1. Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest projekt gospodarki wodno-ściekowej w przetwórni owocowo-warzywnej.

Zakład zajmuje się produkcją:

• powideł,

• kompotów wiśniowych i śliwkowych,

• produkcją konserw - fasolki szparagowej.

Łącznie wielkość produkcji surowca wynosi 20 t/d.

Do celów produkcyjnych zakład pobiera wodę z dwóch źródeł:

• woda głębinowa w ilości 50 m³/d,

• woda wodociągowa w ilości 100 m³/d.

Ujmowana woda wymaga uzdatnienia, ponieważ występują przekroczenia niektórych wskaźników.

Ogólny schemat technologiczny zakładu zawarto na rysunku nr 1.

2. Cel i zakres opracowania

Celem projektu jest zaprojektowanie ekonomicznego i wydajnego systemu uzdatniania wody oraz oczyszczenia ścieków poprodukcyjnych. W tym celu zostanie przedstawiona koncepcja przepływowego systemy gospodarki wodno - ściekowej oraz systemu kombinowanego, który będzie oparty na wtórnym wykorzystaniu wody technologicznej.

Opracowanie będzie oparte na literaturze dotyczącej produkcji owocowo-warzywnej oraz związanej z uzdatnianiem wody i oczyszczaniem ścieków. Podstawę opracowania stanowią także obwiązujące przepisy prawne.

3. Materiały źródłowe wykorzystane w opracowaniu

[1] -Tadeusz Kiczuk: Jak założyć i prowadzić małą-średnią przetwórnię owocowo-warzywną, Warszawa 1998

[2] -E. Pijanowski, Mrożewski, A. Horubała, Jarczyk:

Technologia produktów owocowych i warzywnych, Państwowe Wydawnictwa Rolnicze i Leśne, Warszawa 1973

[3] - Apolinary L. Kowal, Maria Świderka-Broż: Oczyszczanie wody, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa - Wrocław 2000

[4] -A. Chojnicki, F. Jastrzębski, ZB. Kajetanowicz, W. Mayer, L. Lambor,

J. Stachy, A. Wieczysty: Woda w przemyśle - poradnik, Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1961

[5] - Hans Ruffer, Karl-Heine Rosenwinkel (przekład: Wiesław Sekula) : Oczyszczanie ścieków przemysłowych Poradnik, Wydawnictwo Projprzem - EKO Bydgoszcz 1998

4. Technologia produkcji zakładu

Przy produkcji przetworów owocowo-warzywnych można wyróżnić dwie linie produkcyjne:

• przygotowanie wstępne,

• konserwowanie.

Do przygotowania wstępnego zalicza się takie etapy technologiczne jak: dostawa, mycie, przebierania, obieranie, rozdrabnianie, odpestczanie, sortowanie, blanszowanie, chłodzenie, napełnianie. Przygotowanie wstępne służy do uzdatnienia surowca i jego spreparowania, aż do napełnienia w puszki, słoiki i inne pojemniki.

Linia produkcyjna zwana konserwowaniem obejmuje następujące etapy technologiczne: obróbka na ciepło lub na zimno, solenie, słodzenie i suszenie.

Schematy technologiczne trzech linii produkcyjnych przedstawiono na załączonych rysunkach.

Omówienie podstawowych procesów stosowanych przy produkcji przetworów owocowo-warzywnych

Mycie

W większości przypadków, jako środka myjącego używa się czystą wodę. Mycie owoców i warzyw odbywa się mechanicznie. Środkami wspomagającymi mycie mogą być wodne rozwory detergentów. Najlepsze efekty dają środki powierzchniowo czynne np. alkilo-arylo-sulfonian sodu i takie najczęściej stosuje się.

Urządzenia do mycia owoców i warzyw:

• Kadź drewniana, basen metalowy lub betonowy

• Płuczki bębnowo-natryskowe

• Płuczka łapówa

• Płuczki natryskowe

Sortowanie Sortowanie odbywa się maszynowo lub ręcznie. Można do tego wykorzystać płaskie lub cylindryczne sita, na których rozdzielenie polega na rozdzielenie produktu na różne średnice.

W ostatnich latach coraz większa wagę przywiązuje się do sortowania owoców i warzyw według barwy. Jest ona często wskaźnikiem jakości surowca. Przykładem urządzenia jest sortownik fotoelektryczny. Inna grupa metod sortowania warzyw opiera się na różnicy w ciężarze właściwym.

Fasola szparagowa sortowana jest zwykle maszynowo według grubości strąków, za pomocą asortymentu sit zaopatrzonych w podłużne prostokątne otwory. Strąki przed wkładaniem do puszek kraje się zwykle na krótkie kawałki. Sortowanie na zasadzie wielkości może odnosić się także do innych warzyw.

Krajanie

Krajanie na większe kawałki stosuje się w przygotowaniu konserw puszkowych z fasoli. Krajanie może czynnościowo wiązać się z obieraniem. Szparagi musza być obrane ze skórek i przecięte na długości 17 cm. Czynność przeprowadza się ręcznie lub mechanicznie.

Odpestczanie

Usuwanie pestek ze śliwek poprzedzone jest krajaniem owoców na połówki, natomiast u wiśni odbywa się przez drążenie, zwane również drylowaniem. W warunkach fabrycznych drylowanie odbywa się maszynowo za pomocą drążarek, mogących jednoczenie drążyć kilkadziesiąt wiśni.

Blanszowanie (obgotowywanie)

Warzywa przeznaczone na susz, na konserwy puszkowe i do zamrożenia oraz niektóre owoce, a często przy wyrobie kompotów w puszkach i wydzieleniu soku poddaje się tzw. blanszowaniu. Blanszowanie polega na zanurzeniu surowców w odpowiednich sitach lub koszach do wody o temperaturze 80-100⁰C zawartej w kotle o podwójnych ścianach (płaszcz parowy). Zamiast zanurzania bardziej wskazane jest działanie na surowiec parą w ciągu 1-6 minut.

Głównym celem blanszowania jest usunięcie powietrza z przestrzeni międzykomórkowych oraz skurczenie surowca, co ułatwia załadowanie odpowiedniej ilości surowca do opakowania. W procesie tym usuwana jest również mikroflora wegetatywna .

Produkty po blanszowaniu poddaje się niezwłocznemu chłodzeniu za pomocą natrysków wodnych lub przez zanurzenie do zimnej wody.

Urządzenia do blanszowania:

• Blanszowniki taśmowe

• Blanszowniki ślimakowe

• Blanszowniki rurowe

Ładowanie surowców do opakowań i zalewnie

Świeżo umyte puszki ustawia się w rząd i układa w nich warzywa w sposób szczelny, dbając przede wszystkim o wygląd górnej i dolnej części.

Po napełnieniu puszek surowcem głównym wolne przestrzenie zalewane są gorącą wodą z dodatkiem np.: 2%soli kuchennej i niekiedy 2-5% cukru.

Z ładowaniem owoców do puszek wiąże się ściśle zalewnie owoców syropem z sacharozą lub wodą.

Odpowietrzanie

Odpowietrzanie załadowanych puszek lub słoi ma na celu usunięcie pewnej ilości powietrza z przestrzeni międzykomórkowych ładowanego surowca, rozpuszczonego w zalewie oraz z wolnej przestrzeni nad powierzchnia zalewy. Właściwe odpowietrzenie konserwy: zmniejsza korozję opakowań metalowych, zmniejsza procesy utleniania konserwowanych produktów, zmniejsza ciśnienie w opakowaniu w czasie sterylizacji. Istnieje szereg metod odpowietrzania konserw, które można uszeregować następująco:

• zamykanie przy wysokiej temperaturze

• zamykanie w próżni wytworzonej mechanicznie

• zastąpienie powietrza wolnej przestrzeni w puszce przez parę wodną lub gaz nieczynny.

Pasteryzacja

Urządzenia służące do pasteryzacji lub sterylizacji konserw w puszkach lub słojach można podzielić na:

• pracujące pod normalnym ciśnieniem (pasteryzatory)

• pracujące pod zwiększonym ciśnieniem (autoklawy).

Pierwszy rodzaj urządzenie stosuje się głównie do owoców, drugi - do warzyw.

Do pasteryzatorów zaliczamy: kotły, kadzie lub wanny z woda dogrzewaną za pomocą pary wodnej.

Wśród autoklawów możemy wyróżnić: autoklawy fabryczne pionowe i wygodniejsze w załadunku autoklawy poziome.

Chłodzenie konserw

Po sterylizacji lub pasteryzacji konserwy powinny być niezwłocznie ochłodzone i przechowywane w niskich temperaturach.za konieczne uważa obniżenie ciepłoty w pierwszym etapie do 40⁰C, przy czym dalsze chłodzenie przeprowadza się już w sposób wolniejszy, bez rdzewienia puszek w przypadku zetknięcia się ich z cieplejszym powietrzem.

Wodę używaną do chłodzenia odkaża się często, np.. chlorem w celu uniknięcia infekcji puszek niezupełnie szczelnych.

Wśród metod chłodzenia konserw, jakie możemy spotkać w praktyce rozróżnić można następujące:

1. chłodzenie powietrzne — najmniej korzystne,

2. chłodzenie kanałowe w wodzie — dla małych opakowań,

3. chłodzenie w autoklawie bez ciśnienia za pomocą wody,

4. chłodzenie pod ciśnieniem w autoklawie za pomocą pary i wody,

5. chłodzenie pod ciśnieniem za pomocą powietrza i wody,

6. chłodzenie pod ciśnieniem za pomocą inżektora z powietrzem.

Tab. 1 Wyposażenie techniczne przetwórni owocowo - warzywnej

Lp.	Nazwa maszyny	Wydajność
1.	Płuczka do owoców (Andziak)	4000 kg/h, zużycie wody:9,0 m^3/h
2.	Obrywarka (PT-Masz)	1200-1400 kg/h, zużycie wody:1,3 m^3/h
3.	Drylownica (Unimasz)	1200/1800 kg
4.	Blanszownik (Andziak)	4500 kg/h, zużycie wody:2-4m^3/h
5.	Kalibrownik do fasoli (Andziak)	-
6.	Kocioł warzelny	Na jeden war zużycie wody: 220dm^3
7.	Autoklaw (Andziak)	Na jeden war zużycie wody: 3500 kg
8.	Pasteryzator natryskowy (Pektowin Jasło)	3000 1,0 l słoi/h

5. Wymagania jakościowe dla wody technologicznej

Poszczególne procesy technologiczne wymagają zróżnicowanej ilości wody. Woda wykorzystywana w przemyśle spożywczym, czyli także w zakładach przetwórstwa owocowo-warzywnego powinna charakteryzować się jakością wody pitnej. Najwięcej wody zużywa się na mycie surowca. Do mycia używa się czystą wodę. Proces mogą ułatwić wodne roztwory detergentów. Z kolei mycie urządzeń i pomieszczeń produkcyjnych wymaga stosowania wody o wysokim ciśnieniu, niekiedy gorącej. Mycie często jest wspomagane roztworami detergentów i roztworami chloru.

Woda służąca do zalewania powinna być przygotowana dla usunięcia z niej powietrza.

Napełnianie nie jest procesem wodochłonnym jednak wymaga odpowiedniego przygotowania zalewy. Do zalewanie nie nadaje się woda zbyt twarda, gdyż powoduje twardnienie powierzchni niektórych owoców i warzyw. Przeciwnie surowce łatwo rozpadające się przy gotowaniu można wzmocnić przez dodanie drobnych ilości chlorku wapnia do zalewy.

Woda wykorzystywana w procesie pasteryzacji charakteryzuje się wysoką temperaturą i podwyższonym ciśnieniem. W celu zmniejszenia strat ciepła oraz zredukowania ilości pary w pomieszczeniu należy utrzymać wodę w temperaturze o 1-2^o niższej od punktu wrzenia. Przedłuża to w nieznacznym stopniu czas pasteryzacji i zmniejsza zużycie pary.

Wyższe temperatury przy zachowaniu ciśnienia normalnego można osiągnąć za pomocą roztworów takich jak np. chlorek sodu lub chlorek wapnia. Przykładowo przez dodanie 77 g NaCl na litr wody uzyskuje się wrzenie roztworu przy 101^oC, zaś przy użyciu 277 g NaCl/l - wrzenie przy 105^oC. W autoklawach osiąga się wyższą temperaturę od 100^oC przez wytworzenie zwiększonego ciśnienia.

Wodę używaną do chłodzenia odkaża się często, np. chlorem, w celu uniknięcia infekcji puszek niezupełnie szczelnych. W celu zmniejszenia korozyjności wody autoklawowej dodaje się niekiedy do wody szkła wodnego.

Jak widać woda w poszczególnych procesach produkcyjnych często jest wspomagana różnego rodzaju roztworami, w celu osiągnięcia odpowiednich parametrów. Jednak żeby wprowadzić ją do produkcji należy najpierw ją przygotować na stacji uzdatniania wody.

6. Źródła poboru wody technologicznej dla zakładu

Do celów produkcyjnych zakład pobiera wodę z dwóch źródeł:

• woda głębinowa w ilości 50 m³/d,

• woda wodociągowa w ilości 100 m³/d.

Zakłada posiada własne ujęcie wody podziemnej. Woda ujmowana jest za pomocą studni głębinowej o wydajności 50 m³/d.

Woda gruntowa charakteryzuje się przekroczeniem niektórych parametrów.

Zostało przekroczone: żelazo, mangan oraz SiO₂ (charakterystyczne dla tego typu wód). Wodę taką należy poddać procesowi uzdatniania. Związki żelaza i manganu są niepożądane ze względu na wytrącanie się ich pod wpływem tlenu z atmosfery w postaci zawiesin, nadających wodzie mętność i barwę. Obecność żelaza i manganu może także spowodować zabarwienie produktów oraz rozwój bakterii żelazowych i manganowych w przewodach wodociągowych i powodować ich zarastanie. Z kolei krzemionka z punktu widzenia sanitarnego nie odgrywa roli, ale jest szkodliwa ze względu na możliwość tworzenia się twardego kamienia krzemianowego w kotłach. Unoszona zaś z parą daje osad na łopatkach turbin.

Drugim źródłem poboru wody jest woda wodociągowa. Tu również nastąpiło przekroczenie maksymalnych dopuszczalnych parametrów. Woda charakteryzuję się specyficznym zapachem i zwiększoną ilością chloru.

Metody uzdatniania wody

Woda surowa pobrana ze studni głębinowej za pomocą pompy głębinowej tłoczona jest do stacji uzdatniania wody. W pierwszej kolejności woda poddawana jest procesowi napowietrzania sprężonym powietrzem w aeratorach ciśnieniowych zamkniętych. Napowietrzanie poprzedza proces odżelazienia, ponieważ powietrze dostarczane do aeratora jest źródłem tlenu niezbędnego do utlenienia żelaza dwuwartościowego do trójwartościowego, a także powoduje usuniecie nadmiaru dwutlenku węgla i ewentualnie innych gazów rozpuszczonych w wodzie.

Powietrze poddawane do wnętrz aeratora ciśnieniowego należy sprężyć w sprężarce bezolejowej, gdyż nawet niewielka ilość oleju w powietrzu ogranicza poważnie efektywność adsorpcji tlenu z powietrza do wody i prowadzi do złych efektów natleniania.

Następnie woda trafia na ciśnieniowe zamknięte filtry pospieszne, z których pierwszy służy do odżelazienia, a drugi do odmanganienia wody. Taka kolejność ustawienia filtrów wynika z tego, że woda dopływająca do odmanganiaczy nie powinna zawierać więcej niż 0,2 mg Fe/dm³.

Po przejściu przez filtry woda zostaje poddana procesowi zmiękczania na wymienniku jonitowym - kationicie Na. Wymiennik powinien być ustawiony za filtrami pospiesznymi, ponieważ woda podawana na wymienniki jonitowe powinna być wstępnie uzdatniona przez usunięcie zawiesin oraz odżelazienie i odmanganienie (do wartości bliskich zeru). W przeciwnym wypadku cześć zdolności wymiennej zostanie utracona bezzwrotnie na wymianę jonów żelaza i manganu.

W ciągu technologicznym uzdatniania wody należy zastosować także urządzenia do dezynfekcji wody w celu usunięcia, bądź zredukowania liczby bakterii znajdujących się w wodzie. Urządzeniami związanymi bezpośrednio z instalacja chlorowania jest chlorator oraz pojemnik chloru. Chlorator wytwarza wodę chlorową stanowiąca właściwe medium chlorowania. Do chloratora jest doprowadzony chlor gazowy, który po wymieszaniu z wodą roboczą tworzy wodę chlorową.

Woda po procesie dezynfekcji trafia do zbiornika wody pitnej skąd pod ciśnieniem tłoczona jest do rurociągu. Urządzeniem wspomagającym tłoczenie jest tutaj hydrofor.

W celu zapewnienia prawidłowej pracy filtrów oraz jonitów, należy poddawać je procesowi płukania. Wykonuje się to wówczas, kiedy parametry wody ulegają pogorszeniu. Płukanie polega na przepuszczeniu wody uzdatnionej w przeciw prądzie. Ścieki po płukaniu doprowadzane są do odstojnika, ponieważ obecne wymagania ochrony środowiska nakazują pozbawić te ścieki nadmiernej zawartości osadów stanowiących najczęściej tlenki żelaza i manganu. Ścieki z odstojnika trafiają do kanalizacji.

SiO₂ należy usunąć w procesie koagulacji. Do procesu koagulacji należy zastosować takie urządzenia jak: zbiornik zarobowy i roztworowy do przygotowania koagulanta, dawkowniki oraz mieszalniki. W mieszalnikach szybkiego mieszania będzie zachodzić 1 faza koagulacji, z kolei w komorach wolnego mieszania (komory flokulacji) zajdzie 2 faza, czyli wytrącanie się kłaczków.

Woda wodociągowa również wymaga uzdatnienia. Zapach można zredukować w procesie napowietrzania przy zastosowaniu aeratora ciśnieniowego zamkniętego. Z kolei chlor można zredukować poprzez wymianę jonową na anionicie. Należy tak usunąć chlor, aby jego wartość nie przekroczyła dopuszczalnej ilości chloru w wodzie, która wynosi 0,1 mg Cl/l wody. W tym ciągu technologicznym uzdatniania wody nie będzie konieczne użycie chloratora.

Strona formalno-prawna:

W dniu 10.01.2006 prezydent miasta udzielił zakładowi zintegrowanego pozwolenia wodno-prawnego na pobór wód podziemnych dla potrzeb socjalno-bytowych oraz produkcyjnych i na odprowadzenie ścieków.

7. Systemy gospodarki wodno - ściekowej w zakładzie

Tak jak różnorodne jest przeznaczenie wody w zakładzie, tak samo warunki dostawy wody, zużycia i odprowadzenia wykorzystanej wody są bardzo zróżnicowane. Ukształtowały się różne modele gospodarki wodno - ściekowej, m.in.:

• model przepływowy - charakteryzuje się tym, że całe zapotrzebowanie na wodę pokrywane jest bezpośrednio z ujęcia lub wodociągu miejskiego. Woda ta w całości lub w części jest zużywana na cele produkcyjne, a pozostała część nie zużytej, ale wykorzystanej wody, w postaci ścieków, odprowadzana jest do kanalizacji lub odbiornika.

• model kombinowany (mieszany) - występuje wówczas, gdy poszczególne działy lub urządzenia zaopatrywane są w wodę według różnych systemów. Jest to model wykorzystywany w większości zakładów przemysłowych.

W projekcie rozpatrzono dwa systemy:

1. Wariant przepływowy systemu gosp. wodno - ściekowej - przedstawiony w tabeli 2

2. Wariant kombinowany systemu gosp. wodno - ściekowej - przedstawiony w tabeli 3

Tab.2 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system przepływowy)

1	2		3	4	5	6	7
Ciąg technologiczny	Wielkość produkcji		nr proc.	nazwa procesu	Źródło poboru wody	Zakres przygotowania wody technologicznej	Zużycie wody [m^3]
		Jedn. produkcji					na dobę					na jedn. produk.	na dobę
		Tona	2	1	Mycie	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,5	9,0
	A. Powidła śliwkowe					2	Blanszowanie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	4,0
						3	Napełnianie kotła	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	1,0	2,0
						4	Słodzenie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	0,2	0,4
						5	Rozlew powideł	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	2,0
						6	Chłodzenie	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,0	8,0
						7	Mycie urządzeń	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	0,2
						Suma	12,8	25,6
B. Kompoty śliwkowe i wiśniowe	Tona	8	1	Mycie	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,5	36,0
						2	Napełn.opakowań	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	8,0
						3	Zalew. roztw. cukru	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	0,2	1,6
						4	Pasteryzacja	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	3,0	15,0
						5	Chłodzenie	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,0	32,0
						6	Mycie urządzeń	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	0,8
						Suma	11,7	93,4
C. Fasolka szparagowa	Tona	10	1	Obrywanie strąków	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	1,3	13,0
						2	Mycie straków	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,5	45,0
						3	Blanszowanie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	20,0
						4	Chłodzenie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	4,0	40,0
						5	Napełn. opakowań	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	3,0
						6	Sterylizacja	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	3,0	18,0
						7	Chłodzenie	Woda wodociągowa	Napowietrz., wym. jonowa	4,0	40,0
						8	Mycie urządzeń	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	1,0
						Suma	18,0	180,0
SUMA A+B+C							29,9	299,0

Tab.2 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system przepływowy) c. d.

8	9	10	11	12
Straty [m^3/d]	Ilość wody dodatkowej [m^3/d]	Źródło wody dodatkowej	Zakres przygotowania wody dodatkowej	Ścieki [m^3]
								na jedn.produkc.	na dobę	sposób oczyszczania	przeznaczenie
0,90	-	-	-	4,5	9,0	Osad czynny	Kanalizacja
0,20	-	-	-	2,0	4,0	Złoże biologiczne	Kanalizacja
0,04	-	-	-	1,0	2,0	Złoże biologiczne	Kanalizacja
0,01	-	-	-	-	-	-	-
0,04	-	-	-	-	-	-	-
0,40	-	-	-	4,0	8,0	Chłodzenie	Kanalizacja
0,02	-	-	-	0,1	0,2	Osad czynny, złoże biol.	Kanalizacja
		Suma		11,6	23,2
3,60	-	-	-	4,5	36,0	Sita, osad czynny	Kanalizacja
0,16	-	-	-	-	-	-	-
0,03	-	-	-	-	-	-	-
0,75	-	-	-	3,0	15,0	Chłodzenie, osad czynny	Rzeka
1,60	-	-	-	4,0	32,0	Chłodzenie	Kanalizacja
0,08	-	-	-	0,1	0,8	Osad czynny, złoża biol.	Kanalizacja
		Suma		10,5	83,8
0,39	-	-	-	1,3	13,0	Sita, osad czynny	Kanalizacja
4,50	-	-	-	4,5	45,0	Osad czynny	Kanalizacja
1,00	-	-	-	2,0	20,0	Osad czynny	Kanalizacja
2,00	-	-	-	4,0	40,0	Osad czynny	Kanalizacja
0,06	-	-	-	-	-	-	-
0,90	-	-	-	3,0	18,0	Chłodzenie, osad czynny	Rzeka
2,00	-	-	-	4,0	40,0	Chłodzenie	Kanalizacja
0,10	-	-	-	0,1	1,0	Osad czynny, złoża biol.	Kanalizacja
		Suma		15,7	157
			SUMA A+B+C	15,2	284

Tab.3 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system mieszany)

1	2		3	4	5	6	7
Ciąg technologiczny	Wielkość produkcji		nr proc.	nazwa procesu	Źródło poboru wody	Zakres przygotowania wody technologicznej	Zużycie wody [m^3]
		Jedn. produkcji					na dobę					na jedn. produk.	na dobę
		Tona	2	1	Mycie	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	9,0
	A. Powidła śliwkowe					2	Blanszowanie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	4,0
						3	Napełnianie kotła	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	1,0	2,0
						4	Słodzenie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	0,2	0,4
						5	Rozlew powideł	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	2,0
						6	Chłodzenie	Woda wodociągowa	sorpcja	0,2	0,4
						7	Mycie urządzeń	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	0,2
						Suma	9,0	18,0
B. Kompoty śliwkowe i wiśniowe	Tona	8	1	Mycie	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	36,0
						2	Napełn.opakowań	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	8,0
						3	Zalew. roztw. cukru	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	0,2	1,6
						4	Pasteryzacja	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	0,09	0,75
						5	Chłodzenie	Woda wodociągowa	sorpcja	0,2	1,6
						6	Mycie urządzeń	Woda z chłodzenia	Chłodzenie	0,1	0,8
						Suma	6,09	48,75
C. Fasolka szparagowa	Tona	10	1	Obrywanie strąków	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	1,3	13,0
						2	Mycie straków	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	45,0
						3	Blanszowanie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	20,0
						4	Chłodzenie	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	0,2	2,0
						5	Napełn. opakowań	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	1,0	3,0
						6	Sterylizacja	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	3,0	18,0
						7	Chłodzenie	Woda wodociągowa	sorpcja	0,2	2,0
						8	Mycie urządzeń	Woda z chłodzenia	Chłodzenie	0,1	1,0
						Suma	10,4	104,0
SUMA A+B+C							8,54	170,8

Tab.3 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system mieszany) c. d.

8	9	10	11	12
Straty [m^3/d]	Ilość wody dodatkowej [m^3/d]	Źródło wody dodatkowej	Zakres przygotowania wody dodatkowej	Ścieki [m^3]
								na jedn.produkc.	na dobę	sposób oczyszczania	przeznaczenie
0,90	0,90	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	9,0	Osad czynny	Kanalizacja
0,20	0,20	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	4,0	Złoże biologiczne	Kanalizacja
0,04	0,04	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	1,0	2,0	Złoże biologiczne	Kanalizacja
0,01	0,01	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	-	-	-	-
0,04	0,04	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	-	-	-	-
0,40	0,40	Woda wodociągowa	sorpcja	4,0	8,0	Zawracane do obiegu	-
0,02	0,02	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	0,2	Osad czynny, złoże biol.	Kanalizacja
1,61	1,61	Suma		7,6	15,2
3,60	3,60	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	36,0	Sita, osad czynny	Kanalizacja
0,16	0,16	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	-	-	-	-
0,03	0,03	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	-	-	-	-
0,75	0,75	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	3,0	15,0	Zawracane do obiegu	-
1,60	1,60	Woda wodociągowa	sorpcja	4,0	32,0	Zawracane do obiegu	-
0,08	0,08	Woda z chłodzenia	Nie wymagane	0,1	0,8	Osad czynny, złoża biol.	Kanalizacja
6,22	6,22	Suma		4,6	36,8
0,39	0,39	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	1,3	13,0	Sita, osad czynny	Kanalizacja
4,50	4,50	Woda wodociągowa	Wymiana jonowa, sorpcja	4,5	45,0	Osad czynny	Kanalizacja
1,00	1,00	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	2,0	20,0	Osad czynny	Kanalizacja
2,00	2,00	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	4,0	40,0	Zawracane do obiegu	-
0,06	0,06	Woda gruntowa	Odżelaz., odmang.,koagul.	-	-	-	-
0,90	0,90	Woda wodociągowa	Sorpcja, procesy membran.	3,0	18,0	Chłodzenie	Rzeka
2,00	2,00	Woda wodociągowa	sorpcja	4,0	40,0	Zawracane do obiegu	-
0,10	0,10	Woda wodociągowa	Nie wymagane	0,1	1,0	Osad czynny, złoża biol.	Kanalizacja
10,95	10,95	Suma		9,7	97,0
			SUMA A+B+C	7,45	149,0

Przepływowy systemu gosp. wodno - ściekowej przedstawiony w tabeli 2 jest prostym systemem. Zapotrzebowanie na wodę pokrywane jest bezpośrednio z ujęcia oraz z wodociągu miejskiego. Przed dostarczeniem woda jest uzdatniana (technologia oczyszczania została przedstawiona w punkcie 6). Wybór metody uzdatniania wody jest uzależniony od wymagań jakościowych. Przy napełnianiu zastosowano, gdzie wymagana jest najlepsza jakość wody zastosowano procesy membranowe, które w 100% gwarantują usunięcie wszystkich niepożądanych związków. Z uwagi na to, że oczyszczanie membranowe jest drogie w innych procesach produkcyjnych wykorzystano tradycyjne metody uzdatniania wody. Woda trafia na poszczególne działy produkcyjne. W całości zużyta woda zostaje poddana procesowi oczyszczania (technologie oczyszczania ścieków przedstawiono w punkcie 8 projektu). Z oczyszczalni odprowadzana jest do kanalizacji lub odbiornika, czyli do rzeki.

W systemie kombinowanym zastosowano takie same procesy uzdatniania wody oraz oczyszczania ścieków jak w przypadku systemu przepływowego. W systemie tym poszczególne działy i urządzenia zaopatrywane są w wodę według różnych systemów.

Na wszystkich trzech liniach produkcyjnych woda z chłodzenia została zamknięta w obieg. Wymaga ona jedynie schłodzenia w chłodni. Do obiegu tego należy wprowadzać świeżą wodę w celu uzupełnienia strat. Również woda z pasteryzacji krąży w obiegu zamkniętym. Woda ta oprócz schłodzenia wymaga także oczyszczenie(w osadniku), ponieważ w procesie tym mogą pękać słoiki. Dostarczana jest także woda na uzupełnienie strat.

8. Ścieki powstające w czasie produkcji i sposoby ich oczyszczania

Większość ścieków powstaje w pierwszym etapie produkcji, czyli podczas mycia dostarczonego surowca. Zawierają one zanieczyszczenia usuwane w płuczkach z powierzchni owoców lub warzyw, takie jak części ziemi, kawałki liści i słomy, miąższ owoców lub warzyw oraz łupiny i pestki.

W wyniku przetwarzania surowca powstają ścieki z mycia aparatury, naczyń, zbiorników i podłóg, a poza tym woda z chłodzenia i skroplenie pary. W wypadku niestarannej gospodarki surowcem i produktami do ścieków przedostają się części owoców i warzyw, wytłoki jak również sok z przerabianego surowca. Tego rodzaju ścieki zawierają znaczne ilości związków organicznych.

Do tej samej grupy ścieków należą również wody odpływowe z pasteryzacji kompotów. Są one zanieczyszczone głównie zalewą cukrową przedostającą się podczas pasteryzacji słoików, które nieraz pękają. Wody zanieczyszczone dwutlenkiem siarki powstają na tych wydziałach, gdzie do konserwacji używa się SO₂.

Ilość ścieków uzależniona jest od rodzaju i ilości przerabianego surowca. W rozpatrywanym zakładzie przetwórstwa owocowo-warzywnego najwięcej ścieków powstaje podczas wyrobu konserw z fasolki szparagowej, ponieważ tego surowca przerabia się najwięcej - 10 ton. Główne ilości ścieków powstają przede wszystkim z mycia surowców. Znacznie zmniejsza się zużycie wody po zastosowaniu w obiegu zamkniętym wód z procesu chłodzenia puszek z konserwami. Jeżeli nie zamyka się w obieg wód pochłodniczych, można je wykorzystać do mycia surowca lub utrzymania czystości w halach produkcyjnych.

Sposoby oczyszczania ścieków poprodukcyjnych

Istniej wiele metod oczyszczania ścieków przemysłowych. Są to m.in.:

• Jednostopniowy osad czynny

• Wielostopniowy osad czynny

• Jednostopniowe złoże biologiczne

• Wielostopniowe złoże biologiczne

• Kombinacje w/w metod

• Stawy ściekowe

• Anaerobowa fermentacja technologiczna

• Oczyszczanie anaerobowo-aerobowe.

W projektowanym systemie gospodarki wodno-ściekowej zastosowano metody najbardziej rozpowszechnione i najczęściej stosowane, czyli oczyszczanie za pomocą osadu czynnego oraz przez złoże biologiczne.

Oczyszczanie z osadem czynnym polega na napowietrzaniu i mieszaniu skupisk organizmów ze ściekami. W skład oczyszczalni wchodzą takie urządzenia jak komora osadu czynnego oraz osadnik wtórny, pracujący w układzie przepływowym. Wskazane jest stosowanie urządzeń do recyrkulacji. Mikroorganizmy traktują ścieki jako pożywkę. Tlenowy rozkład biochemiczny sprawia, że następuje przyrost suchej masy osadu. Ścieki trafiają do komory osadu czynnego. Stąd wraz z osadem recyrkulowanym kierowane są do osadnika wtórnego, gdzie następuje ich oddzielenie od osadu. Czyste ścieki odprowadzane są do odbiornika, zaś osad czynny trafia do pompowni osadu recyrkulowanego. Nadmiar osadu czynnego kierowany jest na osadnik gnilny, z kolei osad recyrkulowany po połączeniu ze ściekami, ponownie trafia do komory osadu czynnego proces rozpoczyna się od nowa.

W złożach biologicznych zachodzi proces tlenowego rozkładu biochemicznego zanieczyszczeń. Podstawowym elementem złoża jest materiał z rozwijającą się na jego powierzchni błona, o grubości nie przekraczającej na ogół 2-3 mm. Zastosowano złoża zanurzane (tarczowe), których działanie polega na zanurzaniu w określonych momentach tarcz i zachodzeniu w nich procesów usuwania związków węgla oraz procesów nitryfikacji i de nitryfikacji. Ścieki poddane wstępnemu oczyszczaniu w osadniku gnilnym kierowane są do złoża biologicznego. Tu następuje dalsze oczyszczanie. Kolejnym etapem jest osadnik wtórny, połączony hydraulicznie ze złożem i ściśle z nim współpracujący. W zachodzi oddzielenie ścieków od oderwanej błony biologicznej. W skład oczyszczalni wykorzystującej złoże biologiczne wchodzi też urządzenie do recyrkulacji ścieków.

9. Ocena gospodarki wodno-ściekowej zakładu

Produkcja powideł śliwkowych, kompotów śliwkowych i wiśniowych oraz konserwy fasolki szparagowej okazała się procesem wodochłonnym. Okazało się, że woda pobierana z dwóch źródeł w ilości 150 m³/d jest niewystarczająca. System przepływowy wymaga dostarczenia dwukrotnie większej ilości wody. Z kolei system kombinowany, z uwagi na obiegi zamknięte jest bardziej ekonomiczny. Zużycie wody zmniejszyło się do 170 m³/d. Zakład w tym przypadku będzie odprowadzał też mniej ścieków, co ma duże znaczenie z uwagi na ochronę środowiska.

Ścieki powstające z przetwórstwa owocowo-warzywnego mogą mieć zły wpływ na środowisko. Ścieki, które charakteryzują się zawartością związków organicznych w postaci zawiesin i koloidów, powodują zachwianie równowagi tlenowej w odbiorniku. Powodują również powstawanie znacznej ilości osadów, co może być przyczyna gwałtownego rozwoju grzybów.

Ścieki z przetwórni owocowo-warzywnej mogą być odprowadzane do kanalizacji pod warunkiem, że ilość jest niewielka w stosunku do ilości ścieków miejskich.

Aby zakład mógł odprowadzać ścieki, musi dbać o odpowiednie ich oczyszczenie. W

przypadku złych parametrów, urząd miasta może nie wydać pozwolenia na odprowadzenie ścieków. Na pobór wody również wymagane jest pozwolenie, bo zakład pobiera wodę w ilości większej niż 5 m³/d.

Gospodarka wodno-ściekowej zakładu wymaga dużych nakładów inwestycyjnych. Zakład ponosi duże koszty związane z poborem i uzdatnianiem wody oraz oczyszczaniem ścieków. Jak wiadomo jakość wody w tego typu zakładach musi charakteryzować się parametrami wody pitnej.

Duże nakłady finansowe są przeznaczane na zakup maszyn oraz ich eksploatację. Jednak najbardziej kosztowną inwestycją jest utylizacja osadu, powstającego podczas oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego.

10. Podsumowanie

Gospodarka wodno-ściekowa w zakładach przetwórstwa owocowo-warzywnego różni się w istotny sposób od gospodarki w miastach. Gospodarka wodno-ściekowa w takim zakładzie charakteryzuje się zróżnicowanymi wymaganiami pod względem składu fizyko-chemicznego, bakteriologicznego, temperatury oraz ciśnienia doprowadzanej wody. Wymaga zastosowania specyficznych urządzeń, do których należy dostarczyć wodę o różnej jakości i parametrach. Charakterystyczną cechą takiej gospodarki jest także możliwość odzysku ścieków poprodukcyjnych oraz możliwość wielokrotnego wykorzystania tej samej wody.

11. Wykaz rysunków i tabel

Rysunki:

1. Schemat technologiczny procesu produkcji powideł śliwkowych

2. Schemat technologiczny procesu produkcji kompotów

3. Schemat technologiczny procesu produkcji fasoli

4. Wykres Sankey'a dla systemu przepływowego

5. Wykres Sankey'a dla systemu mieszanego

Tabele:

Tab.1 Wyposażenie techniczne przetwórni owocowo - warzywnej

Tab.2 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system przepływowy

Tab.3 Bilans wody i ścieków w zakładzie (system mieszany)

Tab. 4 Charakterystyka ścieków poprodukyjnych

21

---