Сточные воды пивоваренных заводов образуются от мытья, замачивания и проращивания сырья, от мытья технологического оборудования, котлов для варки сусла, бродильных чанов, продольных чанов и котлов, бочек, бутылок, полов, стен, от разделения хмеля и сусла, от пролива, разлива пива, от охлаждения сусла и пива, а также от других технологических процессов. Количество сточных вод, концентрация их загрязнений зависят от принятой на данном предприятии технологии производства пива.
Количество сточных вод, полученное от изготовления 1 дкл пива, при оборотной системе водоснабжения с последовательным использованием воды составляет 0,13 м3, в том числе производственных — 0,07 м3, хозяйственно-бытовых — 0,01 и условно чистых — 0,05 м3. Коэффициент неравномерности притока их летом и зимой равен единице. Среднегодовое количество сточных вод от солодовен (на 1 т солода) при прямоточной системе водоснабжения достигает 13,78 м3, из них производственных— 13,5 и хозяйственно-бытовых — 0,28 м3.
На пивоваренных заводах с холодильной установкой, имеющих солодовни, на 1 м3 готового пива количество сточных вод составляет 15 м3 на заводах производительностью 100 тыс. гл и 12,8 м3 — производительностью 300 тыс. гл в год.
Общий расход воды в солодовне на 1 т замачиваемого ячменя равен 18—22 м3, на мойку и замачивание ячменя—12—14 м3, увлажнение воздуха при пневматическом солодоращении — 4— 6 м3, мойку аппаратуры и помещения солодовни — 2 м3; в варочном цехе на 1 т затираемых зерноприпасов — 8,6—9,2 м3, на затирание — 4—4,6 м3, фильтрацию затора — 3 м3, промывание хмеля — 0,1 м3 и мойку оборудования и помещений — 1,5 м3.
Расход воды на охлаждение сусла принимается равным двукратному количеству охлаждаемого сусла, а при работе с отстойным чаном вместо холодильных тарелок он значительно возрастает. На мойку отстойных и бродильных чанов, дрожжанок, монжю и т. д. расходуется воды 25% от объема аппаратуры, подлежащей мойке, на мытье полов и прочее — из расчета 3 л на I м2/сутки, на мойку фильтромассы — 150—200 л на 1 кг сухой массы (1,5—2,5 кг на 100 гл отфильтрованного пива).
Норма расхода воды на гидравлический пресс составляет 70 л для изготовления одного фильтрующего брикета. Количество воды на мойку пивных фильтров принимается в размере 20 л на одну раму. В моечном и разливочном цехах вода расходуется на мойку бутылок и бочек (2—3 гл на 1 гл емкости бутылок и 1 гл па 1 гл емкости бочек), моечных и разливочных машин, изобарических аппаратов, сборников фильтрованного пива (из расчета 5% их общей емкости), пивопроводов и полов производственных помещений.
Суточный расход воды на холодильное оборудование составляет 10—15 гл на 1 гл готового пива.
Образование стоков можно уменьшить путем точной дозировки воды, внедрения оборотной системы водоснабжения, установки поплавковых клапанов в водных емкостях, внедрения машин для мойки тары с дозирующим впрыскиванием воды. Для уменьшения сброса загрязнений необходимо предупреждать поступление в сточные воды органических осадков, утилизируя их на корм скоту. На солодовенных заводах снижение количества сточных вод может быть достигнуто путем рационализации схемы промывки и внедрения оборотной системы водоснабжения.
Загрязнения сточных вод пивоваренных заводов состоят из различных остатков: пива, дрожжей, отработанного зерна, обрывков бумажных этикеток, корешков проросшего ячменя, хмеля и т. д.
Белки и углеводы, содержащиеся в сточных водах, быстро загнивают, выделяя органические кислоты (молочную, масляную, уксусную). При загнивании активная реакция среды делается кислой (рН = 4).
Сточные воды предприятий пивоваренной промышленности следует отнести к разряду концентрированных. Наиболее загрязненными являются стоки, образующиеся при мытье и замачивании зерна, от отработанного хмеля, от мытья фильтрующейся массы после фильтрования сусла и отмывания отработанных дрожжей. Такие сточные воды характеризуются высоким содержанием загрязнений по взвешенным веществам — 10000— 15000 мг/л, по БПК5 — 5000—10000 мг/л.
Эти воды составляют примерно 27% от общего количества стоков. Остальные загрязнены по взвешенным веществам незначительно: 90—200 мг/л и БПК5 — 20—40 мг/л, по рН они могут быть отнесены к слабокислым.
Сточные воды солодовен содержат разбавленные растворы сахара, камеди, белков, неорганических солей (фосфорнокислые соли щелочных и щелочно-земельных металлов), в которых, кроме перечисленных загрязнений, также суспензированы частицы земли, зерна и т. д.
Пиво в сточные воды попадает только во время мойки чанов или при авариях. При получении пива из зерна, хмеля и дрожжей перманганатная окисляемость составляет 66,5 мг/л, БПКа — 77,5 мг/л. При получении пива из солода этот показатель увеличивается и достигает 222 мг/л, а БПКб уменьшается до 53,9 г/л.
В сточных водах отмечается недостаток питательных веществ, биогенных стимуляторов, азота, фосфора, необходимых для биологической (биохимической) очистки. Однако по некоторым данным количество азота составляет 16 мг/л, фосфора — 5, калия — 20 мг/л, что соответствует нормам СНиП П-Г. 6—62 при условии» что БПКб очищаемой сточной воды находится в пределах до 500 мг/л.
Сточные воды дрожжевых цехов пивоваренных заводов загрязнены в основном органическими веществами (остатки масел, дрожжевые клетки, белки, углеводы и т. п.). Они имеют специфический дрожжевой запах, низкую прозрачность (от 0 до 2 см по Снеллену), желтый или кофейный цвет, рН равно 6—7,2, взвешенные вещества составляют 500—2000 мг/л, окисляемость — 650—1200 мг/л и БПК5— 1200—300 мг/л. В этих сточных водах содержится значительное количество фосфора и калия.
Например, азота — 60 мг/л, по другим исследованиям — 254 мг/л, фосфора — 100 мг/л, калия — 480 мг/л при БПК5 этих сточных вод 1500 мг/л и рН — от 4 до 7,2.
Предприятия безалкогольной промышленности выпускают газированные напитки, квас, минеральную воду. Сточные воды образуются от мытья оборудования, трубопроводов, полов, от охлаждения аппаратов. Среднегодовое количество сточных вод на 1 дкл напитков [7] при оборотной и прямоточной системах водоснабжения равно 0,05 м3, из них производственных — 0,02 м3, хозяйственно-бытовых — 0,02 и условно чистых — 0,01 м3.
Удельный расход сточных вод на 1 м3 выпускаемой продукции достигает от 3,8 до 5 м3, по другим данным [3] на 1 дкл напитков — 0,03 м3. Из этого количества 0,01 м3 приходится на условно чистые воды. Загрязнения составляют по взвешенным веществам — 200 мг/л, БПК5 — 400 мг/л, рН — 7 [3].
Основным источником загрязнений является мытье бутылок. Количество сточных вод, приходящихся на 1000 промытых и заполненных бутылок, равно 1900 л, БПКб — 280—3100 мг/л (в среднем 750 мг/л), перманганатная окисляемость — 325, 4265, J300 мг/л соответственно с БПКб- Необходимо отметить небольшое количество питательных веществ (азот, фосфор), доходящее до минимальных размеров: из-за применения моечных щелочей рН равно в среднем 8,5. Граничные значения рН составляют от 5 до 10,4.
Концентрированная промывная щелочь характеризуется такими показателями: рН — 11, БПК5 — 2500 мг/л, перманганатная окисляемость — 6000 мг/л.
Загрязнения сточных вод заводов безалкогольных напитков следующие: взвешенные вещества — 72—322 мг/л, рН — 6—7, окисляемость — 161—833 мг/л, БПК5 — 208—696 мг/л.
Сточные воды Плосковского завода (Закарпатская область) минеральных вод имеют такую характеристику:
- Температура сточных вод — 11,4°-23°С
- Запах — Слабофекальный
- Цвет — Мутный
- Прозрачность — 3,2-12 см
- Активная реакция среды рН — 8-10
- Взвешенные вещества — 220-668 мг!л
- Окисляемость — 54,4-75
- БПК3 — 38,8-77
Сточные воды предприятий пивоваренной и безалкогольной промышленности сбрасываются в разные канализационные сети в зависимости от характеристики стоков (табл. 15).
Таблица 15. Источники образования сточных вод и канализационные сети
Сточные воды предприятий пивоваренной и безалкогольной промышленности очищаются на сооружениях механической и биологической очистки.
Сточные воды можно разделить на три группы (табл. 16). При этом 50—75% сточных вод не должны подвергаться очистке и могут быть повторно использованы.
Таблица 16. Характеристика сточных вод пивоваренных заводов
На небольших пивоваренных заводах с размером загрязнений сточных вод по БПК6 — 200—2700 мг/л, окисляемости 400— 2700 мг/л и количеством взвешенных частиц 50—2500 мг/л (нерастворимые трудноосаждающиеся тонкодисперсные примеси) рекомендуется химическая очистка при помощи жидких отходов некоторых химических предприятий, которые содержат соли алюминия, железа, натрия.
В результате коагуляции тонкодисперсных примесей происходит выделение соли фосфорной кислоты РОГ~ из очищаемых сточных вод в виде крупных и легкоосаждающихся хлопьев. Снижение загрязнений при такой обработке по БПКб составляет 90%, фосфору — 85% и азоту — 30%. Продолжительность реакции хлопьеобразования и осветления 15—20 мин. После химической обработки рекомендуется биохимическая очистка сточных вод.
Однако по некоторым данным [3] химический способ очистки сточных вод при помощи гидроокиси кальция (Са(ОН)2), сернокислого железа (FeS04, Fe2(S04)3) не дает положительных результатов. Так, загрязнения по БПКб снижаются только на 30— 50%, при этом образуется большое количество осадка. Лучшие показатели снижения загрязнений были достигнуты с помощью раствора силиката натрия Na2Si203.
Если пивоваренные заводы располагаются в пределах города или жилого поселка, то сточные воды сбрасываются в общегородские системы канализации для совместной их очистки с хозяйственно-бытовыми стоками.
При этом их количество не должно превышать 3—5% от объема общего стока коммунальной канализации, в которую они сбрасываются. В состоянии брожения сточные воды направлять в канализацию запрещается, так как это способствует выщелачиванию извести из сооружений, резкому изменению рН и как результат нарушению нормальной работы очистных сооружений. Поэтому даже слабо закисшие сточные воды необходимо нейтрализовать.
Механическая очистка осуществляется на решетках, ситах, отстойниках. Осадки общего стока предприятия на сооружениях механической очистки составляют 0,4—0,8% по объему, варочных цехов— 1,2% и обработки дрожжей — до 3%. Влажность осадка — 97—98,5%, содержание летучих веществ — 70—75%. Эффективность осветления сточных вод отстойниками не превышает 60—80%.
Сточные воды желательно очищать вместе с хозяйственно-бытовыми водами.
Если земельные участки расположены в районе предприятий пивоваренной и безалкогольной промышленности, сточные воды могут очищаться на полях фильтрации или орошения. Лучшие результаты получают в том случае, когда стоки предварительно обрабатываются на сооружениях механической очистки. На полях орошения имеется возможность использовать стоки в качестве удобрений (азот, фосфор, калий). Для этого необходимо проследить, чтобы в них не началось брожение, так как это г процесс способствует угнетению растений, кислой реакции почвы к закисанию. Следовательно, нейтрализация стоков до размеров рН — 6,5—8,5 обязательна.
Хлорирование сточных вод пивоваренных заводов применяется в основном для борьбы со зловонием в канализационных сетях, приемниках насосных станций, на отдельных очистных сооружениях. При этом дозы хлора обычно составляют 5—20 мг/л. Обеззараживание производственных сточных вод не применяется, потому что возбудители заболеваний в этих стоках отсутствуют.