Пищевое оборудование

Влияние деятельности пищевых предприятий на окружающую среду

Производственная деятельность предприятий пищевой промышленности наносит ущерб в первую очередь водным ресурсам.

Объем образования и особенности состава сточных вод предприятий пищевой промышленности

Доля пищевой промышленности в общем сбросе загрязненных сточных вод (СВ) промышленностью составляет около 2-3%.

Сброс СВ в отдельных отраслях в год составляет (млн м3): в мясной – 18-30, молочной – 25-30, спиртовой – 5,6, хлебопекарной –14,8, масложировой – 22,2, пивоваренной – 33,7 (рисунок 1).

Рисунок 1 - Объем образования сточных вод в отдельных отраслях пищевой промышленности
Рисунок 1 — Объем образования сточных вод в отдельных отраслях пищевой промышленности

При этом отношение количества сброшенных СВ к потреблению (использованию) воды составляет (%): в мясной – 90, молочной – 80-90, хлебопекарной – 55-60, спиртовой – 70-80, крахмалопаточной – 90 (картофелекрахмальное производство) и 55 (кукурузокрахмальное), сахарной – 68, масло-жировой – 80.

Удельные показатели расхода воды и объемов СВ в отраслях пищевой промышленности приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Среднегодовые удельные показатели расхода воды и объемов сточных вод в отраслях пищевой и перерабатывающей промышленности
Таблица 1 — Среднегодовые удельные показатели расхода воды и объемов сточных вод в отраслях пищевой и перерабатывающей промышленности

Как видно из приведенных данных, предприятия отрасли потребляют значительное количество свежей воды. Даже для предприятий, оборудованных системами оборотного водоснабжения, количество потребляемой свежей воды в несколько раз превышает объем перерабатываемого сырья. Высокий уровень водопотребления обусловливает и большой объем образования СВ.

Доля загрязненных вод к общему объему сбрасываемых сточных вод составляет около 77%.

Загрязняющие вещества, находящиеся в сточных водах, очень различны по своему составу, объемам образования, агрегатному состоянию и характеру воздействия на окружающую среду. Их можно грубо разделить на две основные группы – минеральные (взвешенные частицы земли, песка, глины и др.) и органические (остатки зеленой массы, корнеплодов, жиры, белки, гуминовые вещества и др.).

Стоки предприятий, содержащие остатки растительного и животного происхождения, плохо фильтруются, быстро закисают, загнивают, выделяя сильные неприятные запахи, повышенная концентрация их вызывает необратимое загрязнение окружающей среды, угрожая здоровью людей. При сбросе таких неочищенных сточных вод в водоемы ухудшаются свойства воды, так как снижается содержание в ней кислорода, ведущее при определенных условиях к гибели рыб и планктона. Проблема обостряется еще и тем, что большинство предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности расположено на территории городов и населенных пунктов, поэтому их загрязненные сточные воды попадают в городскую канализацию.

Наиболее характерными для деятельности предприятий пищевой промышленности видами загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в водоемы, являются взвешенные вещества, жир, общий и аммонийный азот, хлориды, тяжелые металлы, СПАВ, нефтепродукты и др.

Воздействие загрязнений характеризуется степенью загрязненности, которая определяется рядом физико-химических показателей. Основные из них – химическое и биохимическое потребление кислорода (ХПК и БПК), содержание взвешенных веществ, активная реакция среды и др.

ХПК (химическое потребление кислорода) – количество кислорода в мг, необходимое для окисления химическим путем загрязняющих примесей, содержащихся в 1 дм3 сточной воды.

БПК (биологическое потребление кислорода) – это количество кислорода в мг необходимое для полного разложения присутствующих в 1 дм3 сточных вод органических веществ путем биохимического окисления. БПК определяют через 5 суток (БПК5), через 20 суток (БПК20) и через время, требуемое для полного микробиологического разложения загрязнений (БПКполн).

Во всех отраслях пищевой промышленности определены показатели основных видов загрязнений сточных вод. Значения показателей (удельных) загрязнений сточных вод разрабатывались для анализа состояния влияния предприятий на окружающую среду, ущерба, наносимого ей, а также для обоснования необходимости капитальных вложений в водохозяйственные объекты с учетом экологических требований.

Состав стоков предприятий зависит от вида производства и характеризуется усредненными данными, представленными в таблице 2.

Таблица 2 - Усредненный состав сточных вод пищевых предприятий
Таблица 2 — Усредненный состав сточных вод пищевых предприятий

Сброс сточных вод пищевых предприятий производится в канализацию населенного пункта или после соответствующей очистки в поверхностные водоемы (при условии, что после сброса вода в них будет отвечать требованиям, указанным в таблице 3).

Таблица 3 - Предельно-допустимые значения показателей для сброса сточных вод
Таблица 3 — Предельно-допустимые значения показателей для сброса сточных вод

Объем и состав газовых выбросов предприятий пищевой промышленности

Выбросы в атмосферу делятся на твердые, жидкие и газообразные: твердые выбросы составляют 36,5%, газообразные и жидкие – 63,5%.

Многие технологические процессы сопровождаются образованием и выделением пыли в окружающую среду (хлебозаводы, сахарные заводы, масложировые, крахмалопаточные предприятия, табачные, чайные фабрики и др.).

В воздух ряда предприятий поступают в большом количестве водяные пары (консервные заводы, мясокомбинаты, молокозаводы и др.).

На предприятиях, технологический процесс которых связан с брожением (пивоваренные заводы, винодельческие предприятия, производства дрожжей и др.), в воздух поступает диоксид углерода (углекислый газ).

На ряде производств в воздух помещений поступают пары растворителей, например, в экстракционных цехах масложировых предприятий.

Пищевая промышленность в отличие от металлургии, химической промышленности и др. не относится к основным загрязнителям атмосферы, однако выбросы ряда пищевых производств, содержащие пыль, пары, газы, неблагоприятно действуют на окружающую среду, вызывая загрязнение воздуха, почвы, зеленых насаждений.

Эти вредные явления могут быть в значительной мере предотвращены или ослаблены благодаря действию систем вентиляции и пылеулавливания.

Наиболее вредными газообразными загрязнителями, выбрасываемыми в атмосферу предприятиями отрасли, являются диоксид и оксид углерода, оксид серы, аммиак, оксиды азота, органическая пыль (пыль сухих продуктов), фторсодержащие выбросы, углеводороды, сажа, бензин и другие углеводороды.

В таблице 4 и 5 показаны удельные выбросы вредных веществ в атмосферный воздух предприятиями разных отраслей промышленности и их предельно-допустимые концентрации в рабочей зоне предприятий.

Таблица 4 - Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями пищевой и перерабатывающей промышленности
Таблица 4 — Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями пищевой и перерабатывающей промышленности
Примечания. 1. Если приведены две величины ПДК, то в числителе – максимальная, а в знаменателе – среднесменная ПДК. 2. Условные обозначения: п – пары и (или) газы; а – аэрозоль; + – требуется специальная защита кожи и глаз; О – вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе; А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия. Таблица 5 - Предельно допустимые концентрации (ПДК) ряда вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Примечания. 1. Если приведены две величины ПДК, то в числителе – максимальная, а в знаменателе – среднесменная ПДК. 2. Условные обозначения: п – пары и (или) газы; а – аэрозоль; + – требуется специальная защита кожи и глаз; О – вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе; А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.
Таблица 5 — Предельно допустимые концентрации (ПДК) ряда вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Однако самым распространенным специфическим выбросом от предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности является пыль сухих продуктов, образование которой происходит на стадиях измельчения, транспортирования, сушки сырья и продуктов (таблица 6).

Таблица 6 - Пыль сухих продуктов, поступающая в атмосферу от предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности
Таблица 6 — Пыль сухих продуктов, поступающая в атмосферу от предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности

Как видно из приведенных данных, унос такого количества пылевых продуктов не только экологически небезопасен, но и связан с существенными потерями продовольственного сырья.

Пыль технологического происхождения, в том числе пыль пищевых производств, разнообразна по химическому составу: размеру, форме и характеру краев частиц; плотности и др.

Гигиенисты считают, что частицы до 5 мкм способны проникать в легкие вплоть до альвеол, частицы 5-10 мкм в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, более крупные частицы почти не проникают в легкие. Такие частицы довольно быстро осаждаются.

Пылевые частицы с острыми зазубренными краями травмируют слизистую оболочку. Особенно опасны пыли металлическая, стеклянная, кварцевая и др. Вдыхание запыленного воздуха приводит к заболеванию пневмокониозами. Особенно опасны пыли, содержащие свободный диоксид кремния SiО2, вызывающие силикоз. Вдыхание хлопковой пыли приводит к возникновению биссиоза, мучной, зерновой и др вызывает хронические бронхиты. Воздействие пыли на орган зрения вызывает конъюнктивиты, на кожу – дерматиты. Токсичные пыли, обладающие растворимостью, отравляют организм. Органические пыли, например мучная, – благоприятная среда для развития микроорганизмов.

Осаждение пыли на технологическом оборудовании ухудшает его работу, может привести к аварии.

Почти все пыли пищевых производств пожароопасны, а многие из них (сахарная, мучная, крахмальная, чайная и др.) образуют с воздухом взрывоопасные смеси.

Велико содержание пыли и в вентиляционных выбросах пищевых предприятий, подаваемых на очистку (таблица 7).

Таблица 7 - Обобщенные данные о содержании пыли пищевых продуктов в выбросах предприятий, подаваемых на очистку
Таблица 7 — Обобщенные данные о содержании пыли пищевых продуктов в выбросах предприятий, подаваемых на очистку

Таким образом, учитывая возможность значительного загрязнения воздуха разнообразными по составу и свойствам пылевидными продуктами пищевых предприятий, системе организации очистки выбросов должно быть уделено особое внимание. Экологические последствия поступления пыли в атмосферу заключаются в возможности возникновения ряда заболеваний населения, в том числе аллергических, а также в способности пищевой пыли являться субстанцией для развития патогенных микроорганизмов и вызывать общие заболевания организма.

Существенную экологическую опасность представляют газообразные загрязнения промышленных выбросов предприятий отрасли, обобщенные данные о составе которых приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Данные о составе газовых выбросов в атмосферу от пищевых предприятий
Таблица 8 — Данные о составе газовых выбросов в атмосферу от пищевых предприятий

Таким образом, пищевое предприятие должно быть оснащено системой очистки газовоздушных выбросов, включающей в себя устройства для улавливания частиц пыли и газообразных веществ.

Повышение уровня экологизации пищевых предприятий

Далее приведены рекомендации по повышению уровня экологизации в отдельных отраслях пищевой и перерабатывающей промышленности, предложенные отраслевыми институтами.

  • Зерноперерабатывающая промышленность
  1. Разработать системы аспирации с минимальным выбросом запыленного воздуха в атмосферу на основе применения насадочных фильтров, беспыльных насыпных мешков для зерна, пылеуловителей со встречными закрученными потоками; их внедрение приведет к снижению загрязнения воздуха пылевыми промышленными выбросами в 1,5-2 раза по сравнению с действующим оборудованием.
  2. Организовать отраслевые службы экологической экспертизы новых разработок на базе существующих организаций, имеющих лицензии на экспертизу проектов промышленной безопасности производственных объектов хранения, переработки и использования растительного сырья.
  3. С целью расширения методов утилизации отходов и улучшения экологической ситуации использовать известные способы переработки жесткой лузги (рисовой, просяной, гречневой) при изготовлении топливных брикетов, строительных блоков, облицовочных плит и др.
  4. Разработать и пересмотреть нормативную документацию в области вторичных сырьевых ресурсов (ВСР), отходов и экологии, в том числе методику определения параметров газовых потоков и расчета выбросов от стационарных источников разного типа предприятий, правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных и крупяных предприятиях с учетом требований экологии, на ВСР крупяного производства..
  • Крахмалопаточная промышленность
  1. С целью снижения расхода свежей воды за счет ее учета установить водомерные приборы.
  2. Осуществить проектирование и строительство современных очистных сооружений на ряде заводов отрасли.
  3. Спроектировать и построить градирни для конденсации паров на станции уваривания кукурузного крахмала на ряде заводов, что позволит снизить расход свежей воды в 5 раз на 1 т товарного экстракта.
  4. Таким образом, экологизация производства неразрывно связана с внедрением наукоемких технологий, которые позволяют обеспечивать современный уровень энерго- и ресурсопотребления и минимизировать антропогенное воздействие на природную среду.
  5. С целью увеличения производства сухого кукурузного глютена построить цеха для его сушки с очисткой отработавших газов на ряде заводов, позволяющие повысить долю использования вторичного сырья и сократить выброс загрязняющих веществ в атмосферу на 30-40%.
  6. Построить сооружения механической очистки транспортерно-моечных вод на картофеле-крахмальных заводах, обеспечивающие сокращение расхода свежей воды на 7 м3 при переработке 1 т картофеля.
  7. Провести ревизию состояния действующих очистных сооружений на предприятиях крахмалопаточной отрасли, разработать рекомендации по повышению их эффективности.
  • Масложировая промышленность

Внедрить:

  1. технологию экстракции семян подсолнечника с использованием импортных комплектных линий, обеспечивающих получение дополнительно 3 тыс. т масла при переработке 1530 тыс. т семян;
  2. бесщелочную рафинацию масел и жиров с целью повышения выхода целевого продукта;
  3. рафинацию (нейтрализацию) масел в постоянном магнитном поле (без применения отбельных глин), позволяющую сократить количество неиспользуемых ВСР;
  4. гидрирование жиров методом насыщения с целью улучшения экологического состояния воздушного и водного бассейнов;
  5. производство низкожирных маргаринов и майонезов, обеспечиващих экономию сырья и сокращение образования ВСР;
  6. технологию получения изолированных соевых белков и модифицированных соевых белков с целью снижения их дефицита и объема импорта и более глубокой переработки сырья;
  7. очистку маслосодержащих сточных вод с применением ультрафильтрации, обеспечивающей повышение степени их очистки, извлечение дополнительных объемов жира для мыловарения;
  8. очистку подмыльного щелока, бессточный цикл мыловарения с целью увеличения степени очистки сырьевых ресурсов и возврата в производство хлористого натрия и других продуктов;
  9. очистку кислых жиросодержащих сточных вод, бессточную технологию производства при применении сернокислотной обработки стоков, позволяющих увеличить степень очистки СВ и возвратить в производство жиры и сульфат натрия.
  • Спиртовая промышленность
  1. Организовать переработку на спирт сусла повышенной концентрации и возврат фильтрата барды, что приведет к сокращению ее образования.
  2. Осуществить на ряде заводов полный переход на использование ферментных препаратов взамен солода для сокращения объемов сточных вод (СВ).
  3. Внедрить сушку послеспиртовой зерновой барды и переработку ее в сухие кормовые дрожжи.
  4. С целью сокращения выбросов пыли при сухом помоле зерна оснастить участки эффективным пылеулавливанием или перейти на мокрый помол зерна.
  5. Внедрить полное улавливание выбросов из дрожжерастильных аппаратов и сушильных установок при производстве кормовых дрожжей, что приведет к значительному сокращению выбросов пыли и клеток дрожжей.
  6. Для сокращения образования отходов на стадии брагоректификации снизить расход пара на обогрев бражных колонн, оснастить их выносными кипятильниками, внедрить брагоперегонные установки косвенно-прямоточного действия.
  7. Для снижения потребления свежей воды и образования СВ разработать индивидуальные нормы водопотребления и водоотведения для спиртовых заводов.
  8. Разработать и пересмотреть методику нормирования выхода послеспиртовой зерновой барды, индивидуальные производственные регламенты на способы утилизации зерновой барды и экологические паспорта предприятий.
  • Пивоваренная промышленность
  1. Внедрить технологии комплексной переработки ВСР и отходов (сплава, солодовых ростков, солодовой дробины, белкового отстоя, остаточных дрожжей) с получением на их основе сушеных кормовых дрожжей и
    гранулированного кормового концентрата.
  2. Разработать организационные и технологические решения по снижению водопотребления.
  3. Создать экологические службы на предприятиях отрасли.
  4. Ввести экологический аудит в реальную практику предприятий отрасли.
  5. Реализовать программы (мероприятия) по сертификации ИСО 9000 и 14000
  • Сахарная промышленность
  1. В целях снижения расхода свежей воды и сброса загрязненных СВ освоить автономные оборотные системы водоснабжения.
  2. Оснастить сахарные заводы современным пылеулавливающим и очистным оборудованием.
  3. Для сокращения потерь ВСР, улучшения экологической обстановки вблизи предприятий организовать промышленное освоение сушки жома.
  4. С целью рационального использования фильтрационного осадка освоить внедрение камерных фильтров с применением пневмотранспорта для перемещения высушенного осадка на площадки хранения.
  5. Для обезвоживания транспортерно-моечного осадка механическим способом применять вертикальные отстойники, вертикальные сгустители или специальные центрифуги.
  6. Использовать биологическую очистку сточных вод третьей категории, обеспечивающую повышение степени очистки до 90%.
  7. Пересмотреть устаревшую и разработать новую НТД для создания нормативной базы улучшения экологической обстановки на предприятиях отрасли.
  • Молочная промышленность
  1. Создать отраслевую систему экологического мониторинга.
  2. Внедрить более эффективную систему очистки (предочистки) сточных вод, в том числе с применением усреднителя-флотатора, позволяющего снизить затраты на строительство очистных сооружений и эксплуатационные расходы на 20%.
  3. Внедрить современные технологии переработки молочной сыворотки с рациональным использованием ее для производства пищевой и кормовой продукции с одновременным снижением загрязненности СВ предприятий.
  4. С целью высвобождения около 5% неэффективно используемого молока осуществить в перспективе приоритетное развитие цельномолочного производства как более экологически безопасного
  • Мясная промышленность
  1. Обеспечить максимально возможный сбор и переработку крови убойных животных и концентрированных стоков после мойки оборудования.
  2. Увеличить объемы оборотного водоснабжения за счет использования воды после локальной очистки СВ цеха убоя скота и разделки туш для влажной уборки цеха предубойного содержания скота, что позволит снизить расход свежей воды на 5-7%.
  3. Для уменьшения выбросов неприятно пахнущих веществ в атмосферу применять биологические методы очистки воздуха.
  4. Разработать и усовершенствовать эффективные способы многократного использования рассолов и бульонов с целью экономии сырьевых ресурсов и снижения объемов сброса в сточные воды.
  5. Внедрить энергосберегающую технологию биологической очистки сточных вод (метод СНД), обеспечивающую снижение эксплуатационных затрат на очистку, объемов образующихся осадков на 15-25%.
  6. Создать систему отраслевых производственных эколабораторий для осуществления постоянного контроля основных экологических показателей производства
  • Хлебопекарная промышленность
  1. В целях улучшения экологической обстановки на предприятиях отрасли необходимо установить очистные сооружения для производственных и ливневых сточных вод, в том числе жироловушек и отстойников.
  2. Внедрить оборотные системы водоснабжения, обеспечивающие сокращение водопотребления на предприятиях отрасли на 50%.
  3. Для сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на 70% на каждом хлебозаводе, исключая малотоннажные (пекарни), заменить на предприятиях твердые и жидкие теплоносители газообразными,
    освоить новые типы котлов, оснащенные современными горелками и ловушками для очистки дымовых газов, установить хлебопекарные печи с электрообогревом, поглотительные фильтры для очистки технологических выбросов.
  4. Для устранения воздействия твердых отходов на окружающую среду на предприятиях оборудовать специальные площадки с контейнерами для их сбора и хранения
  • Пищеконцентратная промышленность
  1. Внедрить способ утилизации кофейного шлама в качестве компонента компостных смесей, что позволит уменьшить количество неиспользуемых ВСР отрасли.