Radna organizacija HP „Droga“ ima svoje pogone locirane na Slovenačkoj obali i u unutrašnjosti Slovenije. Njihova delatnost je sledeća:
OOUR „Začimba“ u Seči kod Portoroža prži kafu, pakuje filter-čajeve i prerađuje začine i mirođije. Njezine specijalnosti su mešavine prirodnih začina i mirođija za potrebe mesne, riblje i konditorske industrije. Mlinovi su hlađeni tekućim azotom, a mlevenje se obavlja u atmosferi azota.

OOUR „Soline“ u Portorožu proizvodi morsku sol. Njihova sol upotrebIjava se u širokoj potrošnji i industriji. Za potrebe mesne industrije priprema se sol za rasole.
OOUR „Kmetijska proizvodnja“ u Luciji kod Portoroža gaji breskre, lozu masline i povrće na plantažama u dolini Dragonje i okolini Izole.
OOUR „Argo“ u Izoli izrađuje koncentrate za supu, instant kafu (sprej-sušenje) , kečape, živinsku paštetu i drugo.
OOUR „Riba“ u Izoli ima flotu od 22 ribarska broda. Njezin ribolovni rejon obuhvata Severni Jadran. U poslednje vreme uvodi novu tehnologiju ulova sa povlačnom mrežom, koja će delimično zameniti mreže plivarice.
OOUR „Delamaris“ u Izoli prerađuje ribu od domaćeg ulova i iz uvoza. U svom sastavu ima i pogon za izradu limene ambalaže za riblje konzerve.
OOUR „Sudest“ iz Gradišča pri Obrovu prerađuje razne vrste žitarica u instantizirane proizvode (instant polenta, instant ajdovi žganci).
OOUR „Gosad“ iz Središča ob Dravi vrši otkup gljiva, povrća i voća i iste prerađuje i pakuje.

Uz nabrojane osnovne organizacije udruženog rada koje se bave fizičkom proizvodnjom u sastavu RO HP „Droga“ nalazi se i OOUR „Živila“ sa detaljističkom trgovinom te OOUR „Robni promet“ koji za sve proizvodne OOUR-e obavlja nabavne, prodajne i transportne poslove.

Sve proizvodne osnovne organizacije udruženog rada u svojim tehnološkim postupcima troše i vodu. Problematika otpadnih voda od jednog do drugog bitno je različita. Sa gledišta opterećenja okoline otpadnim vodama bitno odskaču „Gosad“ sa preradom povrća i „Delamaris“ sa preradom ribe.

„Delamaris“ prerađuje dnevno 30 do 4-5 t ribe u riblje konzerve (uglavnom sardine) i mešane riblje konzerve (riba sa povrćem). Kod ove proizvodnje potrošenu vodu dovi preko dekantacijskog bazena u kojem se odvajaju tvari s različitom specifičnom masom.

Delići teži od vode skupljaju se na dnu, otkuda se periodično odstranjuju. Masnoće koje isplivaju na površinu skupljaju se, prekuvavaju i prečiste na centrifugi. Tako dobivena tehnička masnoća ima svoje potrošače u hemijskoj industriji i industriji prerade kože. Kod tog načina obrade otpadnih tehnoloških voda ostaje u efluentu još dosta suspendovanih delića i emulgovanih masnoća i kao takav predstavlja potencijalnu opasnost za okolinu. Otpadne vode ne sadržavaju toksičnih materija i podložne su trulenju. Kao takve oduzimaju recipientu (morskoj vodi) kiseonik. Postoji još mogućnost prelata iz aerobnog u anaerobno stanje što je uzrok neprijatnog mirisa u okolini. Emulgovane masnoće, zbog manje specifične mase isplivaju na razinu mora i pod uticajem struje, vetra i valova dospevaju na obale. Sedimentne supstance talože se na dno, prekrivaju ga nepropusnim talogom koji sprečava normalne životne procese i razvoj uobičajenih biljnih i životinjskih organizama.

Kod priprema investicija za modernizaciju prerade riba, potrebno je i adekvatno rešenje problema zagađivanja vode. Tako je dogovoreno, da će Delamaris pročišćavati svoje tehnološke otpadne vode do takvog stupnja, da mogu biti primljene u gradski sistem za pročišćavanje i kao takve podvodnim kanalom (1500 m) puštane u more. Za tu nameru predviđa se mehanički način obrade vode.
Vode koje je potrebno obraditi dolaze od sledećih tehnoloških faza:

1. odmrzavanje, pranje i sortiranje ribe, ljuske, krv, sitna riba
2. rezanje riba: Ijuske, peraja, delovi riblje utrobe, emulgirane masnoće, krv
3. kuvanje riba: emulgirane masnoće, vodotopive belančevine
4. pranje konzervi: masnoće
5. sterilizacija: masnoće u sasvim malim količinama.

Kod izbora tehnološkog procesa vodilo se računa, da se izaberu takva postrojenja, koja iziskuju što manju potrošnju vode. Voda koja se može reciklirati je samo ona koja se koristi kao voda za hlađenje kod sterilizacije konzervi i kao takva se reciklira.

Kvantitet tehnoloških otpadnih voda varira ovisno o strukturi i kapacitetu proizvodnje. Najjači protok vode je u I. smeni a najmanji u II. smeni. Prosečni protok iznosi 100 m /sat, u špici i do 120 m3/sat
Prosečna analiza daje sledeći sastav:

• pH 6-8
• talog 300 – 1500 mg/1
• suspenzije 1500 – 5000 mg/1
• belančevine 1000 – 3000 mg/1
• masnoće do 2500 mg/1
• BPK₅ 2000 mg/1

U okviru obrade otpadnih voda, potrebno je spomenuti i ulogu postrojenja za preradu ribljih otpadaka u riblje brašno. Od faze rezanja i sortiranja dobija se dnevno cca 12 t riba, ribljih glava i iznutrica, Otpadni materijal se blanšira, presuje, suši i melje. Vodu od blanširanja i presovanja vodi se preko separatora za odvajanje masnoće. Bezmasna „supa“ se u isparivaču koncentrira na 40% s. tvari. Ovako dobiveni koncentrat se suši zajedno sa ostalim materijalom posle presovanja. Na taj način se riblje brašno obogati još vodotopnim belančevinama i mineralima koji bi inače bili izgubljeni. U to postrojenje uvodi se i voda od kuvanja riba i to u fazu obrade tekućine (separiranje i koncentriranje). Tako to postrojenje praktički nema štetnih otpadnih voda.

Preostale otpadne vode se pumpaju preko kontinuiranog sita sa otvorima na 4 mm. Tu se izdvaja čvrsti materijal (glave, ljuske, peraje) koji se dalje prerađuje u riblje brašno, a voda se skuplja u bazenu za izravnavanje. Bazen za izravnavanje ima kapacitet 40 m3 i služi za izravnavanje količinskih i koncentracijskih udara. Voda i dalje prelati u bazen za flotaciju zapremine 80 m3. Za flotaciju masnoće i drugih suspendovanih čestica, dodaje se već prečišćena voda saturirana vazduhom pod pritiskom od 6 atmosfera. Dolaskom saturirane vode na normalni pritisak iz nje se izdvaja vazduh u obliku finih mehurića. Mehurići se zahvate za emulgirane i suspendovane čestice te ih odnose na površinu. Mešavina proteinskih i masnih čestica koji se tako skuše mehanički se ostruže u bazenu za prihvat proizvoda. Struganje je periodično i kod toga se nivo u bazenu automatski spusti do 15 cm s namerom, da se s materijalom skine što manje vode. Ovako skupljena mešavina masnoće i proteina, preko izmenjivača topline gde se zagreje na 70 – 75°C, pumpa se na dekanter (separator za odvajanje čvrstih materijala). Zagrevanje Je potrebno zbog boljeg rada dekantera. Dobiveni čvrsti materijal se prerađuje u riblje brašno. Mešavina vode i masnoće iz dekantera se dogreva na 80°C i separira zbog odvajanja vode i masnoće. Masnoće se skupljaju u cisterni, a voda se vraća u bazen za flotaciju.

Takvim načinom čišćenja dobija se dnevno cca 2500 kg belančevinskog materijala i 2400 kg masnoće.
Predviđa se sledeća analiza efluenta:

• pH 6-8
• talog 30 – 50 mg/1
• suspenzije 40 – 50 mg/1
• belančevine 400 mg/1
• masnoće 170 mg/1
• BPK₅ 350 -450 mg/1

Otpadne vode tih karakteristika sposobne su za odvođenje u kanalizaciju odnosno na čišćenje u komunalni biološki postupak čišćenja.
Takvim načinom čišćenja ne rešava se samo problem zaštite čovekove okoline već se ostvaruje i određena materijalna dobit.

U većini primera se kod čišćenja otpadnih voda dobiva proizvod, koji predstavlja problem daljeg korišćena. U našem primeru dane okolnosti potpomažu u tome, da dobivamo ishranu za životinje i tehničke masnoće

Sadržaj

POKROVITELJI SAVETOVANJA
ORGANIZAOIONI ODBOR
NAUČNO – STRUČNI ODBOR
Rešavanje problematike otpadnih voda u HP „Dropa“

PLENARNA PREDAVANJA

Dr V. JOHANIDES, Dr V. MARIĆ
Biokemijsko inženjerstvo i zaštita okoline

Dr G. SOEDERLUND
Karakteristike i obrada otpadnih voda koje nastaju pri preradi ribe

J. BENAK, R. CINKLER, M. BAČKO
Otpadne vode fabrike šećera i njihovo prečišćavanje

Dr J. BARAS , Dr Z. DUVNJAK, Dr S. GRBA
Otpadne vode industrije vrenja

M. BAČKO, R. CINKLER, J. BENAK
Neka pitanja u vezi dispozicije otpadnih voda svinjogojskih farmi

Dr J. BARAS, Mr S. SUDŽUKOVIĆ, S. LONČAR, P. STANČEVIĆ
Otpadne vode industrijske prerade kukuruza

R. CINKLER, M. BAČKO, J. BENAK
Otpadne vode industrije mesa

SAOPŠTENJA

B. MEJAČ, Dr M. DULAR
Nova tehnologija čišćenja otpadnih vod prehrambene industrije

Dr S. BAN
Biokemijsko-inženjerski pristup riješavanju otpadnih voda prehrambene i fermentacijske industrije

A. CIMERMAN, A. PERDIH, J. FRIEDRICH
Uporaba gliv za obdelavo odpadnih vod prehrambene industrije

C. MILOVANOVIĆ
Otpadne vode industrije mleka i metode njihovog prečišćavanja sa osvrtom na mogućnost iskorišćenja surutke kao sporednog proizvoda

L. BARBARIĆ
Primjena perforiranih rotirajućih sita u postupcima predpročišćavanja otpadnih voda prehrambene industrije

I. LESKOŠEK, Dr J. BARAS, Dr L. KNEŽIĆ, L. POPOVIĆ
Toksično delovanje jona teških metala na biološku obradu otpadnih voda

Mr I. STANKOVIĆ, LJ. IVANOVIĆ
Prečišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije u Kraljevu

Mr M. ROŠ, Dr M. DULAR
Napovedovanje napihovanja aktivnega blata z merjenjem hitrosti porabe kisika

Dr S. KONČAR-ĐURĐEVIĆ, P. ARANĐELOVIĆ
Putevi olova iz izduvnih gasova benzinskih motora do konzervi voća i povrća i do čoveka

Mr J. ZAGORC-KONČAN, D. LOVINČIĆ, Dr M. DULAR
Kratak pregled nekaterih metod za dološevanje strupenosti odpadnih vod

Dr Ž. TOBAŠKI, I. MEZEI, Mr K. MEZEI, N. TOT, E. ŠVAN
Ispitivanje mogućnosti izdvajanja neosapunjivih materija iz masnoća otpadne vode rafinerije jestivog ulja

Mr M. JOVAKOVIĆ, Mr H. TOMANOVIĆ, D. KRSTIĆ, M. SUBOTIN
Problematika vodosnabdevanja u prehrambenoj industriji Vojvodine i stanje u pogledu obrada otpadnih voda

A. PERDIH, S. ŠKAFAR, A. CIMERMAN
Problematika odpadnih vod iz predelave sadja in zelenjave

Karakteristike i obrada otpadnih voda koje nastaju pri preradi ribe

G.Soederlund PhD, DSci

VIAK Consulting Engineers, Stockholm

Characteristics and treatment of fish efpluent

The main characteristics of a fish processing effluent have been given and appropriate treatment processes were considered.

Especial attention has been paid to the settling operation and the basic criteria for settling units design.

In addition, future trends in treatment technology of fish effluents, as well as recovery of valuable by products and recycling possibilities have been considered, also.

Karakteristike otpadnih voda

Otpadne vode, koje nastaju pri preradi ribe, sadrže pretežno organsko zagađenje i, kao i druge slične vrste otpadnih voda, normalno se karakterišu preko biohemijske potrebe kiseonika (BPK5), sadržaja suspendovanih materija (SM), sadržaja masnoća, određenog kao petroletarski ekstrakt, pH i temperature.

Pored toga, pre nego što se donese konačna odluka i usvoji optimalno rešenje za postupanje sa ovim otpadnim vodama i za njihovo konačno odlaganje, neophodno je potrebno odrediti njihovu količinu i mesto njihovog ispuštanja.

U Švedskoj je direktno ispuštanje sirovih otpadnih voda u recipijente strogo zabranjeno i sve vode se moraju prethodno prečišćavati u skladu sa Zakonom o zaštiti životne sredine i Uredbom o zaštiti životne sredine, u kojoj stoji: „Svaki onaj koji obavlja ili namerava obavljati aktivnosti koje imaju štetan uticaj na životnu sredinu, mora sprovesti odgovarajuće zaštitne mere, prihvatiti svako neophodno ograničenje u smislu razvoja preduzeća i, inače, preduzeti sve preventivne korake, u razumnim granicama, kojima se sprečavaju ili ublažavaju štetni uticaji na životnu sredinu“.

Kada je reč o kvalitetu prečišćenog efluenta, normalno se zahteva da njegova BPK vrednost ne bude veća od 15 mg/l i da sadržaj suspendovanih materija u njemu ne bude veći od 20 mg/l, mada se ovi zahtevi ponekad pooštravaju, ili čak postavljaju i dodatni zahtevi, kao, na primer, u pogledu sadržaja fosfora, koji se ograničava na 0,1 – 0,5 mg/l. U slučaju kada se otpadne vode ispuštaju u kanalizaciju, plaća se poseban doprinos, kojim se pokrivaju troškovi njihovog izvođenja i obrade, kao i obrade mulja u centralnom postrojenju.

Izvestan oblik prethodne, delimična obrade otpadne vode, uz primenu ujednačavanja protoka pre ispuštanja, najčešće predstavlja ekonomski opravdanu meru, pošto se doprinos za korišćenje kanalizacione mreže normalno računa na maksimalne, a ne na prosečne vrednosti protoka i organskog opterećenja. Mada osnovne parametre za određivanje stepena zagađenosti otpadne vode, a time i visine doprinosa, predstavljaju BPK ili HPK, suspendovane čvrste materije i fosfor, umesto njih se često koriste i drugi parametri, kao što su sadržaj hlorida ili sulfata, pa čak i sadržaj niza toksičnih metala, na primer, hroma, olova, bakra ili kadmijuma, koji su istina retko značajni za otpadne vode koje potiču od prerade ribe.

Prema tome, najvažnije i najznačajnije karakteristike otpadnih voda, koje nastaju pri preradi ribe i koje se moraju određivati, su:

• protok otpadne vode i njegova fluktuacije u toku radnog ciklusa u proizvodnji,
• BPK i njene varijacije u toku radnog ciklusa, pri čemu je najčešće korisno da se naznači da li je određivanje vršeno u sirovoj ili u prethodno taloženoj vodi,
• sadržaj suspendovanih materija i
• drugi parametri, kao što su sadržaj masnoća, HFK, pH i temperatura.

Za različita ispitivanja karakteristika otpadnih voda, koja su izvršena u brojnim pogonima za preradu rube u Švedskoj karakteristično je da sva ona pokazuju veliku promenljivost rezultata, čak i u onim slučajevima kada su upoređeni sasvim slični procesi. Jasno je da karakteristike otpadne vode zavise u najvećoj meri od primenjenog proizvodnog procesa i od lokalne prakse i uslova, te je upravo tim elementima potrebno posvetiti posebnu pažnju. Često je moguće ostvariti praktičnu integraciju postrojenja za obradu otpadnih voda i proizvodnog procesa, uključujući redukciju količine i stepena zagađenosti otpadne vode i regeneraciju sporednih proizvoda, sa određenom prodajnom vrednošću, čime se značajno mogu redukovati troškovi obrade.

Tabela 1. Karakteristike otpadne vode od prerade ribe

(g/m3)
BPK	5.000-20.000
suspedovane materije	1.000-l0.000
masnoće	1.000-6.000

Na varijacije specifičnog stepena zagađenosti, izraženog preko BPK, najviše utiče način rada u proizvodnom pogonu, kao i to u kom su stepenu primenjene mere u smislu redukovanja količine i stepena zagađenosti otpadnih voda. Na primer, kontrolisano i usklađeno pražnjenje kada i tankova, sprečavanje nekontrolisanog izlivanja otpadne vode po podu, instaliranje uređaja za kontrolu nivoa tečnosti, i posebno, prikupljanje škrga, utrobe, repova i kostiju, značajno doprinose umanjenju ukupnog zagađenja. U istom smislu deluju i kontrolisano prikupljanje krvi i propuštanje otpadne vode kroz fina sita, kao i poboljšana separacija masnoća.

Procesi obrade

Kao i ostale otpadne vode iz prehrambene industrije i otpadne vode od prerade ribe sadrže visok procenat biorazgradljive organske materije i mogu se prečišćavati biološkim procesima. Međutim, ova vrsta otpadnih voda po pravilu zahteva prethodnu obradu, pre primene biološke faze prečišćavanja.

Osnovna svrha ove prethodne obrade, koja se mora prilagoditi svakom kohkretnom slučaju, je uklanjanje grubih, suspendovanih i taložnih čvrstih materija i masnoća, kao i uravnoteženje hidrauličkog opterećenja narednih faza obrade. Otpadne vode od prerade ribe najčešće nastaju u pogonima sa ograničenim radnim vremenom, pa se po pravilu moraju ugrađivati uređaji za uravnoteženje protoka, da bi se postrojenje za njihovu obradu ravnomernije opteretilo. Pošto praktično sva postrojenja za prethodnu obradu otpadnih voda od prerade ribe uključuju i taložni bazen, preporučljivo je nešto detaljnije razmotriti pitanje projektovanja ove jedinice.

Taložni bazen

Švedski nacionalni odbor za zaštitu životne sredine je 1975 godine naimenovao VIAK da ispita efikasnost taložnika u deset najvećih pogona za preradu ribe u Švedskoj i da utvrdi teorijske osnove za projektovanje takvih jedinica u ovakvim pogonima.

Pre svega, separacija masnoća i taložnih materija iz otpadne vode od prerade ribe može se obaviti u taložnicima, pod uslovom da se primeni nisko površinsko opterećenje.

Da bi se ostvario visok stepen separacije moraju biti ispunjeni sledeći kriterijumi:

1. Dovoljno velika taložna površina (nisko površinsko opterećenje)
2. Dovoljan prostor za smeštaj mulja (plivajućeg i staloženog)
3. Ravnomerna raspodela otpadne vode po čitavoj površini taložnika
4. Izlazna zona taložnika mora biti tako projektovana da ne dolazi do iznošenja mulja
5. Rad i održavanje jedinice moraju biti jednostavni.

Laboratorijska ispitivanja karakteristika sirovih otpadnih voda iz nekoliko pogona za preradu ribe u Švedskoj dala su sledeće rezultate (tabela 2):

Tabela 2: Uklanjanje suspendovanih čvrstih materija i masnoća taloženjem (laboratorijski rezultati)

Površinsko opterećenje (m3/m2.h)	Sadržaj suspendovanih materija (g/m3)	Stepen redukcije (%)	Sadržaj masnoće (g/m3)	Stepen redukcije (%)
sirova otpadna voda	13.000	–	3.200	–
3,0	10.600	18	2.000	38
2,0	10.600	18	1.800	44
1,0	10.500	19	1.700	47
0,5	10.400	20	1.500	53

Ovi rezultati pokazuju da se u taložnicima sa niskim specifičnim opterećenjem može ostvariti uklanjanje masnoća od najviše 5o% i uklanjanje suspendovanih materija od najviše 2.0%, Veća opterećenja imaju za posledicu lošiju separaciju masnoća. Pošto protok otpadne vode i prerade ribe značajno varira u toku dana, taložnik se mora dimenzionisati za maksimalni protok, ili se moraju razmotriti i preduzeti odgovarajuće zaštitne mere. Ukoliko se ne preduzme ništa u smislu uravnoteženja protoka, u toku pojedinih radnih perioda ne ostvaruje se nikakva redukcija sadržaja masnoća, a mogućnost iznošenja mulja iz taložnika postaje sasvim realna.

Maksimalni protoci se dobijaju pri pražnjenju kada i rezervoara, pri pranju podova, itd. Međutim, upravo podaci o vrednostima i učestanosti pojave maksimalnog protoka najčešće nedostaju i moraju se pažljivo ispitati u svakom konkretnom slučaju. Našim ispitivanima, izvršenim u Švedskoj, mi smo, međutim, utvrdili da se ovi maksimalni protoci javljaju u toku 15-minutnih perioda i da se količine vode kreću između 5 i 6 m , što znači da su vrednosti maksimalnih protoka 20-24 m3/h. Kako je prosečni protok otpadne vode bio oko 6 m3/h, može se zakliučiti da je maksimalni protok približno jednak četvorostrukom prosečnom protoku. Takođe je nađeno da je maksimalni časovni protok približno jednak dvostrukom srednjem časovnom protoku.

Na osnovu svega ovoga dobija se:

• Srednji dnevni protok (osmočasnvno radno vreme) q m3/h
• Maksimalni časovni protok 2q m3/h
• Maksimalni protok 4q m3/h

Uzimajući u obzir i laboratorijske rezultate, prikazane u tabeli 2, naš predlog za dimenzionisanje taložnika u pogonima za preradu ribe bi bio sledeći:

• Protok (m3/h) q-2q-4q
• Površinsko opterećenje (jednako ili manje od m3/m2.h) 0,5-1,0-2,0

Sirova otpadna voda od prerade riba sadrži 1000-10000 gr/m3 suspendovanih materija i 1000-6000 g/m3 masnoće. Ako se pretpostavi da je sadržaj suspendovanih materija jednak 5000 g/m3, a masnoća 5000 g/m3, da je stepen uklanjanja suspendovanih materija 20%, a masnoća 50% i da je sadržaj suve supstance u plivajućem mulju 7,5%, a u istaloženom mulju 5%, može se sračunati količina mulja (tabela 3).

Tabela 3: Sračunata visina mulja u taložniku

–	Sadržaj suve substance (kg/m3)	časovno (cm)	dnevno (cm)	nedeljno (5 radnih dana) (cm)
Staloženi mulj	0,5	1,0	8	40
Plivajući mulj	0,75	1,0	8	40
Ukupno	1,25	2,0	16	80

Preporuke za projektovanje taložnika u pogonima za preradu ribe su:

Površinsko opterećenje kako je dato na str.6

Odnos dužine; i širine pravougaonog taložnika 2:1
Dubina 1,5 m

Pregrade na ulazu i izlazu, postavljene 0,5 m ispod i 0,75 m iznad površine.

Uz ispunjene ove uslove, mulj se može prikupljati jednom nedeljno.

Biološki sistemi

Otpadna voda od prerade ribe, koja je prošla prethodnu obradu, normalno se može obrađivati zajedno sa otpadnom vodom iz domaćinstva. U većini postrojenja za biološku obradu otpadnih voda u Švedskoj koristi se postupak aktivnog mulja. Do sada nije objavljen ni jedan slučaj nepovoljnog uticaja otpadne vode od prerade ribe, koja se nalazi u smeši sa otpadnom vodom iz domaćinstva, na proces obrade.

Buduće tendencije i razvoj

Regeneracija i recikliranje.

Jedan od najznačajnijih trendova, koji se danas može zapaziti kao sve prisutniji u industriji prerade ribe, je tendencija da se integrišu uređaji za obradu otpadnih voda sa proizvodnim procesom.

Na pojavu ovog trenda uticalo je više faktora. Orijentacija na manji broj većih proizvodnih jedinica, sa intenziviranom proizvodnjom, omogućila je efikasnije korišćenje sirovina i vodenih resursa. Naglo rastuće cene sirovina i vode takođe deluju stimulativno na dalji razvoj tehnologije. Kao ilustracija ovih tendencija može poslužiti sledećih nekoliko primera.

Mašina za preradu ribe.

Oprana riba se transportuje do rotirajućih noževa, kojima se uklanjaju škrge, utroba i peraja. Škrge i utroba se usisavaju vakuumom, transportuju u hladnjaču i pripremaju za prodaju. Riba, potom prolazi drugi nož, kojim se raseca kičmeni stub. Krv se usisava drugim vakuum uređajem. U ovoj fazi prerade uklanja se oko 75% ukupne količine krvi. Ova krv se takođe transportuje u hladnjaču i meša sa drugim otpacima . Preostala krv na ribi se potom uklanja ispiranjem. Otpadna voda, lcoja nastaje pri ovom pranju, je istovremeno i jedina otpadna voda iz procesa. Proizvodna jedinica prerađuje ho-5o riba na minut, a količina otpadne vode iznosi oko 20 l/min.

Regeneracija belančevina iz otpadne vode.

Osnovni proizvod ove fabrike su filetirane haringe. Odvojeni repovi i glave se transportuju u fabriku za proizvodnju ribljeg proteinskog koncentrata. Otpadne vode iz odeljenja za pranje su do pre dve godine ispuštane direktno u more. Zbog novih zakonskih propisa u vezi sa zaštitom životne sredine, fabrika je, međutim, bila prinuđena da prečišćava svoje otpadne vode.

Rešenje se sastoji u prikupljanju otpadne vode u jedan prihvatni rezervoar, iz koga se ona pumpama prebacuje do četiri centrifuge, u kojima se izdvaja sirovo riblje ulje. Iz centrifuga se voda, koja sadrži oko 1% suve substance i oko 0,3% ulja, prebacuje u druga dva prihvatna tanka. Potom se meša sa ligninsulfonskom kiselinom (velika molekulska težina i velika čistoća), do pH vrednosti 3,5, što predstavlja izoelektričnu tačku proteina. Posle ovoga, otpadna voda se prebacuje u flotacionu jedinicu, u kojoj se izdvajaju proteini i ulje. Mulj iz flotacione jedinice sadrži oko 5% suve supstance, od čega je oko 3o% ulje. Efluent iz flotacione jedinice se ispušta direktno u more.

Efluent sadrži biorazgradljivih materija u količini od 800-1200g BPK5/m3 , dok je BPK5 vrednost sirove otpadne vode oko 15.000 g/m3. Flotacijom izdvojeni mulj propušta se kroz još jednu centrifugu, u kojoj se dobija ulje visoke Sistoće. Preostali mulj se koncentriše na vakuum filtru, posle čega sadržaj suve supstance u njemu iznosi oko 60%. Posle neutralizacije mulj se suši do oko 90% suve materije i pakuje za prodaju.

Investiciona ulaganja za ovakvo postrojenje za obradu su veća od potrebnih investicija za odgovarajuću, konvencionalnu biološku jedinicu. Ako se investicioni troškovi računaju isključivo u postronjenju za obradu, cena jedinice za regeneraciju proteina iznosi čak 15o% od cene biološke jedinice. Kada, međutim postoji mogućnost za prodaju proteina, investiciona ulaganja i operativni troškovi postrojenja zr. regeneraciju proteina postaju sasvim prihvatljivi.

Oko 40% prodajne vrednosti otpada na troškove hemikalija, radne snage, energije, itd., a oko 60% predstavlja amortizaciju i profit:. Naši proračuni pokazuju da se ulaganja vraćaju u roku od 3 godine.

Postrojenje obrađuje oko 50 m3/h otpadne vode, sa radnim vremenom od oko 3.500 časova godišnje. Količina regenerisanog proteina iznosi oko looo-1500 tona godišnje, sa prodajnom cenom od oko 1900 novih dinara po toni. Investiciona ulaganja iznose oko 1.600.000 novih dinara.

Metode obrade

Kao što je već ranije rečeno, zbog sve većeg značaja regeneracije sporednih proizvoda, može se očekivati da će se prethodna obrada sirove otpadne vode od prerade ribe, pre sekundarne obrade ili ispuštanja u recipijent, sve više bazirati na maksimalnom, praktično ostvarljivom stepenu regeneracije. Zbog relativno visokog sadržaja masnoća u ovoj vrsti otpadnih voda, verovatno je da će flotacija rastvorenim vazduhom sve više dobijati prednost pri njihovoj obradi nad taloženjem, Pošto se otpadne vode od prerade ribe karakterišu relativno visokom potrebom kiseonika i visokim sadržajem biološki lako razgradljivih komponenti, flotacija ima još jednu prednost u tome što se njenom primenom sprečava pojava septičnosti, koja se često javlja pri korišćenju taložnika. Iako se već dosta dugo i široko koristi u proizvodnji celuloze i hartije i u rudarstvu, flotacija rastvorenim vazduhom je ipak relativno nova tehnika u obradi otpadnih voda, pa njena šira primena u ovoj novoj oblasti zahteva relativno obimna prethodna istraživanja i razvoj. Posebno značajan momenat pri ovom su visoki operativni troškovi. Dalje istraživanje je takođe potrebno obaviti i u smislu određivanja optimalnih vrsta i doza flotacionih agenasa.

Hemijska obrada će se i dalje primenjivati u onim slučajevima kada je potrebno izvršiti samo delimičnu obradu i kada se radi o preopterećenim sistemima. Međutim, povećana količina mulja, koja nastaje zbog dodatka koagulanata i taložnih sredstava, verovatno će ubuduće ograničiti primenu ove tehnike na otpadne vode od prerade ribe, osim ukoliko se u međuvremenu ne razviju „ftigestibilni“ koagulacioni agensi, koji omogućavaju da se iz mulja regenerišu sporedni proizvodi sa određenom prodajnom vrednošću. Bar u bližoj budućnosti, za potpuno prečišćavanje otpadnih voda od prerade ribe, najverovatnije će se i dalje koristiti biološki procesi. Jedna od inovacija u ovoj oblasti je korišćenje čistog kiseonika umesto vazduha. Osnovni nedostatak ove nove tehnologije je, međutim, visoka vrednost investicionih ulaganja.

Otpadne vode fabrike šećera i njihovo prečišćavanje

Bonak Jožef, dlpl.ing., Cinkler Rudolf, dipl.ing., Bačko Martin, dipl.ing.

Institut za građevinarstvo SAPV, Subotica

Sugar plant waste water and its treatment

Inspite of an evident decrease in specific water consumption, sugar plants stay as the biggest water consumers in the food industry. In addition, the heat sugar production in Vugoslavia shows an increasing trend.

According to the legislations, earlier practice,

i. e. direct discharge of sugar industry waste waters in recipients can not be used any more and these waste waters have to be treated previously.

This paper gives a general review of the problem, with regard to the waste water sources in a sugar plant and characteristics of waste water.

The possibilities for reductlon of total waste water amount, as well as its total pollution load, have been consiđered also. Possible alternative solutions for the treatment process are reviewed.

1. Opšti opis proizvodnje šećera

1.1. Uvod

Proces proizvodnje šećera se sastoji od prerade šećerom bogatih biljaka. Iz ekonomskih razloga, danas je u svetu uglavnom prihvaćena proizvodnja šećera iz repe i trske.

Imajući u vidu klimatske uslove u našoj zemlji šećer se proizvodi zasada isključivo iz repe. Zato u ovom članku biće obrađena problematika otpadne vođe prerade šećerne repe.

Šećerna repa kao biljka poznata je iz rano istorijskog doba, međutim ekstrakcija šećera iz nje, u komercijalnim količinama, počela je tek početkom devetnaestog stoleća. Prva šećerana u našoj zemlji izgrađena je 1923. godine na Čukarici.

Osnovni proces proizvodnje nije bitno izmenjen od 188o.gođine, mada se oprema za proizvodnju progresivno se razvijala, posebno u zadnjih dvadeset godina.

Danas u našoj zemlji postoji 13 fabrika šećera, sa ukupnim dnevnim kapacitetom prerade od 47300 t repe. Dnevni kapacitet fabrika kreće se od 1500 – 5500 t/dan, dok srednji kapacitet iznosi 3600 t/ dan, računato za đane kampanje.

Organsko opterećenje zagađenja, koja se ispušta iz jedne prosečne fabrike, bez prečišćavanja otpadnih voda, ekvivalentan je zagađenju koju produkuju od oko 800000 ljudi (ES-ekvivalent stanovnika). Sa dobro koncipiranim merama smanjenja zagađenja u procesu proizvodnje ovo zagađenje se može znatno smanjiti, i dovesti u granice između 15000-110000 ES.

Zahvaljujući klimatskim uslovima, kao i činjenici, da se poljoprivredne površine nalaze na severnom delu zemlje, i fabrike su građene pretežno u ovom regionu.

U okviru realizacije srednjoročnog plana razvoja privrede, u toku je izgradnja 5 novih šećerana koji se puštaju u pogon krajem 1978. godine. Istovremeno vrše se pripreme za izgradnju daljih 5 fabrika. Time će ukupan broj šećerana u našoj zemlji porasti na 23. Predviđeni kapacitet novih šećerana je 4ooo t/dan. Paralelno se vrši rekonstrukcija i proširenje kapaciteta postojećih šećerana. Na osnovu toga, na kraju tekućeg planskog perioda, instalirani kapacitet za preradu šećerne repe iznosiće lo25oo t/dan.

Podaci su uzimani iz: Izveštaj o radu industrije šećera Jugoslavije u 1977«godini Poslovna zajednica industrije šećera Jugoslavije „JUGOŠEĆEE“ 1978.

1.2. Opis tehnološkog procesa

1.2.1. Opšti podaci

Osnovne sirovine u proizvodnji šećera su: šećerna repa, krečnjak, koks, gorivo i voda. Glavni proizvodi su: rafinirani šećer, rezanci i melasa. Prosečna potrošnja sirovine, odnosno prosečna količina proizvoda po jedinici očišćene sirove repe daje se po sledećem:

Sirovina ili gotov proizvod	Po jedinici repe
Krečnjak	40 kg/t
Gorivo	6,9 x 105 kcal/t
Prosečna potrošnja vode	9150 l/t
Suvi rezanci	50 kg/t
Šećer	130 kg/t
Melasa	50 kg/t
Količina otpadne vode	8780 l/t

.

Postojeći i planirani kapaciteti za preradu šećerne repe u Jugoslaviji

Postojeći	Kapacitet 1977 t repe/dan	Planirani kapacitet do 1980.god. t repe/dan
1. Čukarica	1800	4500
2. Ćuprija	2500	5000
3. Crvenka	4500	6000
4. Kovin	4000	4500
3. Senta	4000	4500
6. Sr. Mitrovica	4000	5500
7. Vrbas	5ooo	6000
8. Zrenjanin	6ooo	7000
9. Peć	1500	1500
lo. Beli Manastir	4000	4500
11. Osijek	5500	7000
12. Županja	3000	5000
13. Bitola	1500	1500
–	47300	62500

.

U izgradnji
14. Nova Crnja	4000
15. Kovačica	4000
16. Bač	4000
17. Pećinci	4000
18. Žabalj	4000
–	20000
U pripremi
19. Virovitica	4000
2o. Ormož	4000
21. Bijeljina	4000
22. Šabac	4000
23. Požarevac	4000
–	20000
Ukupno: 102500

Oprema koja se koristi za konverziju šećerne repe u šećer je veoma složena, i može biti različita, međutim u suštini sve se svodi na isto. Osnovni proces se sastoji od rezanja, difuzije, čišćenje soka, ukuvavanja i kristalizacije.

Prerada šećerne repe, ina izrazito sezonski karakter, koji je određen vegetacionim periodom biljke. „tampanja“ prerade traje obično od početka septembra pa do polovine februara. Za to vreme proces se odvija bez zaustavljanja.

Sirova repa sadrži do 16 posto šećera, oko 5 posto nerastvorljive materije, a ostatak je vođa.

Repa sa polja, n zavisnosti od kvaliteta zemljišta, nosi sa sobom između 15 – 25 posto nečistoća. Uvođenjem mehanizacije n proces vađenja repe zadnjih godina, količina nečistoća na repi se znatno povećala.

1.2.2. Opis postupka

Repa se isporučuje traktorskim prikolicama, kamionima željezničkim vagonima i lageruje se na repnom dvorištu, ili se dalje direktno i proizvodnju. Sa mesta istovara, odnosno lagerskog prostora, repa se transportuje do fabrike plavljenjem. Pri tome odvajaju od nje repići, trava i ostaci lišća. Zatim se ona diže iz kanala i ubacuje u pralicu repe. Nakon odvajanja od vode, pomoću konvejera, repa dobija još jedno finalno pranje, tuširanjem pod visokim pritiskom. Voda iz pralice i od tuširanja ispušta se n kanal za plavljenje. Oprana repa, ide na rezalice, a rezanci se ubacuju u kontinualni difuzer. Tn se ekstrahuju šećer i ostale rastvorljive supstance. Tako dobiveni sirovi sok odvaja se od rezanaca i šalje se na čišćenje.

Pošto rezanci sadrže oko 95 posto vlage, oni se prvo presuju, a zatim se suše do vlažnosti od 5 – 10 posto. Voda sa presanja vraća se obično u difuzer.

Sirovi sok, osim šećere sadrži još i razne nečistoće u vidu rastvora ili koloida. Čišćenje se izvodi u više stupnjeva. Sirovom soku, prvo se dodaje kreč (kalcijumoksid), a zatim se vrši saturacija sa ugljendioksidom, usled čega se izdvaja talog kalcijumkarbonata. Nastali mulj odvaja se od soka pomoću vakumfiltara. Retki sok nakon još jednog tretmana sa ugljendioksidom, pri drugoj pH vrednosti, odlazi na višestruko uparavanje. Gusti sok koji se tu dobija greje se u vakum uređajima i tako se iz nje izdvaja kristalni šećer. Kristali se odvajaju od soka centrifugiranjem. Šećer se zatim suši, dok melasa se šalje na mesto dalje prerade.

1.2.3. Potrošnja vode i mogućnosti štednje

U proizvodnji šećera, voda služi uglavnom za sledeće svrhe transport repe, pranje repe, ekstrakcija šećera, transport rezanaca i saturacionog mulja, za obaranje para iz uparivača i kristalizatora i za hlađenje.

Potrošnja sveže vode u Jednoj fabrici u mnogome zavisi od štednje 1 ponovnog korišćenja vode. Prosečna potrošnja vode procenjuje se na 9150 l/t sirove repe. Ukupna količina korišćene vode uključujući i ponovno korišćenu vodu iznosi 20900 l/t rezanca. Najviše vode se troši za obaranje para u evaporatorima, kao i za transport i pranje repe. Mnogi od procesa ne zahtevaju vodu velike čistoće, što omogućuje recirkulaciju bez ozbiljnijeg prečišćavanja. Količina i vrsta recirkulisanih i ponovno korišćenih vođa bitno utiče na količinu i karakter otpadnih voda. Smanjenje potrošnje vođe pri reguliranju količinu otpadne vođe, manje brige oko njenog tretnana, i popravlja ekonomiju prečišćavanja.

Potrošnja vođe po pojedinim operacijama, daje se u daljem delu rada.

Kombinacija plavljenja, pranja i tuširanja je proces sa najvećom potrošnjom vode u proizvodnji šećera i kreće se od 5000 do 17000 l po toni repe, ođnosno u proseku oko 11000 l, što čini 50 posto ukupne potrebe u vodi šećerane. U nekim fabrikana, voda sa plavljen nje se posle odvajanja zemlje recirkuliše.

Procesne vode potiču pre svega od ekstrakcije šećera. Za tu svrhu koristi se oko 920 l/t repe. U nekim slučajevima prikazuje se veća vrednost od ove, međutim tada je uključena i voda koja se koristi za transport rezanaca. Danas već postoje mogućnosti za suvi transport rezanaca, međutim i nadalje se većinon primenjuje mokri transport. Tako nastali gubici se pokriju uzimanjem mreže vode, kondenzatom od grejača, barometrijska kondenzatom ili njihovom kombinacijom.

Saturacioni mulj koji nastaje kod bistrenja soka sastoji se većinom od taloga kalcijumkarbonata. Isto se izdvaja na rotacionim vakumfiltrima. Kolač sa filtra sadrži oko suve mase, međutim razblažuje se sa vođom za ispiranje filtra i sadržaj suve mase pada na 4o%. Potrošnja vode za tu svrhu iznosi od 2 4% u odnosu na količinu repe, i koristi se obično kondenzat.

Barometrijski kondenzatori koriste se kod uparivača i kristalizatora. Za njihovo snabdevanje treba znatna količina vođe. Gde postavlja se neki poseban zahtev prema kvalitetu ovih voda, izuzev da moraju biti hladne. One se često cirkulišu u zatvorenom krugu uz uključenje rashladnog uređaja. Potrebna količina za ovu svrhu kreće se u granicama od 5400 do 18800 l/t repe, ođnosno u proseku 8250 l/t rezanca.

Slika 1. Bilans voda u fabrici šećera (podaci su dati u procentima)

Izostavljeno iz prikaza

Kondenzati koji nastaju kod grejača kod uparavanja retkog soka, su vode dobrog kvaliteta, i njihova količina iznosi 150 – 200% odnosu na težinu rezanaca. Najčistiji kondenzati se skupljaju i koriste za zagrevanje, ili se vraćaju u energanu. Inače oni se koriste još i za različite svrhe u procesu o kojima je već bilo reči

Voda u manjim količinama, koristi se još za različite svrhe, kao naprimer za ispiranje gasova čija količina može da varira u zavisnosti od fabrike od 30300 do 1300000 1 na dan. Slična je količina i raznih voda koja se skupljaju sa podova proizvođnih hala.

Količina ponovno upotrebljene vode jako varira po fabrikama. Više od polovine postojećih fabrika u našoj zemlji primenjuje ili se priprema za recirkulaciju vode sa plavljenja i pranja. Time se upotreba sveže vođe smanjuje na jednu trećinu.

2. Karakterizacija zagađenja

2.1. Parametri zagađenja

Istraživanja su pokazala da otpadne vode industrije šećera, mogu se okarakterisati sledećim hemijskim, fizičkim i biološkim parametrima:

• Biohemijska potrošnja kiseonika BPK₅
• Hemijska potrošnja kiseonika HPK
• pH
• Temperatura
• Alkalitet
• Ukupan azot
• Ukupan fosfor
• Ukupne rastvorene materije
• Suspendovane materije
• Broj koliformnih bakterija
• Broj fekalnih bakterija

BPK₅ predstavlja količinu kiseonika, koja je potrebna za biološku razgradnju organskih materija u otpadnoj vodi, na određenoj temperaturi i za određeno vreme. BPK5 otpadne vode veoma zavisi od primenjene tehnologije i obima recirkulacija. Ona pokazuje znatna kolebanja u okviru jedne fabrike, ali istovremeno je veoma različita po fabrikama.

Njena vrednost u otpadnoj vodi pri potpunoj recirkulaciji može biti jako visoka, čak i 7000 mgO₂/l.

HPK je mera za koncentraciju organskih materija koji se mogu hemijski razgraditi. Njena vrednost u recirkuliranoj vodi moše postići vrednost između 9000 – 10000 mgO2/l. Ispitivanja su pokazala da u nekim slučajevima postoji izvesna korelacija između BPK5 i HPK. U slučaju otpadnih voda šećerana HPK je oko 15o% u odnosu na koncentaciau BPK5.

pH je logaritamski izraz koncentracije vodonikovih jona. On je veoma važan parametar za uspešno vođenje procesa. U šećeranama ima posebnu ulogu u suzbijanju razvoja bakterijske flore kao i gasova neugodnog mirisa u sistemu za plavljenje repe sa recirkulacijom.

Temperatura je jedan od najuticajnijih karakteristika otpadnih voda. Ona određuje vrstu prisutne bakterijske sorte, njihov aktivitet, razvoj i rast. Ona je primarni regulator prirodnih procesa. Nadalje ima veliki uticaj na brzinu reakcija i na rastvorljivost gasova. Sinergetidno dejstvo zagađenja u mnogome zavisi od temperature. Topla voda u proizvodnji šećera uglavnom potiče iz kondenzatora uparivača i kristalizatora. Njena temperatura je približno 65°C.

Alkalitet je pokazatelj koncentracije prisutnih bikarbonatnih, karbonatnih i hidroksilnih jona u otpadnoj vođi. Alkalitet otpadnih voda šećerane potiče od dodatka kreča u vodu za plavljenje i od amonijaka iz barometrijske kondenzacije.

Azot je obično produkat raspadanja organskih materija. U otpadnoj vodi šećerane, on je prisutan uglavnom u vidu amonijaka koja nastaje pri ukuvavanju. Pri oksidaciji azot iz amonijaka prevodi se u nitrate.

Prisutan fosfor u predmetnim otpadnim vođama dolazi iz zemlje sa repe i sa barometrijske kondenzacije. U kondenzatu fosfor potiče iz dodatih sredstava za sprečavanje stvaranja kamenca i od kondenzovane pare.

Ukupne rastvorene materije u vodi čine soli kalijuma, magnezijuma, natrijuma, kalijuma gvožđa i ostalih elemenata.

Reprezentativne karakteristike otpadne voda za jednu tipičnu šećeranu (x)

Vrsta zagađenja	Količina otp.vode l/t rezance	BPK5 mg/l	BPK5 kg/t rez.	Suspendovane materije mg/l	Suspendovane materije kg/t rezance
Voda za plavljenje	10842	210	2,25	800-4300	8,5 41,5
Procesne vode
Transport rezanaca	1668	910	1,50	1020	1,7
Presanje rezanaca	751	1700	l,30	420	0,3
Voda iz silosa	876	7000	6,15	270	0,25
Saturacioni mulj	375	8600	3,25	120000	4-5
Kondenzat	8540	40	0,35	100-700	0,05-0,35
Ukupno:	14,80	55,75-94,05

(x) Vrednosti se odnose na fabriku bez recirkulacije

One su prisutne već u samoj svežoj vodi u količini koja zavisi od porekla vode. Koncentracija rastvorljivih soli može biti posebno velika u vodi za plavljenje pri višestrukoj recirkulaciji, i može postići vrednost između 9000-11000 mg/l.

Suspendovane materije se sastoje od čestica organskih i neorganskih materija. Ovaj parametar je posebno važan pri potpunoj recirkulaciji otpadnih voda jer efekat njihovog taloženja određuje mogućnost recirkulacije. Ha bazi njihove koncentracije se određuje količina zemlje koja ulazi sa repom i koju treba deponovati.

Bakterološko zagađenje otpadnih voda šećerane mogu biti ljudskog ili životinjskog porekla. Ono dospeva u otpadne vode iz izvorišta vođe i preko zemlje sa njive. Iz vode za plavljenje bakterije dospevaju preko pranja i rezanja Sak i u difuzer. Međutim, i pored toga oni ne predstavljaju sanitami problem u procesu. Visoka pH vrednost vode za plavljenje, kontrola pH vrednosti procesa obezbeđuje kontrolu umnožavanja bakterija. Istovremeno usled visoke temperature u uparivačima dolazi do njihovog uništenja. Bakterološko stanje otpadnih voda ne predstavlja poseban problem ni kod adekvatnog prečišćavanja.

3. Mere za smanjenje zagađenja i dispozicija otpadnih voda

Kao što je već navedeno otpadne vođe šećerane su visoko opterećene sa organskim i neorganskim primesama. Zato rešavanje njihove dispozicije predstavlja veoma težak zadatak. Problem Sini složenim, da za relativno kratko vreme, potrebno je prečistiti veliku količinu jako opterećene otpadne vode. Ovo predstavlja veliki teret za šećerane i negativno utiče na njihov poslovni uspeh. Baš zbog toga, težilo se u prošlosti, da se što jednostavnije oslobađa od ovog teškog balasta.

Prema današnjem saznanju, ne postoji danas nijedna tehnologija (biološka, hemijska ili fizička) za kompletno prečišćavanje otpadnih voda, koja bi se mogla univerzalno primeniti pod svim uslovima.

Jednoznačan opis rešenja za dispoziciju otpadnih vođa šećerana je praktično nemoguće, pošto to varira po fabrikama. Neke fabrike još i danas ispuštaju svoje otpadne vode bez ikakve kontrole, odnosno prečišćavanja u vodotoke ili u gradsku kanalizaciju. Često se primenjuje smeštaj u takozvane lagune, odakle se voda isparava ili se infiltrira u tlo, a eventualni ostatak se pre nove kampanje ispušta u vodotok.

Imajući u vidu visoke troškove dispozicije odnosno prečišćavanja otpadnih voda, u zadnje vreme velika pažnja se posvećuje intervencioama u tehnologiji, koje dovode do smanjenja ukupne količine otpadne vode kao i opterećenja.

Za smanjenje organskog opterećenja otpadnih voda šećerane, koristi se uobičajeni biološki proces razgradnje organskih materija. Podjednako se primenjuju oba vida razgradnje, kako aerobna tako i anaerobna. Isto se izvodi obično pod prirodnim uslovima, ali postoje već i odgovarajući uređaji za prečišćavanje.

3.1. Mere za smanjenje zagađenja

U okviru mera za smanjenje zagađenja u tehnologiji prerade šećerne repe treba spomenuti sledećeg primena suve tehnike istovara, recirkulacija i ponovno korišćenje procesnih voda i suvi transport saturacionog mulja.

Proces prerade repe, praktično počinje na njivi sa vađenjem repe. Tek tu treba obratiti posebnu pažnju na smanjenje količine zagađenja. Primenom odgovarajuće tehnike, treba težiti da što manja količina mulja dođe do fabrike. Istina, ta mera će dovesti do povećanja troškova vađenja, međutim sagledavajući problem u celosti, da se zaključiti, da iste se kompenziraju smanjenim troškovima transporta, istovara, manipulacije i smeštaja zemlje, odnosno troškovima prečišćavanja koji će se pre ili kasnije pojaviti. Nije nevažna ni činjenica, da na taj način zemlja najboljeg kvaliteta, ostaće tamo gde se može dalje iskoristiti. Istovremeno u nekim zemljama razmišlja se o povraćaju zemlje iz šećerana, što može biti isto jedna od interesantnih rešenja.

Druga mogućnost za smanjenje zagađenja je adekvatno lagerovanje i smanjenje vremena lagerovanja. Usled klimatskih uslova, po završetku vremena vegetacije, repa se mora vaditi. Pošto se ne može odmah cela količina preraditi, vrši se njeno lagerovanje. Pri tome, usled trulenja, dolazi do znatnog gubitka šećera, koji može iznositi oko 1 kg šećera na 1 t rezanaca, i koja zaostaje u vodi za plavljenje. Prema tome obezbeđenjem potrebnih uslova za lagerovanje i po mogućnosti smanjenjem vremena lagerovanja, smanjuje se zagađenje vode za plavljenje.

Ponovna upotreba, odnosno recirkulacija procesnih voda jedan od bitnih mera za smanjenja zagađenja. Uvođenjem kontinualnih difuzora kao i suvog transporta rezanaca, što je danas već slučaj u većini fabrika, znatno je smanjena količina procesnih voda.

Tehnika suvog transporta saturacionog mulja, danas se široko primenjuje u šećeranama. Za smeštaj mulja odnosno za njenu valorizaciju postoje različite mogućnosti. Najrasprostranjenija primena je njegova dispozicija na posebna muljna polja. često se koristi posebno polje za taloživi deo mulja, dok se supernatant akumulira u jednoj laguni. Niže lagerovanje mulja, propraćeno je sa razvijanjem gasova nepogodnog mirisa, koje nastaju kao produkti fermentacije. Isto se izbegava primenom plitkih laguna ili aeracijom. Vrše se eksperimenti i u pravcu iskorišćenja ovog mulja primenom u po1joprivredi ili u građevinarstvu.

Kao što je već rečeno, postoji široka mogućnost u okviru šećerane na ponovnu upotrebu voda iz barometrijske kondenzacije. Iste se mogu koristiti za difuziju, umesto sveže vode, za plavljenje, za razblaženje i ispiranje sita saturacionog mulja, za pranje gasova i za ostale namene. Prodiranje organskih materija u ove vode treba kontrolirati i sprečiti. U dobro vođenom procesu BPK5 ovih voda manji je od 15-30 mgO2/l. Gde stoji na raspolaganje dovoljna količina vode, odnosno moćan recipijent, ove vode se retko recirkulišu. Međutim, pri njihovom direktnom ispuštanju treba biti oprezan, jer mogu štetno uticati na vodotok, s obzirom da njihova temperatura iznosi oko 65°C i da praktično ne sadrže rastvoreni kiseonik.

Mogućnosti recirkulacioe otpadnih voda u industriji šećera su prikazani na šemama tehnološkog procesa za pet hipotetičnih fabrika.

Šema na slici 3 pokazuje proces bez ikakve recirkulacije vode.

Na slici 4 vidi se uobičajena recirkulacija vode u proizvodnji šećera. Šema procesa na slici 5 prikazuje fabriku gde se sveža voda uzima samo za potrebe barometrijskog kondenzatora uparivača i vakum uređaja. Korišćena rashladna vođa i kondenzat se koristi za pranje i plavljenje, za dopunu u difuzer, i za ostale svrhe.

Slika 6 pokazuje proces sa skoro potpunom recirkulacijom. Sveža voda se koristi samo za hlađenje kao u prethodnom slučaju. Međutim, voda sa pranja i plavljenja nakon filtriranja, pumpa se na taložno polje gde se izdvajaju iz nje taložive materije. Ovako očišćena voda vraća se ponovo u proces i koristi se za plavljenje. Vode sa hlađenja rashlađuju se na uređajima za hlađenje i recirkulišu.

Šema na slici 7 prikazuje proces sa maksimalno mogućom recirkulacijom. Prihvatna jezera, po završetku kampanje moraju se prazniti, odnosno otpadne vode na pogodan način prečistiti.

U slučaju recirkulacije uz primenu rashladnog sistema treba obratiti pažnju na porast koncentracije rastvorenih supstanca usled isparavanja vode iz sistema. Gubitak iznosi oko 1 posto pri svakom propuštanju na temperaturi od 6°C. Isto se nadoknađuje svežom, često demineralizovanom vodom. Stvaranje mulja i algi na toploizmenjivačima smanjuje efekat njihovog rađa. Radi njihovog izbegavanja dodaju se vodi razne kemikalije, najčešće hlor.

Mehaničko prečišćavanje je veoma važna operacija u toku smanjenja zagađenja. Tu pre svega treba spomenuti izdvajanje grubih mehaničkih nečistoća primenom odgovarajućih rešetki. Za tu svrhu najviše odgovara vibraciona rešetka, jer je mnogo jeftinija i funkcionalnija od ostalih sličnih uređaja. Rešetka odgovarajuće konatrukcije može da izdvaja dnevno oko 10-40 t suvih primesa, što se može iskoristiti, sa ili bez sušenja, za stočnu hranu.

Slika 3. Blok šema tehnološkog procesa i tokova vode sa delimičnom reorkulacijom u procesu

Izostavljeno iz prikaza

Slika 4. Blok šema tehnološkog procesa i tokova vode u šećerani sa tipičnim korišćenjem vode i dispozicijom zagađenja

Izostavljeno iz prikaza

Slika 5. Blok šema tehnološkog procesa i tokova vode sa minimalnom recirkulacijom

Izostavljeno iz prikaza

Slika 6. Blok šema tehnološkog procesa i tokova vode sa delimičnom recirkulacijom u procesu

Izostavljeno iz prikaza

Slika 7. Blok šema tehnološkog procesa i tokova vode u šećerani sa maksimalnom recirkulacijom

Izostavljeno iz prikaza

Posle fine rešetke sledi taloženje u mehaničkim taložnicima, ili zemljanim bazenima. Tu se izdvajaju pesak, zemlja i ostale mehaničke nečistoće u vidu taloga, koje se odavde šalju na deponiju. Kako u zemljanim bazenima tako i u mehaničkim taložnicima, mogu nastati ozbiljni problemi, ako se na njima nepropisno rukuju. Veoma je važno da nastali mulj sa dna, odnosno plivajuće materije sa površine, propisno, blagovremeno i kontinualno se odstranjuju. Pri produženom vremenu zadržavanja primesa u taložniku, može do6i do fermentacije organskih materija, usled čega nastaju organske kiseline i vodoniksulfid. Hloriranjem ili regulacijom pH, uz dodatak kreča, se može sprečiti razvijanje gasova. U intervalu pH od lo,5 do 11,5 dodatak kreča potpomaže i flokulaciju finih čestica, te doprinosi boljem efektu taloženja.

Praksa je pokazala da mehanički taložnici mogu smanjiti koncentraciju taložnih materija sa ulaznih 30-125 g/l na 0,3 do 1,0 mg/l.

3.2. Prečišćavanje pod prirodnim uslovima

3.2.1. Taložna polja

Taložna polja se često koriste za smeštaj otpadnih voda iz šećerana. Njihova funkcija je veoma slična funkciji taložnika. Obično se mala pažnja posvećuje njihovom projektovanju, izvođenju i održavanju. Oni mogu da služe samo za izdvajanje taloživih materija, za kratki ili duži smeštaj otpadnih voda. Iz njih, se voda obično ispušta u vodotok ili pak nestaje isparavanjem i infiltracijom u zemlju.

Iz aspekta prečišćavanja odnosno zaštite okoline, ovo rešenje se ne može smatrati adekvatnim. Uglavnom iz ekonomskih razloga, ipak se najviše primenjuje.

Na bazi rezultata određenih ispitivanja, radi sprečavanja razvijanje gasova, predlaže se, da taložna polja budu što plića. To se postiže izgradnjom većih taložnih polja. U tom slučaju, i nasipi manjih dimenzija daju zadovoljavajuću sigurnost. Dno polja se niveliše, s obzirom da kasnije moraće se vršiti njeno čišćenje, radi odstranjivanja nastale vegetacije. Pri izradi i korišćenju taložnih polja, potrebno je obratiti posebnu pažnju sprečavanju zagađenja podzemnih voda, putem perkolacije., To nije jednostavan zadatak, s obzirom na visok nivo podzemnih voda u određenim regionima.

Neka ispitivanja su pokazala da se ovakvim smeštajem otpadnih voda postiže visok stepen izdvajanja suspendovanih materija, i od kraja jedne pa do početka sledeće kampanje pri umerenim klimatskim uslovima smanjuje organsko opterećenje na polovinu.

3.2.2. Stabilizaciona jezera

Stabilizaciona jezera, odnosno lagune razlikuje se od taložnih polja po tome što se projektuju iskorišćavaju i održavaju prema utvrđenim kriterijumima i imaju za zadatak efektivno smanjenje zagađenja. Obično se gradi sistem laguna od kojih svaka ima određenu funkciju. Tako prva laguna služi kao taložnik, druga za biološku razgradnju, a treća za smeštaj prećišćene vode. Često se koristi i sistem anaerobne-aerobnih laguna. Fri tome aerobna laguna se obično aerira sa jednim od mogućih načina ovazdušenja. Preduslov za efektivno funkcionisanje stabilizacionih jezera su odgovarajući klimatski uslovi sa visokom prosečnom temperaturom.

Kod ovog rešenja isto treba imati u vidu mogućnost aero zagađenja, kao i zagađenje podzemnih voda putem infiltracije.

Ovakav način prečišćavanja, rezultira efektivno smanjenje sadržaja suspendovanih materija kao i organskog opterećenja.

3.3. Uređaji za prečišćavanje

Mogućnost primene biološke razgradnje u uređajima za prečišćavanje, bio je predmet mnogih eksperimenata, uključujući tu i postupak biološko aktivnim muljem, prokapnikom i ostalim metodama. Međutim, iz rezultata ispitivanja proizilazi, da sve ove brojne metode, koje bi trebalo da daju efluent takvog kvaliteta koji se može upuštati u vodotoke, ne mogu se komparirati sa mogućim efektima intervencija u tehnologiju. Kao što je već spomenuto, suština problema leži u tome, da konvencionalnim metodama treba prečistiti veliku količinu otpadne vode za relativno kratko vreme, što povlači za sobom velike troškove, što narušava ekonomiju preduzeća. Ovaj problem se obično rešava na taj način, što se voda lageruje u deponije, dok proces prečišćavanja se produžava i posle završetka kampanje.

Laboratorijska i poluindustrijska ispitivanja sa prokapnicima, uglavnom su vršena u Americi i Zapadnoj Evropi. U nekim slučajevima, ispitivanja su vršena na već postojećim uređajima za prečišćavanje komunalnih otpadnih voda. Dobiveni rezultati ukazuju na to, da se prokopnici mogu primeniti za prečišćavanje otpadnih voda šećerane, međutim zbog velikih varijacija sastava i visokog organskog opterećenja, često dolazi do njihovog preopterećenja. Efekat prečišćavanja koji se može ostvariti, kreće se u granicama između lo 4o procenata. Neki eksperimenti u Zapadnoj Evropi su pokazali, da su prokapnici mnogo pogodniji za naknadno prečišćavanje otpadnih voda iz laguna. Za tu svrhu prokapnici se nadovezuju na lagune, i voda se propušta kroz njih pre ispuštanja u vodotok. Na taj način može se dobiti efluent sa BPK5 i ispod 20 mg/l.

Poluindustrijska ispitivanja kao i ispitivanje efekta rada postojećih uređaja sa biološko aktivnim muljem su pokazala, a ovaj postupak uspešno se primenjuje za prečišćavanje predmetnih otpadnih voda. Opterećenje sistema može biti od 1 kg HFK na kg suve supstance aktivnog mulja na dan. Predlaže se koncentracija aktivnog mulja između 3ooo 4ooo mg/l suve supstance.

Neki eksperimenti u Zapadnoj Evropi su pokazali, da su prokapnici mnogo pogodniji za naknadno prečišćavanje otpadnih voda iz laguna. Za tu svrhu prokapnici se nadovezuju na lagune, i voda se propušta kroz njih pre ispuštanja u vodotok. Na taj način može se dobiti efluent sa BPK5 i ispod 20 mg/l.

Postignuti efekat prečišćavanja organskog opterećenja u toku ispitivanja iznosio je 83 – 97 procenata. Potrebno vreme za adaptaciju aktivnog mulja bio je ispod 96 sati. Biooksidacija na temperaturi od oko 24°C bila je veoma uspešna, smanjila je koncentraciju BPK5 sa 2000 mg/l na 5o mg/l, sa vremenom zadržavanja od 20 – 30 sati.

Kao što je već rečeno prečišćavanje se obično vrši preko cele godine. Zbog toga uređaj se nadovezuje na lagune ili deponije. Slična ispitivanja su pokazala da vremenom aeracije od 6-15 sati može postići redukcija od 48-83 procenata. Vreme zadržavanja od 18-24sati rezultirao je efekat od 89-95 procenata. Pri tome ulazna koncentracija u proseku je iznosila 4-oo mgBPK5/l.

U daljem delu rada, daje se kratak pregled principa rada nekoliko postojećih uređaja.

Slika 8. Uređaj A.

Izostavljeno iz prikaza

Fabrika u kojoj je uređaj A u eksploataciji, dnevno prerađuje 7ooo t repe. U sistemu za istovar i transport cirkuliše voda sa protokom od 560 m3/čas. Izdvojena količina mulja iz dekantera iznosi 60-70 m3/čas, i ona se šalje na taložno polje uz predhodno hađenu regulaciju pH. Organsko opterećenje supernatanta mulja iznosi 4000 – 4500 mgBPK5/l. On se prvo podvrgava anaerobnom tretmanu sa vremenom zadržavanja od 3-4 dana. Zatim sledi aerohna biološka obrada postupkom biološko aktivnog mulja. Redukcija organskog opterećenja u toj fazi, sa vremenom zadržavanja od 3-4 sata iznosi oko 90 – 95 procenata. Koncentracija BPK5 u izlaznoj vodi kreće se oko 250 mg/l.

Slika 9. UREĐAJ B.

Izostavljeno iz prikaza

Ovaj uređaj isto ima dva stepena aerobni i anaerobni. Sastoji se od trulišta, od dva oksidacionog jarka (oba sa po tri obrtne četke) i od lamelastih separatora za naknadno bistrenje. Obrađuju se otpadne vode iz mulja dekantera, koji je smešten na taložna polja. Otpadna voda se prvo neutrališe i zagreva, a zatim uz intenzivno mešanje podvrgava se anaerobnom tretmanu u trajanju od nedelju dana. Iz tako obrađene vode izdvajaju se nastali gasovi i mulj, a zatim se šalje na aerobnu obradu.

Ova predstavlja jednu vrstu kontakt-stabilizacije. Pri tome oksidacioni jarkovi mogu biti redno ili paralelno vezani.

Prema objavljenim informacijama, uređaj je bio suviše kratko vreme u eksploataciji, da bi se mogla dati konačna ocena o njenom efektu rada. Prva ispitivanja dala su povoljne rezultate, jer pri opterećenju ulazne vode od 4500 mg HPK/l dobiven je efluent sa povremenim vrednostima BPK5 oko 2o mg/l.

Uređaj C

Ovaj postupak počinje sa posebnim anaerobnim procesom, u kojem se šećer pretvara u organske kiseline a zatim u metan. Stepen redukcije BPK5 u ovom procesu iznosi 7o-9o procenata. Zaostali BPK5 odstranjuoe se sa efektom od 99 procenata u sledećem, aerobnom stupnju.

1. Anaerobni stepen
2. Iskorišćenje metana
3. Odvajanje anaerobnoo mulja
4. Aerobni stepen
5. Odvijanje aerobnog aktivnog mulja

Slika 10 UREĐAJ C.

Izostavljeno iz prikaza

Otpadna voda dolazi iz sistema za istovar i transport. Voda se pumpa kroz jedan toplotni izmenjivač gde se greje do temperature od 35-4o°C. Nakon toga šalje se na anaerobnu obradu. Isto se izvodi obično u velikom čeličnom rezervoaru ili u otvorenom zemljanom bazenu. Oba moraju biti snabdeveni sa jakim mešačima, radi mešanja i održavanja mešavine vode i mikroorganizama u stanju suspenzije. Po izlasku iz ove faze voda se odvaja od anaerobnog mulja.

Sledeća, aerobna faza je proces sa biološko aktivnim muljem. Isto se izvodi u betonskim ili zemljanim bazenima uz intenzivnu aeraciju Aerobni mulj odvaja se od prečišćene vode taloženjem. Jedan deo se vraća u proces, dok se višak šalje u anaerobni stepen.

Efekat uređaja u zavisnosti od raspoloživog recipijenta može biti dvojaka:

• u slušiaju isptištanja direktno u vodotok obezbeđuje se efluent sa 25-50 mgO2/l
• pri ispuštanju u sistem laguna radi naknadnog prečišćavanje, BPK₅ 250 mgO2/l.

Prednosti ovog uređaja, koje pozitivno utiču na ekonomiju preduzeća su:

1. Mala potrošnja električne energije za aeraciju
2. Proizvodnja metana što se može iskoristiti u fabrici

3.4. Primena otpadnih voda šećerane za zalivanje

Zalivanje poljoprivrednih površina sa otpadnim vodama iz šećerane široko se primenjuje u svetu i raspolaže se sa velikom iskustvom na tom polju. Odgovarajuće iskustvo u našoj zemlji je veoma skromno.

Praksa je pokazala da upotreba ovih voda za navodnoavanje je jedno od najekonomičnijih načina za oslobađanje od otpadnih voda.

U prilog tome govori i činjenica, da ove vode u potpunosti zadovoljavaju propisane norme kvaliteta vode za navodnjavanje. Ne sadrže materije koje bi bile štetne na biljke odnosno na kvalitet zemlje, ispunjavaju higijenske propise, primese zagađenja sa biološki dobro razgrađuju, pre zalivanja ne traže nikakav tretman i sadrži znatne količine hranljivih elemenata.

Može se koristiti odmah već za vreme kampanje, ili pak treba smestiti i upotrebiti u letnjim mesecima odnosno u vegetacionom periodu. Hemijske analize su pokazale da po sastavu ove vode se u oba slučaja u potpunosti odgovaraju poljoprivrednim kulturama. Iz aspekta kvaliteta upotreba odmah nakon kampanje, ima veći značaj s obzirom da je koncentracija organskih materija veća i zato ima veći efekat đubrenja.

Otpadne vode industrije vrenja

Dr Josip Baras, vanr .profesor Tehnološko-metalurški fakultet Beograd, Dr Zdravko Duvnjak, vanr. profesor, Dr Slobodan Grba, docent Tehnološki fakultet Zagreb

Wasterwater in the fermentation industry

Inspite of an evident decrease in specific water consumption, fermentation industry stay as the great water consumer. Wastewater from these industry hawe a great organic load and according to the legislation discharge of these wastewaters in recipients can not be used any more. These wastewater have to be treatet previously.

This paper deals with amount and characteristics of wastewater from malting, brewing, yeast, alcohol and antibiotic production. The possibilities for ređuction of total pollution load and some solutions for the treatment process are reviewed.

Uvod

Tehnologija vrenja, u širem smislu, obuhvata veliki broj proizvodnih postupaka kojima je zajednička osnovna karakteristika da koriste različite mikrobne procese u toku kojih nastaju raznovrsni proizvodi velike upotrebne vrednosti. Ovakvi proizvodi se najčešće ne mogu dobiti hemijskim putem na ekonomičan način jer su za to potrebni veoma složeni tehnološki postupci ili veoma skupa sirovina. Mikrobiološkim putem danas se u industrijskim razmerama mogu dobiti razni lekovi (antibiotici, steroidni hormoni), fiziološki aktivne supstance (vitamini, aminokiseline, enzimi), prehrambeni proizvodi ( biomasa mikroorganizama SPC single cell protein), bezalkoholna i alkoholna pića (jogurt, kvas, pivo, vino, rakija) itd. Može se bez preterivanja reći da je broj mogućih proizvoda tehnologija vrenja praktično nesaglediv, posebno ako se uzme u obzir činjenica da se ova oblast proizvodnje danas intenzivno razvija i da se svake godine na svetskom tržištu pojavljuje veći broj proizvoda dobijenih mikrobnim putem. Posebno je značajno što se veoma često u ovoj oblasti proizvodnje kao sirovine mogu koristiti otpadni proizvodi poljoprivrede ili raznih industrijskih grana, naročito prehrambene industrije. Ova činjenica je najčešće i osnova intenzivnog razvoja ove industrijske oblasti.

Na žalost, oblast industrijske primene mikroorganizama u našoj zemlji nije dovoljno razvijena i broj proizvoda koji se dobija na ovaj način je veoma mali ali, oslanjajući se na svetski trend, mogu se u skoroj budućnosti i u nas očekivati značajniji razvojni zahvati.

Najznačajnije proizvodne grane u oblasti tehnologija vrenja u našoj zemlji su: proizvodnja piva, vina, alkohola, pekarskog kvasca, kvasca za ishranu stoke i antibiotika (penicilina i oksitetraciklina), a u razvoju se nalaze proizvodnja organskih kiselina (posebno limtmske kiseline) i nekih drugih proizvoda.

Posmatrano sa aspekta nastajanja otpadnih voda i sporednih proizvoda, odnosno sa aspekta zagađivanja okoline, različite proizvodne grane tehnologije vrenja imaju nekoliko zajedničkih karakteristika koje su posledica mikrobiološke specifičnosti. Naime, mikrobiološka proizvodnja u industrijskim razmerama uvek je bazirana na izraženoj sposobnosti odabranog mikroorganizma da sintetizuje svoju biomasu ili neki od metabolita. Koristeći ovo prirodno svojstvo, cilj je da se ono u proizvodnim uslovima maksimalno usmeri i potencira održavanjem najpogodnijih uslova. Međutim, bez obzira na korektno odabranu vrstu i soj mikroorganizma za datu proizvodnju kao i na optimalnost primenjenih uslova proizvodnje, ostaje činjenica da željeni proizvod nastaje kao posledica životne aktivnosti primenjenog mikroorganizma, a životna aktivnost svakog bića, pa i mikroorganizma, bez obzira na usmeravanje, ne može biti jednostrana i uvek je praćena „sporednim“ fiziološkim i biohemijskim aktivnostima. I baš te „sporedne“ aktivnosti mikroorganizama jedan su od osnovnih uzroka nastajanja sporednih proizvoda u tehnologijama vrenja. Tako nastali sporedni proizvodi mogu se nalaziti u različitom stanju, a najčešće u:

• uslovno čvrstom obliku (npr. biomasa mikroorganizama),
• obliku rastvora (npr. alkoholi, organske kiseline),
• obliku gasa (npr. CO₂, H₂, CH₄, H₂S).

Drugi osnovni uzrok nastajanja sporednih proizvoda posledica je činjenice da se u tehnologijama vrenja često kao sirovine koriste otpadni proizvodi drugih tehnologija u kojima se, pored korisnih, nalaze i materije koje industrijski primenjeni mikroorganizmi (radni mikroorganizmi) ili teško koriste ili uopšte ne mogu koristiti kao hranu, odnosno ne mogu ih transformisati u drugi korisniji oblik. Ovakve materije, razumljivo ostaje neiskorišćene i na kraju proizvodnog ciklusa pojavljuju se kao otpadak. Uz ovu vrstu materije u otpadnim proizvodima pojavljuje se i izvesna količina materija koje mikroorganizmi mogu koristiti kao hranu. To je uslovljeno činjenicom da mikroorganizmi ne mogu u potpunosti i do kraja iskoristiti svu raspoloživu hranu iz okolnog prostora, dakle posledica je fiziološke neefikasnosti mikroorganizama.

U daleko najvećem broju slučajeva mikrobni procesi u industrijskim razmerama izvode se u tečnoj, vodenoj sredini (tečnim hranljivim podlogama) zbog čega se, po završetku proizvodnog procesa, osnovni proizvod nalazi u vodenom rastvoru zajedno sa sporednim proizvodima, otpacima neiskorišćene hrane i materijama koje su neasimilativne. Iz tog rastvora proizvod je potrebno izdvoji ti. Za izdvajanje osnovnog proizvoda primenjuju se različite metode: separacija, filtracija, ekstrakcija, kristalizacija, taloženje, destilacija , itd. U evidentnom broju slučajeva, situacija je upravo obrnuta, navedenim postupcima se izdvajaju sporedni proizvodi jer je -glavni proizvod tečna faza (npr. u proizvodnji piva i vina).

Navedeni postupci razdvajanja imaju različitu efikasnost, primenjuju se zavisno od karakteristika proizvoda i sredine iz koje se proizvod ili sporedni proizvodi izdvajaju, ali se u principu ni jednim od njih ne može, na ekonomičan način, izdvojiti celokupna količina proizvoda. Zbog toga se u najvećem broju tehnologija vrenja između ostalih otpadnih materija u smeši nalazi i manja ili veća količina i osnovnog proizvoda.

Isključujući manji broj sporednih proizvoda u tehnologijama vrenja koji se u toku proizvodnog ciklusa izdvajaju pa se uslovno mogu koristiti kao sekundarne sirovine, što se na žalost u nas dosta retko čini, većina sporednih proizvoda se nalazi u smeši i u relativno malim koncentracijama, pa se njihovo izdvajanje i dalje korišćenje ne može ekonomski opravdati. Zbog ove činjenice, tehnologije vrenja se javljaju kao značajni proizvođači otpadnih materija koje se odbacuju u okolni prostor.

Ove otpadne materije se u najvećem broju slučajeva izbacuju iz proizvodnog pogona sa otpadnim vodama. Pošto su u tehnologijama vrenja otpadni proizvodi najčešće organske prirode, i pošto njihova koncentracija može biti velika, razumljivo je što otpadne vode industrije vrenja često imaju visoku vrednost BPK5. koja u pojedinim slučajevima iznosi i 30.000 mg/l. Istina, to su ekstremni slučajevi i BPK vrednost otpadnih voda ove industrije najčešće se kreće u oblasti 500 – 2.000 mg/l. Međutim, pogoni industrije vrenja produkuju veliku količinu otpadnih voda koja u pojedinim slučajevima može biti i 15 20 puta veća od količine proizvoda (npr. u proizvodnji piva). Zbog toga se industrija vrenja ubraja u velike zagađivače prirodnih recipijenata.

U ovom radu je izložena problematika otpadnih voda i nekih otpadnih proizvoda četiri, u našoj zemlji veoma razvijene, industrije vrenja i to :

• proizvodnje piva
• proizvodnje etanola
• proizvodnje pekarskog kvasca, i
• proizvodnje antibiotika.

1. Otpadne vode u proizvodnji slada i piva

1.1. Karakteristike otpadnih voda

U proizvodnji piva koristi se velika količina vode čiji najveći deo mora imati kvalitet vode za piće, a pošto sam proizvod u sebi sadrži preko 90% vode, ona se u ovoj proizvodnji uslovno može smatrati sirovinom. Prema literaturnim podacima /6,10,11,13/ za proizvodnju jednog hektolitra piva u zastarelim pogonima troši se 30-60 hl vode, a u modernizovanim 5-9’hl. Prema Boulengeru /l3/ prosečna potrošnja vode po svakom hektolitru proizvedenog piva u minhenskim pivarama iznosi 30-35 hl, u jednoj berlinskoj pivari 17-24 hl, u dve švajcarske pivare 16-17 hl, u velikim pivarama Francuske 14-17 hl, a u pivarama SAD 7-8 hl. Iz navedenih podataka se može zaključiti da su pivare značajni proizvođači otpadnih voda i da količina tih voda jako varira od pivare do pivare.

Otpadne vode pivare predstavljaju smešu rasturenog glavnog proizvoda, sporednih produkata, pomoćnih materijala, sredstava za pranje, itd. U tabeli 1. dat je pregled glavnih vrsta zagađenja koja se izlivaju iz pojedinih pogona.

Tabela 1. Najvažniji zagađivači iz pojedinih pogona pivare

Pogon	Vrsta zagađenja
Komljenje	Celuloza, hemiceluloza, šećeri, belančevine i produkti njihove razgradnje, deterdženti
Ceđenje	Trop, šećeri, belančevine, deterdženti
Kuvanje i hmeljenje sladovine	Hmelj, sladovina, deterdženti
Hmeljno cedilo	Hmeljni trop, sladovina, deterdženti
Bistrenje sladovine	Talog sladovine, sladovina, deterdženti
Fermentacija	Belančevinasti i drugi talog, kvasac, pivo deterdženti
Odležavanje	Kvasac, belančevinasti i drugi talog, pivo deterdženti
Filtracija piva	Kiezelgur, kvasac, belančevine, pivo, deterdženti
Punjenje boca	Ekstrakt piva, staklo, etikete, lepak, deterdženti
Mašine i uređaji	Sredstva za čišćenje i đezinfekciju, soda, kiseline, mineralna ulja. i dr.

Na osnovu podataka u tabeli 1., može se zaključiti da otpadne vode pivare uglavnom sadrže alkohol iz piva, različite šećere, polipeptide suspendovane materije organskog i neorganskog porekla, kao i sredstva za pranje i dezinfekciju (deterdžente). Može se zaključiti to da otpadne vode pojedinih pogona nose sa sobom različite zagađivače u različitim količinama, pa je doprinos pojedinih pogona u zagađivanju otpadnih voda različit /1,6/. Globalna šema nastanka otpadnih voda u pojedinim pogonima pivare, sa naznakom intenziteta zagađenosti tih voda, prikazana je na slici 1.

Pored značajne razlike u stepenu zagađenosti otpadnih voda iz pojedinih pogona, postoji značajna razlika i u procentualnom učešću tih voda u zbirnoj otpadnoj vodi pivare. Kako to učešće jako varira od pivare do pivare, nemoguće je govoriti o konkretnim brojevima koji imaju opštu važnost, pa je u tabeli 2., samo primera radi, prikazan prosečan procentualni Udeo otpadnih voda iz pojedinih pogona u zbirnoj otpadnoj vodi savremeno opremljene pivare velikog kapaciteta /14/.

Tabela 2. Udeo pojedinih otpadnih voda u zbirnoj otpadnoj vodi savremeno opremljene pivare

Pogon	Udeo, %
Vrenje i odležavanje	16,0
Bistrenje	5,7
Centralni uređaj za pranje	15,0
Pranje boca	14,7
Pranje pogona:
hladna voda	29,0
topla voda	16,0
Gubici u pivu	1,3

Prema literaturnim podacima /1,3,6,7,8,9,13/ BPK5 vrednosti otpadnih voda pivara variraju i kreću se od 100 mg/l do 1800 mg/l a prosečna zagađenost obično se kreće između 500 mg/l i 1500 mg/l. Rezultati ispitivanja stepena zagađenosti otpadnih voda jugoslovenskih pivara dati su u tabeli 3 /l/.

Uzimajući u obzir količinu i stepen zagađenosti otpadnih voda, iz pivara se na svakih 1 hl proizvedenog piva izbacuje organskih materijala u količini koja odgovara 0,55-1,2 kg BPK5 /4,14/.

Računajući sa navedenim podacima i sa godišnjim kapacitetom od oko 106 hl, proizilazi da se sa otpadnim vodama iz jugoslovenskih pivara svake godine izbaci prosečno 8.000 tBPK5.

Sl. 1. Šema nastanka otpadnih voda u proizvodnji piva

Izostavljeno iz prikaza

Tabela 3. Rezultati analize zbirnih otpadnih voda nekih jugoslovenskih pivara

Pokazatelj/Pivare BPK5 (mgO2/l)	i	2	3	4	5	6
min	195	450	211	297	213	117
max	3320	3690	4090	3400	2650	3210
pros	1680	1380	1300	1090	918	830
HPK (mgO2/l)
min	248	592	283	398	269	163
max	4390	4550	5320	4050.	3380	3980
pros	2080	1890	1801	1435	1230	1140
Ukupan N (mg/l)	68,9	59,3	53,5	48,2	37,4	35,1
Ukupan PO43(mg/l)	29,8	20,3	21,6	17,6	18,0	13,9
NH4+ (mg/l)	0,91	0,68	0,71	0,57	0,62	0,50
NO3(mg/l)	5,2	4,8	3,7	4,5	3,2	5,6
Istaložene materije 1/2 h (mg/l)	5,2/5,8	4,3/4,7	3,6/4,1	2,9/3,3	2,8/3,4	1,9/2,4
Suvi ostatak na 105°C (mg/l)	2589	2219	2192	2103	1613	1841
Žareni ostatak (mg/l)	745	550	612	698	519	589
pH
min	6,4	5,8	6,2	5,5	6,0	5,6
max	7,9	7,5	8,3	8,6	7,8	8,0
pros	7,1	6,9	7,3	7,7	6,5	7,5

Razumljivo je što se sa aspekta iznetih podataka pivare ubrajaju u ozbiljne zagađivače prirodnih recipijenata pa su intervencije u cilju smanjenja stepena zagađenosti i prečišćavanja njihovih otpadnih voda više nego neophodne. Pored standardne intervencije koja pretpostavlja prečišćavanje otpadnih voda u posebnim ili zajedničkim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda industrije i naselja, postoje značajne mogućnosti da se intervencijama u pogonu, c. posebno izdvajanjem sporednih proizvoda, stepen zagađenosti otpadnih voda pivare značajno smanji. Smanjenje stepena zagađenosti ovakvim zahvatima može u pojedinim slučajevima biti veće i od 50%. Neke mogućnosti kao i postignuti rezultati u tom pravcu izloženi su u odeljku 1.2. ovog rada.

1.2. Mogućnosti smanjenja zagađenosti otpadnih voda u proizvodnji piva

Pri proizvodnji piva, u toku glavnog i naknadnog vrenja, dolazi do sinteze biomase kvasca tako da na svakih 1 hl proizvoda nastaje oko 0,25 kg suve biomase kvasca. Primenom ubrzanih procesa vrenja koji se sve više uvode u proizvodnu praksu, količina nastalog kvasca raste i do 0,35 kg/hl proizvedenog piva. Ovaj kvasac predstavlja višak koji se mora neprekidno izdvajati iz proizvodnje. Prema tome on predstavlja sporedni proizvod koji se u nas i danas u najvećem broju pivara izbacuje kao otpadak sa otpadnim vodama. Sa suspenzijom kvasca gubi se i oko 1,5% od ukupno proizvedene količine piva. Suspenzija pivskog kvasca i piva ima veoma visoku vrednost BPK5,koja se kreće i do 200.000 mg/l. Prema tome iz jugoslovenskih pivara se godišnje sa otpadnim vodama izbaci i oko 3.500 tona BPK5. koja potiče od suspenzije kvasca i piva što čini oko 50% ukupnog zagađenja. Ako bi se ova suspenzija koristila, jugoslovenske pivare bi godišnje proizvodile oko 3.000 tona suvog pivskog kvasca izuzetne fiziološke vrednosti, a dobilo bi se istovremeno i dodatnih 150.000 hl piva. Očigledno je da bi se ovakvim zahvatom ostvarila znatna materijalna dobit uz istovremeno veliko sniženje stepena zagađenosti otpadnih voda.

Dalja redukcija stepena zagađenosti otpadnih vođa pivara može se postići uklanjanjem pretežno proteinskog taloga (npr. bistrenje sladovine i piva) koji se mogu koristiti za ishranu stoke.

Intervencijama koje su navedene, kako je ranije naglašeno, može se znatno smanjiti stepen zagađenosti otpadnih voda pivara što potvrđuju i podaci izloženi u tabeli 4. /1/.

Ne treba izgubiti iz vida i činjenicu da se smanjenjem stepena zagađenosti otpadnih voda istovremeno smanjuje i visina ulaganja pri izgradnji postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda.

Tabela 4. Komparativni rezultati analize zbirnih otpadnih voda i otpadnih voda pojedinih pogona pre i nakon uklanjanja pivskog kvasca i taloga jedne jugoslovenske pivare koja uključuje i sladaru

Pokazatelj BPK5 (mgO2/l)	I	II	III	IV	V	VI
min	215	98	896	230	1732	425
max	3613	1095	15800	6380	12500	5650
pros	1102	472	7600	2713	6900	2700
HPK (mgO2/l)
min	284	125	1194	296	2278	584
max	4390	1230	18350	8179	16760	6446
pros	1373	653	6460	3435	8530	3630
Ukupan N (mg/l)	45,8	24,1	161,5	69,6	189, 9	78,4
Ukupan PO43(mq/l)	18,4	13,5	35,3	23,2	69,7	31,3
NH4+ (mg/l)	0,83	0,41	4,2	1,2	5,8	2,4
NO3(mg/l)	5,8	2,4	10,6	6,4	13,4	5,2
Istaložene materije 1/2 (ml/l)	3,8/4,4	1,4/l,7	6/6,5	4,1/4,5	9/9,8	5,7/6,1
Suvi ostatak na 105°C (mg/l)	1815	915	6750	4290	8940	3990
Zareni ostatak (mg/l)	491	411	1090	743	1215	645
pH
min	5,9	6,3	5,3	5,9	5,1	5,6
max	8,1	7,8	7,4	6,9	6,4	6,9
pros	6,7	6,9	6,8	6,8	6,2	6,5

Oznake za otpadne vode: Sumarne:

I pre izdavanja
II nakon izdavanja

Varionice i bistrenja sladovine:

III pre izdavanja
IV nakon izdavanja

Varenja i odležavanja:

V pre izdavanja
VI nakon izdavanja

Izdvojeni pivski kvasac predstavlja izuzetno vrednu materiju koja se može koristiti za ishranu ljudi i stoke. Posebno vrednim ga čini visok sadržaj belančevina i vitamina B-kompleksa. Zbog ovako velike fiziološke vrednosti danas se intenzivno ispituje mogućnost korišćenja pivskog kvasca u ishrani ljudi. Nažalost, ozbiljnu prepreku predstavlja veliki sadržaj nukleinskih kiselina koje kvasac sadrži, a koji se kreće i do 10%. Da ne bi došlo do obolenja urinalnog trakta, čovek ne sme konzumirati više od 2 g dnevno nukleinskih kiselina mikrobnog porekla. To rači da ne sme konzumirati više od 20 g suve biomase kvasca dnevno. Da bi se omogućilo konzumiranje većih količina kvasca kao izvora proteina danas se u svetu intenzivno ispituju mogućnosti smanjenja sadržaja nukleinskih kiselina u kvascu. Ispitivanja koja su izvršena i u našoj zemlji /2,10,15/ pokazala su da se „termičkim šokom“ sadržaj nukleinskih kiselina u kvascu može smanjiti i za 80%. U tom slučaju čovek bi mogao konzumirati sa hranom i do 100 g suvog pivskog kvasca čime bi podmirio oko 1/3 ukupne dnevne potrebe u belančevinama i u potpunosti zadovoljio potrebe u vitaminima B-kompleksa.

1.3. Prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje slada i piva

Obe vrste otpadnih voda, kako one iz proizvodnje slada tako i one iz proizvodnje piva sa sobom nose suspendovane čestice, koloidno rastvorene materije i materije u rastvorenom obliku. Najveći deo zagađenja čine organske materije sa visokim udelom ugljenohidratne i belančevinaste komponente pa je ova vrsta otpadne vode veoma pogodna za biološku obradu. One se mogu prečišćavati u posebnim ili zajedničkim postrojenjima sa urbanim ili industrijskim otpadnim vodama.

Slad i pivo se često proizvode u jednom pogonu međutim, proizvodnja može biti i dislocirana. Razumljivo je da je način prečišćavanja otpadnih voda zavisan od toga da li one potiču iz zajedničke ili razdvojene proizvodnje slada i piva. Međutim, bez obzira na poreklo, ova vrsta otpadnih voda mora prvo biti podvrgnuta tzv. primarnoj obradi koja normalno uključuje izdvajanje krupnijih čestica zagađenja kao i suspendovanih materija posebno ako se u tom cilju dodaju koagulanti. Pri ovom tretmanu otpadnoj vodi se takođe reguliše vrednost pH i izvrši eventualno potrebna korekcija međusobnog odnosa biogenih elemenata (BPK5,:P:N = 100:5: l). Pre ulaska u biološku obradu mora se izvršiti i egalizacije sastava i
protoka.

Ovako pripremljena otpadna voda uvodi se u postrojenje za biološku obradu. Pošto su u našoj zemlji najveći kapaciteti za proizvodnju slada odvojeni od proizvodnje piva biće korisno da posebno razmotrimo način biološkog prečišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje slađa a posebno iz proizvodnje piva.

1.3.1. Prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje slada

U proizvodnji slada nastaje značajna količina otpadnih voda i ona se kreće između 5-6 l/kg obrađenog ječma , odnosno 6,5-8 l/kg proizvedenog slada.

Prosečno organsko opterećenje ovih voda iznosi oko 0,8 kg BPK5/m a produkcija organskog zagađenja obično iznosi oko 5,6 kg BPK5/t prerađenog ječma, odnosno 4,5 kg BPK5/t proizvedenog slada.

Količina otpadnih voda koja nastaje u proizvodnji slada u velikoj meri zavisi od primenjenog postupka u proizvodnji. Gornji podaci se odnose na, danas u svetu i u nas najčešće primenjen postupak četvorostrukog močenja ječma. Ponovnom upotrebom vode u fazi močenja (recirkulacijom) može se uticati na količinu otpadne vode ali se ne može bitnije uticati i na količinu ukupno produkovanog zagađenja.

Iako voda koja se primenjuje u proizvodnji slada mora zadovoljavati određeni kvalitet ona u principu ne mora imati i kvalitet vode za piće. To omogućava da se u ovoj proizvodnji otpadna voda nakon prečišćavanja do potrebnog kvaliteta može ponovo vraćati u pogon. Na slici 2. prikazano je jedno od mogućih idejnih rešenja postrojenja biološkog prečišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje slada. Kako se vidi postrojenje uključuje i tercijalnu obradu prečišćene vode pre njenog vraćanja u pogon.

Sa slike 2. se vidi takođe da se nakon primarne obrade otpadna voda uvodi u biološki tretman procesom aktivnog mulja a da se zatim, nakon bistrenja u sekundarnom taložniku, biološki prečišćena voda tercijalnom obradom (propuštanjem kroz peščane filtre, ozonizacijom i/ili hlorisanjem) dovodi do kvaliteta koji omogućava njeno ponovno uvođenje u proizvodnju slađa (recirkulacija). Dodatkom sveže vode nadoknađuju se gubici do kojih dolazi u proizvodnji i u postupku prečišćavanja.

Sl. 3. Šematski prikaz obrade i recirkulacije otpadnih voda iz proizvodnje slada

Izostavljeno iz prikaza

1.3.2. Prečišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje piva

Kako je u poglavlju 1.2. izloženo i u tabeli 3. prikazano otpadne vode iz proizvodnje piva su veoma zagađene i pored visokog organskog zagađenja nose sa sobom i veliku količinu suspendovanih materija koje potiču od različitih sredstava primenjenih u postupku bistrenja sladovine i piva (kiselgur, diatomejske i infuzorijske zemlje, silikagel, itd.).

Potrebno je i ovde naglasiti da se može postići značajna redukcija organskog zagađenja izdvajanjem sporednih produkata nastalih pri proizvodnji piva dok se količina suspendovanih materija može svesti na minimum uklanjanjem sredstava za ceđenje i bistrenje (pogledaj poglavlje 1.2.). Ako se preduzmu sve moguće intervencije u pogonu koje vode ka smanjenju stepena zagađenosti otpadnih voda pivare njihovo zagađenje se može spustiti do nivoa koji pruža mogućnost da se one mogu bez posebnih problema odvoditi na zajedničko prečišćavanje sa otpadnim vodama naselja. Ovim se izbegava potreba podizanja posebnog postrojenja u pogonu same pivare što je svakako veoma racionalno. Naravno, u pogonu pivare bi se otpadne vode, posebno one iz odelenja za pranje boca i punjenje piva u ambalažu, morale podvrgavati određenom predtretmanu.

U slučaju da se ne preduzimaju posebne intervencije u pogonu, naročito ako se ne izdvajaju talozi od bistrenja i višak od pivskog kvasca, otpadne vode pivare nose veoma veliko organsko opterećenje koje se ne može redukovati do potrebnog stepena jednostepenom biološkom obradom. Za prečišćavanje ovih otpadnih voda mora se primeniti višestepeni biološki tretman. Višestepenim biološkim tretmanom postepeno se redukuje organsko zagađenje do potrebnog stepena nakon čega se prečišćena voda može ispuštati u prirodne recipijente.

Na slici 3. je prikazano jedno tipsko rešenje za prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje piva. Postrojenje uključuje dva biološka stepena obrade. Prvi biološki stepen jeste visoko opterećeni biološki filter kojim se redukuje organsko zagađenje za oko 60% . Drugi biološki stepen je proces aktivnog mulja u kome se organsko zagađenje redukuje do zakonskog maksimuma.

Sl. 2. Šematski prikaz biološke obrade otpadnih voda iz proizvodnje piva

Izostavljeno iz prikaza

2. Otpadne vode u industriji etilalkohola, prehrambenog i pekarskog kvasca

2.1. Karakteristike otpadnih voda

Otpadne vode u proizvodnji etilalkohola po Melle-Boinot postupku i proizvodnji etilalkohola uz istovremenu proizvodnju prehrambenog kvasca po Vogelbusch B postupku čini melasna džibra, koja zaostaje nakon destilacije alkohola u kominskoj koloni. Osim melase za proizvodnju etilalkohola u jugoslovenskim fabrikama koriste se i žitarice (najčešće kukuruz) i krompir. Nakon destilacije alkohola iz tih komina takođe zaostaju otpadne vode. u tabelama 5. i 6. prikazan je sadržaj najvažnijih komponenata otpadnih voda iz proizvodnje alkohola i prehrambenog kvasca iz melase i ostalih sirovina.

Tabela 5. Sastav melasne džibre /l7/

Sastavna komponenta	mg/l
Ukupna suva materija	63,84
Ukupna organska materija	36,84
Ukupni šećeri	1,33
Glicerol	1,84
Ukupni azot	1,83
Amonijačni azot	0,11
Betainski azot	1,43
Amino i proteinski azot	0,24
Isparljive kiseline	2,24
Etilalkohol	0,03
Ukupna neorganska materija	16,16
K2O	7,45
p2O5	0,24
HPK	34,30
BPK	27,38
pH	5,1

.

Tabela 6. Sastav džibre iz žitarica i krompira /l8/

Sastavna komponenta	Vrsta džibre (%)
	kromnirova	žitarice	kukuruza
Ukupna suva materija	1,66-5,60	4,50-6,30	4,50-6,50
Ukupne azotne materije	0,48-1,53	1,20-1,70	1,25-2,00
Belančevine	0,34-1,48	–	–
Masti	0,01-0,35	0,15-0,45	0,54-0,90
Ekstraktivne materije bez azota	0,71-2,70	2,63-4,60	2,50-4,50
Celuloza	0,12-0,65	0,55-0,70	0,35-0,80
Pepeo	0,23-1,14	0,20-0,44	0,15-0,50

Iz podataka u tabelama 5. i 6. može se videti da sve džibre sadrže velike količine organske materije koja za biooksidaciju troši kiseonik. S obzirom da se u većini jugoslovenskih fabrika, koje proizvode etilalkohol i prehrambeni kvasac, otpadne vode ispuštaju u prirodne recipijente, one su zagađivači okoline. Tako u fabrici koja proizvodi 30.000° hl na dan etilalkohola zaostaje oko 350 m3. otpadne vode koja prosečno sadrži 40 kg/m organske materije. što ukupno iznosi 14.0 kg. Kako se za biooksidaciju potroši gotovo ista količina kiseonika, dnevna količina organske materije koja se ispušta u prirodne recipijente potroši sav kiseonik iz 2.800 m vode koja u proseku sadrži oko 5 g O2/m3.

U pogonima za proizvodnju pekarskog kvasca najzagađeniju otpadnu vodu čini melasna džibra koja zaostaje nakon izdvajanja kvaščeve biomase iz komine.

Ta melasna džibra slična je po sastavu džibri iz proizvodnje etanola. Količina organske materije u melasnim džibrama iz fabrike pekarskog kvasca kreće se od 2% do 5% i zavisi od postupka koji se primenjuje za gajenje kvaščeve biomase. Tako u Vogelbusch KOM AX postupku, u kome se postiže visoki prinos kvaščeve bioma3 se i do 220 kg/m , ostaje u otpadnoj vodi 4%-5% organske materije. Ta količine je gotovo identična sa količinom organske materije u melasnoj džibri koja zaostaje u Vogelbusch B postupku.

S obzirom da se u Jugoslaviji za proizvodnju etanola, prehrambenog i pekarskog kvasca uglavnom upotrebljava melasa, naročitu pažnju je potrebno posvetiti obradi melasne džibre, pogotovo ako se zna da melasna džibra nije našla zapaženu primenu u ishrani životinja, dok se džibre žitarica sa uspehom primenjuju dugi niz godina kao krmivo.

2.2. Načini obrade otpadnih voda iz proizvodnje etilalkohola, prehrambenog i pekarskog kvasca

Veliki broj autora opisuje mogućnosti upotrebe i obrade otpadnih voda iz fabrika koje proizvode etilalkohol i prehrambeni kvasac. Dietrich /l9/ je opisao mogućnosti primene i obrade melasne džibre koja se izdvaja odmah nakon izlaska iz destilacione kolone. Ona se može upotrebiti:

• za pripremu podloge (razređivanje melase)
• za proizvodnju kalijumovog đubriva i potaše
• za proizvodnju K₂CO₃ ako je u pitanju trščana džibra
• za naplavljivanje zemljišta

Od načina obrade isti autor navodi sledeće:

• proizvodnja krmnog kvasca
• anearobno metansko vrenje
• uparavanje melase do 50%-70% suve materije a proizvod, koji se naziva „Vinassa“, upotrebljava se kao dodatak krmnim smešama.

Od navedenih postupaka najčešće se primenjuje proizvodnja krmnog kvasca. Pri ovoj obradi razloži se najviše 50% likupne organske materije /l8/.

Za proizvodnju krmnog kvasca za sada se primenjuje samo kvasac iz roda Candidida (C .utilis). Tako dobijena biomasa sadrži preko 50% proteina i daje vrlo dobre rezultate u ishrani životinja.

Proizvodnja uparene džibre je ekonomičan postupak ali je opravdan samo za džibre žitarica i krompirovu džibru koje se sa uspehom koriste u ishrani životinja. Takođe se primenjuje i postupak anaerobnog metanskog vrenja /20/.

Ban i sar. /2l/ dokazali su mogućnost primene mešovitih bakterijskih kultura za biooksidaciju organske materije iz melasne džibre. Ovakvom obradom ukupna organska materija može se redukovati 90%-95%. Ispitana je i primena mešovitih kultura kvasaca i bakterija. I u ovom slučaju je postignut visok stepen redukcije organske materije koji je identičan prethodnom. U daljem radu Ban i sar. su za obradu melasne džibre koristili mešovitu kulturu kvasaca iz roda Trichosporon (T.cutaneum i T.fermentans). Postignuti stepen redukcije od 85%-90% ukazuje na mogućnost primene tih kvasaca u proizvodnji krmnog kvasca.

I pored svih prednosti nekih novih postupaka za proizvodnju SCP koji bi se upotrebljavali za krmiva u proizvodnji se za sada primenjuje samo gajenje kvasca roda Candida (C.utilis), jer je ispitan u ishrani životinja. Za primenu drugih mikroorganizama neophodno je potrebno ispitati njihovu patogenost na koju se danas obraća posebna pažnja. Naročito je to važno za primenu bakterija jer se u najnovije vreme smatra da i nepatogene bakterije u određenim uslovima mogu postati patogene.

Za potpunu obradu melasne džibre danas se najčešće primenjuje dvostepeni biološki tretman. U prvom stepenu, gaji se kvasac C.utilis pri čemu se, kako je ranije navedeno , redukuje oko 50% prisutne organske materije. U drugom biološkom stepenu obrade, nakon izdvajanja kvasca iz komine, primenjuje se najčešće aktivni mulj koji redukuje preostalu organsku materiju na 1%-2% od ukupne.

Ovakav način obrade melasne džibre prikazan je na slici 4. Melasna džibra koja izlazi iz destilacione kolone hladi se a zatim uvodi u biološki reaktor gde se kontinualno gaji kvasac. Nakon ovoga kvasac se izdvaja iz komine u separatoru, pere, termolizira i suši do 92% suve materije i kao takav koristi za ishranu stoke. Melasna džibra nakon prvog stepena obrade sadrži 50%-60% preostale organske materije. Takva džibra se odvodi na dalju obradu u aeracione bazene sa aktivnim muljem. Nakon potpune obrade mulje se odvaja od efluenta i po potrebi vraća u bazen. Višak mulja se obrađuje i najčešće upotrebljava kao đubrivo. Obrađena voda se ispušta u prirodne vodotokove.

3. Otpadne vode iz proizvodnje antibiotika

3.1. Karakteristike otpadnih voda

Otpadne vode koje potiču iz proizvodnje antibiotika okarakterisne su visokim sadržajem organskih i mineralnih materija. Te vode su prilično toksične, imaju oštar specifičan miris i najčešće su obojene. Njihova pH vrednost varira između 2 i 10,5, a i temperatura im može takođe dosta oscilirati. Za ovu vrstu otpadnih voda je karakteristično i to da su dosta neujednačenog sastava /22,23/.

Sl. 4 Obrada melasne džibre

Izostavljeno iz prikaza

Logično je zaključiti da se neobrađena otpadna voda iz ove vrste proizvodnje ne sme ispuštati u prirodne vodotokove. Takođe nije preporučljivo otpadne vode iz proizvodnje antibiotika pre obrade mešati sa gradskim otpadnim vodama, jer i tada može doći do komplikacija pri daljem tretmanu tako pomešanih otpadnih voda. Naime, otpadne vode koje potiču iz proizvodnje antibiotika sadrže manju ili veću količinu antibiotika koji se proizvode, a koji uništavaju osetljive mikroorganizme ili sprečavaju njihov rast i razvoj. U tabeli 7. date su vrednosti koncentracija antibiotika u otpadnim vodama pri normalnom toku proizvodnog procesa fl4/.

Tabela 7. Koncentracija antibiotika u otpadnim vodama koje nastaju u njihovoj proizvodnji /24/

Antibiotik	Aktivnost (jed/ml)
	minimalna	maksimalna	srednja
Fenoksimetilpenicilin	25	40	32,5
Kanamicin	6	30	18
Oksitetraciklin	25	40	32,5
Hlortetraciklin	6	15	10,5

Međutim, ako dođe do kontaminacije u toku fermentacije što ima za posledicu ispuštanje kontaminirane komine u kanalizaciju, u otpadnoj vodi je prisutna znatno veća koncentracija antibiotika od one prikazane u tabeli 7.

Iz izloženog se vidi da otpadne vode zahtevaju poseban tretman. Međutim, treba napomenuti da ni sve otpadne vode iz proizvodnje raznih antibiotika ne mogu biti tretirane na isti način, već se obrada tih voda treba prilagoditi njihovom hemijskom i biološkom sastavu koji varira kako za svaki pojedini antibiotik tako i za postupak njegovog dobijanja.

Otpaci koji se pojavljuju u proizvodnji antibiotika mogu biti svrstan čvrste i tečne /22/.

Čvrsti otpaci

Najznačajniji otpadak ove vrste je pogača koja se dobija nakon filtracije komine. Ona se uglavnom sastoji od biomase i u većini slučajeva i od sredstava koja se dodaju u kominu radi lakše i brže filtracije. Nakon filtracije vlažnost mase micelija je oko 70% i ima HPK oko 47.000 mg/l /25/.

Otpadne vode iz proizvodnje antibiotika

Otpadne vode iz proizvodnje antibiotika variraju po svom sastavu i osobinama zavisno od stadijuma tehnološkog procesa iz koga potiču. Te vode se mogu svrstati u nekoliko grupa:

1. Otpadne vode koje se dobijaju nakon filtracije komine i nakon izdvajanja najvećeg dela antibiotika, obično su bistre. BPK takvih voda jako varira ne samo među proizvodnjama različitih antibiotika nego i između pojedinih šarži pri proizvodnji jednog istog antibiotika.

Prema Brownu i Niedercornu BPK ovih otpadnih voda iz proizvodnje penicilina varira od 4.000 mg/l do 13.000 mg/l. Pri proizvodnji streptomicina BPK5. iznosi oko 2.500 mg/l a kod hlortetraciklina varira od 4.000 mg/l do 7.000 mg/l.

Ponekad se dešava da dođe do kontaminacije čitave šarže i ona mora biti ispuštena u kanalizaciju. BPK takvih otpadnih voda je znatno veći i u proizvodnji penicilina prelazi vrednost 20.000 mg/l.

2. Otpadne vode koje potiču iz ekstrakcionih i purifikacionih procesa sadrže kiseline, baze i organske rastvarače koji se koriste u procesu izolacije i purifikacije. Otpadne vode mogu nastati i prolivanjem voda i navedenih sirovina ili pak mogu biti izbacivane iz procesa kao smeša vode i rastvarača ako je razdvajanje takvih smeša neekonomično ili one .zaostaju pri regeneraciji.

3. Otpadne vode koje .potiču od pranja pogona i opreme imaju BPK vrednost koja varira u velikom opsegu a obično se kreće u granicama 500 mg/l do 1500 mg/l. Ove vode ponekad sadrže i sredstva za filtraciju. Po svom kvalitativnom sastavu one se približavaju sastavu filtrata komine iz koga je izdvojen antibiotik.

4. Otpadne vode od hlađenja i kondenzne vode nastaju u procesima isparavanja i sušenja. Ove vode mogu sadržati isparljive i neisparljive komponente. Pri proizvodnji hlortetraciklina takve vode imaju BPK5. vrednost koja se kreće između 60 mg/l i 120 mg/l. Iz ovog primera se vidi da su ove vode mnogo manje zagađene nego ranije navedene vrste otpadnih voda.

Zbirne otpadne vode pri proizvodnji antibiotika predstavljaju smešu napred navedenih otpadnih voda. Sastav zbirnih otpadnih voda iz proizvodnje streptomiticina, tetraciklina i penicilina prikazan je u tabeli 8. /25/.

Tabela 8. Sastav otpadnih voda pri proizvodnji streptomicina, tetraciklina i penicilina /25/

Pokazatelj	Proizvodnja
	streptomicina	tetraciklina	penicilina
Količina otpadne vode na 1 1 proizvoda, m3	1.400	1.600	1.200
Boja	žuta	žuta,mutna	smeđa,mutna
Miris	specifičan	amonijakalan	oštar,specif.
pH	3,5	9,4	4,5
Alkalnost/kiselost, mg ekv/l	-/37	46/-	-/29
HPK, mg/l	6.200	5.100	11.900
BPK5, mg/l	1.850	1.300	3.900
BPKL, mg/l	3.540	2.200	7.100
Čvrsti ostatak, mg/l	15.200	9.180	21.100
Zareni ostatak, mg/l	9.470	2.694	11.700
Azot amonijačni, mg/l	87	1.449	137
Azotukupni, mg/l	375	1.540	550
Isparljive kiseline, mg ekv/l	10	8	21
Hloridi, mg/l	5.500	1.370	326
Sulfati, mg/l	1.600	0	2.940
Fosfati, mg/l	70	120	250
Formalin , mg/l	657	1.900	900
Antibiotik, mg/l	7,5	300	2

Otpadne vode iz proizvodnje antibiotika spadaju u visoko opterećene što se može videti i iz navedenih primera u tabeli 8. Nije poželjno ispuštati takve vode u prirodne Vodotokove i one se prethodnom obradom moraju dovesti do takvog stanja da ne pričinjavaju štete u prirodnim recipijentima.

Biomasa producenta antibiotika koja se odvaja filtracijom ne sme se bacati u feanalizaciju niti je treba mešati sa otpadnim vodama. Nju treba posebno tretirati. To je otpadak koji je na kraju fermentacije prisutan u komini u količini koja je po vrednosti najmanje 3%. S obzirom na procenat biomase u komini i na velike količine komine jasno je da se svakodnevno dobija i znatna količina biomase. U cilju uklanjanja ona se može zakopavati ili spaljivati. S obzirom da u sebi sadrži određene količine proteina, masti, ugljenih hidrata i vitamina, kao i mineralnih materija, biomasa se može i sušiti, usitnjavati pa koristiti kao dodatak krmini. To je posebno korisno kada se pri odvajanju biomase filtracijom ne upotrebljavaju filtraciona sredstva /22/.

U nekim zemljama se primenjuje metoda kompostiranja micelija u smeši sa aktivnim muljem /25/.

3.2. Prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje antibiotika

Pri tretiranju otpadnih voda koje ne sadrže micelijarnu masu najčešće se primenjuje trostepeni biološki tretman /26/. Šematski prikaz jednog takvog postrojenja prema Howeu prikazan je na slici 5.

Pre biološke obrade, prema šemi na slici 5., otpadnoj vodi se podešava pH vrednost na oko 7,5-8, a zatim se ona prebacuje u sud za egalizaciju sastava i protoka. Istaložene čestice se prebacuju u proces za anaerobnu obradu mulja dok se tečna faza odvodi u proces aktivnog mulja. U aeracionim tankovima, jako zagađene vode sa relativno velikim koncentracijama antibiotika ili nekih drugih toksičnih materija, razblažuju se manje zagađenom vodom da bi proces biološke obrade mogao proticati nesmetano. Proces koji se odvija u aeracionim tankovima traje oko 12 sati i predstavlja prvi stepen biološke obrade otpadne vode. Pri ovoj obradi BPK vrednost otpadne vode se može smanjiti i do 80% a koncentracija antibiotika i do 95%.

Sledeća faza obrade je izbistravanje i biološki tretman u biološkim filtrima koji predstavlja drugi stepen biološke obrade otpadne vode. U ovom biološkom stepenu se uklanja oko 60% preostalog zagađenja. U sledećem, trećem stepenu obrade, vrši se hlorisanje vode. Nakon ovoga voda se prebacuje u sisteme za aeraciju i bistrenje odakle se odvaja višak mulja a efluent se meša sa nezagađenom rashladnom vodom i podvrgava kaskadnoj aeraciji pa zatim ispušta u recipijent.

Ukupna efikasnost prečišćavanja otpadne vode ovim trostepenim biološkim postupkom, ako se izrazi preko smanjenja ukupne BPK5, vrednosti kreće se između 90% i 95%.

U tabeli 9. su prikazane karakteristike otpadnih voda i efluenata nakon

Sl.5. Shematski prikaz biološke obrade otpadne vode iz proizvodnje antibiotika trostepenog biološkog prečišćavanja /26/.

Izostavljeno iz prikaza

Tabela 9. Karakteristična svojstva otpadnih voda iz proizvodnje antibiotika pre i posle obrade

Pokazatelj	Otpadna voda (neutralisana)		Obrađena otpadna voda
–	A	B
pH	8,25	8,10	7,7
Spec. težina	1,007	1,008	0,9983
Ostatak na 103°C g/l	22,97	31,55	0,511
Ostatak na 600°C g/l	11,6	7,78	0,325
Amonijakalni azot, mg/l	54,00	13,38	4,314
Ukupni azot, mg/l	689,0	1.220,0	10,37
BPK5, mg/l	19.080	42.000	37,0
Reducirajuće materije kao glukoza, g/l	1,9	2,6	0,001
Konc. antibiotika, μg/l	91,0	110,0	0

S o bzirom da je vreme bitan faktor u destrukciji antibiotika u otpadnoj vodi potrebni su aeracioni tankovi velike zapremine kako bi mogli prihvatiti velike količine otpadne vode. Pored toga, treba voditi računa o postepenom prilagođavanju mikroorganizama na određeni antibiotik, jer u protivnom pozitivan rezultat biološke obrade vode može izostati.

U toku procesa biološke obrade otpadne vode treba obratiti pažnju na početni sastav vode, na aeraciju, temperaturu i pH vrednost pri kojima se proces odvija. Te parametre treba držati pod kontrolom što će omogućiti normalan tok procesa. U protivnom prečišćavanje otpadne vode će biti nepotpuno, javljaće se jako penušanje koje predstavlja problem i pri normalnom odvijanju procesa. Pored navedenog može se pojaviti i neprijatan miris , itd. /27/. U takvim slučajevima , da bi se otpadna voda prečistila do zadovoljavajućeg stepena, potrebno je intervenisati u toku procesa obrade dodavanjem raznih sredstava što izaziva nove troškove i povećava cenu celokupnog prečišćavanja otpadnih voda

Zaključak

I pored toga što se uvođenjem savremene opreme i savremenih tehnoloških postupaka specifična potrošnja vode u fermentacionoj industriji stalno smanjuje, ova industrija još uvek proizvodi veliku količinu otpadnih voda. Otpadne vode iz fermentacione industrije jako su opterećene suspendovanim i organskim materijama i ne mogu se , s obzirom na zakonske propise, prema dosadašnjoj praksi izbacivati u prirodne recipijente bez prethodnog prečišćavanja. Karakteristike otpadnih voda iz ove industrije su takve da se one mogu uspešno prečišćavati biološkim postupcima.

S obzirom da postavljanje posebnih postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda zahteva relativno visoka ulaganja , mora se prethodnim intervencijama u pogonu što više smanjiti i količina i stepen zagađenosti otpadnih voda. Na primeru industrije piva pokazano je da se takvim intervencijama stepen zagađenosti otpadnih voda može smanjiti i do 50% nakon čega se one mogu uspešno prečišćavati u zajedničkim postrojenjim a za otpadne vode naselja.

Otpadne vode iz industrije vrenja obično se tretiraju dvostepenim biološkim postupcima. S obzirom na visoko organsko zagađenje u otpadnim vodama iz proizvodnje npr. pekarskog kvasca i alkohola, može se gajiti kvasac C. utilis i ostvariti proizvodnja SCP koji se koriste u ishrani stoke. Gajenje ovog kvasca predstavljalo bi prvi stepen biološke obrade otpadnih voda, dok se u drugom biološkom stepenu najčešće koristi proces aktivnog mulja.

Suprotno ovome, s obzirom na sastav otpadnih voda iz pojedinih industrija vrenja, kao što je to npr. slučaj u proizvodnji antibiotika, moraju se primeniti klasični postupci biološkog prečišćavanja.

Mogućnost recirkulacije otpadnih voda nakon njihovog prečišćavanja pokazana je na primeru proizvodnje slađa.

Otpadne vode industrijske prerade kukuruza

Corn industry processing wastewaters

Dr Josip Baras, vanr .profesor Tehnološko-metalurški fakultet Beograd, Mr Zlatan Sudžuković, dipl.ing., Savo Lončar, dipl, ing., i Pantelija Stančević, dipl.ing.

AIPK „Bosanska Krajina“ RO „Poljoprivreda“ Draksenić, Bos.Dubica

Since our country is lacking practical experience in the treatment of waste waters from rather complicate technology for industrial processing of corn, it would be useful to describe the characteristics of those waste waters, as well as some of the alternative solutions for their treatment.

The paper presents six alternatives, with the two of them with possibility for obtaining SCP (single cell protein) usable in future as cattle food. The other four alternatives are combinations of various food industry waste water treatment processes.

For treatment of waste waters from the new plant for corn industrial processing, a conceptual solution, including the two stage activated sludge process, has been accepted, while sanitary waste water will be treated in the separate biological treatment plant.

Uvod

Iako je kukuruz najrasprostranjenija poljoprivredna kultura u našoj zemlji, struktura potrošnje je nepovoljna jer se 86% koristi za održavanje stočnog fonda, 10% za direktno ljudsku hranu, a svega 2% koristi se u industrijskoj preradi.

Industrijska prerada kukuruza, kao viši oblik finalizacije, povećava upotrebnu vrednost kukuruza a istovremeno omogućava diferenciranu upotrebu delova zrna na celovitiji način.

Intenzivnija orijentacija na industrijsku preradu kukuruza datira od sredine šezdesetih godina, kada su nastupile prve ozbiljnije oscilacije u ceni klasičnog šećera čija je proizvodnja, postala jako opterećena visokim troškovima kapitalnih ulaganja i velikim utroškom energije.

Razvoj industrijske prerade kukuruza u SAD doveo je već početkom sedamdesetih godina do pojave novih zaslađivača koji su po svojim karakteristikama i cenom postali konkurenti klasičnom zaslađivaču, saharozi. Za nešto više od pet godina ova tehnologija je prihvaćena i u našoj zemlji jer je 1977. godine na bazi zajedničkog ulaganja švedske firme ALFA-LAVAL i RO „Poljoprivreda“ u sklopu AIPK „Bosandca Krajina“ počela izgradnja pogona za industrijsku preradu kukuruza godišnjeg kapaciteta 55.000 t.

U budućoj fabrici koristiće se tehnologija danske firme DDS KROYER, koja se zasniva na enzimskoj hidrolizi skroba do glukoze i enzimskoj izomerizaciji dela glukoze u fruktozi. Kao produkt dobija se godišnje 30.000 t visokofruktoznog kukuruznog sirupa (VFKS) sa 42% fruktoze i 52%glukoze. VFKS predstavlja novu vrstu zaslađivača koja sa svojim izuzetno povoljnim tehnološkim i fiziološkim karakteristikama u mnogome nadmašuje saharozu. Sledeći proizvod je sorbitol, koji se dobija katalitičkim hidrogenovanjem dela glukoze nastale enzimskom hidrolizom skroba. Ovaj proizvod, koji se dobija u količini 2.000 t/g (sirup sa 70% suve materije), od velikog je značaja kao zaslađivač u konditorskoj proizvodnji, posebno onoj koja je namenjena dijabetičarima, a ujedno je i značajna industrijska sirovina širokog dijapazona primenu.

Treći glavni proizvod koji se dobija u količini 9.000 t/g je dekstroza monohidrat čija je vrednost i oblast primene već dobro poznat.

Pored ova tri glavna proizvoda, preradom kukuruza dobija se čitav niz veoma vrednih sporednih proizvoda i to:

• 6.800 t/g CSL (corn steep liquor) sa 50% suve materije,
• 2.500 t/g kukuruznih klica sa 50% ulja,
• 10.800 t/g ljuske i griza koji se koriste kao stočna hrana,
• 3.240 t/g glutena koji sadrži 70% proteina, i
• 2.100 t/g fermentabilnog matičnog sirupa koji se može koristiti u fermentacionoj industriji, npr. proizvodnji piva, kao izvor ugljenih hidrata.

Već i ovaj kratak pregled dijapazona i kvaliteta proizvoda kojima se moguća lista ne iscrpljuje i predstavlja pitanje daljeg razvoja tehnologije, jasno pokazuje prednosti i pogodnosti koje proizilaze iz ovako koncipirane tehnologije. To su pre svega:

• vrlo visoka efikasnost tehnologije,
• gotovo zanemarljivi gubici sirovine,
• velika fleksibilnost proizvodnih linija,
• vrlo visok kvalitet dobijenih proizvoda i veoma širok dijapazon njihove primene ,
• povoljan energetski i materijalni bilans proizvodnje, itd.

Posebno je značajno, a to treba i podvući, da investiciona ulaganja u podizanje ovakvog pogona iznose samo oko 1/4 ulaganja potrebnih za izgradnju pogona klasične proizvodnje šećera i šećerne repe sa ekvivalentnim kapacitetom.

Imajući u vidu izloženo kao i činjenicu da postoje veoma velike mogućnosti za proizvodnju kukuruza u našoj zemlji, može se sa sigurnošću računati sa podizanjem novih proizvodnih kapaciteta ove vrste u skoroj budućnosti. Neke, već sada postojeće inicijative u tom smislu to i potvrđuju.

Pošto domaćih iskustava na planu prečišćavanja otpadnih voda iz pogona za industrijsku preradu kukuruza nema, smatrali smo korisnim da se u ovom radu izlože i kritički razmatre neke od alternativnih mogućnosti.

1. Kratak opis proizvodnog postupka sa nastankom i karakteristikama otpadnih voda

Skraćena i uprošćena protočna šema proizvodnog postupka sa mestima nastanka i nekim karakteristikama otpadnih voda pogona za hemijsku preradu kukuruza prikazana je na slici 1.

Nakon pripreme sirovine, kukuruza, on se izlaže močenju u vodi koja ima temperaturu 52°-53°C i koja sadrži oko 0,3% SO^ da se spreči razvoj mikroorganizama. Pri močenju dolazi do ekstrakcije niza organskih i neorganskih materija iz zrna zbog čega voda od močenja ima visoku vrednost BPK. U ovom postupku, voda od močenja kukuruza se uparava tako da se dobija sirup poznat pod nazivom CSL. Ovaj proizvod se zbog veoma povoljnog hemijskog sastava koristi za pripremu hranljivih podloga u fermentacionoj industriji, posebno u proizvodnji antibiotika. Proizvodnja CSL istovremeno predstavlja i značajnu intervenciju u cilju smanjenja stepena zagađenosti otpadnih voda.

Kondenzat, koji se dobija kondenzacijom para nastalih pri uparavanju vode od močenja kukuruza, sadrži niz isparljivih materija, posebno organskih kiselina, i nosilac je osnovnog zagađenja otpadnih voda nastalih u ovoj fazi proizvodnje (oko 500 kg BPK5/d).

U sledećoj fazi proizvodnje, mehaničkim tretmanom i rafinacijom, odvaja se skrob od ostalih komponenata zrna pri čemu se dobijaju: rafinisani skrob, kukuruzne klice, gluten, ljuska i griz. U ovoj fazi proizvodnje nastaju otpadne vode pre svega od ispiranja skroba iz sporednih proizvoda zbog čega one sa sobom nose značajno organsko zagađenje (oko 400 kg BPK5/d).

Nakon izdvajanja i rafinacije skrob se odvodi na enzimsku hidrolizu i dobijeni hidrolizat se, radi prečišćavanja, provodi kroz jonoizmenjivačke kolone u katjonskom i anjonskom obliku. Rafinisani hidrolizat se uparava do sađržaja 40% suve materije pa se iz njega kristalizacijom izdvaja predviđena količina dekstroze monohidrata , dok ostatak uparenog hidrolizata odlazi u sledeće faze proizvodnje. Ovim se završava tzv. „skrobna faza tehnološkog postupka i počinje tzv. „glukozna faza tehnološkog postupka. Pri kristalizaciji dekstroze dobija se i neiskristalisani ostatak, fermentabilni sirup koji predstavlja smešu glukoze, maltoze i viših glukozida. Kako je rečeno on se može koristiti u fermentacionoj industriji kao izvor ugljenih hidrata.

Slika 1. Protočna šema proizvodnog procesa sa nastankom i karakteristikama otpadnih voda

Izostavljeno iz prikaza

U završnoj fazi proizvodnje glukoza monohidrata i glukoznog sirupa nastaju otpadne vode koje uglavnom potiču iz regeneracije menjača jona pa imaju veoma nisku vrednost pH.

U tzv. „glukoznom“ delu tehnološkog postupka iz rafinisanog glukoznog sirupa enzimskom izomerizacijom se prevodi glukoza u fruktozu pri čemu nastaje visokofruktozni sirup koji se često naziva i izo-šećer.

Određeni deo rafinisane fruktoze se hidrogenovanjem a zatim rafinacijom prevodi u sorbitol.

U fazi proizvodnje VFKS i sorbitola nastaje relativno mala količina otpadnih voda ali one donose značajni deo organskog zagađenja i imaju nisku vrednost PH.

Rezimirajući izloženo sledi da u tzv. „skrobnoj“ fazi tehnološkog postupka nastaje najveći procenat ukupnih otpadnih voda (oko 88%) ali one donose manji deo ukupnog organskog zagađenja (oko 40%). Nasuprot ovome, u tzv. „skrobnoj fazi tehnološkog postupka nastaje oko 18% ukupne količine otpadne vode ali ona dono si oko 60% ukupnog organskog zagađenja.

Iz izloženog se može zaključiti da je opšta karakteristika otpadnih voda iz industrijske prerade kukuruza, pored toga što nosi veliku količinu organskog zagađenja i to da ima nisku vrednost pH i relativno visoku temperaturu. Zbog ovoga otpadna voda iz industrijske prerade kukuruza može svrstati u onu grupu otpadnih voda koje nose hemijsko, termičko i organsko zagađenje i pre ispuštanja u prirodne recipijente mora biti prečišćena. Kako ova vrsta otpadnih voda ima visoko organsko opterećenje pogodna je za biološke postupke obrade.

Pored industrijskih otpadnih voda u pogonu se pojavljuju i sanitarne otpadne vode koje se takođe pre ispuštanja u prirodne recipijente moraju prečistiti.

Za projektovanje postupka i postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda mora se, normalno , raspolagati sa osnovnim projektnim parametrima. Pouzdani projektni parametri mogu se dobiti samo na bazi dobro organizovanih i metodološki dobro postavljenih ispitivanja karakteristika otpadnih voda i postupaka za njihovo prečišćavanje. Nažalost, za projektovanje postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda razmatranog pogona, do projektnih parametara nije se moglo doći na navedeni način jer je pogon u izgradnji a po svojoj ukupnog koncepciji i proizvodnom asortimanu predstavlja novinu ne samo za naše već i za svetske okvire. Zbog nedostatka mogućnosti direktnog ispitivanja karakteristika otpadnih voda usvojene su karakteristike koje su dobijene od strane isporučioca proizvodne tehnologije. Te karakteristike su prikazane u tabeli 1., a dobijene su na bazi ispitivanja otpadnih voda sličnih pogona u svetu.

Tabela 1. Vrednosti osnovnih karakteristika inđustrijskih i sanitarnih otpadnih voda iz pogona za industrijsku preradu kukuruza

Pokazatelj	Otpadna voda
–	„glukozna“ faza	„skrobna“ faza	zbirna indust.	sanitarna	zbirna
Protok, dnevni, m3 /d	390	260	650	30	1.330
Protok, srednji, m3 /h	16,3	10,8	27	1,23	55,5
Protok, max., m /h	57	27,5	85	3	173
BPK5, kg/d	1.325	900	2.225	15	4.465
pH	6,5-7,5	4	–	7,0-8,0?	–
NaCl, kg/d	660	–	–	–	660?
NH4Cl, kg/d	500	–	–	–	500?
HCl, kg/d	380	0	–	0	380?
NiCl2, kg/d	0,7	0	–	0	0,7?
Hloridi , ukup., kao Cl,kg/d	1.1100	26?	65?	3?	1.194?
Suspendovane mat., kg/d	0	26	–	9?	–
BPK5:N:P	100:1,8:1,2	var.	–	100:5:1?	–
Temperatura, °C	25-30	25-30	–	25-30	–

Pregledom podataka iznetih u tabeli 1. može se videti da nedostaju neki od značajnijih parametara kvaliteta vode kao što su: HPK, ukupne toksične materije, NH4, nitrati, nitriti, fosfati, tenzidi , itd.

Sa podacima u tabeli 1. raspisan je međunarodni konkurs za rešenje postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda sa zahtevom da kvalitet efluenta zadovoljava sledeće karakteristike:

• BPK5 ≥ 30 mg/l (stepen redukciie BPKi 99,2%)
• suspendovane materije ≥ 25 mg/l
• pH: 6,8-8,5
• temperatura, max.: 30°C

2. Kratak opis idejnih rešenja postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda

Šest idejnih rešenja koja će ovde biti razmotrena, razvrstavajući ih prema osnovnom pristupu, mogu se staviti u dve grupe:

1. Rešenja koja predviđaju biološki tretman industrijskih otpadnih voda uz izdvajanje nastale bakterijske biomase (SCP single cell protein) koja se može koristiti ili kao proteinska hrana za stoku ili se može dalje obrađivati poznatim postupcima za tretman muljeva. Ova rešenja predviđaju da se sanitarne otpadne vode prečišćavaju u drugom stepenu biološkog tretmana industrijskih otpadnih voda nakon što se izdvoji bakterijska biomasa. Za ovakav tretman otpadnih voda razmotrene su dve alternative (slike 2. i 3.).
2. Rešenja koja predviđaju zajednički tretman industrijskih i sanitarnih otpadnih voda različitim varijantama standardnih bioloških postupaka. Za ovakav tretman otpadnih voda razmotrene su četiri varijante (slike 4,5, 6 i 7).

2.1. Alternativna rešenja prečišćavanja otpadnih voda koja predviđaju izdvajanje bakterijske biomase

Ovakav način prečišćavanja otpadnih voda po koncepciji je izuzetno interesantan jer daje praktičnu mogućnost da se iz otpadnih materija proizvodi hrana, tj. omogućava da procesi prečišćavanja otpadnih voda postanu proizvodni, za razliku od klasičnih postupaka koji su za sada samo potrošači rada i energije. Dajući iz otpadnih materija nov proizvod visoke upotrebne vrednosti, ovi procesi vode ka boljem iskorišćenju sirovina(i otvarajući jedan nov proizvodni ciklus, ukupnu tehnologiju: onu u osnovnoj proizvodnji i ovu u preradi otpadnih materija, čine efektivnijom i racionalnijom. Ovakva koncepcija prečišćavanja otpadnih voda je sigurno nagoveštaj budućnosti koja dolazi te joj treba posvetiti zasluženu pažnju.

Razmatrajući ovakve postupke ipak treba imati na umu da se oni, na današnjem nivou razvoja ne mogu primeniti bez rezervi. Evo nekih od razloga:

1. Proizvodnja bakterijske biomase može biti ekonomski opravdana jedino ako otpadne vode sadrže veliku količinu organskog zagađenja, posebno ugljenih hidrata.
2. Otpadne vode koje se podvrgavaju ovakvom tretmanu ne smeju sadržati nikakve toksine niti patogene mikroorganizme jer samo u tom slučaju proizvedena bakterijska biomasa može da posluži kao hrana.
3. Za sada postoje značajne teškoće za efikasno izdvajanje bakterijske biomase, ali se može očekivati da će ovaj problem biti ubrzo uspešno rešen.
4. Investiciona ulaganja u podizanje postrojenja za proizvodnju bakterijske biomase su za sada dosta velika i mogu se opravdati jedino dovoljno velikim proizvodnim kapacitetom.
5. Nažalost, do danas nije još uvek sa sigurnošću utvrđeno da li spontano razvijene bakterijske vrste u procesu obrade otpadnih voda uključuju i one koje su patogene. Zbog ovoga je potrebna prethodna dozvola sanitarnih organa za korišćenje na ovaj način dobijene bakterijske biomase. Za sada dozvola postoji samo za određene vrste kvasaca. Ovaj problem će sa sigurnošću biti u skoroj budućnosti rešen , primenom selekcionisanih nepatogenih bakterijskih vrsta prilagođenih za tretman otpadnih voda određenih karakteristika. U tom smislu su izvršena i opsežna ispitivanja i u našoj zemlji (Ban S. i Glnser M., Tehnološki fakultet Zagreb) što daje uverenje da se pozitivni rezultati mogu postići u skoroj budućnosti i u našoj zemlji.

Dve varijante postupka prečišćavanja otpadnih voda koje predviđaju dobijanje SCP prikazane su na slikama 2 i 3. a neki značajniji podaci o tim postupcima dati su u tabeli 2.

Iz protočnih šema koje su prikazane na slikama 2. i 3 može se videti da obe alternative predviđaju da se industrijske otpadne vode podvrgnu biološkom tretmanu u biološkim reaktorima koji rade pri veoma velikom zapreminskom opterećenju (i do 20 kg BPK/m3) zbog čega primarni biološki tretman zahteva izuzetno malu zapreminu reakcionog prostora i u skladu sa time odgovarajuću malu površinu prostora za smeštaj ove faze postrojenja.

U primarnom biološkom tretmanu industrijska otpadna voda prečišćava se do stepena redukcije BPK5. koji iznosi oko 80%. Nakon izdvajanja bakterijske biomase, obe varijante predviđaju da se u dalji biološki tretman uključe i sanitarne otpadne vode. Međutim, po načinu daljeg tretmana otpadnih voda ove dve varijante se međusobno razlikuju.

Tabela 2. Neki značajniji podaci za varijante I i II prečišćavanja otpadnih voda (predviđeno je dobijanje SCP)

Podatak	Varijanta I	II
Instalirana snaga, kw	340	330
Potrošnja energije, kwh/d	3.480	6.900X
Zapremina biološkog reaktora, m3	200	125
Ukupna zapremina sudova, m3	2.045	29.500XX
Količina SCP, kg SM/d	630-680	900
v 3 Kolicina mulja, m3 /d	1,8-2,3

Oznake:

* uključena je i energija za termolizu i sušenje SCP
** uključena je i ukupna zapremina aerobnih laguna (4 x 7.000 m3)

Dok se u varijanti I predviđa dalji intenzivan tretman u biološkom filteru i procesu aktivnog mulja, varijanta II predviđa biološki tretman u četiri uzastopno postavljene fakultativne lagune zbog čega je ukupna zapremina reakcionog prostora ove varijante veoma velika (pogledaj tabelu 2.). U varijanti II nije se vodilo računa o karakteru zemljišta, tj. o podzemnim vodama koje su u zoni predviđenoj za postavljanje postrojenja veoma visoke. Zbog toga je ova varijanta isključena iz daljeg razmatranja.

Varijanta I koja uključuje složenu opremu i izradu celokupnog reakcionog prostora od nerđajućeg materijala , veoma je skupa i ne daje garancije da se dobijena bakterijska biomasa može koristiti za ishranu. To su bili razlozi zbog kojih je i ova varijanta isključena iz daljeg razmatranja.

Slika 2 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta I

Izostavljeno iz prikaza

Slika 3 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta II

Izostavljeno iz prikaza

2.2. Alternativna rešenja prečišćavanja otpadnih voda primenom različitih standardnih postupaka biološke obrade

Varijanta III

Ovo rešenje (slika 4.) predviđa da se u prvom biološkom stepenu otpadna voda podvrgava anaerobnoj obradi. Predlog je baziran na iskustvenim podacima kao i ispitivanjima koja je izvršila firma VKW (Verainigte Kesselwerke AG., Abt. Wasser/Abwasser , Oberhausen). Naime, poznata je činjenica da se pri biološkoj obradi aktivnim muljem otpadnih voda koje sadrže veliku količinu ugljenih hidrata često javlja problem bujanja mulja. Ovakav mulj ima malu specifičnu težinu, u njemu preovladavaju končasti bakterijski oblici i ima veoma loše taložne karakteristike. Nakon taloženja ovakav mulj sadrži veliku količinu vode što otežava njegovu dalju obradu i dispoziciju. Pored toga, ako nije iznivelisan odnos biogenih elemenata, aktivnost mulja postepeno opada, redukuje se broj prisutnih bakterijskih vrsta što proces biološke obrade čini neefikasnim i sporim. Ispitivanja koja su izvršena u VKW pokazuju da se prethodnom anaerobnom obradom ove vrste otpadnih voda može rešiti najveći broj navedenih problema. Anaerobnom obradom se može ukloniti veliki deo organskog zagađenja, naročito skroba, belančevina i lipida tako što se anaerobni proces prekida u fazi kiselinskog vrenja. U drugom biološkom stepenu se uklanjaju nastale organske kiseline u anaerobnom vrenju kao i ostatak organskog zagađenja. U procesu aktivnog mulja sada se ne pojavljuju navedeni problemi jer je koncentracija ugljenih hidrata prethodnom anaerobnom obradom svedena na minimum.

U cilju stabilizacije jednog dela viška aktivnog mulja kao i u cilju povećanja ukupne koncentracije organskog zagađenja u otpadnoj vodi, vrši se njegovo kontinualno uvođenje u anaerobni proces. Preostala količina aktivnog mulja koja nije tretirana u anaerobnom procesu odvodi se na sušna polja dok se efluent, nakon završne kontrole i eventualne korekcije ispušta u recipijent.

Izloženo rešenje je po koncepciji veoma interesantno i verovatno se takvom vrstom obrade otpadnih voda koje su jako zagađene ugljenim hidratima, mogu rešiti mnogi problemi koji se obično pojavljuju u procesu aktivnog mulja. Međutim, i pored toga, ovo rešenje ima i nedostataka:

Poznato je da se anaerobna obrada vrši pri povišenim temperaturama (najčešće 38°C) i da je za održavanje te temperature potrebno vršiti zagrevanje, što normalno zahteva utrošak energije. U ovom slučaju povoljna je okolnost što zbirna industrijska otpadna voda ima povišenu temperaturu ali to nije đovoljno za održavanje potrebne temperature u anaerobnom reaktoru. Pošto je predviđeno da se anaerobna obrada prekida u fazi formiranja organskih kiselina bez metanskog vrenja, isključena je mogućnost korišćenja toplotne energije gasa formiranog u anaerobnom procesu. Problem je i to što je količina otpadne vode relativno velika pa je potrebno izgraditi anaerobni reaktor velike zapremine (pogledaj tabelu 3.) što zahteva i velika investiciona ulaganja.

Zbog navedenih razloga ovo rešenje je isključeno iz daljeg razmatranja.

Slika 4 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta III

Izostavljeno iz prikaza

Tabela 3. Neki značajniji podaci za varijante III, IV, V i VI postupaka prečišćavanja otpadnih voda

Varijanta	Instalirana snaga (kw)	Potrošnja energije (kwh/d)	Ukupna zapremina (m3)	Potrebna površina (m2)	Količina mulja (m3/d)
III	180	–	7.360	2.000	–
IV	246	–	9.390	5.620	101
V	307	5.100	30.270	13.666	–
VI	313	3.900-4.000	4.020	3.160	131

Varijanta IV

Ovo rešenje (slika 5.) predstavlja klasičan pristup rešavanju problema biološkog prečišćavanja otpadnih voda koje su visoko opterećene organskim materijama, posebno ugljenim hidratima. Primenom postupka nisko opterećenog aktivnog mulja, kroz četiri sukcesivna stepena obrade rešavaju se problemi koji su navedeni u varijanti III. Veliki nedostatak ovog rešenja je što zahteva veliku zapreminu reakcionog prostora (pogledaj tabelu 3.).

Varijanta V

U osnovi, ovo rešenje (slika 6.) skoro je identično alternativi II. Razlika je u tome što ovo rešenje ne predviđa izdvajanje bakterijske biomase dobijene u biološkom reaktoru već se mulj dobijen u sekundarnom taložniku odvodi na aerobnu stabilizaciju, zgušnjavanje pa se zatim odlaže na sušnim poljima. Drugim rečima ove dve varijante se razlikuju jedino u načinu obrade bakterijske biomase , odnosno mulja koji se dobija u biološkom reaktoru.

Ovo rešenje nije uzeto u dalje razmatranje zbog toga što predviđa obradu u lagunama koje zbog nepovoljnih karakteristika zemljišta na predviđenoj lokaciji ne mogu biti primenjene (pogledaj varijantu II).

Slika 5 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta IV

Izostavljeno iz prikaza

Slika 6 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta V

Izostavljeno iz prikaza

Slika 7 Protočna šema postupka prečišćavanja otpadnih voda, varijanta VI

Izostavljeno iz prikaza

Varijanta VI

Ovo rešenje (slika 7.) uključuje dvostepeni biološki tretman otpadne vode tako da se u prvom stepenu primenjuje proces visoko opterećenog aktivnog mulja (0,6 kg BPK5/kg SM-d), a u drugom stepenu prečišćavanje se vrši procesom srednje opterećenog aktivnog mulja (0,18 kg BPK5/kg SM-d). Ovo rešenje predviđa da se sanitarne otpadne vode prečišćavaju u posebnom postrojenju (Putox).

Zbog racionalnosti ovog rešenja , relativno male zapremine reakcionog prostora i činjenice da ga mogu izvesti domaći izvođači, odlučeno je da se ono prihvati kao osnova za rešavanje problematike otpadnih voda pogona za industrijsku preradu kukuruza u Bosanskoj Dubici, Draksenić.

Zaključak

Industrijskom preradom kukuruza može se dobiti veliki broj visoko vrednih produkata, koji se mogu upotrebiti kao finalni proizvodi ili kao sirovine u mnogim industrijama. Ovakva prerada kukuruza daleko je racionalnija od uobičajenog načina njegove primene u našoj zemlji , zbog čega se može očekivati i dalji razvoj u ovoj oblasti.

U našoj zemlji, za sada, nema iskustava u prečišćavanju otpadnih voda iz industrijske prerade kukuruza, pa je za rešavanje problematike otpadnih voda iz ovakvog pogona u Bosanskoj Dubici razmotreno šest alternativnih rešenja.

Dva rešenja sugerišu dobijanje bakterijske biomase (SCP) koja bi se koristila u skoroj budućnosti kao hrana. Kako za sada ne postoje garancije za to i kako je za takav način prečišćavanja otpadnih voda potrebna skupa i složena oprema koja se mora uvesti iz inostranstva, ova rešenja nisu prihvaćena.

Razmotrene su i četiri varijante klasičnih bioloških postupaka za prečišćavanje otpadnih voda. Prihvaćeno je rešenje u kome se otpadna voda iz pogona za preradu kukuruza prečišćava dvostepenim procesom aktivnom mulja. Sanitarne otpadne vode se prečišćavaju posebnim postupkom.

Otpadne vode industrija mesa

Meat processing waste water

CINKLER RUDOLF, dipl.ing., BAČKO MARTIN, dipl.ing., BENAK JOŽEF, dipl.ing.

Institut za građevinarstvo SAPV Subotica

The meat industries produce great quantities of organic loaded waste waters. These waste waters originate from some technological processes like as: livestock depot, sloughtering, primary treatment, meat processing and secondary treatment. With regard to the set aim, the solving of waste water problems reflects on taking determined measures in production process in order to reduce the pollution intensity, as well as on waste water purification. Depending on recipient, kind and scope of necessary intervention is being defined. The waste water is exposed to primary treatment for elimination or reduction of damaging components. The secondary treatment includes harmonious application of known technological operations (biological ćind chemical treatment, aerobic and anaerobic processes). In case of specific requirements tertiary treatment is being approached to achieve an effluent with exellent characteristics.

Uvod

Prehrambena industrija čini jednu od značajnih grana privrede Jugoslavije.

Ona je pogotovu intenzivno zastupljena u industriji nekih naših regiona (Vojvodina, Slavonija, Srbija, Slovenija). Sa aspekta kvantiteta i kvaliteta otpadnih voda ove industrije zaslužuju posebnu pažnju. Ovo prvenstveno iz razloga, što ovi značajni kapaciteti produkuju visokoopterećene otpadne vode kojima ugrožavaju vodoprijemnike. Jedna od najtipičnijih predstavnika prehrambene industrije, za koju važi napred rečeno, je klanična industrija i industrija mesa i mesnih prerađevina. Ova grana je veoma značajno zastupljena u strukturi prehrambene industrije naše zemlje.

Podela industrije mesa

Postoji niz raznih podela industrija mesa koji kao osnovni parametar uzimaju neki od nabrojanih elemenata: broj zaklane stoke, težina žive mere zaklane stoke, težina finalnog produkta, ukupan finansijski promet, broj zaposlenih, vrstu i stepen finalizacije produkata, specifično zagađenje otpadne vode, itd. Sasvim je očigledno da opšte prihvaćene jedinstvene podele nema. Uprkos tome, prikazaće se dve podele koje na prihvatljiv način klasifikuju industriju mesa i to:

prema težini žive mase (TZM)

• male do 50 t TŽM
• srednje 50 do 100 t TŽM
• velike iznad 100 t TŽM

prema vrsti industrije i stepenu finalizacije produkata:

1. Male klanice
2. Velike klanice
3. Industrije mesa sa niskim stepenom prerade
4. Industrije mesa sa visokim stepenom prerade

U daljem tekstu prikazaće karakteristike većih industrija mesa iz razloga što se u njima problematika otpadnih voda javlja u izuzetno nepovoljnoj dimenziji i što su ovi pogoni i najzastupljeniji u našem kraju. Primera radi, od ukupno dvadesetak klanica i industrija mesa u SAPV oko 11 spadaju u kategoriju sa niskim i visokim stepenom prerade i čine oko 9o% ukupnih prerađivačkih kapaciteta ove grane.

Primenjeni procesi u industriji mesa

Da bi se u potpunosti mogao pratiti tok vode kroz tehnološki proces prerade ovde će se u vrlo skraćenom obimu prikazati osnovne operacije u industriji mesa od prihvata stoke za klanje do distribucije finalnih produkata. Ovaj prikaz se odnosi i na industrije mesa za preradu svinja i goveda i uz savremeno organizovan proces prerade. Ovom prilikom se može naglasiti da je u velikoj većini organizacija u nas, zastupljen savremeno organizovan proces kao rezultat primene strogih propisa koji regulišu ovu materiju, ali i specifičnih zahteva koji važe za eksportne industrije mesa.

Stočni depo je prostor za prihvatanje stoke za klanje. Najčešće je stočni depo osposobljen za prihvat jednodnevnog kapaciteta prerade. Stoka boravi u depou oko 18 24 časa, za koje vreme se ne hrani. Neposredno pred klanje stoka se meri i pere mlazom vode.

Klanje

Neposredno pre klanja vrši se omamljivanje stoke, tzv. električnim klještima. Samo klanje se vrši vakum noževima uz prihvat krvi. Nakon iskrvarenja svinje se uvode u bazen za šurenje i skidanje čekinja. Nakon skidanja papaka i ručnog dodatnog čišćenja, vrši se opaljivanje. Posle višestrukog pranja pristupa se primarnoj obradi.

Primarna obrada

Očišćeni trupovi se rasecaju u polutke, pri čemu se prihvataju unutrašnji organi. Nakon primarne obrade polutke se uvode u hladnjaču. Od unutrašnjih organa izdvajaju se jestivi delovi, a organi za varenje se upućuju na dalju obradu.

Obrada organa za varenje (crevara)

Organi za varenje se prazne od sadržaja i nakon procesa čišćenja, pranja i prerade, konzervišu solenjem.

Priprema mesa za preradu

Ohlađeno meso se raseca i sortira po vrsti finalizacije. Ovom prilikom se izdvaja meso za preradu, konzumno meso, masno tkivo i kosti.

Topljenje masti

Iz masnog tkiva se topljenjem izdvaja jestiva svinjska mast, a preostaje masno tkivo.

Proizvodnja mesnih prerađevina

Asortiman proizvoda se sastoji uglavnom od sledećeg: polutrajne i trajne konzerve, polutrajne i trajne kobasice, dimljena roba, gotova jela i dr. Na osnovu pripremljenog mesa, a uz dodatna sredstva (salamura, začini, aditivi, i dr.) pripremaju se mesne prerađevine. Sterilizacija konzervi se vrši termički u autoklavima. Kobasice se podvrgavaju termičkoj obradi i dimljenju.

U navedenom prikazu su opisani procesi koji se odnose na preradu svinjskog mesa. U odnosu na ovo, kod prerade goveđeg mesa ima samo neznatne razlike, koja se odnosi na skidanje kože.

Veoma često se uz industriju mesa grade pogoni za obradu otpadaka iz procesa prerade mesa. Posle sterilizacije i dehidracije u ovim pogonima se proizvodi stočna hrana ili jedna od komponenti stočne hrane.

Poreklo otpadnih voda

Ova grana prehrambene industrije je s jedne strane veliki potrošač vode u procesu proizvodnje, a s druge strane veliki potencijalni zagađivač vodoprijemnika bilo neposredno ili posredno gradskim kanalizacionim sistemom. U skladu sa ovim i problemi tretmana otpadnih voda se svode na postizavanje neophodnog efluenta u jednom slučaju za upuštanje u gradsku kanalizaciju, a u drugom slučaju neposredno u vodoprijemnik. Kako se radi o visoko organsko opterećenoj vodi i o strogim kriterijumima kvaliteta efluenta neophodno je detaljnije upoznavanje sa poreklom otpadne vode u ovoj grani prehrambene industrije.

Otpadne vode u industriji mesa potiču iz sledećih objekata odnosno operacija:

Stočni depo je jedna od lokacija nastajanja izuzetno opterećenih voda. Otpadne vode nastaju usled mokrog postupka čišćenja obora i eventualnog pranja stoke ulazom vode pre ulaska u odelenju klanja. U odnosu na zbirne otpadne vode, ove čine oko 2-5% organskog opterećenja. Količine ovih voda su veoma različite s obzirom na način izđubravanja ovih objekata.

Odeljenje klanja je najveći izvor zagađenja voda u industriji mesa. Ovo potiče uglavnom od krvi koja dospeva u kanalizaciju. Kada se ima u vidu da je vrednost BPK5 krvi 4oo.ooo mgO2/l, odnosno da BPK,. iznosi do 200.000 mgO2/l, tada je ova konstatacija još više jasnija.

U odnosu na zbirne vode ovo odeljenje produkuje oko 5o-6o% organskog opterećenja.

Odeljenje prerade mesa produkuje otpadnu vodu sa delovima mesa, krhotinama kostiju, masnoće, rastvora salamure i raznih aditiva. Većinom ova otpadna voda nastaje prilikom pranja prostorija, opreme i posuda. Ovde se mogu ubrajati upotrebljene i otpadne vode koje nastaju prilikom proizvodnje polutrajnih i trajnih mesnih prerađevina. Po zagađenju naročito se ističu materije koje posle kuvanja mesnih prerađevina ili delova mesa u vidu buljona dospevaju u kanalizaciji. Ovde se radi o gustoj tekućini bogatoj belančevinama i mastima. I u procesu proizvodnje masti nastaju otpadne vode ali u direktnoj zavisnosti od primenjenog postupka. Udeo otpadnih voda prerade mesa se teško može definisati, s obzirom na veoma široki asortiman proizvoda ali i primenjenih operacija. Orijentaciono, oni čine oko lo-15% od ukupnog organskog opterećenja.

Odeljenje primarne obrade se odnosi na obradu krvi, kože, dlake, creva, masti, kao i na ostale sekundarne operacije koje prate osnovnu delatnost inđustrija mesa. Po svom sastavu ove vode mogu biti veoma različite s obzirom na intenzitet i zastupljenost pojedinih operacija. S obzirom da u najvećoj meri zagađenost potiče od obrade unutrašnjih organa (burag, creva) može se konstatovati da se i ovde radi o značajnom organskom opterećenju ali i o prisustvu masti i soli. Upoređujući ova zagađenja sa ostalim izvorištima, oni čine oko 25-30% ukupnog organskog opterećenja.

Ostale otpadne vode potiču iz pratećih pogona i radnih operacija koji neminovno prate svaka industriju, pa i industriju mesa. Ovo se odnosi na praonicu radnih odela, sanitarne objekte, društvene prostorije, radionice, skladišta, kotlarnice, kompresorsku stanicu, hladnjaču, i druge slične objekte. U najvećoj meri ove otpadne vode po svom poreklu, količini i sastavu bitno ne odudaraju od konvencionalnih komunalnih otpadnih voda. Oni čine oko 3-5% organskog opterećenja industrija mesa.

Na osnovu ovog kratkog pregleda primenjenih radnih procesa i porekla otpadnih voda u industriji mesa može se zaključiti da su najveći zagađivači odeljenja klanja i sekundarne obrade.

Karakterizacija otpadnih voda

Iako se u stručnim krugovima onih koji se bave tretmanom voda često ističe da ne postoje na svetu ove otpadne vode istog sastava, ipak se mogu dati orijentacione karakteristike. Ovom prilikom će se prikazati samo najznačajniji i karakteristični parametri sastava otpadnih voda industrija mesa sa visokim stepenom prerade. Jasno je, da se svi ovi podaci odnose ili na evidentirane slučajeve ši: om sveta ili na usvojene normative utroška vode u procesima prerade mesa.

Količina otpadne vode se kreće u veoma širokim granicama i ono zavisi od , tepe r prerade, primenjenih operacija, obima i vrste prerade, tehničke opremljnosti i ne u poslednjem redu, od tehnološke discipline u procesu proizvodnje. Korakteristične vrednosti sa:

• podaci iz SSSR 18-22 m³/t
• podaci iz SAD 12 m³/t
• podaci iz SR Nemačke 8-16 m³/t
• podaci iz NR Mađarske 17-23 m³/t
• podaci iz SAPV 8-17 m³/t

Ovi podaci se uglavnom odnose na savremene industrije mesa sa visokim težinskim odnosom proizvoda i žive mere (iznad o.4o).

Sastav otpadne vode u velikoj meri zavisi od primenjenih procesa proizvodnje i asortimana proizvoda. Stručna literatura sadrži obimne informacije o karakterističnim parametrima. Sve te podatke treba prihvatiti sa određenom dozom rezerve iz razloga što se ne navode i sve prateće informacije koje bi ove podatke učinile univerzalnijim. Ovde se navode samo nekoliko podataka o karakterističnim parametrima u cilju stvaranja jedne opšte slike o karakteru ovih otpadnih voda.

Red br.	Parametar	Jed. mere	Podaci iz SAPV	Podaci iz SSSR	Podaci iz SAD	Podaci iz Mađar.
1.	Temperatura vode	°c	25	–	–	–
2.	PH		7,4	7,1 7,8	–	7,5
3.	Taložne materije po IMHOFF-u (30’)	ml/l	3,0-5,0	1,7 2,9		lo-12
4.	Suspendovane mat.	mg/l	–	800-2000	840	550-650
5.	Etarski ekstrakt	mg/l	150	200-500	720	100-120
6.	HPK	mg/l	1350	1800-2300	–	–
7.	BPK5(taloženo)	mg/l	970	900-1250	1300	800-900
8.	BPK20 (taloženo) 2.0	mg/l	–	1350-1700	–	–
9.	Hloridi	mg/l	150	655-1000	1220	–
10.	Ukupan N	mg/l	67	96-140	104	145
11.	Ukupan P	mg/l	6	–	31	15-20

Analizirajući podatke iz prednje tabele, očigledno je da se u slučaju otpadnih voda industrije radi o zagađenjima koje se moraju tehnološkim postupcima tretirati

Mogućnosti za smanjenje zagađenosti

U okviru kompleksnih mera za razrešavanjem problematike otpadnih voda, na prvom mestu je preduzimanje određenih me a u procesu proizvodnje u cilju smanjenja količina voda, ali i intenziteta zagađivanja. Sasvim je jasno da se kao prva mera mora istaći čvrsta tehnološka disciplina u pogledu racionalne potrošnje vode i smanjenja stepena zagađenosti otpadnih voda. U pogledu smanjenja potrošnje vode, postoji određena kontradikcija u shvatanju da je s jedne strane u higijensko-sanitarnom interesu ispravna velika potrošnja vode, a s druge strane sa aspekta otpadnih voda neophodna rigorozna redukcija istih. Očigledno je da ove međusobno suprotne interese treba tehnološkom disciplinom i tehničkom opremljenošću dovesti u optimalne odnose. Mogućnosti za recirkulaciju ili ponovnu upotrebu vode u industriji mesa su takoreći neznatne. Najveći broj operacija u proizvodnji zahteva kvalitet vode kao za piće a istovremeno produkuje intenzivno zagađenje. Skromne mogućnosti se ogledaju kod rashladnih voda koje se mogu ponovo koristiti kao vode za pranje podova uz odgovarajuće dokaze o podobnosti istih. Intervencijama u tehnologiji proizvodnje se može postići smanjenje količine otpadne vode i to:

• suvim izđubravanjem stočnog depoa
• pranjem podova radnih stolova, posuđa i pribora za rad sistemom mlaza pod visokim pritiskom
• primenom vodovodnih instalacija (slavina, tuševa) sa nagaznim ventilima recirkulacijom rashladnih voda,
• pravilnim izborom sistema kanalisanja unutar kruga fabrike (poseban sistem za atmosferske vode).

Druga vrsta intervencije se odnosi na primenu takvih mera koje kao rezultata imaju redukciju zagađenosti po pojedinim parametrima. Ovo su najznačajnije intervencije koje treba da prethode svim ostalim radnjama na rešavanju problematike otpadnih voda industrija mesa.

Kao najznačajnije navešće se sledeće moguće intervencije:

• suvo izđubravanje staja
• primena tehnologije klanja sa maksimalno mogućim zadržavanjem krvi i preradom istih
  potpuno sprečavanje dospevanja dlake u kanalizacioni sistem
• odvajanje i poseban suvi tretman sadržaja buraga i creva
• primena postupka salamurenja bez rastura salamure
  sprečavanje dospevanja masti u kanalizaciju, kao i instaliranje hvatača masti na više mesta unutar pogona
  primena podnih rešetki sa otvorima ne većim od lo-15 mm
• razdvajanje sistema kanalizacije po vrstama otpadne vode (čiste vode, masne vode, nemasne vode, sanitarno-komunalne vode)
• primena pogodnih sredstava pranja

Primenom ovde nabrojanih značajnijih intervencija se prema nekim autorima može postići redukcija zagađenja i do 5o%. Na ovom mestu se može istaći da većina industrije mesa već sada raspolaže ili preduzima mere za primenu neke od nabrojanih intervencija.

Definisanje zadatka prečišćavanja

Pored tačne karakterizacije neminovnih količina otpadnih voda iz industrija, neophodno je tačno definisati i zahtevani kvalitet efluenta budućeg postrojenja. Ovaj zadatak u svakodnevnoj praksi nedovoljno definisanih regulativa ni izdaleka nije bezazlen posao. U osnovi razlikujemo četiri moguća slučaja i to:

• ispuštanje otpadnih voda u gradsku kanalizacionu mrežu prema šarolikom kriteriju koji se regulišu opštinskim odlukama
• ispuštanje u javne vodotoke kategorisane zakonskim propisima i sa regulisanim koncentracijama parametra koje se ne smeju unositi
• primena otpadnih voda (prečišćenih) u poljoprivredne svrhe putem navodnjavanja
• potpuna obrada otpadnih voda do kvaliteta dovoljnog za ponovnu upotrebu.

Imajući u vidu našu današnju stvarnost, najzastupljenija su prva dva slučaja. Međutim ilustracije radi treba napomenuti da zakonski propisi u SAD obavezuju industrije mesa da do jula 1987. godine primene postupke bez ispuštanja otpadnih voda.

Razmatrajući obim i vrstu neophodnog tretmana smatra se razumnim i celishodnim izvršiti redukciju tri osnovna parametra BPK5, suspendovane materije i masti. Efekat takvih primenjenih postupaka se posredno odražava i na redukciju ostalih parametara zagađenja. Prihvatajući ovo rasuđivanje, zadatak koji se postavlja obrađivačima problematike prečišćavanja otpadnih voda bi se mogao formulisati prema sledećem primeru:

Red. br. Parametar	Recipijent
	Sirova otpadna voda mg/l	Gradska kanalizacija		Vodoprijemnik
	–	koncentracija mg/l	Redukcija %	Koncentr. mg/l	Redukcija %
1. BPK5	1500	500	67	30	98
2. Susp.mat.	800	300	62	30	96
3. Masti	400	50	88	–	100

Iz ovog primera koji je dovoljno ilustrativan se može zaključiti da prečišćavanje otpadnih voda industrija mesa predstavlja primenu više složenih operacija skladno komponovanih u jednu tehnološku celinu.

Primarno prečišćavanje otpadnih voda

Nakon sprovođenja svih intervencija u tehnološkom procesu proizvodnje neophodno je obezbediti takav kvalitet otpadne vode koje su podobne za sekundarnu obradu. U slučaju otpadnih voda industrija mesa treba ukloniti krupne otpatke, masnoće i deo suspendovanih materija. Ovim merama primarnog tretmana se postiže i kvalitet efluenta prihvatljiv za upuštanje u gradsku kanalizaciju.

Rešetke. Kao prvi objekti tretmana se javljaju rešetke u raznim konstruktivnim oblicima. Zavisno od svetlih otvora je i efikasnost same opreme. Pored već klasičnih rešetki u vidu štapova (razmak štapova 20 – 25 mm), sve se više primenjuju stabilna, vibraciona i obrtna sita. Protočni otvori na ovim konstrukcijama se kreću oko 0,5 – 2 mm. Oprema je snabdevena za kontinualni rad. Otpaci sa rešetki u ovim uređajima se mogu korisno upotrebiti.

Centrifuge se u tehnologiji prečišćavanja otpadnih voda koriste u cilju dehidracije raznih suspenzija, taloga, mulja i dr.

Izdvajanje masti i suspendovanih čestica je jedno od obaveznih i najznačajnijih procesa prethodnog tretmana. Ovo se postiže gravitacijom ili flotacijom. Gravitacioni hvatači masti, koji se inače preporučuju u stručnoj literaturi, u slučaju industrija mesa imaju manju efikasnost. Ovo proizlazi iz emulgovanog karaktera masnoća u relativno toploj otpadnoj vodi. Značajniji efekti se postižu u flotacionim uređajima putem rastvorenog vazduha. Iskustva u dugogodišnjoj primeni u oko stotinak industrija mesa, većinom u SAD, ukazuje na neophodnost uvođenja ovog postupka u tehnologiju prečišćavanja. Kombinovanje ovog postupka sa hemijskim tretmanom dobijaju se izvanredni efekti. Šematski se daje prikaz tri moguća rešenja.

1. flotacija sa punim protokom
2. flotacija sa parcijalnim protokom
3. flotacija sa recirkulacijom

(Korišćene oznake u šemi su: OV otpadna voda, F flokulantska smeša, BF bazen za flokulaciju, FB bazen za flotaciju, M evakuacija masti, T evakuacija taloga, C crpka visokog pritiska, V dovođenje vazduha, R sud pod pritiskom).

Postupkom flotacije rastvorenim vazduhom se mogu postići slični rezultati, kao i pogonski parametri jednog postrojenja prikazani u tabeli:

Vrsta tretmana	Susp. mat.		BPK		Masti
Red. br.	mg/l	%	mg/l	%	mg/l	%
1. Sirova otpadna voda	3700	100	2800	100	3300	100
2. Nakon gravitacionog taloženja (3o min)	800	78	600	79	500	85
3. Flotacija rastvorenim vazduhom	44o	88	38o	86	19o	94
4. Flotacija rastvorenim vazduhom i hemijskim tretmanom (200 mg/l,A, 1 mg/l polielektrolit)	230	91	210	92	55	98

Izravnjavanje protoka i kvaliteta otpadne vode je mera da se izbegnu kako hidraulička tako i organska nagla opterećenja. Ovom intervencijom se postiže instalisanje manjih kapaciteta u tehnologiji prečišćavanja otpadnih voda kako na sopstvenim, tako i na gradskim uređajima.

Sekundarno prečišćavanje otpadnih voda

U cilju zadovoljanja strogih kriterija efluenta prečišćenih otpadnih voda primenjuju se poznati postupci:

• anaerobni procesi
• aerobni procesi lagune
• razni vidovi biološki aktivnog mulja
• prokapnici
• biodiskovi

Svi ovi postupci u osnovi su mikrobiološki procesi kojima se mogu postići visoki efekti redukcije komponenata zagađenja (BPK, HPK, suspendovane materije, itd.) S obzirom na specifičnost otpadnih voda i na strog kriterij stepena prečišćavanja primena samo jednog postupka stepena ne daje zadovoljavajuće rezultate. Iz ovog razloga se vrši kombinacija više poznatih postupaka, pri čemu se mogu postići sledeći efekti:

Red. br.	Tehnološki postupci	Redukcija u %
	–	BPK5	Susp.mat.	Masti
1.	Anaerobna laguna aerobna laguna	95	93	95
2.	Anaerobna laguna aerisana laguna aerobna laguna	98	93	98
3.	Anaerobni kontaktni proces aerobna laguna	98	96	99
4.	Produžena aeracija aerobna laguna	96	86	98
5.	Anaerobna lagtma biodisk (višestepeni)	98
6.	Anaerobna laguna produžena aeracija aerobna laguna	98	93	98
7.	Anaerobna laguna prokapnici	97	95	96
8.	Dvostepeni prokapnik	95	95	98
9.	Aerisana laguna aerobna laguna	99	94
l0.	Biološki aktivni mulj (dvostepeni)	98	96	96

Kao što se iz tabele vidi, veoma česti primer u kombinaciji raznih postupaka je prvostepena primena anaerobnog procesa, kao i raznihnpostupaka putem laguna. Primera radi se može navesti da u 26 država u SAD, 60% industrija mesa svoje otpadne vode rešava putem laguna.

Tercijarno prečišćavanje otpadnih voda

U cilju zadovoljenja izuzetnih zahteva za kvalitet efluenta primenjuju se postupci za tercijarno (trećestepeno) prečišćavanje otpadnih voda. U mnogim zemljama se zakonskim regulativama ograničava ispuštanje otpadnih voda sa prekomernim prisustvom fosfora, azota, soli ili drugih komponenata. U cilju redukcije koncentracije pojedinih ovih parametara primenjuju se razni postupci od kojih su značajniji sledeći.

a) hemijski tretman

Pored nabrojanih primenjuju se i ostali poznati postupci kao što su adsorpcija na aktivnom uglju, reversna osmoza, elektrodijaliza, i dr. Iako se ne mogu svrstati u pojedine kategorije tretmana otpadnih voda, sve je češća primena tak-vih postupaka kod kojih nema ispuštanja u vodoprijemnike. Ovde spada dispozicija prečišćenih voda u ribnjake ili zalivne sisteme.

Zaključci

Razrešavanju problematike otpadnih voda u industriji mesa treba prići pre-ma fazama aktivnosti prikazanim u priloženoj šemi.

Vrsta i obim neophodnog tretmana za-visi od tačno definisanog potrebnog kvaliteta efluenta i efikasnosti prime-njenih mera u tehnologiji proizvodnje.

U tretmanu otpadnih voda nastaje niz produkata koji se mogu korisno upotrebiti.

Otpadne vode industrije mleka i metode njihovog prečiščavanja sa osvrtom na mogućnost iskorišćenja surutke kao sporednog proizvoda

C. Milovanović, dipl. chem; NIVO, Celje.

Dairp waste waters, their treatment and use op whey as a usepul by product

Dairy waste waters, carrying high organic pollution load, need approptiate pretreatment, hefore heing expose to fhe conventional biological treatment.

In order to reduce high investment cost of a treatment plant, it is advisahle to treat dairy waste waters along with the domestic waste waters.

By whey separation and processing it is possible to ohtain valuable proteins and lactose, as well as to reduce total pollution load of the waste water.

Uvod

Osnovna karakteristika otpadnih voda mlekarske industrije, kao uostalom i ostalih otpadnih voda prehrambene industrije, je njihov organski karakter, tj. visoki sadržaj organskih materija koje su u njima dispergovane.

Po svom sastavu one su dakle slične i spadaju u istu kategoriju kao i komunalne otpadne vode, pa se tako za njihovu obradu mogu primeniti uobičajene metode biološkog čišćenja, uz određene modifikacije.

Druga karakteristika industrije mleka je velika potrošnja vode, koja se troši u svim fazama tehnološkog procesa.

Prema svetskim normama, potrošnja vode u savremenoj preradi mleka treba da iznosi 3 do 4litara na litar mleka. Međutim, potrošnja je često znatno veća, pa tako kod zastarelih pogona može dostići i količinu od preko 10 litara po litru mleka.

Srećom, oko 50% ukupne potrošnje vode odnosi se na vodu za hlađenje i grejanje, koja kruži u zatvorenim sistemima, pa, ako se i ispušta iz sistema, nije zagađena.

Sledeći problem je ispuštanje surutke, što tako povećava kiselost otpadne vode, čini je agresivnijom i opterećuje vodu veoma povećanim sadržajem belančevina i mlečnog šećera.

Izdvajanjem surutke kao sporednog proizvoda i korišćenjem njene visoke hranljive vrednosti smanjuje se ukupno organsko opterećenje vode i olakšava njeno prečišćavanje.

Tehnologija prerade mleka i kvalitet otpadnih voda

Otpadne vode koje dolaze iz pogona mogu da se podele u četiri grupe različitih sastava, zavisno od procesa prerade.

Tehnologija prerade obuhvata sledeće grupe operacija:

1. prijem mleka,

• hlađenje i skladištenje sirovog mleka,
• obiranje i skladištenje obranog mleka i pavlake,
• pasterizaciju, sterilizaciju i punjenje mleka, i
• fermentaciju i punjenje fermentiranih mlečnih napitaka.

Otpadne vode, iz obih operacija sadrže mleko, mleču kiselinu, mlečni šećer, belančevine, vitamine i enzime.

2. proizvodnju mekih sireva,

• proizvodnju tvrdih sireva, i
• proizvodnju butera.

Ove otpadne vode sadrže velike količine mlečne kiseline (surutka), laktozu, proteine, mlečne masti, enzime i vitamine. Jako su kisele.

3. topljenje sira

Otpadna voda je zagađena velikim količinama mlečne masti i komadima sira.

4. pranje pogona i pranje mašina i uređaja,

Sadržaj ovih otpadnih voda je sličan kao i kod prethodnih procesa, s tim što one još sadrže i emulgovane mlečne masti i velike količine fosfata, deterdženata i drugih površinski aktivnih materija, koje služe za pranje.

Metoda prečišćavanja

Kao i kod svake druge vrste otpadnih voda i ovde od kvaliteta vode zavisi koji će se procesi prečišćavanja primeniti.

Glavna opterećenja ovih otpadnih voda predstavljaju:

• masti i čvrsti otpaci
• mlečna kiselina nizak pH
• laktoza i proteini visoke vrednosti HPK i BPK
• deterdženti i sredstva za pranje

Obzirom na sastav, otpadne vode mlekarske industrije zahtevaju tri stepena obrade:

1. mehaničku separaciju plivajućih masnoća,
2. fizičko-hemijsku flokulaciju i neutralizaciju, i
3. biološku obradu.

Prva dva stepena obrade predstavljaju ustvari predčišćenje, tj. obradu vode do onog kvaliteta sa kojim ona može ići na biološku obradu, bez opasnosti da će poremetiti biološke procese.

Posle predčišćenja, za efikasne odstranjivano je organskih zagađenja primenjuje se biološki tretman.

Prethodna obrada ili predčišćen.je

Kako je mlekara složen pogon, kod obrade otpadnih voda treba izvršiti:

1. klasifikaciju vode po pogonima, jer se događa da vode iz pojedinih pogona nisu do te mere zagađene da zahtevanju prečišćavanje i da se mogu direktno ispuštati u recipijent, i
2. odrediti maksimalnu potrošnju vode, kako bi se pravilno dimenzionirao uređaj.

Najteže opterećenje vode dolaze iz pogona proizvodnje sireva, pogotovo ako je proizvedeni proces takav, da se surutka ne koristi, nego ispušta.

Što se tiče količina otpadnih voda njihovo nastajanje je neravnomerno i zavisi od dinamike tehnoloških procesa u pojedinim pogonima. Najveća količina otpadne vode potiče od pranja, ona nastaje nerarnomerno i najveće količine se javljaju u drugoj polovini glavne smene (prva smena).

Radi racionalnog korišćenja sredstava za pranje kiselina, NaOH i deterdženata, kao i radi smanjenja potrošnje vode, danas se u modernim pogonima koriste takozvani CIK sistemi, automatizovane stanice za pranje, koje se sastoje od rezervoara za kiselinu, lužinu i vodu i uključuju se prema potrebi na svaki punkt koji se pere. Sredstva za pranje se ne prosipaju, nego se recirkulacijom preko filtra, vraćaju u odgovarajuće rezervoare, a voda od ispiranja se ispušta.

Na taj način kontroliše se potrošnja vode, smanjuje stepen zagađenosti, a sredstva za pranje se troše u najmanjoj mogućoj meri.

Egalizacija

Biološki procesi, kao i fiziko-hemijski procesi teku neometano ukoliko.je količina vode i njen kvalitet relativno konstantan.

Kod otpadnih voda mlekara, gde su i količine i kvalitet izrazito neravnomerni, neophodno je pre čišćenja obezbediti zadržavanje otpadne vode cele glavne smene, tj. 8-časovno zadržavanje, u odgovarajućem bazenu.

Ovo je naročito važno, zbog održavanja konstantne pH-vrednosti vode.

Separacija masnoća

Separacija masnoća predstavlja prvu fazu predčišćenja.

Masnoće, koje potiču od mleka i prerade, mogu da budu slobodne plivajuće masnoće i masnoće koje se nalaze u emulgovanom stanju.

Postoji više načina njihove separacije, ali uglavnom se primenjuju dva i to:

• površinska separacija,
• flotacija pomoću vazduha,

Prvi način je klasičan i zasniva se na razlici specifičnih težina masnoće-voda. Lakše, plivajuće masnoće uklangaju se sa površine vode, mehaničkim putem pomoću „skimera“ koji je montiran na bazenu za egalizaciju.

Efikasnost ovakvog načina odvajanja zavisi od fizičkog stanja masnoća-slobodne i plivajuće se izdvajaju do 9o%, dok emulgovane ostaju.

Može se uspešno primeniti kod malih kapaciteta.

Flotacija rastvorenim vazduhom Je danas široko primenjivana, vrlo efikasna metoda za uklanjanje, kako slobodnih, tako i emulgovanih masnoća.

Sastoji se u ubacivanju vazduha pod pritiskom u otpadnu vodu u posebnoj posudi, tako da se ona potpuno zasiti vazduhom. Veoma sitni mehurići vazduha flotiraju prisutne masnoće prema površini, gde se one pomoću „skimera“ odvajaju. Vreme zadržavanja iznosi 3o min.

Dodavanjem odgovarajućih koagulanata, aluminijumsulfata, na primer, postiže se visoki efekat izdvajanja i emulgovanih masnoća, čak do 99%.

Neutralizacija

Vode koje dolaze iz pogona prerade mleka kisele su i pH vrednost ponekad ne prelati vrednost 4. Vode od pranja imaju alkalni karakter. U bazenu za egalizaciju ove vode se međusobno mešaju, što dovodi do potpune ili delimične neutralizacije.

Kako je pH vrednost oko 7 ili 7»7 optimalna za pravilan tok biološkog procesa, a svako odstupanje prema alkalnoj ili kiseloj sredini može da prouzrokuje teške poremećaje, neophodna je stalna kontrola i, ukoliko Je potrebno, korekcija pH vrednosti.

Neutralizacija se sprovodi u odvojenom rezervoaru, gde se voda zadržava 2o min. Kontrola pH vrši se kontinualno i automatski, uz doziranje 20% rastvora H2SO4 ili NaOH iz doziranih posuda, a preko magnetnih ventila.

Sa neutralizacijom se završava predčišćenje vode i njen kvalitet je sada takav da može ići u uređaj za biološko čišćenje.

Biološko prečiščavanje vode

Otpadne vode sa organskim sadržajem prečišćavanju se biološkim procesima, pri čemu se koristi aktivni metabolizam heterotrofnih mikroorganizama. U krajnjoj fazi mikroorganizmi razgrađuju organsku materiju do CO₂, vode i metana.

Kad je sva prisutna organska supstanca potrošena za rast mikroorganizama, ovi počinju da troše svoju vlastitu protoplazmu. Ovaj proces naziva se endogena respiracija.

Kod ograničene ili nedovoljne količine organske mase, mikroorganizmi organski ostatak, koji dalje nije razgradljiv.

Ovaj inertni ostatak sastoji se od ćelijske mase aerobnih i anaerobnih mikroorganizama, koji su sudelovali u procesu biološke razgradnje.

Ovaj, ukaratko opisani mehanizam, suština je procesa prečišćavanja organski opterećenih voda, uključujući tu i mlekarsku industriju.

Postoji niz varijanti biološkog prečišćavanja od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke. Dobro su poznate i nije potrebno da na ovom mestu budu razmatrane.

Obzirom da se ovde radi o otpadnim vodama industrije mleka, znači industrijskim otpadnim vodama koje su opterećene organskim sastojcima, potrebno Je naglasiti da je neracionalna i ekonomski neopravdana izgradnja uređaja za biološko prečišćavanje za svaku fabriku posebno, već sistem treba da uključi i komunalne vode šireg područija, pošto visina investicija ne raste linearno sa povećanjem kapaciteta.

Kapaciteti mlekarskih pogona kod nas.

U sadašnjih 105 registrovanih pogona u SPEJ zastupljena je sledeća proizvodnja:

• konzumna pavlaka u 32 pogona
• sladoled u 7 pogona
• maslac u 38 pogona
• sitan sir u 42 pogona
• beli sir u 17 pogona
• tvrdi i polutvrdi sirevi u 43 pogona
• mleko u prahu u 10 pogona
• sterilizovano mleko u 7 pogona
• topljeni sirevi u 8 pogona
• sir tipa „Rvark“ u 5 pogona

Kapaciteti prerade mleka, prema podacima dobijenim od Poslovnog udruženja „Mlekosim , u 1976 godini pružaju optimalne mogućnosti dnevne prerade mleka, u zavisnosti od programa proizvodnje i tehnoloških zahteva.

Ovi kapaciteti, izraženi u tonama dnevno, su:

• SFRJ 3.865
• BiH 260
• Crna Gora 30
• Hrvatska 1.300
• Makedonija 180
• Slovenija 828
• Srbija bez pokrajina 670
• Vojvodina 570
• Kosovo 30

i to:

Prema stanju rekonstrukcije i izgradnje novih pogona, sa sigurnošću se može tvrditi, da će se 198o godine postići nivo od 5.5oo tona prerađenog mleka na dan.

Kapaciteti postojećih lo5 mlekara kreću se od 5 do 200 tona prerađenog mleka, pa čak i više. Najveći broj mlekara, njih 19, prerađuje dnevno oko 30 tona mleka.

Iz ovih podataka može se približno izračunati potrošnja vode, kao i količine otpadnih voda, koje pri preradi mleka nastaju.

Ako se uzme u obzir da je prosečna potrošnja vode 4 litra po 1 litru prerađenog mleka, dobijanju se sledeće vrednosti:

• Mlekara kapaciteta 5 tona/dan troši oko 20 m3 vode, odnosno imalo 10 m³ otpadne vode (50%)
• Mlekara kapaciteta 50 tona/dan troši oko 200 m3 vode, odnosno ima 100 m³ otpadne vode
• Mlekara kapaciteta 200 tona/dan troši oko 800 m3 vode, odnosno ima 400 m³ otpadne vode.

Za ukupnu preradu mleka u SPRJ od 5.900 tona/ dan utroši se 15.600 m3 vode, pri čemu nastaje oko 7.800 m3 otpadnih voda.

Ove otpadne vode odlaze direktno u recipijent, uz eventulno kraće zadržavanje bez obrade, jer uređaj za prečišćavanje kod nas ne postoje praktično ni u jednoj mlekari. Navedene procene količina otpadnih voda su sasvim približne.

U mlekarskoj industriji nije moguće izbeći veliku potrošnju vode za pranje, ali je moguće smanjiti količine sastojaka mleka, koji prelaze u otpadne vode, kao i količine otpadnih voda kontrolisanim pranjem.

Surutka kao sirovina za industrijsku preradu

Surutka, sporedni proizvod koji većina mlekara odbacuje, uglavnom zbog teškoća oko čuvanja i prikupljanja, ima hranljivu vrednost i sastoji se približno od: 93/ž vode, 5% laktoze, 1% proteina i 1% neorganskih soli i drugih sastojaka.

Odvajanje vrednih proteina i mlečnog šećera otežano je velikom razređenošću tečnosti. Prema francuskim podacima, pri proizvodnji 1 tone sira, dobija se oko 7 m3 surutke. Da bi se povećala produktivnost proizvodnje sira, razvijeno je novi proces prerade mleka; ultrafiltracijom kroz semipermeabilne membrane, tako da se zadržavaju svi proteini, a u tečnoj fazi zaostaju samo laktoza i neorganske soli.

Kao što je već rečeno, prisustvo surutke u otpadnoj vodi znatno povećava opterećuje, od 30 do 50 mg/l BPK5,od čega oko 80% otpada na laktozu, a oko 2o% na belančevine.

Troškovi čuvanja i transporta surutke smanjuju se njenim koncentrisanjem, odnosno izdvajanjem vode, kako bi se smanjila zapremina i dobila tečnost bogatijeg sadržaja, koja se zatim dalje prerađuje.

Postoji niz metoda za izdvajanje proteina i laktoze od kojih se ovde spominju samo neke:

(1) Izdvajanje klasičnim procesom separacije proteina na toplo, koagulacijom u kiselom medijumu.
(2) Ultrafiltracija kroz membrane koje selektivno odvajaju proteine od laktoze i soli.
(3) Taloženje i formiranje kompleksa sa neorganskim solima.
(4) Taloženje alkoholom.

Proteini, izdvojeni iz surutke, koriste se u industriji sireva, za ljudsku ishranu(di0etetika,ishrana male dece),u kozmetici i u hemijskoj industriji.

Laktoza, mlečni šećer, izdvaja se kristalizacijom iz koncentrovane surutke i odvajanjem kristala iz matične tečnosti centrifugiranjem.

Zaključak

Otpadne vode industrije mleka,uz neophodno predčišćenje, prečišćavaju se uobičajenim biološkim postupcima. Radi smanjenja investicija za skupe uređaje za obradu vode, potrebno je ove vode kombinovati sa komunalnim otpadnim vodama.

Sporedni proizvod kod proizvodnje sireva, surutka, često se nepotrebno odbacuje, zajedno sa otpadnim vodama iz ostalih reona, čime se povećava inače visoka opterećenost ovih voda organskim materijama.

Separacijom surutke i njenom preradom dobijaju se vredni proteini i laktoza, a istovremeno se smanjuje zagađenost otpadnih voda.