Анаеробно-аеробна технологія очищення стічних вод для пивоварних підприємств текст наукової роботи по екологічним біотехнологій з наукового журналу Пиво і напої.

Текст наукової роботи на тему «анаеробного-аеробне технологія очищення стічних вод для пивоварних підприємств»

?Анаеробно-аеробна технологія очищення стічних вод для пивоварних підприємств

А.Е. Кузнецов

Російський хіміко-технологічний університет ім. Д.І. Менделєєва (Москва) А.В. Синіцин

ТОВ «Енвіра-Хемі ГмбХ» (Єкатеринбург)

Найбільш серйозна природоохоронна проблема для пивоварних підприємств - знешкодження стічних вод. Сучасні рішення цієї проблеми повинні відповідати критеріям забезпечення не тільки необхідної якості очищення стічної води, а й високої інтенсивності процесу знешкодження, компактності очисних споруд при економії ресурсів і енергії, мінімальному утворенні вторинних відходів.

Стічні води пивоваріння містять головним чином органічні забруднення в високих концентраціях (ГПК до 5-7 тис.). Біологічне очищення таких стоків традиційними аеробними методами з використанням аеротенків або біофільтрів має ряд недоліків:

• необхідність розведення висококонцентрованих стоків для забезпечення стабільної роботи очисних споруд, що веде до збільшення обсягів переробляються стоків і очисних споруд, споживаної технологічної води, енерговитрат на прокачування стічної води;

• високі енерговитрати на аерацію стічних вод (до 70-80% сукупних енерговитрат на очистку);

• утворення вторинних відходів: надлишку біомаси (активного мулу, біоплівки), утилізація або поховання якої також є екологічною проблемою;

• необхідність введення додаткових кількостей біогенних елементів в разі їх дефіциту в переробляється потоці; їх незбалансоване додавання призводить до додаткового забруднення навколишнього середовища;

• складність забезпечення необхідних нормативів вмісту залишкових забруднень у разі очищення без розведення стічної води, особливо жорстких в Росії внаслідок холодного клімату і низькою самоочищає, природних екосистем.

Протягом ряду років фірма «Енвіра-Хемі» (Дармштадт, Німеччина) активно розробляє і впроваджує в різних регіонах світу технології та системи очистки стічних вод, засновані на передових наукових і інженерно-тех-

Накопичувач анаеробного мулу

Надходження стічних вод

... Установка I | [... спалювання біогазу

зневоднення мулу

Накопичувач надлишкового мулу i

УФ-дезінфекція ULTRA SYSTEM

t:

5кція * |'- ,! "BIOMAR®OTB Хттт ^ 7

заключна фільтрація

освітлювач

річка

Мал. 1. Схема очищення стічних вод на підприємствах ВАТ «Пивоварна компанія« Балтика »в Самарі та Хабаровську

4 • 2005

нических досягнення в цій галузі. До числа таких систем відносяться анаеробно-аеробна біологічна очистка (система ВЮМАК®), один з варіантів якої (ВЮМАК®АБВ) включає високопродуктивний анаеробний реактор з шаром мулу в висхідному потоці (аналог - іАБВ-реактор). Завдяки організації потоків стічної води в ВЮМАК®АБВ-реакторі формуються гранули активного мулу діаметром до 2-5 мм. Структура гранул і бактеріальний склад «консорціуму», що включає ацідогенним, гетероацетоген Цінні та метаногенів (Methanosaeta spp, Methanosarcina spp.) Бактерії, забезпечують високу продуктивність реактора, в десятки разів перевищує величини, що спостерігаються при зброджуванні органічних речовин в метантен-ках. Зокрема, в системі ВЮМАК®АББ при концентрації забруднень на вході (по ГПК) 2000-20 000 мг / л потужність реактора досягає (по ГПК) 10-40 кг / м3 на добу.

Застосування анаеробно-аеробного технології очищення з високопродуктивними і компактними анаеробними реакторами нового покоління дозволяє видаляти основну масу забруднень (до 80-95%) з стоків з високим вмістом органічних речовин при мінімальних енерговитратах і теплових втратах. Частина, що залишилася забруднень розкладається в аеробних умовах на другого ступеня очищення.

Стосовно до підприємств в Росії фірма «Енвіра-Хемі» та її дочірнє підприємство в м Єкатеринбург були одними з перших фірм, що впровадили анаеробно-аеробне очищення стічних вод в Росії для очищення сильно забруднених промислових стічних вод (очисні споруди молочного комбінату ТОВ «Ерманн» , Московська обл.). Очисні споруди з використанням реакторів ВЮМАК®АБВ в даний час реалізовані фірмою для очищення стічних вод філій ВАТ «Пивоварна компанія« Балтика »в Самарі та Хабаровську.

Технологічні схеми очищення підприємств в Самарі та Хабаровську практично ідентичні і включають (рис. 1) песколовку, первинний відстійник-освітлювач, поєднаний з Усреднітель-змішувачем, анаеробний реактор (система ВЮМАК®АБВ), аеробний реактор (ВЮМАК®ОБВ), вторинний отстойнік- освітлювач, дискові біофільтри (ВЮМАК®ОТВ), тканинні фільтри для видалення залишкових завислих речовин з води, УФ-знезаражув-ня води, накопичувачі надлишкового мулу, центрифугу-декантор для зневоднення мулу, ємності для приготування і зберігання допоміжних реагентів.

Очисні споруди філії ВАТ «Балтика» в м Самарі були пущені в експлуатацію в травні 2003 р.

Основна маса стічних вод надходить з основного виробництва після промивки фільтрів, варильних котлів, з пляшкомийних машин.

У стічній воді на вході в очисні споруди в момент миття обладнання міститься до 4000-6000 мг / л органічних забруднень (по ГПК) і 300-2000 мг / л зважених речовин.

Для аеробного процесу очищення склад стоків не збалансований за співвідношенням С: № Р - спостерігається дефіцит азоту і фосфору. Таким чином, в разі реалізації одностадійної аеробного очищення треба було б додатково вводити біогенні елементи в стоки.

На стадії анаеробної очистки застосовують ВЮМА ^ АБВ-реактор. Процес протікає при температурі 35 ... 37 ° С, підтримуваної нагріванням надходить стічної води в реактор паром. У період пуску для ініціювання зброджування в реактор спочатку було завантажено 180 м3 мулу з очисних споруд ЗАТ «АвтоВАЗ». На момент запуску в Росії не було можливості придбати гранульований анаеробний активний мул, адаптований до стічних вод пивзаводів, тому було вирішено почати процес формування біоценозу в анаеробному реакторі з використанням мезофільних-го мулу, отриманого з метантенков р Тольятті. Однак процес адаптації даного мулу йшов відносно повільно, активність цього мулу виявилася низькою, в зв'язку з чим через 4 міс після пуску в анаеробний реактор був завантажений активний мул, доставлений з анаеробних очисних споруд одного з пивоварних заводів (Московська обл.). На сьогоднішній день формування гранул анаеробного мулу в реакторі триває, однак споруди вийшли на проектний режим роботи і забезпечувала-

ють видалення забруднень із стічної води на 99,0-99,5%.

Система поточного контролю і управління роботою очисних споруд включає:

• контроль рівня стічної води в песколовке, змішувачі-Усреднітель, в переливної ємності на виході з ВЮМАК®АБВ-реактора, в біодісках, в ємностях для флокуляції мулу, в допоміжних ємностях для приготування флокулянта, титри агентів (НС1, №ОН), для прийому фільтрату після відділення мулу в деканторе;

• контроль потоків стічної води на вході в ВЮМАК®АБВ-реакторі, рецір-куліруемих потоків в ВЮМАК®АБВ-реактор, в аеротенках, на лініях зливу очищеної води і вивантаження мулу;

• контроль і регулювання рН води в змішувачі-Усреднітель, контроль рН на вході і безпосередньо в ВЮМАК®АБВ-реакторі, в аеротенках, на лінії зливу очищеної води;

• контроль і регулювання температури шляхом подачі пари на вході в ВЮМАК®АБВ-реактор, контроль безпосередньо в реакторі, на лінії зливу очищеної води;

• контроль тиску газу над дзеркалом води в ВЮМАК®АБВ-реакторі;

• контроль і регулювання рівня розчиненого кисню в аеротенках.

Поточний хіміко-аналітичний контроль, що проводиться 1 раз на добу (в денну зміну), дозволяє відстежувати і підтримувати роботу анаеробної і аеробного ступенів очищення в робочому режимі і забезпечувати необхідну якість води на виході з очисних споруд.

Очисні споруди обслуговуються одним оператором в зміну.

Основні показники роботи очисних споруд підприємства в м Самарі наведені в табл. 1 в порівнянні з показниками, характерними для деяких інших систем локальної биоло-

ня очищення, пропонованих на вітчизняному ринку.

Як видно з даних табл. 1, ГПК в подається воді може досягати 7000 мг 02 / л, а питома продуктивність анаеробного ВЮМАК®АБВа (по ГПК) - 5-8 кг / м3сут, що в 10 і більше разів вище, ніж в класичних системах аеробного очищення з аеротенках, біоти-ками і тим більше з біофільтрами. Поряд з цим обмеження на вміст органічних зважених речовин в стічній воді, яка подається в ВЮМАК®АБВ, істотно менш жорсткі, ніж для аеробних систем. З урахуванням існуючих для аеробних споруд обмежень використання класичної аеробного схеми очищення стічних вод пивоварного підприємства зажадало б їх розведення і збільшення відповідного обсягу очисних споруд в декілька разів.

Витрати електроенергії на 1 кг вилучених забруднень (по ГПК) для анаеробно-аеробного процесу складають 0,2-0,4 кВт-год / кг ХПК, що також в 10 і більше разів нижче показників, типових для аеробних процесів. При цьому кількість утвореного надлишкового мулу (сума анаеробного і аеробного) становить 0,14-0,18 кг / кг ХПК (по абсолютно сухим речовинам), що в 2-3 рази менше, ніж у разі використання тільки аеробного процесу. Пусковий період показав, що внесення додаткових кількостей біогенних елементів (азоту, фосфору), необхідних для забезпечення життєдіяльності анаеробного мулу, в даному випадку не треба було.

Основні проблеми анаеробно-аеробного очищення - ініціювання процесу очищення і повільне наростання маси мулу в анаеробному реакторі. Іл повинен бути адаптований до спектру забруднень стоків і містити всі необхідні групи мікро-

Таблиця 1

показник роботи

Система очищення Продуктивність, м3 / сут ГПК або БПК повн на вході, мг 02 / л ГПК або БПК повн на виході, мг 02 / л Зважені речовини на вході, мг / л Питома продуктивність по видаляється забруднень, кг 02 / (м3-сут ) Витрати електроенергії, кВт-год на 1 кг ГПК або БПК повн

Балтика-Самара, фірма «Енвіра-Хемі» анаеробного-аеробне: BIOMAR®ASB-OSB-OTB 1200 ГПК 4000-7000 ГПК 20-40 БПКп 2-5 2000-5000 (органічні) По ГПК 5-8 0,2-0 , 4 кВт-год / кг ХПК

Аеробна: аеротенк з зонами нитри-денітрифікації 100-1000 БПКп 300-500 ГПК 20-40 БПКп 3-5 200-500 За БПКп 0,2-0,6 2-5 кВт-год / кг БПК

Аеробна: біотенках 100-1500 БПК 200-350 БПК 3-5 200-300 За БПКп 0,4-0,8 2-5 кВт-год / кг БПК

Аеробна: аеротенк - біотенках 60-600 БПК 200-350 БПК 3-6 200-350 За БПКп 0,05-0,5 2-8 кВт-год / кг БПК

Аеробна: аеротенк з зонами нитри-денітрифікації - біотенках 200-2000 БПКп 100-300 БПКп 3-5 200-300 За БПКп 0,2-0,4 3-7 кВт-год / кг БПКп

Анаеробно-аеробна: анаеробний реактор з насадкою - аеротенк - біотенках 50-100 БПКп 300-400 БПКп 3-5 200-300 За БПКп 0,05-0,1 2-9 кВт-год / кг БПК

Анаеробно-аеробна: анаеробний реактор з насадкою - денітрифікатор - біотенках I - біотенках II 100-1000 БПКп 300-400 БПКп 3-6 300-350 За БПКп 0,1-0,8 1-5 кВт-год / кг БПК

Мал. 2. Зміна показників роботи анаеробного реактора з моменту пуску очисних споруд в м Самарі:

1 - обсяг утвореного газу; 2 - маса анаеробного мулу, накопиченого в BЮMAR®ASB; 3 - навантаження на BЮMAR®ASB по ХПКх; 4 - ГПК на виході з BIOMAR®ASB.

організмів для забезпечення метаногени-неза. При пуску очисних споруд в Самарі проблема мулу була вирішена шляхом завантаження в ВЮМАК®АБВ великої кількості анаеробного мулу з пивоварного підприємства, що забезпечило щодо швидке введення очисних споруд в експлуатацію. Однак в разі очищення стічних вод підприємства з іншим профілем продукції, що випускається проблема ченцю-воджується реактора анаеробним мулом може стати серйозною. оригінали-

ву проблему представляє транспортування великої маси мулу без втрати його якостей.

Схема контролю і управління очищенням стічних вод і система безпеки, реалізовані на очисних спорудах в Самарі та Хабаровську, забезпечують надійний контроль за протіканням анаеробного процесу, автоматичне керування подаються і ре-ціркуліруемой потоками стічних вод і роботою очисних споруд в цілому.

Попри останнє збільшення навантаження стічних вод на очисні споруди і на варіації в масі накопиченого в реакторі анаеробного мулу, запас продуктивності ВЮМАК®АБВ і система контролю і управління анаеробним процесом забезпечували стабільне функціонування очисних споруд, зниження ГПК в стічній воді після анаеробної стадії до 250- 350 мг / л у інтервалі навантажень по ГПК від 1500 до 12 000 кг / добу (1,0-8,0 кг / м3сут).

Як показало пряме зіставлення временних рядів даних, а також кореляційний аналіз всього накопиченого масиву вхідних параметрів і результатів хіміко-аналітичних вимірювань (табл. 2), основні показники якості води на виході з очисних споруд (ХПКвих, N-NH4) практично не залежать від загального навантаження і визначаються показниками якості води (ГПК, зміст летючих органічних кислот, N-NH4, завислі речовини) після анаеробного зброджування. Чим нижче ці показники, тим вище ефективність роботи очисних споруд в цілому.

Найбільш важливий параметр, що впливає на продуктивність ВЮМАК®АБВ-реактора, - навантаження (і гідравлічна, і по ХПКвх) на очисні споруди. Спостерігається тісна кореляція між навантаженням і показниками інтенсивності очищення (кількість утвореного в реакторі біогазу, тиск газу над дзеркалом води в реакторі), при цьому чим ефективніше протікає освіту біогазу,

Таблиця 2

Показник ГПК, вхід в ВЮМДКвДБВ про * (Л ВВ, вхід в ВЮМАР'АБВ ГПК, вихід з В10МДК®Д $ В ЛОК, вихід з В10МДК®Д $ В ИН4-И, вихід з ВЮМДКвДБВ ВВ, вихід з В10МДК®Д $ в Обсяг стічної води Обсяг газу в В10МДК®Д $ в Маса мулу в В10МДК®Д $ в Навантаження по ГПК ГПК, вихід з очисних споруд ВВ, вихід з очисних споруд И-ИН4, вихід з очисних споруд

ГПК, вхід в BIOMAR®ASB 1

SO42- -0,13 1

Взвеш. в-ва, вхід в BIOMAR®ASB -0,10 0,00 1

ГПК, вихід з BIOMAR®ASB -0,10 0,19 0,04 1

Л0К, вихід з BIOMAR®ASB -0,07 0,15 0,07 0,89 1

NH4-N, вихід з BIOMAR®ASB -0,05 -0,04 0,03 0,32 0,25 1

ВВ, вихід з BIOMAR®ASB 0,16 -0,01 0,28 0,07 0,01 0,15 1

Обсяг стічної води 0,09 0,02 -0,07 -0,00 -0,02 -0,04 0,37 1

Обсяг газу в BIOMAR®ASB 0,36 -0,12 -0,02 -0,40 -0,39 -0,17 0,43 0,60 1

Маса мулу в BIOMAR®ASB -0,11 0,17 0,31 -0,24 -0,27 0,15 0,19 0,13 0,15 1

Навантаження по ГПК 0,59 -0,08 -0,09 -0,06 -0,06 -0,05 0,40 0,84 0,66 0,06 1

ГПК, вихід з очисних споруд -0,20 0,07 0,04 0,70 0,60 0,36 -0,17 -0,18 -0,52 -0,34 -0,24 1

Зважені речовини, вихід з очисних споруд -0,06 -0,06 0,12 0,10 0,06 0,15 0,01 -0,13 -0,08 -0,04 -0,14 0,36 1

N-NH4, вихід з очисних споруд -0,14 0,06 0,03 0,37 0,34 0,29 -0,17 0,04 -0,22 -0,03 -0,05 0,33 0 , 03 1

|| д || ткіг 4 •

2005

тим нижче ГПК і вміст іонів амонію в воді на виході з анаеробного реактора і з очисних споруд. Маса мулу, накопиченого в ВЮМАІФАБВ-реак-торі, практично не залежить від навантаження по воді і по забруднень і, в свою чергу, не впливає на швидкість утворення біогазу. Спостерігається тенденція зменшення ГПК і летючих органічних кислот і, навпаки, зростання вмісту зважених речовин на виході з реактора зі збільшенням маси мулу (див. Відповідні коефіцієнти кореляції в табл. 2).

Процес метаноутворення практично відразу відгукується на зміну навантаження на реактор, що говорить про здатність анаеробного мулу підтримувати високу активність при пікових навантаженнях на очисні споруди і після короткочасних перерв у подачі стічної води. У той же час, як показав кореляційний аналіз, зменшення навантаження і великі перерви в подачі стічної води можуть призводити до деякого підвищення залишкового вмісту забруднень у воді на виході з ВЮМАК®АБВ-реактора і погіршення якості очищення в цілому. Таким чином, з точки зору якості очищення стічних вод важливо забезпечувати безперебійну подачу стічної води із забрудненнями в анаеробний реактор.

Інші вхідні параметри, такі, як рН, температура стічної води на вході в реактор, вміст сульфатів в подається воді, в принципі можуть впливати на анаеробну очистку. Зокрема, підвищений вміст сульфатів у воді може ініціювати розвиток сульфатредукции, що негативно позначається на метаноутворення (див. Відповідні коефіцієнти кореляції в табл. 2) і видаленні забруднень. Однак в цілому на розглянутих очисних спорудах це вплив незначний.

Таким чином, запроваджений анаеробно-аеробний процес дозволив забезпечити необхідну очистку стічних вод на пивоварних підприємствах ВАТ «Балтика» з мінімальними експлуатаційними витратами і мінімальним утворенням вторинних відходів (надлишкового активного мулу, залишкових кількостей біогенних елементів) при стабільній роботі анаеробної і аеробного ступенів очищення. Наявність резервної потужності анаеробного реактора дозволяє розширювати виробництво без будівництва додаткових очисних споруд. Інші переваги реалізованої схеми і системи обслуговування, впроваджуваних фірмою «Енвіра-Хемі», - невеликий обсяг атмосферних викидів з очисних споруд, відсутність інтенсивної емісії дурнопахнущих речовин, повна автоматизація, їх компактність. ? ж?

Е1М \ / 1РО -СНЕМ1Е1

ВОДОПІДГОТОВКА І ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

0 Консультації та обстеження підприємств 0 Розробка технологічних схем і проектування 0 Узгодження в природоохоронних органах 0 Поставка обладнання 0 Монтажні і пусконалагоджувальні роботи 0 Очищення стічних вод відповідно до російських нормами 0 Високі технології і німецька якість: Навчання персоналу і фахівців

ЕИУОСНЕМ ® - фізико-хімічні методи ЕИУОРШ? ® - мембранні технології ВЮМА1? ® - біологічна очистка БРИТ-О-МАТ ® - серійні очисні споруди Спеціальні методи Біотехнології

Російська академія сільськогосподарських наук, Державна установа «Всеросійський науково-дослідний інститут пивоварної, безалкогольної та виноробної промисловості» за підтримки Міністерства сільського господарства РФ

з 14 по 18 листопада 2005 року

традиційно проводять щорічний IX Міжнародний професійний конкурс вин «Краще шампанське, вино і коньяк року»

На конкурс можуть бути представлені: шампанські та ігристі вина; вина виноградні, плодові, медові, газовані (сатурірованних); бренді, коньяки, кальвадоси, виноградні і плодові горілки; сидри.

Оцінка зразків продукції здійснюється професійним журі, до складу якого входять висококваліфіковані фахівці Росії і зарубіжних країн. Дегустація представлених на конкурс зразків проводиться закритим способом, з дотриманням основних правил проведення міжнародних конкурсів і рекомендацій Міжнародної організації виноградарства і виноробства (МОВВ).

Продукція, що зайняла за результатами конкурсу призові місця в кожній з облікових груп і категорій, нагороджується медаллю (золотою, срібною або бронзовою) або почесним дипломом. Нагородження Гран-прі передбачено в категоріях: шампанські та ігристі вина, вина виноградні натуральні марочні та коньяки марочні з терміном витримки понад 10 років.

Підприємства-виробники отримують право використовувати зображення медалі, зареєстрованої в Патентному відомстві РФ, при оформленні продукції, що отримала нагороди.

Нагородження спеціальними призами передбачено також в номінаціях:

«За високі досягнення в галузі розвитку виноробства», «Кращий спеціаліст виноробства року», «Кращий бренд року», «Кращий імпортер року».

Підсумки конкурсу широко висвітлюються в засобах масової інформації та мережі Інтернет.

14 листопада 2005 р рамках конкурсу проводиться семінар з актуальних питань виноробства за участю російських і зарубіжних вчених і фахівців.

Контактні тел .: (095) 246-87-82, 246-75-85 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. www.vniinapitkov.org.ua