурсов: почва и вода являются основными средствами производства. В результате производственной деятельности образуется большое количество отходов. Внедрение наилучших доступных технологий (НДТ) открывает возможность повышения эффективности использования природных ресурсов, а также снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Пищевые предприятия выпускают разнообразный ассортимент продукции, от этого зависит объем и уровень загрязнения сточных вод [1, с. 21; 2, с. 29]. Молокоперерабатывающие предприятия используют достаточно большие объемы воды для обработки тары, оборудования, мытья полов, а также для охлаждения молочной продукции. При этом, естественно, основными загрязняющими веществами будут являться органические соединения (белки и жиры) [3, с. 135].

В результате поступления неочищенных сточных вод в водоемы, изменяются не только их физические и химические свойства, но и растительный и животный мир. Это приводит к нарушению баланса между процессами продукции и деструкции (разложения органического вещества). Значительное поступление в сточные воды биогенных элементов, таких как азот, фосфор и другие органические вещества, оказывает токсическое воздействие. Донная фауна, которая очень чувствительна к дефициту кислорода, погибает, что способствует развитию организмов анаэробов, не способных возобновлять столь важный ресурс. Поэтому в донных отложениях повышается концентрация органических веществ, что увеличивает процессы деструкции с образованием газообразных продуктов: метана, сероводорода, аммиака.

В современном мире объем сбросов сточных вод в водные объекты достигает огромных масштабов. По некоторым данным, в Российской Федерации из водных объектов используется около 67 млрд м³ воды, а количество образуемых сточных вод, которые сбрасываются в гидрологическую сеть, составляет примерно 48 млрд м³ [4, с. 82; 5, с. 28]. Поэтому в данных условиях, с постоянно растущей антропогенной нагрузкой на природную среду, возникает необходимость разработки современных способов очистки с минимальными затратами материальных ресурсов, а также внедрение их в производство [6, с. 389; 7, с. 4].

Цель данной работы: анализ объёма и уровеня загрязненности сточных вод, образующихся на предприятиях молокоперерабатывающей промышленности Тюменской области.

Объекты и материалы исследования

Объектом исследования являлись предприятия Тюменской области, на территории которой созданы пруды-накопители, предназначенные для накопления сточных вод предприятий пищевой промышленности, осуществляющих переработку молока и производство молочной продукции. Пруды-накопители имеют прямоугольную форму, по периметру обвалованы насыпной дамбой шириной 2,5–3,0 м. Материалом исследований послужили сводные отчеты, предоставленные предприятиями за последние три года, а также полученные в ходе проведения исследований лабораторные данные сточных вод прудов-накопителей.

Отбор проб воды из прудов-накопителей для лабораторных исследований проводили по 3-м точкам согласно ГОСТ 31861-2012. Химический анализ проведен в Агробиотехнологическом центре ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» по следующим показателям: взвешенные вещества, азот аммонийный, фосфаты, БПК₅, ХПК, массовая доля жиров, массовая доля нитратов, массовая доля нитритов, водородный показатель [8].

Результаты исследований и их обсуждение

Тюменская область насчитывает более 10 крупных молокоперерабатывающих производств, например: Филиал «Молочный комбинат Ялуторовский» АО «Данон Россия», АО «Золотые луга» с. Ситниково, ООО «Тюмень молоко» г. Тюмень и ООО «ПК Молоко» с. Нижняя Тавда [9, с. 10; 10, с. 96; 11, с. 317]. Представленные предприятия выпускают не только молоко, но и творог, сливки, масло и другую продукцию (рис. 1).

 

 

Рисунок 1 – Объемы производства молока и молочной продукции крупными предприятиями Тюменской области, т/год

 

Содержание сточных вод многочисленно и разнообразно, поэтому в соответствии с принятыми нормами они должны надлежащим образом очищаться [12, с. 256; 13, с. 35]. Сточные воды с молокоперерабатывающих производств содержат в себе: взвешенные вещества (твердые частицы от переработки молока), жиры (их содержание зависит от разновидности продукции, которые выпускает предприятие), азот (в виде аминогрупп белковых соединений) [14, с. 110; 15, с. 3; 16, с. 15]. Изменяется и pH самих вод, величина данного показателя также будет варьировать в зависимости от объемов и ассортимента выпускаемой продукции. Если производство связано с процессами брожения, то показатель будет близок к «идеальному». Если деятельность предприятия направлена на переработку молока в масло, то pH 6,8–7,4. Если же предприятие вырабатывает творог и кисломолочные продукты, то pH будет снижаться до 6,2 [17, с. 11; 18, с. 80]. Кроме того, pH сточных вод с молокоперерабатывающих производств может изменяться под воздействием реагентов, которые используют при мойке и дезинфекции оборудования. Как было сказано выше, основными загрязнителем вод являются органические соединения, которые представлены показателями ХПК и БПК₅.

Поэтому на одном молокоперерабатывающем предприятии сточные воды будут включать все компоненты, которые перечислены, и будут менять состав в зависимости от производимой продукции в течение суток, недели, месяца. Усредненные показатели образующихся сточных вод в прудах-накопителях одного из предприятий приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Показатели состава сточных вод прудов-накопителей молокоперерабатывающего предприятия

Показатель

Значение средней пробы

Гигиенический норматив*

pH

5,7

6,0–9,0

Взвешенные вещества, мг/дм³

462,5

300,0

ХПК, мг/дм³

12325,0

500,0

БПК₅, мг/дм³

6870,0

300,0

Нитраты, мг/дм³

11,0

45,0

Нитриты, мг/дм³

0,46

3,3

Фосфаты, мг/дм³

6,53

12,0

Жиры, мг/дм³

126,1

50,0

Азот аммония, мг/дм³

6,4

1,5

Примечание. * – Постановление Правительства РФ № 644 от 29.07.2013 г. «Правила холодного водоснабжения и водоотведения».

 

Полученные данные свидетельствуют о том, что выброс является залповым, так как показатель ХПК превышает 3000 мг/дм³, что представляет опасность. Содержание жиров также превышает гигиенический норматив более чем в 2 раза, к тому же они находятся в виде тонкой эмульсии и толстой корки на поверхности сточной воды, а это препятствует своевременному разложению других органических соединений. В течение года состав корки также меняется, в летний период содержание в ней жировой части снижается в 2 раза, наличие других примесей остается практически неизменным [19, с. 44; 20, с. 326; 21, с. 62].

Сточные воды относятся к разряду высокозагрязненных, поскольку содержат также моющие и дезинфицирующие средства [22, с. 26].

Расчёт состава и объема сточных вод приведен на примере предприятия (рис. 2). Объем производимой продукции данного предприятия составляет 53982 т/год.

 

 

Рисунок 2 – Объем образующихся сточных вод (на примере предприятия), т/год

 

Как показано на диаграмме, общий объем стоков молокоперерабатывающего предприятия равен 496 929,2 т/год (100%), их них больший процент занимает вода – 485 280 т/год (97,6%), далее следуют сами отходы производства – 11312,1 т/год (2,2%) и последнее – это моюще-дезинфицирующие средства – 337,1 т/год (0,2%). Моюще-дезинфицирующие средства – это, как правило, кислоты и щелочи, используемые в промывке оборудования (азотная, надуксусная кислоты, дезмой, енот, натрий едкий, сода каустическая и другие).

Из представленных выше данных можно сделать вывод, что основной состав сточных вод – это израсходованная вода в процессе технологической промывки оборудования.

При анализе жидких отходов было выявлено, что при производстве 53982 т молочной продукции в год образуется 496 929,2 т сточных вод, что является в 9 раз больше объема производства.

Сброс промышленных сточных вод (Федеральный закон от 07.12.2011 г. № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении») предприятий Тюменской области осуществляется по трём вариантам:

– сброс в канализационные сети (20,6%);

– сброс в пруды-накопители (71,2%), которые требуют дополнительной доочистки;

– несанкционированный сброс в водоемы и рельеф, что запрещено законодательством (Нарушение законодательства в связи со сбросом сточных вод наказывается статьями 8.13 и 8.14 Кодекса РФ об административных правонарушениях – «Нарушение правил охраны водных объектов»).

При этом у большинства предприятий Тюменской области нет возможности сливать образующиеся сточные воды в центральные канализационные очистные сооружения по разным причинам. Это либо превышение нормативов сброса в десятки раз, либо отсутствие канализационных очистных сооружений в населенных пунктах, где располагаются предприятия. Поэтому они находятся в безвыходной ситуации, которая приводит к образованию мест скопления отходов (рис. 3).

 

 

Рисунок 3 – Фактическое состояние искусственных прудов-накопителей

 

Недостаточная очистка сточных вод приводит к:

– прогрессирующей эвтрофикации гидросистем;

– накоплению химических токсикантов в водоемах;

– снижению репродуктивности гидробиоценозов. На некоторых акваториях происходит деградация водных экосистем [23, с. 6].

В настоящее время технологии очистки и утилизации осадка сточных вод прудов-накопителей молокоперерабатывающих предприятий не отработаны. Значительным барьером является то, что в теплое время года донные отложения в связи с высокой влажностью не поддаются выгрузке и перевозке обычными транспортными средствами, которыми располагают перерабатывающие предприятия. К тому же нет специализированных полигонов для размещения, переработки и хранения осадка, который, накапливаясь в огромных количествах, препятствует процессам естественной фильтрации стоков и вызывает процессы вторичного загрязнения прудов-накопителей. Но если таковые и имеются, то при этом происходит отчуждение больших площадей, создается угроза их засоления, минерализации подземных вод прилегающих территорий и ухудшения гидрохимического режима близлежащих водоемов. Все это влечет за собой изменение устойчивости геологической среды и снижение эстетического потенциала. В результате испарения происходит загрязнение атмосферного воздуха, а в результате фильтрации в почву – загрязнение грунтовых вод и близлежащих водоемов. Выделяемые осадком сточных вод вредные газы превышают предельно-допустимые концентрации, дурно пахнут. Их запах равен 4–5 баллам по шкале органолептических показателей. Поэтому при отсутствии технологии очистки и утилизации осадков сточных вод искусственные пруды становятся объектом, наносящим вред окружающей среде.

Положение усугубляется еще и тем, что введены в действие нормативно-правовые акты Ростехнадзора, по которым начисление экологических платежей осуществляется теперь за весь объем отходов, подлежащих длительному хранению более 3-х лет. Таким образом, создается ситуация, при которой в целях исключения экономических издержек необходимо создавать и внедрять технологии и методы переработки крупнотоннажных отходов предприятий, в том числе и агропромышленного комплекса [24, с. 25].

Выводы

Предприятия агропромышленного комплекса, а именно молокоперерабатывающие предприятия, являются источниками загрязнения не только атмосферы, почвы, но и водных объектов, поэтому сточные воды молокозаводов должны быть очищены и сбрасываться с минимальным риском загрязнения окружающей среды.

В результате вышеизложенного можно сделать вывод, что данная проблема требует пристального внимания как со стороны надзорных органов государственной власти, так и со стороны науки с целью разработки инновационных технологий очистки (доочистки) больших объемов образующихся сточных вод молокоперерабатывающих предприятий на территории Тюменской области.

×

Об авторах

Ольга Викторовна Ковалева

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Email: lemur.84@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и рационального природопользования

Россия, Тюмень

Наталья Владиславовна Санникова

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Email: sannikova-nv7@bk.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и рационального природопользования

Россия, Тюмень

Ольга Викторовна Шулепова

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Автор, ответственный за переписку.
Email: shulepova73@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и рационального природопользования

Россия, Тюмень

Список литературы

  1. Санникова Н.В. Использование современных технологий переработки отходов на промышленном предприятии // АгроЭкоИнфо. 2018. № 4 (34). С. 21.
  2. Санникова Н.В., Ковалева О.В., Шулепова О.В., Гогмачадзе Г.Д. Пробиотические препараты при очистке сточных вод // АгроЭкоИнфо. 2018. № 4 (34). С. 29.
  3. Kovaleva O.V., Sannikova N.V. Microbiological treatment system of storage ponds // E3S Web of Conferences: The conference proceedings Innovative Technologies in Environmental Science and Education. Rostov-on-Don: Don State Technical University, 2019. doi: 10.1051/e3sconf/201913501007.
  4. Ровенская И.А. Уровень загрязненности сточной воды молокоперерабатывающих предприятий республики Беларусь // Сахаровские чтения 2018 года: экологические проблемы XXI века: мат-лы 18-й междунар. науч. конф., 17-18 мая 2018 г., г. Минск, Республика Беларусь. в 3 ч. Ч. 3 / под ред. С.А. Маскевича, С.С. Позняка. Мн.: ИВЦ Минфина, 2018. С. 81-82.
  5. Кулаков А.А. Оценка современного состояния малых коммунальных очистных сооружений канализации // Вода и экология: проблемы и решения. 2015. № 1 (61). С. 26-40.
  6. Волынкина М.Г., Ковалева О.В. Современное состояние перерабатывающих предприятий Тюменской области // Пути реализации Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы: материалы междунар. науч.-практ. конф. (19-20 апреля 2018 г.) / под общ. ред. д.с/х.н., проф. С.Ф. Сухановой. Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2018. С. 387-391.
  7. Ковалева О.В., Волынкина М.Г., Костомахин Н.М. Приоритетное развитие сельского хозяйства в Тюменской области // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2017. № 11. С. 3-8.
  8. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб. Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019.
  9. Костомахин Н.М., Волынкина М.Г., Ковалева О.В., Иванова И.Е., Кармацких Ю.А. Состояние и перспективы развития животноводства Тюменского региона // Молочное и мясное скотоводство. 2019. № 1. С. 9-13.
  10. Кобрин В.С., Кузубова Л.И. Опасные органические отходы (технология управления): Аналит. обзор. Новосибирск: СО РАН, ГПНТБ, НИОХ, 1995. 122 с.
  11. Serikova M., Lebedko E., Zyuzin V. Approach for energy efficient detection in industrial application // Latin America Optics and Photonics Conference. Centro de Investigaciones en Optica, A.C., CONACYT, OSA, SEP, Universidad de Guanojuata. LAOP, 2014. С. 316-321.
  12. Левицкая Е.Г., Дарина Н.А. Инновации в науке и практике // Сборник статей по материалам XIV междунар. науч.-практ. конф. (18 февраля 2019 г., г. Барнаул). В 2 ч. Ч. 1. Уфа: Изд. Дендра, 2019. С. 254-261.
  13. Богатова О.В., Догарева Н.Г. Промышленные технологии производства молочных продуктов. СПб.: Проспект науки, 2013. 370 с.
  14. Ковалева О.В. Анализ состояния экологической нагрузки животноводства на природную среду // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. ст. по мат-лам всерос. (национальной) науч.-практ. конф. (5 апреля 2018 г.) / под общ. ред. проф. С.Ф. Сухановой. Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2018. С. 109-113.
  15. Гогмачадзе Г.Д., Титов Г.А., Безуглов В.Г., Заварзин В.И. О некоторых проблемах экологии сельского хозяйства // АгроЭкоИнфо. 2010. № 1 (6). С. 3.
  16. Еремин Д.И., Попова О.Н. Агроэкологическая характеристика микромицетов, обитающих в почве // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 1 (32). С. 12-18.
  17. Кирий О.А., Колесников С.И., Зинчук А.Н. Применение бактериального препарата «Дестройл» при ликвидации загрязнений нефтепродуктами пресных водоемов // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 83 (09). С. 108-118.
  18. Оке К., Нойман Ш., Адамс Б. Селективная очистка сточных вод и питьевой воды от фторидов при помощи хелатных ионообменных смол, допированных алюминием // Вода: химия и экология. 2013. № 6 (60). С. 80-84.
  19. Корниенко А.В., Можаев Е.Е., Костомахин Н.М. Методика оценки эффективности государственных вложений в НТП // Главный зоотехник. 2017. № 8. С. 42-50.
  20. Медведева Л.Б. Теоретические и практические вопросы государственного регулирования рынка молока Тюменской области // Проблемы управления речными бассейнами при освоении Сибири и Арктики в контексте глобального изменения климата планеты в XXI веке: сб. докл. XIX междунар. науч.-практ. конф. Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2017. С. 325-329.
  21. Шахова О.А., Санникова Н.В. Оценка уровня негативного воздействия на состояние земель районов юга Тюменской области // Агропродовольственная политика России. 2016. № 12 (60). С. 58-62.
  22. Ковалева О.В., Санникова Н.В., Шулепова О.В. Экологичная система микробиологической очистки в животноводстве // АгроЭкоИнфо. 2019. № 3 (37). С. 26.
  23. Юнусов Х.Б., Дроганова Т.С., Поликарпова Л.В., Лялина И.Ю. Влияние загрязнения водной среды на изменения ферментативной активности пресноводного моллюска живородка речная // АгроЭкоИнфо. 2016. № 4 (26). С. 6.
  24. Николаева Л.А., Бородай Е.Н. Ресурсосберегающая технология утилизации шлама водоподготовки на ТЭС: монография. Казань.: КГЭУ, 2012. 110 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1 – Объемы производства молока и молочной продукции крупными предприятиями Тюменской области, т/год

Скачать (22KB)
3. Рисунок 2 – Объем образующихся сточных вод (на примере предприятия), т/год

Скачать (32KB)
4. Рисунок 3 – Фактическое состояние искусственных прудов-накопителей

Скачать (510KB)

© Ковалева О.В., Санникова Н.В., Шулепова О.В., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах