Разработка биотехнологии утилизации молочной сыворотки с целью получения спирта и последующей комплексной очистки образующихся стоков совместно со сточными водами молокозавода

• Автор: Павлова, Инна Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

I. I Основные виды отходов молочной промышленности и их

влияние на окружающую природную среду.

1.2 Характеристика и утилизация вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности.

1.2.1 Классификация ВСР молочной промышленности и их биологическая ценность

1.2.2 Основные направления переработки вторичного молочного

сырья обезжиренное молоко, пахта.

1.2.3 Основные направления полного и рационального

использования молочной сыворотки.

1.2.3.1 Методы получения этилового спирта из молочной сыворотки

1.3 Очистка сточных вод предприятий молочной промышленности.

1.3.1 Общая характеристика сточных вод предприятий
молочной промышленности
1.3.2 Методы очистки сточных вод молокозаводов.
1.3.2.1 Механические и физикохимические методы очистки
сточных вод.
1.3.2.2 Биохимические методы очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Материалы и методы исследования.
2.1.1 Материалы
2.1.2 Методы.
2.2 Результаты и обсуждения.
2.2.1 Исследование возможности утилизации молочной сыворотки с помощью дрожжей с целью получения спирта.
2.2.1.1 Утилизация молочной сыворотки в анаэробных условиях.
2.2.1.1.1 Изучение влияния посевного материала на процесс
брожения
2.2.1.1.2 Изучение влияния состава питательной среды на
накопление спирта в процессе брожения.
2.2.1.1.3 Характеристика конечного продукта этилового спирта.
2.2.1.1.4 Характеристика конечного продукта барды.
2.2.1.2 Утилизация молочной сыворотки в аэробных условиях
2.2.1.2.1 Подбор культуры штамма дрожжей для накопления
биомассы
2.2.2 Исследование влияния условий утилизации молочной
сыворотки на состав сточных вод
2.2.2.1 Изменение ХПК сточных вод, образующихся в процессе утилизации молочной сыворотки в анаэробных и аэробных условиях
2.2.3 Очистка сточных вод молокозавода биоценозом активного
2.2.3.1 Изучение возможности применения метода биокоагуляции для предварительной очистки сточных вод от соединений
марганца
2.2.3.2 Изучение процесса проникновения марганца в клетки
биоценоза активного ила.
2.2.3.3 Очистка сточных вод в аэробных условиях.
2.2.3.3.1 Биохимическое окисление органических веществ в контактных условиях
2.2.3.3.2 Проведение исследований по математическому описанию процесса окисления органических веществ в аэротенке
2.2.3.3.3 Влияние возраста активного ила на процесс
биохимического окисления органических веществ.
2.2.3.4 Очистка сточных вод в анаэробных условиях.
2.2.3.4.1 Изучение возможности применения анаэробного процесса для очистки сточных вод, содержащих соединения
марганца
2.2.3.4.2 Изучение влияния возраста анаэробного ила на процесс биодеструкции орг анических веществ.
2.2.3.4.3 Эффективность анаэробной очистки в зависимости от типа перемешивающего устройства
2.2.3.4.4 Доказательство присутствия окислительновосстановительных реакций при анаэробном сбраживании сточной воды, содержащей соединения марганца
2.2.3.5 Изучение возможности применения природного глинистого минерала пирофиллита для адсорбции органических веществ и соединений фосфора на стадии доочистки применительно к сточным водам молокозавода.
2.2.3.5.1 Исследование бактерицидных свойств природного минерала пирофиллита.
2.2.3.6 Изучение общей технологической схемы очистки сточных
вод молокозавода на протоке.
2.2.3.6.1 Изучение процесса анаэробного сбраживания сточной воды молокозавода в анаэробном реакторе на протоке.
2.2.3.6.2 Изучение процесса биохимического окисления в аэротенке с загрузкой и в аэротенке со свободноплавающей
биомассой на протоке.
2.2.3.6.3 Изучение процесса адсорбции загрязнений из исследуемой сточной воды на протоке.
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
3.1 Описание технологического процесса утилизации молочной сыворотки с получением этиловою спирта.
3.2 Технологическая схема очистки сточных вод молокозавода, содержащих соединения марганца и трудноокисляемые органические вещества, совместно со стоками, образующимися в процессе утилизации молочной сыворотки в спирт.
СИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Для молочной промышленности основным исходным сырьем служит молоко. Молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, средой для которой является вода от до . Дисперсная фаза включает грубую дисперсию молочного жира и липопротеиновых частиц, тонкую коллоидную систему казеиновых частиц, молекулярные ионизированные растворы сывороточных белков, низкомолекулярных азотистых соединений, лактозы, солей и др. Химический состав молока непостоянен, он зависит от породы скота, периода лактации животных, условий их содержания и кормления, других факторов. Содержание жира в молоке крупного рогатого скота коров составляет от 2 до 6 . Основными видами продукции отрасли являются цельномолочная и кисломолочная продукция, масло животное, сыр, молочные консервы, сухое молоко, мороженое. При переработке молока образуются вторичные сырьевые ресурсы ВСР обезжиренное молоко, пахта, молочная сыворотка, которые по принятой в отрасли терминологии относятся к побочной продукции, и отходы ополоски, шлам сепараторов, зачистки, рассыпки и др. ВСР и отходы производства являются основным источником загрязнения сточных вод молочных предприятий. В связи с тем, что отходы образуются практически на всех стадиях производства, все процессы вносят свой вклад в образование загрязнителей, которые попадают в водные потоки, образуя сточные воды. Молочная промышленность потребляет значительные объемы исходной воды. Вода является также транспортной средой для удаления производственных и хозяйственнобытовых отходов. Основной расход воды связан с технологическими операциями. На предприятиях молочной промышленности вода после использования сбрасывается в канализацию, сточные воды составляют до от потребляемой предприятиями исходной воды. Так, при удельном расходе воды 5 м т молока на заводе с переработкой 0 т молока в сутки образуется 0 м3 сточных вод. По содержанию загрязнений сточные воды предприятий молочной промышленности в 5 раз более загрязнены, чем хозяйственнобытовые стоки, и при сбросе без очистки представляют значительную опасность для окружающей среды. При сбросе в водоемы неочищенные сточные воды значительно ухудшают свойства воды, снижая содержание в ней кислорода, придавая ей неприятный вкус и запах. При определенных концентрациях сброс неочищенных сточных вод может привести к гибели рыб и планктона. В процессе молочного производства происходит загрязнение воздушной среды, хотя и не так значительно, как водной. Основные технологические процессы и оборудование, вызывающие загрязнение воздушной среды предс тавлены в табл. Одним из видов выбросов в атмосферу является также ее тепловое загрязнение. Загрязняют атмосферу также выбросы от открытых очистных сооружений аэротенки, аэроканалы и др. Вентиляционные выбросы основных производственных цехов молочных предприятий относятся к категории условночистых и практически не загрязняют воздушную среду. Загрязнения, поступающие в почву от предприятий пищевой промышленности, в основной массе являются нетоксичными. Таблица 1. Производство, цех, отделение, оборудование Объем выброса, тыс. Продолжение таблицы 1. Картонажнопечатный цех 0. Механическое оборудование i ранка, печь цветного литья Ремонтномеханический цех 0. Диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, зола
Продолжение таблицы 1. Жироловки, отстойники. Сероводород, аммиак. Примечания Объем выброса зависит от производительности аспираиионной системы. Одно из важнейших направлений государственной стратегии РФ охрана окружающей среды и обеспечение устойчивого развития тесным образом связано с расширенным и эффективным использованием вторичных сырьевых ресурсов ВСР и утилизацией отходов. Как было отмечено выше, при переработке молока образуются вторичные сырьевые ресурсы ВСР обезжиренное молоко, пахта, молочная сыворотка, и отходы ополоски, шлам сепараторов, зачистки, рассыпки и др. Академиком Н. Н.Липатовым совместно с В. Н.Сергеевым, В. А.Павловым и З. М.Цхитишвили сформулирован новый термин молочное белковоуглеводное сырье взамен ранее использовавшихся побочного, вторичного.