Эксплуатация биологических очистных сооружений на пивоваренном предприятии

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Наиболее серьезной экологической проблемой для пивоваренных предприятий, потребляющих в больших количествах воду для собственных нужд, является очистка производственных сточных вод. Объем образующихся в процессе приготовления пива сточных вод (от варочных котлов, промывки фильтров и др. операций) на современном пивоваренном заводе составляет от 4 до 7 л на каждый литр произведенного пива. Сточные воды характеризуются высоким уровнем загрязнения органическими веществами (ХПК до 5−8 тыс. мг/л), взвешенных веществ (до 2000 мг/л). Прямой сброс таких сточных вод в городскую канализацию, а тем более в открытый природный водоем, недопустим, поэтому предприятиям необходимо самостоятельно осуществлять их очистку. Используемые очистные сооружения должны не только обеспечивать необходимую степень очистки сточных вод, но и высокую интенсивность процесса обезвреживания, быть компактными, экономичными с точки зрения потребления ресурсов и энергии, а также отличаться минимальным объемом вторичных отходов.

Пивоваренные компании в последние годы значительно увеличили производственные мощности на российском рынке. В связи с этим компании уделяют большое внимание вопросам экологии, где одним из главных является образование жидких отходов (сточных вод) и их переработка.

Очистные сооружения рассчитаны на обработку всего объема производственных и коммунальных сточных вод предприятия с суммарным расходом до 12000 м³/сут.

Сточные воды с различных производственных участков предприятия самотеком поступают в приемную емкость, откуда подаются на очистные сооружения. Принципиальная технологическая схема очистки, показанная на рис. 1, включает в себя: решетку-шнек, первичный осветлитель, смеситель — усреднитель, анаэробный реактор (метанреактор), аэробный реактор (аэротенк), вторичный осветлитель, биологическую стадию доочистки, станцию хранения и дозирования реагентов, обезвоживание избыточного активного ила с помощью декантера, биофильтр для очистки отходящего воздуха, УФ-дезинфекции.

Схема-вики.JPG Рис. 1. Принципиальная схема очистных сооружений

Подаваемая на сооружения сточная вода поступает на решетку-шнек, где происходит удаление из сточной воды мусора и крупных механических включений (например, дробина, остатки этикетки и т. д.). Отсев собирается в контейнере и утилизируется. Далее вода подается насосами в первичный осветлитель (полочного типа), обеспечивающий отделение мелких осаждаемых взвесей, дрожжей. Образующийся осадок откачивается насосами в шламонакопитель, откуда подается на обезвоживание. После первичной обработки сточная вода подается в смеситель-усреднитель, где происходит накопление и качественное усреднение. Взаимная нейтрализация сточных вод с различным уровнем рН способствует сокращению расхода реагентов. Важной функцией смесителя является также предварительное биологи-ческое закисление органических веществ, присутствующих в воде, что способствует их более эффективному биологическому разложению на дальнейших стадиях обработки.

Следующим этапом обработки является высокопроизводительный анаэробный реактор. Анаэробная очистка сточной воды является основной ступенью в технологическом процессе. Благодаря особому гидродинамическому режиму в реакторе формируются гранулы активного ила диаметром до 2 — 5 мм. Структура гранул и бактериальный состав консорциума, включающего ацидогенные, гетероацетогенные и метаногенные (Methanosaeta spp., Methanosarcina spp.) бактерии, обеспечивают высокую производительность реактора, в десятки раз превышающую величины, наблюдаемые при сбраживании органических веществ в метантенках. Удельная мощность анаэробного сбраживания реактора составляет в среднем 7 — 9 кг/м3/сут (по ХПК). Именно на этой ступени обеспечивается удаление основной массы органического загрязнения — до 97 % по ХПК!

Активный ил.jpg

Гранулированные анаэробный активный ил

Реактор оснащен специальной системой распределения и внутренним контуром циркуляции. Благодаря этому достигается равномерное распределение сточной воды в реакторе и постоянная скорость восходящего потока. Подача свежего стока и расход в циркуляционном контуре реактора регулируются и настраиваются автоматически. Система пробоотборников позволяет контролировать состояние и концентрацию активного ила в различных зонах реактора.

Анаэробное сбраживание наиболее эффективно протекает при температуре +30-+35ОС, поэтому сточная вода перед подачей в метанреактор подогревается паром. Подача пара регулируется в автоматическом режиме в соответствии с заданным значением и фактической температурой воды. Оптимальное значение рН для работы метанреактора должно быть близко к нейтральному. Для нейтрализации стока в подающий трубопровод дозируется соответствующие реагенты. Дозирование производится также в автоматическом режиме, в соответствии с заданным и текущим значением рН сточной воды.

В результате анаэробной очистки от 85 до 95 % органических соединений, присутствующих в сточной воде, разлагаются до метана и углекислого газа, смесь которых принято называть биогазом. Именно этим объясняется тот факт, что образование избыточной биомассы при анаэробном процессе крайне незначительно, что выгодно отличает его от аэробных систем. Реактор в верхней части оборудован оригинальной системой разделения трех фаз (вода / ил / биогаз), которая предотвращает потерю ценного анаэробного ила, обеспечивает отвод осветленной воды и биогаза из реактора. Образующийся биогаз, содержащий 75 — 80 % метана, собирается в специальных секциях реактора над зеркалом воды и отводится по системе трубопроводов на сжигание. Факельная установка работает полностью автоматически в заданном диапазоне давления. Трубопровод, по которому биогаз из реактора отводится на сжигание, оснащен расходомером и необходимыми защитными устройствами (предотвращение избыточного и пониженного давления, пламегаситель и пр.). В дальнейшем при использовании соответствующего оборудования существует возможность использования биогаза в качестве топлива для получения пара, горячей воды или электроэнергии.

Горелка-вики.JPG

Установка сжигания биогаза

Аэробная доочистка сточной воды реализована по классической схеме «аэротенк — осветлитель». Воздух, необходимый для аэрации воды, подается в аэротенк с помощью роторно-щелевых воздуходувок. Их работа регулируется автоматически для поддержания заданной концентрации растворенного кислорода в воде. Аэротенк оборудован специальной системой распределения воздуха с мелкопузырчатыми аэраторами мембранного типа. Разделение смеси очищенной сточной воды и активного ила осуществляется во вторичном осветлителе, оснащенном мостовым скрепером. Часть активного ила из осветлителя возвращается в аэротенк, избыточный ил перекачивается на станцию обезвоживания. Регулирование интенсивности аэрации и специальная организация потоков в аэротенке обеспечивают эффективное течение процессов нитрификации-денитрификации. Для контроля содержания фосфатов в очищенном стоке предусмотрена возможность дозирования в аэротенк раствора хлорного железа.

С целью достижения требований сброса в водоем рыбохозяйственного назначения очистные сооружения дополнительно оборудованы стадией финальной доочистки, которая состоит из: биологической обработки с фиксированным слоем биомассы, погружного дискового фильтра и УФ — дезинфекции. Биологическая обработка предусмотрена для удаления остаточного содержания органических веществ (ХПК, БПК) с целью достижения норм сброса в водоем. Дисковый фильтр работает в полностью автоматическом режиме, содержание взвешенных веществ составляет менее 10 мг/л. Важно отметить, что при автоматическом кратковременном включении системы регенерации (промывки) фильтрующих элементов, процесс обработки воды не останавливается. Так как, на очистные сооружения поступают все сточные воды предприятия, в том числе, и коммунальные воды (туалеты, душевые, хоз-бытовые помещения, столовая и т. д.), то технологически предусмотрена ультрафиолетовая дезинфекция, перед тем как сточные воды поступят в водоем. УФ — установка оборудована автоматической системой очистки поверхности УФ-ламп, что гарантирует постоянное качество воды при продолжительной эксплуатации очистных сооружений.

УФ-очистка.jpg

УФ-лампы

Для запуска анаэробного реактора в него загружается затравочный активный ил. После загрузки большей части ила выполняется «теплая» пуско-наладка, то есть постепенная, начиная с небольшого количества, подача свежей сточной воды и разогрев реактора с помощью пара. Такое плавное увеличение нагрузки на реактор необходимо для нормальной адоптации активного ила к составу загрязнений обрабатываемой сточной воды. Через две-три недели после начала аэрации сточной воды содержание активного ила в аэротенке достигает оптимального уровня (5 — 6 г/л) и, с учетом нормальной работы метанреактора, обеспечен необходимый уровень доочистки стока.

Опыт эксплуатации анаэробно-аэробных очистных сооружений показал высокую эффективность и устойчивость их работы. Так, в летние месяцы, при максимальном уровне производства пива, сбраживающая мощность метанреактора достигала 7 — 9 кг ХПК/м3, что в десять и более раз выше, чем в классических системах аэробной очистки с использованием аэротенков, биотенков и, тем более, биофильтров. За весь период эксплуатации очистных сооружений показатель ХПК сточной воды, прошедшей анаэробную очистку, не превышал 500 мг/л, составляя в среднем 150—200 мг/л. Затраты электроэнергии на 1 кг удаленных загрязнений для анаэробно-аэробного процесса составляют в среднем 0,2 кВт/кг ХПК, что также в десять и более раз ниже показателей, типичных для аэробных процессов. При этом суммарное количество образуе-мого анаэробного и аэробного избыточного ила составляет 0,15 −0,2 кг/кг ХПК (по абсолютно сухим веществам), что в 2-3 раза меньше, чем в случае использования только аэробного процесса. Пусковой период показал, что внесения дополнительных количеств биогенных элементов (азота, фосфора) для обеспечения жизнедеятельности биоценозов не требуется. Как уже отмечалось, рост анаэробной биомассы в реакторе происходит медленно. Кроме того, анаэробный ил может быть использован для запуска новых очистных сооружений подобного типа. Однако, как правило, уже начиная с первого года эксплуатации начинает образовываться избыточный аэробный активный ил. Для избыточного аэробного ила на очистных сооружениях предусмотрена накопительная емкость и система его автоматического обезвоживания на декантере.

Очистные сооружения отличаются высоким уровнем автоматизации, оснащены всеми необходимыми контрольно-измерительными приборами и автоматикой, включая контроль уровня в емкостях и реакторах, измерение и автоматическое регулирование расхода, контроль и регулирование уровня рН, температуры, содержания растворенного кислорода в аэротенке. Управление работой очистных сооружений осуществляется с компьютера. Система визуализации позволяет оператору контролировать и изменять параметры работы сооружений в реальном времени, просматривать историю их изменений, формировать отчеты. Существует возможность дистанционного контроля работы очистных сооружений из удаленного головного офиса компании. Сооружения обслуживаются одним оператором в смену. Текущий химико-аналитический контроль, проводимый 1 раз в сутки (в дневную смену), позволяет отслеживать работу анаэробной и аэробной ступеней очистки и обеспечивать требуемое качество воды на выходе из очистных сооружений.

Конструктивное исполнение оборудования обеспечивает компактность очистных сооружений. Важным преимуществом является предусмотренная нейтрализация неприятных запахов, образующихся на всех стадиях очистки.

ОС-вики.jpg

Внешний вид очистных сооружений

[править] Литература

  • «Экология производства», № 10, 2005г
  • «Пиво и напитки», № 2, 2006г
  • «Индустрия напитков» № 3, 2009г
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты