Kas sukelia putų susidarymą maisto perdirbimo pramonės nuotekų valymo sistemose?

Putojimas yra viena iš pastoviausių eksploatacijos problemų maisto pramonės nuotekų valymo sistemose. Kai operatoriai susiduria su per dideliu putų kaupimu aeracinėse talpose, nuosėdinėse talpose ar antrinio valymo įrenginiuose, gamybos efektyvumas mažėja, valymo veiksmingumas silpnėja, o įrangos korozija paspartėja. Maisto pramonės įmonėms, kurios priklauso nuo patikimo nuotekų valymo sistemos, kad būtų laikomasi teisės aktų reikalavimų ir užtikrinta nepertraukiamas veikimas, būtina suprasti putojimo priežastis.

Putos maisto perdirbimo sistemose kyla iš įvairių šaltinių, kiekvienam reikalingos skirtingos diagnostinės ir šalinamosios priemonės. Maisto perdirbimo nuotekų sudėtingumas, kartu su paviršiaus aktyvių medžiagų, baltymų ir biologinių organizmų buvimu, sukuria sąlygas, kuriose be tinkamo valdymo putos yra neišvengiamos.

Biologiniai priežastys, dėl kurių susidaro putos valymo sistemose

Siūluotųjų organizmų dauginimasis

Biologinis putų susidarymas maisto perdirbimo nuotekų valymo sistemose dažnai kyla dėl plaušuotų mikroorganizmų, tokių kaip Nocardia, Actinomyces ir Microthrix rūšys, peraugimo. Šie organizmai sukuria hidrofobines ląstelių paviršius ir išorines polimerines medžiagas, kurios stabilizuoja oro burbulus, suformuodamos ilgalaikes putų struktūras, atsparias įprastoms atskyrimo metodikoms. Kai maisto perdirbimo nuotekų srautai pateikia per daug organinės medžiagos be pakankamo kietųjų dalelių išlaikymo laiko arba tirpinto deguonies kontrolės, plaušuotų organizmų populiacijos sparčiai auga ir dominuoja aktyvintų dumblių bendruomenėje.

Plonšių organizmų dauginimasis ypač ryškus maisto perdirbimo įmonėse, nes jų nuotekose yra didelės cukrų, riebalų, baltymų ir kitų lengvai biodegraduojamų junginių koncentracijos. Esant mažo deguonies stresui ar aukštoms maisto–mikroorganizmų santykio reikšmėms plonšių rūšys išstumia ledo susidarančias bakterijas, dėl ko sutrinka nuosėdų nusėdimas ir susidaro nestabili putų danga. Šis biologinis reiškinys tiesiogiai sumažina nuvalymo etapų veiksmingumą ir sudėtingina vėlesnių valymo vienetų veikimą.

Tirpios mikrobinės medžiagos ir ekstracellulariniai polimerai

Bez siūluotųjų organizmų putų stabilumas maisto pramonės nuotekų valymo procese labai priklauso nuo tirpių mikrobinės kilmės produktų (SMP) ir išorinių polimerinių medžiagų (EPS), kurios išsiskiria biologinio skilimo metu. Šie baltymai ir angliavandeniai veikia kaip natūralūs paviršiaus aktyvūs junginiai, sumažindami paviršiaus įtempimą ir leisdami putoms susidaryti net sistemose su normaliomis nusėdimo savybėmis. Aukštos SMP koncentracijos rodo metabolinį stresą biologinėje bendruomenėje, dažnai sukeltą staigių organinės apkrovos šuolių, būdingų maisto pramonės gamybos procesams.

EPS sudėtis keičiasi priklausomai nuo maisto pramonės nuotekų charakteristikų. Įmonės, perdirbančios pieno produktus, gamina baltymų kilmės SMP, o įmonės, perdirbančios mėsą ar jūros produktus, – kitokius polimerų profilius. Šių biologinių požymių supratimas padeda eksploatuotojams numatyti putų susidarymo atvejus ir taikyti prevencines biologines kontrolės strategijas vietoj reaktyvių cheminių priemonių.

Cheminių ir eksploatacinių veiksnių, sukeliančių putų susidarymą, priežastys

CIP likučiai ir paviršiaus aktyviosios medžiagos pernešimas

Maisto perdirbimo įmonėse taikomos „valymas vietoje“ (CIP) procedūros į nuotekų srautus įveda didelius kiekius valymo priemonių, dezinfekcinės priemonės ir ploviklių. Kai CIP praplautinio vandens srautas patenka į maisto perdirbimo nuotekų valymo sistemas be pakankamo laikymo ar išlyginimo, paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracija staigiai padidėja, kuriant paviršiaus aktyviųjų medžiagų pagrindu susidarančių putų užuomazgas. Skirtingai nuo biologinio putų susidarymo, kuris vyksta palaipsniui, CIP sąlygotas putų susidarymas pasireiškia staiga po valymo ciklų ir dažnai tiesiogiai susijęs su eksploataciniais grafikais.

Anioniniai paviršiaus aktyvūs medžiagų mišiniai, naudojami komercinėse CIP formulėse, atsparūs biologiniam skaidymuisi tipiškomis biologinio valymo etapų gyvavimo trukmėmis, todėl lieka prieinami putoms stabilizuoti visoje valymo grandinėje. Ši ištvermingumas reiškia, kad CIP likučių sukeliamos putos dažnai natūraliai išsisklaido tik po kelių dienų, todėl pritęsia eksploataciniai sutrikimai. Pažangūs maisto perdirbimo įrenginiai vis dažniau taiko CIP nuotekų atskyrimą ir pirminį valymą, siekdami pašalinti paviršiaus aktyviąsias medžiagas prieš jas patenkinant į pagrindinę biologinio valymo sistemą.

Ištirpusio deguonies ir pH disbalansai

Netinkamas oro tiekimas arba prastas maišymas maisto perdirbimo nuotekų valymo sistemose sukuria anaerobines mikrozonas, kuriose plinta siūluotosios organizmų rūšys ir padidėja dujų gamyba. Panašiai, nepakankamas tirpusis deguonis smailių organinės apkrovos laikotarpiu sumažina lepštelinių bakterijų konkurencinį pranašumą, todėl putų gaminančios rūšys įsitvirtina ir įgyja dominavimą. Eksploatuotojai, kurie nesuderina oro tiekimo galios su faktinėmis maisto perdirbimo gamybos reikmėmis, dažnai pastebi pagreitėjusią putų kaupimąsi gamybos smailės metu.

pH svyravimai taip pat veikia putų susidarymą. Kai maisto pramonės nuotekos rūgštėja dėl sparčios mikrobinės fermentacijos arba kai šarminės CIP likutinės medžiagos sukuria šarmines sąlygas, susidariusis pH šokis sutrikdo biologinį pusiausvyrą. Abi situacijos skatina SMP išsiskyrimą ir siūluotųjų mikroorganizmų peraugimą. Optimalių biologinio valymo sąlygų palaikymui maisto pramonės sistemose reikia nuolat stebėti tirpųjį deguonį, pH, kietųjų dalelių retencijos trukmę bei maisto–mikroorganizmų santykį, kad būtų išvengta šių grandininės reakcijos pasekmių.

Diagnostikos ir valdymo metodai

Putų kilmės nustatymas sisteminės analizės pagalba

Veiksmingas putų valdymas maisto pramonės nuotekų valymo procese prasideda tikslia diagnoze. Biologinės putos dažniausiai būna rudos ar švelniai rudos spalvos, išlieka stabilios temperatūros pokyčių metu ir susijusios su laikotarpiais, kai organinės apkrovos yra didelės. Cheminės putos, kilusios dėl CIP likučių, būna baltos ar permatomos, greitai išsisklaido taikant priešputes, o jų atsiradimas numatomas po valymo operacijų. Putų sudėties analizė, stebėjimas jų pasirodymo laiko modelių, susietų su gamybos grafiku, bei mišraus skysčio pakabintųjų kietųjų dalelių (MLSS) nusėdimumo stebėjimas padeda eksploatuotojams tiksliai nustatyti, su kuria iš trijų problemų – biologine, chemine ar hibridine putų problema – jie susiduria.

Tikslinės maisto pramonės įmonių putų mažinimo strategijos

Kai tik nustatę putų susidarymo pradžią, operatoriai gali taikyti tikslinius įsikišimus. Biologiniam putų susidarymui sumažinti padeda padidinti kietųjų dalelių išlaikymo laiką, pagerinti oro tiekimo kontrolę ir optimizuoti nuotekų pašalinimą, kad būtų sumažinta siūluotųjų organizmų populiacija. CIP sąlygotam putų susidarymui veiksminga lyginimo talpos didinimas, stiprių CIP nuotekų atskyrimas arba paviršiaus aktyvių medžiagų šalinimo pirminė apdorojimo įranga. Kai kurie pažangūs maisto perdirbimo objektai derina kelis požiūrius – diegia realaus laiko putų jutiklius, kurie inicijuoja automatinius veiksmus, pvz., pasirinktinį oro tiekimą sumažinant ar pasirinktines baseinus izoliuojant, kol sąlygos vėl stabilizuojasi.

Profilaktinė valdymo sistema vis dar yra geresnė už reaktyviąją gydymo sistemą. Reguliarios maisto perdirbimo nuotekų savybių stebėsenos, stabilios biologinės bendruomenės sudėties priežiūros bei technologinio optimizavimo su įrangos našumu integravimas maksimaliai padidina valymo patikimumą. Įmonės, kurios sprendžia šakninius priežastinius veiksnius, o ne tik simptomus, pasiekia ilgalaikį putų susidarymo įvykių sumažėjimą, gerėjančią reglamentinę atitiktį ir žemesnes eksploatacines sąnaudas vienam nuotekų kubiniam metrui.

DUK

Kokia yra skirtumas tarp biologinio ir cheminio putų susidarymo maisto perdirbimo valymo sistemose?

Biologinis putų susidarymas kyla dėl siūlišų mikroorganizmų peraugimo ir mikrobinės medžiagų apykaitos produktų gamybos, dažniausiai būna rudo ar šviesiai rudo atspalvio, tuo tarpu cheminis putų susidarymas kyla dėl CIP valymo priemonių paviršiaus aktyviųjų medžiagų ir būna baltas ar permatomas. Biologinės putos susidaro palaipsniui, kartu su organinės apkrovos pokyčiais, tuo tarpu cheminės putos pasirodo staiga po valymo ciklų. Jų skirtumo nustatymas nukreipia į tinkamas taisomąsias priemones ir neleidžia taikyti neveiksmingų gydymo metodų.

Kaip CIP nuotekos prisideda prie putų susidarymo maisto pramonės perdirbimo įmonių nuotekų valymo sistemose?

CIP procedūros į sistemą įneša anijonines paviršiaus aktyviąsias medžiagas ir valymo priemones, kurios yra atsparios biologiniam skaidymuisi ir stabilizuoja oro burbulus visoje valymo sistemoje. Paviršiaus aktyviųjų medžiagų turtingos CIP skalavimo vandens nuotekos, patenkančios į maisto pramonės nuotekų valymo sistemą be pakankamo pirminio valymo, perkrauna biologines sistemas ir skatina putų susidarymą. CIP nuotekų atskyrimas nuo kitų nuotekų arba paviršiaus aktyviųjų medžiagų pašalinimas prieš biologinį valymą žymiai sumažina šį putų susidarymo mechanizmą.

Kokius eksploatacijos parametrus reikia stebėti, kad būtų užkirstas kelias putų susidarymui maisto pramonės nuotekų valymo procese?

Pagrindiniai parametrai apima tirpios deguonies koncentraciją, mišrinio skysčio pH, kietųjų dalelių išlaikymo laiką, maisto ir mikroorganizmų santykį bei oro įpurškimo baseino maišymo modelius. Palaikant tirpią deguonį aukščiau nei 2 mg/L, stabilizuojant pH arti neutralaus lygio ir subalansuojant organinės apkrovos kiekį su biologinėmis galimybėmis, išvengiama sąlygų, kurios skatina plaušinių mikroorganizmų augimą ir per didelį mikrobiologinių produktų išsiskyrimą. Šių parametrų reguliarus stebėjimas leidžia laiku aptikti putų susidarymo riziką dar prieš įvykstant eksploataciniam sutrikimui.