Стічні води молокопереробних підприємств, а також відходи їхнього очищення забруднюють навколишнє середовище і характеризуються високим вмістом органічних речовин молока (молочного жиру, білка, лактози). Була розроблена технологія по переробці органічних відходів, що забруднюють стічні води молокопереробних підприємств. Створені технології утилізації відходів двох напрямків. Перший – це виробництво кормових добавок з органічних речовин молока, що потрапляють у стічні води при переробці сировини. Другий – технологія переробки відходів, що утворюються під час загального стоку.
При розробці згадуваних технологій досліджували виробничі стічні води (ВСВ) після переробки молока, а також відходи, що утворюються при очищенні ВСВ. Визначали активну кислотність (рН), масові частки сухих речовин, жиру (апарат Сокслета), білка (метод Кельдаля), амонійний азот, нітрати, нітрити, фосфати. Ступінь забруднення ВСВ органічними речовинами характеризували показники хімічної та біологічної потреби кисню.
Дослідження проведено на ряді молокопереробних підприємств України. При розробці технології виробництва кормових добавок вивчали склад ВСВ, що утворюються при митті технологічного обладнання в цехах виготовлення продуктів з незбираного молока, вершкового масла, сиру та переробки вторинної сировини. Об'єм ВСВ визначали замірюванням витікання води, яку скидають на кожній технологічній операції в загальні стоки підприємства.
Ці дослідження показали, що високе забруднення стоків молокопереробних підприємств спричиняє потрапляння у стічні води шламу молокоочисників та сепараторів, ВСВ від миття їх і танків для приймання молока і вершків. У маслоробних цехах найбільша кількість забруднювачів спостерігається при скиданні ВСВ від миття танків для дозрівання вершків, масловиготівників, автоматів для фасування масла; в цехах виготовлення продуктів із незбираного молока від миття танків для заквашування сметани, кисломолочних продуктів, скидання в стоки сироватки; в сироробних цехах спостерігається значне забруднення стоків білковими речовинами за рахунок скидання розпилених частинок згустку молока, що утворюються при обробці сирного зерна.
Схема переробки відходів ВСВ на кормові добавки складається з кількох технологічних ліній: очищення ВСВ з відділенням жиро-білкових речовин, регенерації розсолу від соління сирів і лінії виробництва кормових добавок. До них також уводять наповнювач, який містить необхідні макро – та мікроелементи. Добавки мають білок, незамінні амінокислоти, ліпіди, мінеральні солі та біологічно активні речовини. За фізико-хімічними показниками кормові добавки містять 3,6% жиру й 32% білка в сухій речовині. Передбачено випуск кормових добавок пастоподібної консистенції та в сухому вигляді.
При розробці другого напрямку технології вивчали склад відходів, що утворюються в процесі первинного очищення стічних вод у відстійниках, та активного мулу, який виникає при доочищенні стічних вод в аеротенках. Нині жиро-білкові відходи відстійників, жировловлювачів та інші органічні відходи очищення стоків не використовують, відсутня також технологія їх переробки. Основний метод знищення цих відходів – захоронення їх у землю або спалювання, що призводить до забруднення навколишнього середовища.
Дослідження відходів відстійників показали, що вміст жиру в них становить 77–95%, білка – 2–5% в сухій речовині. Активний мул з аеротенків містить 34% жиру й 12 – білка в сухій речовині. За результатами досліджень розроблено технологію переробки органічних відходів від очищення стічних вод молокопереробних підприємств. У результаті переробки одержують екологічно чисті продукти – цінний кормовий білок та інші важливі для сільського господарства продукти.
Таку технологію можна застосовувати також при переробці відходів стічних вод м'ясопереробних комбінатів, маргаринових заводів та відходів інших підприємств із значним вмістом жиру та білка. Таким чином запобігають забрудненню навколишнього середовища, одержують прибуток завдяки реалізації продукції з відходів стічних вод, а також поповнюють кормові ресурси сільського господарства.
Основний забруднювач стічних вод молокопереробних заводів, що інгібірує процес біохімічного очищення, – казеїн. Нині найбільш ефективними вважаються два способи видалення казеїну із стічних вод: електрохімічний та біохімічний.
Біохімічний спосіб може бути реалізований як у аеробних, так і в анаеробних умовах. Накопичений позитивний досвід використання анаеробного біохімічного очищення стічних вод свідчить, що цей процес більш стійкий до інгібіруючих речовин, ніж аеробний. Крім того, анаеробний процес придатний для очищення висококонцентрованих стічних вод без попереднього їх розбавлення і має такі переваги: мала витрата електроенергії на очищення; низький приріст надлишкової біомаси; можливість підтримування у реакторі високої концентрації біомаси; мінімальний об'єм анаеробних біореакторів не обмежений, на відміну від аеробних установок, експлуатація невеликих установок простіша.
Проте анаеробним установкам властиві а деякі недоліки: неможливість очищення стічних вод довизначених норм скидання у водойми; для ефективного очищення бажано підтримувати оптимальну температуру стічних вод; тривалий пусковий період.
Аналізуючи переваги й недоліки анаеробного та аеробного процесів, можна зробити висновок: для очищення стічних вод молокопереробних підприємств малої потужності найбільш доцільна двоступенева схема з анаеробним очищенням на першому ступені та аеробним на другому.
Установки для анаеробного очищення стічних вод поділяються на біореактори з завислоседиментуючим біоценозом і біореактори з прикріпленим біоценозом, які, у свою чергу, можуть бути з рухомим та нерухомим завантаженням. Існують, також, комбіновані установки. Найбільш стійкі до коливань гідравлічного та органічного навантаження установки з прикріпленим біоценозом. Біореактори з нерухомим завантаженням мають простішу конструкцію, вони доступніші в експлуатації, ніж біореактори з рухомим завантаженням. Важлива проблема при використанні анаеробного методу очищення стічних вод – вибір температурного режиму та способу його підтримання. За сучасними даними швидкість анаеробного процесу зростає із збільшенням температури. Оптимальна температура для очищення стічних вод – 30–35 °С, для чого потрібно додатково їх підігрівати, що не завжди можливо й доцільно.
Утилізація відходів харчових виробництв у світі
Аналіз патентних матеріалів за останні п'ять років показує, що в розвинених зарубіжних країнах ведеться інтенсивний пошук найбільш економічних і високоефективних способів очищення стічних вод харчових виробництв. Характерною рисою є поєднання класичних методів очищення (механічний, фізико-хімічний, біологічний і т.д.) з новими методами (зворотний осмос, ультрафільтрації, мікрофільтрація, електродіаліз тощо), з використанням мікроорганізмів (дріжджі, бактерії).
Це дозволяє одержати добрива, додаткове паливо (біогаз), а також кормовий протеїн з використанням спеціально підібраних для цієї мети продуцентів (США, Японія, Великобританія, Німеччина, Франція). У Японії очищають стічні води харчових виробництв з використанням також поверхнево активних речовин (ПАР), аніонообмінних смол, активної біомаси. У США очищають з застосування цеолітів, мембран, біотехнології.
За кордоном активно ведуться розробки по комплексному використанні сировини і безвідходній переробці утворених вторинних ресурсів із застосуванням мікробіологічної біотрансформації сировини, головним чином у напрямку збагачення його білком, що синтезуються бактеріями, дріжджами або грибами з метою отримання кормів, кормових і харчових добавок.
У Японії при виготовленні харчових продуктів використовують кістки риб, стебла конопель, шкірку цитрусових, висівки, макуху, спиртову барду і пивну дробину. При одержанні кормів і удобрення в Японії використовують панцирі креветок і крабів, рисове лушпиння, соєву макуху, барду і знежирені боби або залишки віджатого соєвого сиру «тофу».
У США при одержанні харчових продуктів використовують шкаралупу горіхів (мигдаль), цукрову мелясу, чайні залишки, макуху, залишки тіста і хліба, підсирної сироватку. Великобританія у виробництві продуктів харчування раціонально використовує лушпиння какао бобів та кормові білки з бурякового жому.
Проблема утилізації останнім часом стає особливо актуальною закордоном, тому що велика кількість відходів, вторинних матеріальних ресурсів створює не сприятливу обстановку в екологічному відношенні.