CC BY
39
Лггература
1. Kawanishi G. Free Amino Acids and Related Compounds in Sweet and Sour Cream Butter / G. Kawanishi, S. Kensuke // Nihon Chicusan Gakkaiho. - 1966. - Vol. 37, № 11. -Р. 430-435.
2. Вышемирский Ф. А. Масло из коровьего молока и комбинированное / Вышемирский Ф.А. - СПб.: Гиорд, 2004 г. - 716 с.
3. ГОСТ Р 51762-2001 «Водка и спирт этиловый. Газохроматографический метод определения содержания летучих кислот и фурфурола» на хроматографi «Кристал-люкс-4000М».
Стаття надшшла до редакцИ 11.09.2015
УДК 66.081.6:628.315:665
Бондар С. М., к. т. н., доцент (E-mail: sn_bondar@list.ru)® Чабанова О. Б., к. т. н., доцент (E-mail: oksana_chabanova17@ukr.net)
Одеська нацюнальна академ1я харчових технологт, м. Одеса, Украгна Чабанова А. А., викладач спещальних технолопчних дисциплш (E-mail: sc228004@ukr.net)
Мехатко-технолог1чний техткум Одеськог нащональног академИ' харчових
технологт, м. Одеса, Украгна
ДОСЛ1ДЖЕННЯ МЕМБРАННОГО ПРОЦЕСУ ОЧИЩЕННЯ СТ1ЧНИХ ВОД ОЛ1ЙНОЖИРОВО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
Дослгджено процес ультрафтьтрацп стгчних вод процесу рафтацп жиргв. Показана ефективтсть застосування керамгчних мембран BTS uF (100 нм). Встановлено основт закономерности процесу ультрафтьтрацп та хгмгчний склад фтьтрату, який залежить вгд фактору концентрування. Зроблено висновок про перерозподт фракцш жирних речовин в процес обробки. Показано, що диапазону 100 нм для розмгру пор недостатньо для досягнення нормативног жирност1 ст1чног води.
Застосування комбтацп традицшних процесгв очищення стгчних жировмгстних вод з мембранною обробкою дасть змогу заощадити енергт i реагенти на обробку i значно спростить увесь технологiчний ланцюг для досягнення належних екологiчних показниюв олШно-жирового виробництва.
Ключов'1 слова: стiчнi води, масложирова промисловють, ультрафтьтращя, керамiчнi мембрани
УДК 66.081.6:628.315:665
Бондарь С. Н., к. т. н., доцент, Чабанова О. Б., к. т. н., доцент
Одесская национальная академия пищевых технологий, г.Одесса, Украина Чабанова А. А., преподаватель специальных технологических дисциплш
Механико-технологический техникум Одесской национальной академии пищевых
технологий, г. Одесса, Украина
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАСЛОЖИРОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Исследован процесс ультрафильтрации сточных вод процесса рафинации жиров. Показана эффективность применения керамических мембран BTS uF (100 нм). Установлены основные закономерности процесса ультрафильтрации и химический состав фильтрата, который зависит от фактора концентрирования. Сделан вывод о
® Бондар С. М., Чабанова О. Б., Чабанова А. А., 2015
23
перераспределении фракций жирных веществ в процессе обработки. Показано, что диапазон 100 нм для размера пор недостаточен для достижения нормативной жирности сточной воды.
Применение комбинации традиционных процессов очистки сточных жировмистних вод с мембранной обработкой позволит сэкономить энергию и реагенты на обработку и значительно упростит весь технологическую цепочку для достижения надлежащих экологических показателей масложирового производства.
Ключевые слова: сточные воды, масложировая промышленность, ультрафильтрация, керамические мембраны
UDC 66.081.6:628.315:665
Bondar S.N., candidate of technical Sciences, associate Professor Chabanova O.B., candidate of technical Sciences, associate Professor
Odessa national Academy of food technologies, Odessa, Ukraine Chabanova A.A., teacher of special technological disciplines
Mechanics and technology College of Odessa national Academy offood technologies,
Odessa, Ukraine
THE STUDY OF THE MEMBRANE PROCESS FOR WASTEWATER TREATMENT FOR OIL INDUSTRY
The ultrafiltration process of wastewater of the process of refining of fats was investigated. There was shown the efficiency of using ceramic membranes BTS uF (100 nm). The main regularities were established of the ultrafiltration process and chemical composition of leachate, which depends on the concentration factor. The conclusion was made about the redistribution of the fatty substances fractions in the treatment process. It is shown that the range of 100 nm to the pore size sufficient to achieve regulatory oily wastewater.
Key words: wastewater, oil and fat industry, ultrafiltration ceramic membranes
Вступ. Забруднення пдросфери залишасться для харчово! промисловосп негативним фактором впливу на довкшля завдяки високим показникам водоспоживання, водовщведення та вмюту у спчних водах велико! кшькосп сполук, що ускладнюють природш процеси вщновлення i рiвноваги екосистем. Важливе мюце мае надходження у природне середовище спчних вод олшножирово! галузг Найбшьшу кшьюсть спчних вод дають технолопчш процеси, що пов'язаш з рафшащею олш та жирiв [2].
Зазвичай олiйножировi тдприемства не мають очисних споруд, здатних забезпечити повний цикл обробки спчних вод i досягнення належних !х характеристик. Локальш споруди не дають змоги довести показники якосп алчно! води до нормативних значень. Доочищення в такому разi проводиться мюькими станщями i в^^зняеться витратнютю реагента та шших факторiв, що ускладнюють весь технолопчний ланцюг обробки спчних жировмюних вод.
Мембранш технологи обробки алчно! води з високим вмютом жирiв десятками роюв функщонують i додають бажаний ефект у кра!нах Свропи. Не виняток i Рос1я, у якiй експлуатують мембранш установки оснащеш органiчними полiмерними мембранами. Останшми роками все бiльше уваги придшять неорганiчним мембранам, що мають значш переваги. Бiльшiсть дослiдження подiбного роду належить школам докторiв наук МачЫна В,С, та Лялiна В.А., яю бiльше 30 рокiв займаються еколопчними проблемами олiйножирових пiдприемств
24
[1, 2, 3]. Класичш роботи цих науковщв доводять високу ефективнють мембранно! обробки спчних жировмюних вод, вивчають хiмiчний склад потоюв i технологiчнi параметри процесiв. Водночас наголошуеться на обмеженостi експлуатацiйних характеристик оргашчних мембран i начальнiй потребi додаткових дослiджень мембран останнього поколшня, зокрема, з керамiки. Вони мають високу резистентшсть, витривалiсть, значний строк експлуатацп i iншi переваги [4].
MaTepian i методи. Метою дослщження стало тестування керамiчних мембран фiрми BTS engineering, якi все бшьше завойовують укра!нський ринок мембран i мембранного обладнання. Представництво фiрми розташоване у м. Рiвному.
Мембрани BTS виконаш з керамiчно! маси оксидiв алюмiнiя, тiтана та циркошя. Вони мають вигляд цилiндрра з зовшшшм дiаметром 25 мм, довжиною 1178 мм. У середиш цилшдрично! основи е 7 каналiв дiаметром 6 мм, що розташованi коаксиально. Загальна площа мембранно! поверхнi складае 0,155 м2.
Геометричнi розмiри та конф^уращя фiльтра вдало пiдходить до монтажа його у склооргашчну оболонку фшьтра АР-1.0. пiсля видалення порожнинних волокон. Тестуванню пiдлягали два типи мембран BTS uF 7025 з розмiром отворiв 100 нм i 200 нм.
Об'ект дослiджень - спчна вода Одеського олiйножирового комбшату, що утворюеться внаслiдок промивання оли у процесi лужно! рафшацп. На пщприемсга промивнi води обробляють на жироловушках, пiсля чого мають характеристики: вмют жирiв 6800-7200 мг/л, рН 9,8-10, температура 35.. .40 °С.
Лабораторна установка, оснащена фшьтрами BTS uF, працювала у перiодичному режимi 10 л спчно! води з температурою 40 °С вмiщуються у емнють, оснащену теплообмiнником, циркуляцiйний насос подавав рщину у модуль, а потоки фшьтрату та концентрату повертались у вихщну емнiсть. У такий спошб досягався постiйний вмiст жирiв у спчнш водi i вихiд на робочий стацюнарний режим установки. Перюдично вiдбирався фiльтрат, за допомогою мiрного цилiндра та секундомiра визначалася продуктивнють процесу i проникнiсть мембран при рiзних показниках тиску. Визначений оптимальний тиск процесу застосовувався у подальших дослщах щодо визначення хiмiчного складу фшьтрата i концентратiв. Фактором концентрування слугувало вщношення об'ему концентрату до первинного об'ему спчно! води. Селективнють мембран розраховувалась з урахуванням жирносп концентратiв i фiльтрату i матерiального балансу за жирами.
Аналiз стiчно! води проводили за методиками [5]. Швидюсть потоку рщини у всiх дослiдах була максимальною для лабораторно! установки i складала 8 м/с.
Результати дослщження. Результати дослщжень наведено у таблицях 1, 2, 3.
Таблиця 1
Проникшсть мембран BTS uF у залежносп вiд тиску (40 °С)_
Тип мембран Проникн1сть, л/ м2*год
2 атм 4 атм 6 атм
BTS uF (100 нм) 35 90 88
BTS uF (200 нм) 48 190 183
Експериментальш данi, що представлено у таблищ 1, свiдчать про однакову тенденщю для двох типорозмiрiв отворiв мембран - iз збiльшенням робочого тиску проникшсть зростае, а по^м зменшуеться. Використання тиску бiльш, шж 4 атм не мае сенсу через вагоме зменшення продуктивностi мембран за фшьтратом.
25
Максимальна продуктивнють при 4 атм тиску для мембрани BTS uF (200 нм) була бшьшою шж у 2 рази, ашж для мембрани BTS uF (100 нм) i складала 190 л/м2*год. Однак, показники жирностi оброблено! спчно! води (фiльтрат) для ще! мембрани е набагато гiршими порiвняно з мембраною BTS uF (100 нм). Так, вмют жирних сполук у фшьтрат мембрани BTS uF (200 нм) у 14 разiв перевищував цей показник мембрани BTS uF (100 нм) (табл. 2).
Таблиця 2
Вмкт жиру у очищенш стiчнiй водi
Показник Розм1р пор, нм
100 200
Загальна жиршсть, мг/л 120 1700
у т.ч. нейтральний жир 78 1120
мило 42 580
Фракцiйний склад жирiв фiльтрату вказуе на практично однакове сшввщношення концентрацiй нейтрального жиру i мила для обох типiв мембран, що складае 2:1.
Визначенi кращий тиск процесу фiльтрування i типорозмiрiв пор мембрани застосовувались у вивченш залежностi хiмiчного складу фiльтрату i концентрату вiд фактору концентрування спчно! води.
Данi таблицi 3 вказують на те, що селективнiсть мембрани BTS uF (100 нм) протягом обробки залишалася близько 97 % за жировими сполуками. Однак, у фшьтрат дослщжуетъся iнше спiввiдношення жирових сполук, шж до початку обробки. Концентращя мила у фiльтратi зростае з часом, а концентращя нейтрального жиру зменшуеться. Так, для фактору концентрування ФК=2 спiввiдношення нейтральний жир: мило складае 2:1, а при ФК=6 вже 1:2.
Таблиця 3
Концентращя жирових речовин у слчнш водi при рiзних факторах
концентрування (ФК)
Показник ФК=1 ФК=2 ФК=4 ФК=6
К Ф К Ф К Ф К ф
Загальний жир, мг/л 6800 120 13190 408 26380 273 39570 245
у т.ч. нейтрал1зацшний жир 5370 78 10420 265 19520 119 25908 82
мило 1430 42 2770 143 6860 154 12662 163
Приметка: Ф - фшьтрат; К - концентрат.
Вказаний феномен, вiрогiдно, пояснюеться присутнiстю вiльного лугу. Жорстю умови обробки у замкненому контурi установки призводить до омилення триглiцеридiв з утворенням мила та глщерину. В цьому випадку проходить зростання концентрацп мила i зменшуеться вмют нейтрального жиру.
Максимальний фактор концентрування, який був досяжний у дослщах, становить ФК=6. В цьому разi дослiджуеться рiзке зниження продуктивносп до 25 л/м2*год. Протягом процесу мембранно! обробки на мембранi BTS uF (100 нм) у очищенш спчнш водi (фiльтратi) концентрацiя жирiв значно перевищувала вимоги нормативних документа за цим показником (50 мг/л).
Висновки.
1. Мембрани BTS uF (100 нм) бiльш ефективнi при обробщ стiчних вод нiж мембрани BTS uF (200 нм).
26
2. Концентращя жирних сполук у фшьтрат значно залежить вщ концентрацп жирiв у концентратi. При максимальнш концентрацп 39 570 мг/л (фактор концентрування 6) вмiст жирiв у фiльтратi бiльше нiж у 2 рази перевищуе вихiдний показник.
3. Застосування мембран ультрадiапазону 100 нм i 200 нм для обробки спчних вод з високим вмютом жирiв не дозволяе отримати нормативних показниюв жирностi. Фактичний вмiст жирiв у фiльтратi майже у 5 разiв бiльший за норму.
4. Для глибокого очищення жировмiсних стiчних вод ультрафшьтрацп недостатньо. Слiд використовувати мембрани з бшьш вузьким розмiром пор, наприклад, 20...50 нм, що означае перехщ у ранг нанофшьтрацп, для яко! слiд очiкувати бiльшого ефекту.
5. Застосування комбшацп традицiйних процесiв очищення спчних жировмiсних вод з мембранною обробкою дасть змогу заощадити енерпю i реагенти на обробку i значно спростить увесь технологiчний ланцюг для досягнення належних екологiчних показниюв олiйно-жирового виробництва.
Перспективи подальших дослщжень. В перспективi подальшi дослiдження будуть проводитися за допомогою нанофiльтрацiйних мембран, яю виготовленi з хiмiчно та бюлопчно iнертних матерiалiв, що дозволить тдвищити ефективнiсть мембранно! обробки жировмюних стiчних вод.
Лiтература
1. Мачигин В. С., Щербакова Л. Н., Яковлев В. И. Инновационные мембранные технологии очистки мыло- и жирсодержащих сточных вод. Водоочистка, 2010, № 8, С.57-59.
2. Чальдберг А. О., Кузнецова Н. В, Мачигин В. С., Щербакова Л. Н. Очистка жирсодержащих сточных вод. Масла и жиры, 2008, № 2, С.14-16.
3. Мачигин В. С. Ультрафильтрация - альтернатива реагентным физико-химическим методам очистки жирсодержащих сточных вод. Масложировая промышленность, 2007, № 4, С.19-20.
4. Мачигин В. С., Щербакова Л. Н., Лялик В. А. Ультрафильтрация мыло- и жирсодержащих сточных вод на керамических мембранах нового поколения. Весник ВНИИЖ, № 2, 2009, С.53-55.
5. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. - 336 с.
Стаття надшшла до редакцИ 1.09.2015
УДК 621. 31.3. 321.
Варивода Ю. Ю., к. т. н., доцент, Тимошик А. М., к. т. н., доцент ® Льегеський нацгональний ушеерситет еетеринарног медицины та б1отехнологт 1мен1 С. З. Гжицького, Украгна
ОЦ1НКА I КОНТРОЛЬ ТЕХН1ЧНОГО СТАНУ СКЛАДНИХ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ СИСТЕМ
Розглядаються теоретично-прикладш осноеи формалгзацИ нечтких та еербальних знань про ф1зичну суть процессе, ям негативно еплиеають на ресурс складних технологгчних систем (СТС). Застосоеано модель «чорног скрит» для комп'ютерного симулюеання деградацП I старшня СТС, на основI чого отримано
® Варивода Ю.Ю., Тимошик А.М., 2015
27
