САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЗЕРНА

УДК 637521.473

АННОТАЦИЯ

В данной статье проведена санитарно-гигиеническая оценка возможностей повторного использования сточных вод, образующихся на предприятиях по переработке зерна, после их доочистки. В ходе исследования были изучены органолептические, физико-химические и токсикологические показатели очищенной воды в соответствии с действующими нормативными документами. По результатам анализа установлено, что показатель запаха составил 1 балл (норма ≤2 баллов), цветность — 15° (норма ≤20–25°), мутность — 2,0 мг/дм³, значение pH — 8,94. Содержание хлоридов составило 250 мг/дм³, сульфатов — 9,28 мг/дм³, нитратов — 4,65 мг/дм³, что не превышает допустимых значений. Общая жёсткость воды составила 0,2 мг-экв/л, сухой остаток — 86 мг/дм³. Содержание меди составило 0,0264 мг/дм³, остальные тяжёлые металлы не обнаружены. По остаточным количествам пестицидов ГХЦГ^αβγ, а также ДДТ и его метаболитов получен результат 0,00 мг/кг. Полученные данные подтверждают эффективность технологии доочистки и возможность повторного использования данной воды в технологических процессах, что способствует экономии водных ресурсов и снижению экологической нагрузки.

ABSTRACT

This article presents a sanitary-hygienic assessment of the possibility of reusing wastewater generated at grain processing enterprises after advanced treatment. The study examined the organoleptic, physicochemical, and toxicological parameters of the treated wastewater sample according to current regulatory standards. The analysis showed that the odor index was 1 point (standard ≤2 points), color was 15° (standard ≤20–25°), turbidity reached 2.0 mg/dm³, and pH was 8.94. Chloride concentration was 250 mg/dm³, sulfates 9.28 mg/dm³, and nitrates 4.65 mg/dm³, all within permissible limits. Total hardness was 0.2 mg-eq/L, while total dissolved solids were 86 mg/dm³. Copper concentration was 0.0264 mg/dm³, whereas other heavy metals were not detected. Residual pesticide analysis for HCH^αβγ, DDT, and its metabolites showed 0.00 mg/kg, which is below the maximum allowable limits. The obtained results confirm the efficiency of the treatment technology and demonstrate the possibility of reusing the treated water in technological processes, contributing to water conservation and reduction of environmental impact.

Ключевые слова: сточные воды, принципиальная схема, фильтр, питьевая вода, остатки пестицидов

Keywords: wastewater, schematic diagram, filter, drinking water, pesticide residues

Введение. Прогнозируется, что к 2050 году население мира достигнет 9 миллиардов человек, что приведёт к резкому обострению вопросов продовольственной безопасности и управления водными ресурсами в глобальном масштабе. Наряду с ростом населения наблюдается и расширение объёмов промышленного производства, что, в свою очередь, становится причиной значительного увеличения количества отходов и сточных вод, образующихся в процессе производства продуктов питания. В связи с этим эффективная утилизация пищевых отходов и развитие систем очистки и повторного использования промышленных сточных вод являются одними из приоритетных научно-практических задач современности [1–4].

Согласно имеющимся статистическим и аналитическим данным, глобальная отчётность по очистке промышленных сточных вод является недостаточно полной. Существующие данные получены в основном всего из 22 стран, что охватывает лишь около 8% мирового населения. Анализ, проведённый на основе этих ограниченных данных, показывает, что в указанных странах очищается в среднем лишь 38% сточных вод промышленного сектора, из которых только 27% считаются очищенными до безопасного уровня в соответствии с экологическими и санитарными требованиями [5]. Это свидетельствует о наличии значительных пробелов в глобальных системах управления сточными водами и о необходимости внедрения эффективных технологий очистки.

Особую актуальность приобретают государственные реформы, осуществляемые в этой сфере в нашей стране, и меры, предусмотренные Указом Президента Республики Узбекистан №УП-60 от 28 января 2022 года «О Стратегии развития Нового Узбекистана на 2022-2026 годы» в частности, направленные на ..."Коренное реформирование системы управления водными ресурсами и реализацию отдельной государственной программы по водосбережению..." [6].

Вышеприведённые статистические данные, ряд указов и постановлений, а также требования сегодняшнего дня свидетельствуют об актуальности очистки и целевого использования сточных вод. В связи с этим данная исследовательская работа посвящена санитарно-гигиенической оценке возможности повторного использования сточных вод на зерноперерабатывающих предприятиях.

Объект и методика исследования. В качестве объекта исследования был отобран образец сточных вод, образовавшихся на зерноперерабатывающем предприятии и прошедших повторную очистку.

Анализы проводились на основе следующих стандартов: ГОСТ 3351-74 – Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности, ГОСТ 18190-72 – Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного активного хлора, ГОСТ 18301-72 – Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного алюминия, ГОСТ 18826-73 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации нитратов, ГОСТ 4192-82 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации нитритов и аммиака, ГОСТ 4151-72 – Вода питьевая. Методы определения общей жёсткости, ГОСТ 18164-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой доли сухого остатка, ГОСТ 4389-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации сульфатов, ГОСТ 4011-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации железа, ГОСТ 4388-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди, ГОСТ 18293-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации цинка, ISO 5961 – Качество воды. Определение массовой концентрации кадмия (атомно-абсорбционный метод), ГОСТ 4152-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации мышьяка, ГОСТ 18293-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации свинца, ГОСТ 4386-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фтора, ГОСТ 18165-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации алюминия, ГОСТ 19355-85 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации полиакриламида, ГОСТ 18309-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации полифосфатов, ГОСТ 18294-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации бериллия, ГОСТ 19413-84 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации селена, ГОСТ 4974-72 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации марганца, ГОСТ 23950-88 – Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации стронция. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации мышьяка, ГОСТ 18293-72. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации свинца, ГОСТ 4386-72. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации фтора, ГОСТ 18165-72 - Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации алюминия, ГОСТ 19355-85. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации полиакриламида, ГОСТ 18309-72. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации полифосфатов, ГОСТ 18294-72. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации бериллия, ГОСТ 19413-84. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации селена, ГОСТ 4974-72. Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации марганца, ГОСТ 23950-88. Питьевая вода.

Результаты и обсуждение. На зерноперерабатывающих предприятиях не в полной мере налажена система очистки сточных вод, образующихся в процессе промывки и увлажнения зерна. Научно-исследовательских работ, проводимых в этом направлении, также недостаточно. В связи с этим на сегодняшний день ведутся исследования по формированию технологической системы для переработки и рационального использования сточных вод, образующихся на зерноперерабатывающих предприятиях нашей республики. На рисунке 1 предложена технологическая схема очистки и переработки сточных вод, образующихся на зерноперерабатывающем предприятии.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема, иллюстрирующая образование сточных вод на зерноперерабатывающем предприятии, их поэтапную очистку и направление на повторное использование. Предлагаемая принципиальная схема работает в интеграции с основными технологическими процессами предприятия и служит для эффективного использования водных ресурсов и снижения экологической нагрузки.

Рисунок 1. Принципиальная схема очистки и повторного использования сточных вод, образующихся на зерноперерабатывающем предприятии

Приведённая принципиальная схема отражает технологию переработки и эффективного использования сточных вод, образующихся в процессе мойки зерна пшеницы. Данная система направлена на экономию водных ресурсов, снижение экологической нагрузки и повышение эффективности производства.

Согласно принципиальной схеме, предварительно очищенное зерно подаётся на этап мойки. На этом этапе с помощью воды с поверхности зерна удаляются пыль, грязь, микроорганизмы и другие механические примеси. В результате образуется двухфазная система:

• промытое зерно (переходит на следующий технологический этап),

• загрязнённая сточная вода.

Этапы очистки сточных вод осуществлялись в следующем порядке. При механической очистке крупные и средне дисперсные твёрдые частицы отделяются из сточных вод гравитационным или фильтрационным методами. На этом этапе снижается концентрация основных взвешенных веществ в воде.

При прессовании отделённые твёрдые отходы (осадок) сжимаются с помощью пресса. В результате получают твёрдые отходы (для утилизации или переработки) и дополнительно отделившуюся жидкость. Мелкодисперсные частицы, оставшиеся после механической очистки и прессования, улавливаются фильтром. Этот этап повышает прозрачность воды и сокращает количество коллоидных частиц. Очищенная вода с помощью насоса возвращается в технологический процесс, а именно на этап увлажнения зерна.

Очищенная вода повторно используется на этапе "Увлажнение зерна." Здесь вода применяется для доведения влажности зерна до нормативного уровня. Таким образом, в системе создаётся замкнутый водооборотный цикл.

Данная принципиальная схема отражает современный подход к рациональному использованию воды в зерноперерабатывающей промышленности. Поэтапная очистка сточных вод механическими и физическими методами с их последующим повторным использованием создаёт замкнутую систему водооборота, обеспечивая высокую экологическую и экономическую эффективность.

Органолептические показатели и химический состав доочищенных сточных вод, полученных на основе данной принципиальной схемы, были проверены в лабораториях санитарной гигиены Ташкентского городского управления Службы санитарно-эпидемиологического благополучия и общественного здоровья Министерства здравоохранения Республики Узбекистан на соответствие действующим нормативным требованиям к питьевой воде.

Результаты анализа отражены в таблицах 1 и 2. Результаты анализа для таблицы 1 были сформированы на основе формы медицинского документа №5h/sh, утвержденной приказом начальника Службы санитарно-эпидемиологического благополучия и общественного здоровья Республики Узбекистан №14 от 25 января 2021 года, а для таблицы 2 — на основе формы медицинского документа №22h/sh, по которым был составлен соответствующий протокол.

Таблица 1.

Результаты анализа повторно очищенной сточной воды

Таблица 2.

Определение остаточных количеств пестицидов

Анализ таблицы 1 (очищенные сточные воды): При сравнении органолептических, физико-химических и токсикологических показателей образца очищенных сточных вод с нормативными требованиями установлено, что большинство параметров находится на допустимом уровне. В частности, показатель запаха составляет 1 балл и не превышает установленную норму ≤2 балла. Цветовой показатель составляет 15° и находится в пределах нормального диапазона (≤20–25°). Количество сухого остатка, указывающее на эффективность процессов отбеливания и фильтрации, составляет 86 мг/дм3, что значительно ниже максимально допустимого значения.

Показатель pH воды составляет 8,94, что указывает на ее склонность к щелочной среде. Это значение может превышать некоторые нормативные пределы, но может быть принято в зависимости от назначения использования для вторично очищенных технических вод. Содержание хлоридов составило 250 мг/дм3, что равно предельно допустимому уровню, а нитратов - 4,65 мг/дм3, что значительно ниже нормативного уровня. Содержание сульфатов составило 9,28 мг/дм3, что было достоверно ниже нормативного интервала.

По тяжелым металлам и токсичным элементам (железо, цинк, свинец, кадмий, мышьяк, фтор, остаток алюминия, бериллий, селен, марганец и другие) результат "не обнаружен." Это указывает на отсутствие в образце загрязняющих веществ, представляющих экологическую и токсикологическую опасность, или на то, что их концентрация ниже порога обнаружения. Содержание меди составляет 0,0264 мг/дм3, что значительно ниже допустимого уровня. В целом, результаты таблицы 1 показывают, что показатели качества вторично очищенных сточных вод удовлетворительны, имеется возможность их повторного использования или использования в технических целях.

Анализ таблицы 2 (остатки пестицидов): в составе образца были исследованы хлорорганические пестициды - ГХЦГ (гексахлорциклогексан) и ДДТ, а также его метаболиты. Определенная концентрация по обоим веществам составила 0,00 мг/кг. Эти результаты ниже предельно допустимых остаточных значений соответственно (0,02 мг/кг и 0,002 мг/кг), что означает отсутствие остатков пестицидов.

Это свидетельствует о том, что в процессе выращивания продукции пестицидные средства использовались в норме или они разложились в течение срока хранения. Результаты подтверждают, что гигиеническая безопасность продукта находится на высоком уровне и не представляет опасности для потребления.

Заключение. По результатам обеих таблиц санитарно-гигиеническое состояние по исследованным образцам воды и пищевых продуктов было оценено положительно. Отсутствие токсичных веществ и тяжелых металлов в составе пробы воды, а также нормальный уровень основных физико-химических показателей свидетельствуют об эффективности технологии повторной очистки. Отсутствие остатков пестицидов в образцах фруктов свидетельствует о соответствии продукции требованиям экологической чистоты и пищевой безопасности. Таким образом, результаты исследования имеют важное практическое значение с точки зрения охраны окружающей среды, рационального использования ресурсов и обеспечения здоровья населения.

Список литературы:

1. Vergine, P.; Salerno, C.; Libutti, A.; Beneduce, L.; Gatta, G.; Berardi, G.; Pollice A. Closing the water cycle in the agro-industrial sector by reusing treated wastewater for irrigation. J. Clean. Prod. 2017, 164, 587–596. [CrossRef]
2. FAO. The State of Food and Agriculture 2020. Revealing the True Cost of Food to Transform Agrifood Systems. Available online: http://www.fao.org/state-of-food-agriculture/en (accessed on 31 May 2022).
3. Barbera M.; Gurnari, G. Wastewater Treatment and Reuse in the Food Industry; Springer Briefs in Molecular Science; Springer: Cham, Switzerland, 2018.
4. Mateus, A.; Torres, J.; Marimon-Bolivar, W.; Pulgarin, L. Implementation of magnetic bentonite in food industry wastewater treatment for reuse in agricultural irrigation. Water Resour. Ind. 2021, 26, 100154. [CrossRef]
5. Electronic resource https://www.unwater.org/publications/progress-wastewater-treatment-2024-update?utm_source
6. Decree of the President of the Republic of Uzbekistan dated January 28, 2022 No. UP-60 "On the Development Strategy of the New Uzbekistan for 2022-2026"