Водоснабжение

На предприятиях молочной промышленности холодная вода расходуется на технологические нужды (охлаждение продуктов в различных аппаратах, холодильных установках, подшипников насосов и воздушных компрессоров, восстановление сухого молока, мойку оборудования и тары, автомобильных цистерн, мытье полов), на нужды котельной, хозяйственно-бытовые нужды.

Технический водопровод должен быть раздельным от хозяйственно-питьевого водопровода. Обе системы водоснабжения не должны иметь соединений между собой.

Предприятия молочной промышленности для технологических, бытовых и питьевых целей должны использовать воду, соответствующую требованиям действующего стандарта на воду питьевую.

В производственных и вспомогательных зданиях в зависимости от требований технологического процесса надлежит принимать системы прямоточного, оборотного, повторного водоснабжения.

При прямоточном водоиспользовании вся отработанная вода сбрасывается в канализацию.

В повторных системах водоснабжения вода, отработавшая в одном каком-либо производственном процессе или аппарате передается для повторного использования в других производственных процессах и аппаратах без промежуточной обработки, а затем сбрасывается в канализацию.

При оборотном водоиспользовании отработавшая вода подвергается той или иной обработке (очистке, охлаждению и т.д.) и снова подается в производство без выпуска в канализацию.

Для сокращения расхода на производственные нужды рекомендуется применять системы оборотного и повторного водоснабжения.

Целесообразно устраивать оборотное водоснабжение для охлаждения технологического оборудования. При этом вода, охлаждающая оборудование, поступает, например, в градирни, а оттуда забирается насосами и снова подается на технологическое оборудование.

На предприятиях молочной промышленности этот вид оборотного водоснабжения можно применять для холодильных установок, вакуум-выпарных аппаратов, кристаллизаторов, заквасочников, а в связи с тем, что в этом виде оборудования вода не соприкасается с продуктом, то допускается использование технической воды.

После пластинчатых установок воду можно использовать повторно на наружную мойку автомашин, полив территории и пополнение оборотных систем.

Комплексное использование повторно-оборотных систем позволяет вовлечь в оборот до 70-80% воды от общего количества водопотребления.

Водоснабжение проектируют от городской сети или от собственных водоисточников –артезианских скважин с водонапорной башней и насосной станцией.

В системе водоснабжения молочных заводов следует предусматривать не менее двух резервуаров чистой воды для непрерывного обеспечения предприятий водой в часы наибольшего потребления и в аварийных ситуациях, а также для обеспечения времени контакта при хлорировании или постоянной скорости потока при обеззараживании ультрафиолетовым излучением и для наружного пожаротушения. Обмен воды в резервуарах должен производиться в сроки не более чем 48 ч. В каждом резервуаре должен храниться половинный объем суточной потребности воды на технологические и бытовые нужды.

В пояснительной записке описывают хозяйственно-питьевое, производственное (технологическое) и противопожарное водоснабжение, системы водоснабжения исходя из опыта работы предприятия молочной промышленности – места преддипломной практики.

Потребность в холодной воде (свежей и оборотной) рассчитывают по нормам водопотребления на одну тонну перерабатываемого сырья в зависимости от типа предприятия (приложение В). Результаты представляют в виде таблицы (таблица 4).

Таблица 4 – Расчет потребности воды

Вид воды	Расход воды, м 3 /ч
на 1 т перерабатываемого сырья	на все сырье
Оборотная, повторно используемая
Свежая питьевая из источника

Итоги расчета представляют в сводной таблице (приложение Г)

Создание систем оборотного водоснабжения

Рациональное использование чистой воды становится всё более актуальной проблемой на фоне надвигающейся экологической катастрофы и удорожания природных ресурсов. Это стимулирует человечество относиться с её расходованию более бережно, ответственно и взвешенно, выискивая пути по оптимизации потребления.

Что такое оборотное безотходное водоснабжение

Одним их таких способов является создание замкнутой системы переработки и очистки стоков для их последующего повторного использования. Такие комплексы чаще всего организуются на промышленных предприятиях, где расход ресурса достаточно большой. Потому единоразовая установка необходимого оборудования обходится дешевле, нежели постоянная подача чистой воды. Такая технология оправдана в случае, если её необходимо перекачивать из удалённого источника, или его ресурс очень ограничен.

Независимо от специфики работы предприятия и применяемого очистного оборудования оборотное водоснабжение это всегда габаритная многокомпонентная система. Она включает

1. канализацию для транспортировки стоков к месту аккумуляции
2. накопительную станцию, в которой установлены фильтры, отстойники и прочие устройства для избавления жидкости от примесей
3. трубопровод, подающий очищенную рабочую среду к технологическому оборудованию для нового цикла использования

Иногда система и разводка труб водооборотного водоснабжения может частично комбинироваться с обычным комплексом, тогда предприятие потребляет как очищенный собственными силами, так и перекачанный из внешнего источника ресурс.

Сфера применения

В последние годы она практически повсеместна и расширяется с каждым годом.

Металлургия

Здесь водооборотная схема используется для очищения газов. После прохождения технологического цикла жидкость сильно загрязнена, потому проходит несколько подготовительных стадий для повторного использования. Обычно это охлаждение, отстаивание, фильтрование.

Энергетика

В этой отрасли использование систем оборотного водоснабжения возможно на таких промышленных предприятиях, как атомные и тепловые электростанции. Здесь пар, поступающий от турбин, конденсируется и, перейдя в жидкость, служит для охлаждения различных механизмов и рабочих сред. Кроме того, она применяется для подпитки основного технологического процесса.

Машиностроение

В производстве очищенные стоки позволяют сократить до 90% расхода чистой воды при гальванической обработке металлов. Также они используются для промывки деталей, изготовления различных растворов, охлаждения механизмов.

Целлюлозно-бумажная отрасль

Ввиду того что в этой сфере вода используется очень активно и в больших объёмах, внедрение замкнутых систем здесь практически повсеместно. Доля оборотной жидкости составляет от 70 до 90%. Она используется для промывки исходного сырья на разных этапах переработки, обслуживания вспомогательных объектов (котельных, складов, ремонтных мастерских, компрессорных станций и т.д.),

Пищевая промышленность

Здесь применение замкнутого цикла оборотного водоснабжения необходимо для получения рабочей среды, которая используется для промывки полуфабрикатов, охлаждения технологического оборудования. Максимально отфильтрованная и подготовленная жидкость применяется при изготовлении молочных продуктов, алкогольных напитков, газировки.

Преимущества внедрения повторных систем

На первый взгляд может показаться, что установка столь сложного комплекса обернётся для предприятия дополнительными расходами, однако в ходе его эксплуатации проявляется масса плюсов.

1. Улучшение экологической обстановки в регионе. Выбросы вредных веществ в реки, озёра, грунт сокращаются в разы. Это не только благоприятно сказывается на состоянии природы, но и позволяет производству экономить на оплате штрафов за загрязнение окружающей среды.
2. Сокращение расходов на транспортировку ресурса. Создание и внедрение систем оборотного водоснабжения позволяет использовать свой очищенный ресурс, а не перекачивать его на большие расстояния из удаленных рек, озёр, хранилищ. В результате экономятся средства на монтаж, обслуживание, энергообеспечение насосных станций.
3. Продление срока эксплуатации промышленного оборудования. Этот достигается за счёт того, что в производстве используется очищенная до нужного состояния вода. Когда она подаётся из внешнего источника, её качество обычно гораздо хуже и требует больше усилий для подготовки. Если же она сразу поступает в технологический процесс, загрязнения и примеси могут стать причиной засорения и выхода из строя механизмов.
4. Сохранение важных для производства компонентов. В ходе работы в обычном режиме они сбрасываются вместе со сточными жидкостями, но оборотное повторное водоснабжение позволяет вернуть их для вторичного использования.

Принцип работы системы

Методы очистки отработанной жидкости подбираются на каждом предприятии индивидуально и зависят от типа примесей, которые в неё попадают в ходе прохождения технологического цикла. Прежде всего стоки поступают в накопительную ёмкость, откуда перекачиваются в станцию водоподготовки. В её комплектацию может входить оборудование для охлаждения и конденсации, отстойники, различные фильтры. Наиболее часто применяемые технологии очистки

1. механическая. Предполагает удаление из стоков крупных нерастворимых включений (минеральных или органических). Обычно это начальный этап, который готовит жидкость к прохождению тонкой фильтрации
2. ионный обмен. На этом этапе необходимо использование катионитовых фильтров для систем оборотного водоснабжения с целью избавления от тяжёлых металлов и снижения жёсткости получаемой жидкости
3. электрофлотация. Выполняется на специальном оборудовании, инициирующем процессы гидролиза. В результате стоки очищаются от нефтепродуктов, солей железа, магния, бактерий, поверхностно-активных веществ, устраняется их мутность и неприятный запах
4. обратный осмос. Наиболее эффективная методика, позволяющая избавиться от 99% примесей независимо от их характера. Она основана на том, что молекула воды имеет минимальный размер. Поэтому при прохождении через специальную мелкопористую мембрану в резервуаре, предназначенном для очищенного ресурса, оказывается только H2O

Как выполняется монтаж эффективного оборотного водоснабжения

Прежде всего необходимо провести анализ производственного процесса с целью определения состава примесей и загрязнений в стоках, расчёта потребностей в очищенной жидкости для технологического процесса. В зависимости от результатов определяется набор необходимого фильтрующего оборудования, его производительность, составляется детальный проект установки и подключения. Для каждого предприятия он разрабатывается индивидуально, поэтому вывести стандартный алгоритм монтажа довольно сложно.

На рисунке 1 показана примерная схема организации такого комплекса для автомойки.

В данном случае система замкнутого оборотного водоснабжения включает

1. Насос для перекачки стоков из канализации.
2. Резервуар для их аккумуляции.
3. Реактор, в котором загрязнённая вода смешивается с коагулянтом.
4. Флотатор, оснащённый фильтрационной мембраной.
5. Сборник шлама.
6. Бак для хранения очищенной жидкости.

В зависимости от специфики деятельности, масштабов предприятия установка и запуск в работу оборотного водоснабжения может быть сопряжена с разным уровнем денежных и трудовых затрат. Но при условии грамотной организации система в любом случае окупает себя со временем.

Вода в молочной промышленности

Вода на предприятиях молочной промышленности играет важную роль в различ­ных аспектах. Все технологические процессы производства молока и молочных продук­тов постоянно связаны с поддержанием контролируемого микробиоценоза. Такой контроль возможно осуществить лишь при условии систематической обработки технологи­ческого оборудования (емкости дли хранении молока (сливок), авто- и железнодорожные цистерны, аппараты дли выработки творожного сгустка и т.п.). Вода используется при том, как один из реагентов, наряду с сильными окислителями (гинохлориты), поверхностно-активными веществами, содой, едким натром. Холодная вода используется как растворитель моющих средств и, что очень важно, как средство дли заключительно­го ополаскивания посуды, тары, оборудования. Горячую воду и пар применяют в каче­стве самостоятельных средств, не имеющих равноценной замены на определенных эта­пах обработки. Поэтому нарушение их подачи или изменение требуемой температуры неизбежно приводить либо к перебоям в работе предприятия либо к некачественной под­готовке оборудовании и тары.

Поддержание чистоты в помещениях цехов и на территории предприятия может быть обеспечено также лишь при достаточном и надежном водоснабжении.

В ряде технологических процессов вода используется в качестве сырья, например при восстановлении сухого молока, или входит в непосредственный контакт с молочным продуктом (составление рассола для сыра, промывка масла, полученного способом сбивания).

Итак, нормальное протекание технологических процессов на предприятиях молочной промышленности во многом зависит от достаточного, бесперебойного водоснабжения. При этом следует отметить, что дополнительные трудности в организации вод снабжения связаны с неравномерным периодическим режимом водопотребления, и перебоях в подаче горячей, холодной воды и пара могут привести к порче продукции.

Кроме достаточного количества важно также и качество воды, подаваемой на молочные заводы. Согласно санитарным правилам на технологические цели можно использовать воду, соответствующую по своему составу и свойствам питьевой. Вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

В условиях молочного завода существуют факторы, при которых контаминация молока за счет технологической воды, даже умеренно загрязненной патогенными микробами, приводит к их размножению и накоплению до концентраций, достаточных для выражения человека при потреблении молочных продуктов. Одним из косвенных подтверждений этого является отсутствие «молочных» эпидемий вирусных кишечных инфекций. Присутствие вирусов в питьевой воде более вероятно, чем бактерий, однако вирусы в молоке не размножаются.

Что касается химического состава воды, используемой для технологических нужд молочного производства, реального прямого неблагоприятного (токсического) влияния от него трудно ожидать. Во-первых, по той причине, что молочные заводы создаются на обжитых территориях и водоснабжение организуется за счет источников, уже апробированных для питьевого водоснабжения, во-вторых, из-за малой дозы воды, непосредственно попадающей в молочные продукты. Практическое значение имеет изменение с органолептических свойств воды в зависимости от ее химического состава. При повышенном содержании в воде железа и марганца вода может иметь желтую окраску или бы мутной в результате выпадения нерастворимых гидроксидов металлов при контакте воды с воздухом. В условиях молочного завода такие нарушения органолептических свойств играют косвенную неблагоприятную роль, затрудняя обеззараживание воды как препаратами хлора, так и бактерицидным излучением. Если дополнительное обеззараживание воды на самом заводе не производится, содержание в воде железа и марганца ( бу дет ограничиваться не столько из-за изменения ее органолептических свойств, сколько из-за осложнения эксплуатации водопроводной сети, связанного с отложением солей железа и марганца на внутренней поверхности труб и санитарно-технических приборов.

Критериями пригодности воды по жесткости служит образование молочного камня в пастеризаторах, образование осадка на стеклянной таре, а также в рециркуляционных системах в результате реакций солей жесткости со щелочами, применяемыми при мойке оборудования и тары. Высокое содержание в воде органических веществ, интегрально оцениваемое по показателю биохимического потребления кислорода (ВПК) или перманганатной окисляемости, является косвенным признаком возможного бактериального заражения. С другой стороны, повышение этих показателей осложняет обеззараживание, так как приводит к большому расходу окислителей, используемых для этой цели, и снижает эффект обеззараживания.

Важным критерием санитарной надежности качества воды является постоянство ее солевого состава. Сезонные или нерегулярные колебания показателей сухого остатка, хлоридов, сульфатов, железа, даже если диапазон этих колебаний не выходит за пределы нормативов, являются сигналом того, что вода поступает в водопроводную сеть не из одного источника. Наиболее частой причиной этого может быть чрезмерно высокий уровень эксплуатации подземного водоносного пласта, превышающий его водообильность. Создающееся при этом низкое давление в эксплуатируемом пласте способствует подсосу воды из другого пласта, который может оказаться менее надежным. Снижение концентрации солей может наблюдаться после обильных дождей при эксплуатации грунтового водоносного пласта или в случае забора воды из толщи карстовых пород. Во всех случаях обнаружения колебания солевого состава воды необходимо установить его причину, усилить лабораторный бактериологический контроль и принять меры для повышения надежности качества воды инженерными средствами.

На предприятиях молочной промышленности расходуется большое количество горячей воды. Вода, как правило, подготавливается на самом заводе; в некоторых случаях она может поступать по городским сетям горячего водоснабжения. Система горячего водоснабжения для технологических нужд на молочном заводе должна быть закрытой.

Следует подчеркнуть недопустимость экономии воды питьевого качества за счет сокращения ее расхода на технологические и бытовые нужды работающих, так как это неминуемо приведет к неблагоприятным последствиям.

Организация водоснабжения молочного завода осложнена, с одной стороны, высо­кими требованиями к качеству воды и бесперебойности ее подачи на технологические нужды, с другой — ограниченными возможностями ее обработки на заводе. В этих усло­виях особое значение приобретает выбор источника водоснабжения завода, с тем чтобы при минимальной обработке воды была обеспечена подача ее в достаточном количестве и высокого качества.

В молочной промышленности применяются следующие методы очистки воды:

подготовка воды для котлов и систем охлаждения;

осветление и обеззараживание производственной воды;

дехлорирование обеззараженной воды для промывки масла;

удаление железа из железосодержащих вод, используемых в производстве;

обессоливание или нейтрализация молока или сыворотки (производство сухого молока);

обработка конденсата при сгущении молока;

очистка воды, используемой при восстановлении сухого молока.