Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
УДК 628.52
Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения
Д-р техн. наук Пронин В.А. maior.pronin@mail.ru Молодов М.А. molodovm@yandex.ru Шпилин Д.И. shilinspb@gmail.com
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В работе рассмотрены основные виды газовоздушных выбросов пищевых предприятий, содержащие неприятно пахнущие вещества и способы их устранения. Представлена схема двухступенчатой абсорбционной установки, состоящей из двух насадочных скрубберов, имеющих насадку нового типа. Ключевые слова: неприятно пахнущие выбросы, способы их устранения.
Air-gas emissions of alimentarius’ plants and ways of their disposal
D.Sc Molodov M.A., Pronin V.A., Shpilin D.I.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
In this research paper main types of air-gas emissions of alimentarius’ plants, which contain malodorous substance, and ways of their disposal are considered. The scheme of two-stage absorbing unit, including two packed scrubber, which have a packed bed of new type. Keywords: malodorous substance, ways of their disposal.
Предприятия пищевой промышленности, перерабатывающие сырье животного и растительного происхождения, выбрасывают в атмосферу газовоздушные смеси, содержащие неприятно пахнущие вещества (НПВ). Разнообразие животного и растительного сырья, а также особенности технологических процессов, определяют различие в химическом составе выбросов, для каждого вида производства наиболее интенсивные выделения НПВ происходят при проведении термических процессов, таких
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
как варка, копчение, выпарка и сушка. Образующие при этом выбросы, наряду с НПВ могут содержать частицы продукта и конденсируемые пары. [3] Наиболее неприятным запахом отличаются газовоздушные выбросы цехов по переработке отходов основного производства в мясокостную муку.
Состав неприятно пахнущих выбросов по данным [1] приведен в таблице 1.
Вид выбросов Интенсивность запаха, ед.зап/м3
Вентиляционн ый выход
аппаратного отделения Сырьевое отделение
1х103- 2х103 1х103- 5х103
Паровые выбросы
1х104- 5х105
12-250 7-224 3000
Концентрация мг/м3
0,01-5,0 - 0,03-5,1
0,04-2,4
0,5-7,0
следы
70-700
следы
290
0,01-10 0,06-36 7,0-120
Одним из основных технологических процессов, выделяющим значительное количество НПВ, является процесс варки сырья в вакуумных котлах под давлением. При сбрасывании давления, выделяется большое количество паров с высокой концентрацией НПВ. Кроме того, эти пары содержат «шкварку» - мельчайшие частицы твердого продукта и капельки жира.
Состав выбросов термического отделения колбасного цеха по данным [1] в мг/м3 представлен в таблице 2.
Вид оборудовани
я
Обжароч ная камера Коптиль ная камера Автокоп
тилка
Нейтральна я
25,0-46,7
19,0-121
20,2
Группа веществ Кислотная Основная
17,4-27,6
4,8-34,5
9,5-30,3
14,2-89,0
12,5 4,8
Фенольная 13,5-39,5
Сумма органических веществ
Хроматографи Химически ческий анализ й анализ
60,7-148,1
55,0-180
17,2-32,8
59,9-273,3
250
13,3 50,8 100-380
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Суммарная концентрация органических веществ, определялась методом каталитического сжигания. Анализируя представленные данные, очевидно, что в отработанном коптильном дыме преобладает нейтральная группа НПВ, однако наряду с органическими соединениями присутствует значительное количество неорганических вредных примесей (аммиак, сероводород) обладающих неприятными запахом. Кроме того в выбросах коптильных камер содержатся твердые частицы, окислы серы и токсичные ароматические соединения. Состав выбросов технологического процесса получения пищевых жиров, также содержит НПВ. Состав газовоздушных выбросов производств масложиркомбината в мг/м3, представлен в таблице 3. [3]
Вещество
Акролеин Ацетальдегид Пропионовый
альдегид Этанол Н-Пропанол Изопропанол Уксусная кислота
Пропионовая кислота
Масляная кислота
Изовалернальная кислота
Капроновая кислота
Варка хозяйственного
мыла 0,9 – 5,9 3,3 – 16,3
1,6 0,5 – 6,4 3,0 – 10,4
5,0
-
-
-
-
-
Безреактивное расщепление
жиров 60,0 92,0
62,0 -
164,0
26,3
95,7
106,7
292,7
225,0
Производство стеарина
1,6 -
8,0 4,8 53,4
-
-
-
-
-
Рафинирование растительного
масла следы
-
следы следы слоеды
-
-
-
-
-
Объемы газовых выбросов производств, указанных в таблице составляют соответственно 3000, 5000, 7200 и 540 м3/ч.
Результаты исследований показывают, что наиболее высокие концентрации НПВ содержаться в выбросах от аппаратов безреактивного расщепления жира.
Из представленного материала можно сделать вывод, что большинство газовоздушных выбросов предприятий пищевой промышленности необходимо подвергать дезодорации независимо от их состава.
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Сложность проблемы дезодорации газовоздушных выбросов обусловлена следующими причинами:
1. Низкой концентрацией НПВ (меньше предельно допустимой) 2. В состав выбросов наряду с НПВ могут входить водяной пар, а также аэрозоль в твердой или жидкой фазах. 3. Трудно оценить эффективность дезодорации, так как она в большинстве случаев носит субъективный характер. Многообразие источников выделения НПВ и условия производств обуславливают выбор разнообразных методов дезодорации. Из наиболее известных методов дезодорации можно выделить следующие: - термический и термокаталитический методы, основанные на процессах деструкции и окисления НПВ кислородом воздуха, при повышенных температурах в газовой среде или на поверхности специального катализатора. - метод абсорбции, основан на промывке газов жидкими поглотителями (вода, водные растворы щелочей, кислот и других химических окислителей). - метод адсорбции основан на поглощении НПВ твердыми сорбентами, химическими реагентами или специальными составами при атмосферных условиях (температурах). - газофазная обработка заключается в введении в газовоздушные выбросы потока озона или специальных веществ, способных нейтрализовать или маскировать неприятные запахи. - биологическая очистка основана на улавливании и нейтрализации НПВ влажной массой или водной суспензией, содержащей микроорганизмы. Одним из самых распространенных методов дезодорации газовоздушных выбросов, является абсорбированный - особенно в тех случаях, если НПВ хорошо растворяются в воде или водных растворах. Одним из недостатков описанного метода, является образование большого количества загрязненных сточных вод. Кроме этого, применяемые для изготовления абсорбционных установок материалы должны быть коррозионно-стойкими, так как применяемые растворы в большинстве случаев химически агрессивны. Для дезодорации газовоздушных выбросов пищевых предприятий чаще всего применяется двухступенчатая установка, рис.1 состоящая из двух насадочных скрубберов, в которые подаются водные растворы реагентов, состав и концентрация которых зависит от характера газовоздушных выбросов. Среди окислителей наибольшее распределение получили гипохлориты. Преимущественно используется гипохлорит натрия, который легко можно получить на месте эксплуатации установки.
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Рис. 1. Схема двухступенчатой абсорбционной установки. 1– насадочный скруббер; 2 – емкость с раствором реагента
В настоящее время разработана конструкция насадочного скруббера [4], в
котором в качестве насадки используются цилиндрические кольца из пористого
полимерного материала, имеющие разные размеры наружных, внутренних диаметров и
высот и расположенные на опорной решетке.
На кафедре деталей машин и основ инженерного проектирования
ИХ и БТ
НИУ ИТМО создана экспериментальная установка по исследованию эффективности
работы насадочного скруббера с новым видом насадки (наполнителя).
Список литературы: 1. Анцыпович И.С., Челноков А.А., Шварц В.И. Неприятно пахнущие выбросы
промышленных предприятий и перспективные методы их обезвреживания: Обзорная информация. – Минск, БелНИИНТИ Госплана БССР, 1983. – 48 с. (сер. охрана окружающей среды).
2. Кузнецов И.Е., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов; Справочник – Киев: Техника, 1989. – 304 с.
3. Майоров В.А. Запахи их восприятие, воздействие, устранение. – М.: «Мир», 206, - 366 с.
4. Патент на полезную модель. Насадочный скруббер . RU 113170 U1
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
№4, 2013
УДК 628.52
Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения
Д-р техн. наук Пронин В.А. maior.pronin@mail.ru Молодов М.А. molodovm@yandex.ru Шпилин Д.И. shilinspb@gmail.com
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В работе рассмотрены основные виды газовоздушных выбросов пищевых предприятий, содержащие неприятно пахнущие вещества и способы их устранения. Представлена схема двухступенчатой абсорбционной установки, состоящей из двух насадочных скрубберов, имеющих насадку нового типа. Ключевые слова: неприятно пахнущие выбросы, способы их устранения.
Air-gas emissions of alimentarius’ plants and ways of their disposal
D.Sc Molodov M.A., Pronin V.A., Shpilin D.I.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
In this research paper main types of air-gas emissions of alimentarius’ plants, which contain malodorous substance, and ways of their disposal are considered. The scheme of two-stage absorbing unit, including two packed scrubber, which have a packed bed of new type. Keywords: malodorous substance, ways of their disposal.
Предприятия пищевой промышленности, перерабатывающие сырье животного и растительного происхождения, выбрасывают в атмосферу газовоздушные смеси, содержащие неприятно пахнущие вещества (НПВ). Разнообразие животного и растительного сырья, а также особенности технологических процессов, определяют различие в химическом составе выбросов, для каждого вида производства наиболее интенсивные выделения НПВ происходят при проведении термических процессов, таких
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
как варка, копчение, выпарка и сушка. Образующие при этом выбросы, наряду с НПВ могут содержать частицы продукта и конденсируемые пары. [3] Наиболее неприятным запахом отличаются газовоздушные выбросы цехов по переработке отходов основного производства в мясокостную муку.
Состав неприятно пахнущих выбросов по данным [1] приведен в таблице 1.
Вид выбросов Интенсивность запаха, ед.зап/м3
Вентиляционн ый выход
аппаратного отделения Сырьевое отделение
1х103- 2х103 1х103- 5х103
Паровые выбросы
1х104- 5х105
12-250 7-224 3000
Концентрация мг/м3
0,01-5,0 - 0,03-5,1
0,04-2,4
0,5-7,0
следы
70-700
следы
290
0,01-10 0,06-36 7,0-120
Одним из основных технологических процессов, выделяющим значительное количество НПВ, является процесс варки сырья в вакуумных котлах под давлением. При сбрасывании давления, выделяется большое количество паров с высокой концентрацией НПВ. Кроме того, эти пары содержат «шкварку» - мельчайшие частицы твердого продукта и капельки жира.
Состав выбросов термического отделения колбасного цеха по данным [1] в мг/м3 представлен в таблице 2.
Вид оборудовани
я
Обжароч ная камера Коптиль ная камера Автокоп
тилка
Нейтральна я
25,0-46,7
19,0-121
20,2
Группа веществ Кислотная Основная
17,4-27,6
4,8-34,5
9,5-30,3
14,2-89,0
12,5 4,8
Фенольная 13,5-39,5
Сумма органических веществ
Хроматографи Химически ческий анализ й анализ
60,7-148,1
55,0-180
17,2-32,8
59,9-273,3
250
13,3 50,8 100-380
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Суммарная концентрация органических веществ, определялась методом каталитического сжигания. Анализируя представленные данные, очевидно, что в отработанном коптильном дыме преобладает нейтральная группа НПВ, однако наряду с органическими соединениями присутствует значительное количество неорганических вредных примесей (аммиак, сероводород) обладающих неприятными запахом. Кроме того в выбросах коптильных камер содержатся твердые частицы, окислы серы и токсичные ароматические соединения. Состав выбросов технологического процесса получения пищевых жиров, также содержит НПВ. Состав газовоздушных выбросов производств масложиркомбината в мг/м3, представлен в таблице 3. [3]
Вещество
Акролеин Ацетальдегид Пропионовый
альдегид Этанол Н-Пропанол Изопропанол Уксусная кислота
Пропионовая кислота
Масляная кислота
Изовалернальная кислота
Капроновая кислота
Варка хозяйственного
мыла 0,9 – 5,9 3,3 – 16,3
1,6 0,5 – 6,4 3,0 – 10,4
5,0
-
-
-
-
-
Безреактивное расщепление
жиров 60,0 92,0
62,0 -
164,0
26,3
95,7
106,7
292,7
225,0
Производство стеарина
1,6 -
8,0 4,8 53,4
-
-
-
-
-
Рафинирование растительного
масла следы
-
следы следы слоеды
-
-
-
-
-
Объемы газовых выбросов производств, указанных в таблице составляют соответственно 3000, 5000, 7200 и 540 м3/ч.
Результаты исследований показывают, что наиболее высокие концентрации НПВ содержаться в выбросах от аппаратов безреактивного расщепления жира.
Из представленного материала можно сделать вывод, что большинство газовоздушных выбросов предприятий пищевой промышленности необходимо подвергать дезодорации независимо от их состава.
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Сложность проблемы дезодорации газовоздушных выбросов обусловлена следующими причинами:
1. Низкой концентрацией НПВ (меньше предельно допустимой) 2. В состав выбросов наряду с НПВ могут входить водяной пар, а также аэрозоль в твердой или жидкой фазах. 3. Трудно оценить эффективность дезодорации, так как она в большинстве случаев носит субъективный характер. Многообразие источников выделения НПВ и условия производств обуславливают выбор разнообразных методов дезодорации. Из наиболее известных методов дезодорации можно выделить следующие: - термический и термокаталитический методы, основанные на процессах деструкции и окисления НПВ кислородом воздуха, при повышенных температурах в газовой среде или на поверхности специального катализатора. - метод абсорбции, основан на промывке газов жидкими поглотителями (вода, водные растворы щелочей, кислот и других химических окислителей). - метод адсорбции основан на поглощении НПВ твердыми сорбентами, химическими реагентами или специальными составами при атмосферных условиях (температурах). - газофазная обработка заключается в введении в газовоздушные выбросы потока озона или специальных веществ, способных нейтрализовать или маскировать неприятные запахи. - биологическая очистка основана на улавливании и нейтрализации НПВ влажной массой или водной суспензией, содержащей микроорганизмы. Одним из самых распространенных методов дезодорации газовоздушных выбросов, является абсорбированный - особенно в тех случаях, если НПВ хорошо растворяются в воде или водных растворах. Одним из недостатков описанного метода, является образование большого количества загрязненных сточных вод. Кроме этого, применяемые для изготовления абсорбционных установок материалы должны быть коррозионно-стойкими, так как применяемые растворы в большинстве случаев химически агрессивны. Для дезодорации газовоздушных выбросов пищевых предприятий чаще всего применяется двухступенчатая установка, рис.1 состоящая из двух насадочных скрубберов, в которые подаются водные растворы реагентов, состав и концентрация которых зависит от характера газовоздушных выбросов. Среди окислителей наибольшее распределение получили гипохлориты. Преимущественно используется гипохлорит натрия, который легко можно получить на месте эксплуатации установки.
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Рис. 1. Схема двухступенчатой абсорбционной установки. 1– насадочный скруббер; 2 – емкость с раствором реагента
В настоящее время разработана конструкция насадочного скруббера [4], в
котором в качестве насадки используются цилиндрические кольца из пористого
полимерного материала, имеющие разные размеры наружных, внутренних диаметров и
высот и расположенные на опорной решетке.
На кафедре деталей машин и основ инженерного проектирования
ИХ и БТ
НИУ ИТМО создана экспериментальная установка по исследованию эффективности
работы насадочного скруббера с новым видом насадки (наполнителя).
Список литературы: 1. Анцыпович И.С., Челноков А.А., Шварц В.И. Неприятно пахнущие выбросы
промышленных предприятий и перспективные методы их обезвреживания: Обзорная информация. – Минск, БелНИИНТИ Госплана БССР, 1983. – 48 с. (сер. охрана окружающей среды).
2. Кузнецов И.Е., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов; Справочник – Киев: Техника, 1989. – 304 с.
3. Майоров В.А. Запахи их восприятие, воздействие, устранение. – М.: «Мир», 206, - 366 с.
4. Патент на полезную модель. Насадочный скруббер . RU 113170 U1
Пронин В.А. и др. Газовоздушные выбросы пищевых предприятий и способы их устранения/ В.А. Пронин, М.А. Молодов, Д.И. Шпилин // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru