Спиртовое производство в нашей стране достигло пика своего развития к середине 19 века. Русская водка стала известна во всем мире. Ее употребляли в высшем обществе наравне с французским коньяком или шотландским виски, и особенно ценили за органолептические свойства и высокое качество.
Сегодня спиртовые заводы используют биотехнологию с использованием ферментов.
Сточные воды этих предприятий загрязнены и требуют очистки.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА ИЗ ЗЕРНО-КАРТОФЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Зернокартофельные спиртовые заводы
Характеристика второй и третьей категорий сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих зернокартофельное сырье
| Стоки | Температура, С | рН | Взвешенные вещества, мг/л | БПК5 , мг О2/л | БПКПОЛН., мг О2/л | ХПК, мг О2/л |
| Транспортно-моечные | 10 | 9,0 | 1200 | 700 | 1000 | 1750 |
| После замачивания и гидротранспорта зерна | 25 | 6,1 | 610 | 620 | 1100 | 1500 |
| От промывки и дезинфекции солода | 18 | 6,1 | 680 | 312 | 1214 | 3500 |
| От гидротранспорта сырью солода | 18 | 6,1 | 2350 | 523 | 1300 | 3400 |
| От мойки и дезинфекции оборудования цеха разваривания | 80 | 5,8 | 560 | 950 | 1850 | 1740 > |
| От мойки бродильных аппаратов | 20 | 7,3 | 410 | 600 | 870 | 1000 |
| Лютерная вода | 98 | 4,8-8,5 | 60 | 300 | 400 | 460 |
| Хозяйственно-бытовые | 25 | 6.5 | 40 | 260 | 300 | 350 |
| Суммарный сток | - | 7,6-7,8 | 300-400 | 250-680 | - | 340-850 |
Стоки мелассно-спиртовых заводов можно разделить на четыре категории:
- воды после теплообменников
- сточные воды от химводоочистки и продувки паровых котлов
- лютерная вода и конденсаты вторичного пара от упаривания барды
- воды от промывки фильтр-прессов дрожжевых цехов, моечные воды и хозяйственно-бытовые стоки
Объем и состав сточных вод зависит от объема, сырья и нужд предприятия.
На различных предприятиях состав и количество сточных вод существенно различаются.
Характеристика стоков вод мелассно-спиртовых предприятий
|
Показатели | Категория сточных вод | Барда первичная | Барда вторичная (после- дрожжевая) | |||
| первая | вторая | третья | четвертая | |||
| Температура, С | 30-60 | 20-100 | 80-100 | 20-90 | 95-98 | 25-30 |
| Запах, баллы | 0-3 | 3-5 | 4-7 | 3-64 | 5,0 | 5,0 |
| РН | 7,0-8,0 | 8-12 | 4,4-6,4 | 5,5-6,2 | 5,0-5,5 | 4,5-5,0 |
| Прозрачность, см | 12-30 | 10-25 | 15-25 | 0-2 | 0 | 0 |
| Сухой остаток, г/л | 0,35-0 | 13-20 | 0,3-0,6 | 0,45-10,0 | 70-85 | 50-65 |
| ХПК, мг О2/л | 5-40 | 10-40 | 60-350 | 1000-4000 | 49000-66900 | 20000-48000 |
| БПКПОЛН, мг О2/л | 5-12 | 5-80 | 180-300 | 950-4500 | 44000-59000 | 18000-4:000 |
| БПК5, мг О2/л | 2-10 | 2-40 | 100-2500 | 600-3700 | 29000-48000 | 15500-29900 |
| Азот общий, мг/л | - | - | - | - | 2500-3860 | 940-2500 |
| Летучие кислоты, мг/л | - | - | - | - | 2300-3900 | 300-720 |
Сточные воды дрожжевых цехов спиртовых заводов
Эти стоки близки к стокам специализированных дрожжевых предприятий.
Они образуются за счет культуральной жидкости в результате сепарации дрожжей, мойки технологического оборудования и сброса из дрожжерастильных аппаратов. Доля хозяйственно-бытовых сточных вод в общем количестве загрязнений, сбрасываемых дрожжевыми заводами, невелика. Условно-чистые воды от охлаждения сусла составляют около половины общего стока. На большинстве заводов условно-чистые воды используются повторно.
Средние показатели загрязненных сточных вод от сепарации дрожжей
| Показатель | Сепарация | Общий сток после сепарации | ||
| I | II | III | ||
| рН | 4,6-5,5 | 6,4-6,8 | 6,5-6,7 | 6,4-б,7 |
| ХПК, г О2/ | 4,0-9,0 | 1,0-3,5 | 1,8-2,5 | 1,8-2.3 |
| БПК5, г О2 | 2,4 | 2,2 | 0,6-1,0 | 1,6 |
Производственные сточные воды, образующиеся на предприятиях спиртовой промышленности, по органическим загрязнителям относятся к категории высококонцентрированных сточных вод.
Сложность состава производственных сточных вод предприятий спиртовой промышленности обуславливает многостадийность технологических схем их очистки.
Кроме того, данные стоки зачастую характеризуются неравномерностью притока и колебаниями загрязненности вследствии залповых сбросов стоков от периодических промывок и дезинфекции технологического оборудования.
Поэтому в технологические схемы для очистки производственных сточных вод должен быть включен ряд последовательных стадий:
- грубая механическая очистка с использованием решеток
- усреднение и, по необходимости, нейтрализация сточных вод
- отстаивание в резервуарах с тонкослойными модулями для удаления взвешенных и коллоидных частиц с предварительной их реагентной обработкой
- многоступенчатая анаэробно-аэробная очистка со сменой биоценозов, что позволяет исключить накопление продуктов метаболизма и обеспечить необходимую степень их очистки. На каждой ступени биологической очистки образуется определенный биоценоз, отличающийся по способности утилизировать содержащиеся в данных стоках загрязнения от биоценоза предыдущей и последующей ступени.
Образующиеся в процессе биологической очистки продукты метаболизма предыдущего биоценоза является субстратом (питанием) для последующего. Без смены биоценозов на ступенях невозможно достичь глубокого изъятия загрязнений, так как накопление ингибирующих рост метаболитов определяет глубину очистки на каждой ступени - стадия фильтрации на зернистой загрузке для стабильного достижения необходимой степени очистки
- сбор, обработка и обезвоживание осадка
Поскольку заводы спиртовой пищевой отрасли промышленности занимаются переработкой различного вида сырья, загрязненность, образующихся производственных сточных вод, может быть различна. Поэтому подбор оборудования и разработка технологической схемы для очистки производственных сточных вод индивидуальны для каждого конкретного случая.
Реализованными проектами нашей компании являются локальные очистные сооружения для Усадского спиртзавода, Буинского спиртзавода, Мамадышксого спиртзавода.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Промышленные сточные воды по системе самотечной канализации завода поступают в канализационно-насосную станцию (КНС), где нейтрализуются известковым молоком в автоматическом режиме. На входе в КНС предусмотрен узел задержания и выгрузки грубых примесей, которые могут поступать с хозяйственно-бытовыми сточными водами. Нейтрализованные сточные воды погружными насосами в автоматическом режиме подаются в производственное здание в приемную камеру.
Для нейтрализации сточных вод предусмотрен узел для приготовления раствора извести (известкового молочка). Данный узел представляет из себя цех растарки, емкости для приготовления и емкости для дозирования раствора. Дозировка осуществляется в светвом режиме от датчика PH-метра, установленного на входе в очистные сооружения.
Из приемной камеры с помощью затворов-водосливов сточные воды распределяются на два блока песколовок тангенциального типа, где освобождаются от песка и аналогичных примесей.
После каждого блока песколовок производственные сточные воды самотеком направляются в резервуары с тонкослойными модулями (РТМ), предназначенные для удаления основной массы взвешенных и коллоидных веществ. Для повышения эффективности осветления - перед блоком РТМ сточные воды проходят реагентную обработку флокулянтом. В результате флокуляции происходит увеличение частиц загрязнений, содержащихся в сточных водах, с образованием хлопьев, выпадающих в осадок.
Блоки РТМ представляют собой цилиндрические вертикальные емкости с коническим днищем. Установленные в блоках РТМ тонкослойные модули позволяют перемещать образующие хлопья осадка под действием силы тяжести в межплоскостном пространстве к коническому днищу резервуара. Из осадочной части резервуаров с тонкослойными модулями осадок периодически откачивается центробежными насосами на механическое обезвоживание. Осветленные сточные воды из блоков РТМ самотеком поступают в усреднитель.
Усреднитель представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость, оборудованную погружными мешалками, исключающими осаждение и накопление остаточных взвешенных веществ, содержащихся в осветленных сточных водах на горизонтальном днище. Усреднитель обеспечивает стабилизацию состава заргязнений сточных вод и возможность равномерной подачи их на биологическую очистку.
Процесс биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать для питания находящиеся в сточных водах органических вещества (спирты, кислоты, белки, углеводы и т.д.).
Из-за недостатка в очищаемых сточных водах необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов биогенных элементов (N и P) проектом предусмотрена их биогенная подпитка в виде растворов карбамида и диоммонийфосфата. Учитывая, что процесс осуществляется в анаэробном и аэробном режиме и потребность в азоте и фосфоре на каждой стадии отличается, дозирование раствора биогенной подпитки производится в автоматическом режиме на каждую стадию очистки.
Стадия анаэробной очистки запроектирована в две ступени. Из усреднителя осветленные сточные воды в автоматическом режиме центробежными насосами подаются в блоки анаэробных реакторов первой ступени (БАР 1), которые представляю собой цилиндрические вертикальные аппараты, оборудованные погружными мешалками. Для редукции нитритов проектом предусмотрена непрерывная реакция биологически очищенных сточных вод в анаэробные реакторы первой ступени.
На первой ступени сточные воды мгновенно смешиваются с рециркулируемым активным илом из реакторов второй ступени, обеспечивающим их анаэробную обработку и перевод трудноокисляемых веществ в доступные для последующих ступеней формы.
Вторая ступень блоков анаэробных реакторов представляет собой вертикальные цилиндрические емкости с коническим днищем (БАР 2), оборудованные затопленной неподвижной технологической загрузкой, на которой непрерывно развивается иммобилизованная активная биомасса.
При похождении сточных вод через технологическую загрузку органическая часть растворенных взвешенных и коллоидных веществ перерабатывается прикрепленными на ней микроорганизмами. Образующийся при этом осадок минерализуется и периодически выгружается насосами на механическое обезвоживание.
Осадок с блоком БАР и избыточный ил с блоков ББО обезвоживаются на ленточных фильтр-прессах. В процессе обезвоживания ил и осадок подвергается процессу дегельметизации.
Ленточным транспортером обезвоженные ил и осадок переодически вывозятся на полигон ТБО.
Сточные воды, прошедшие анаэробную обработку в БАР 1 и БАР 2, самотеком направляются в блоки биологической аэробной очистки. Блоки биологической очистки представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты с соответствующим технологическим оборудованием.
Биологическая очистка сточных вод в аэробных условиях осуществляется в три ступени. Первая и вторая ступень блоков работают в режиме аэротенка с затопленным биофильтром. Вторая и третья ступени дополнительно оборудованы тонкослойными модулями и эрлифтной системой рециркуляции активного ила.
Одновременно с деструкцией органических загрязнений производственных сточных вод в блоках анаэробной и аэробной биологической очистки протекает процесс нитро-денитрификации: с помощью прикрепленной и взвешенной биомассы, азот-аммонийных солей последовательно переходит в окисленные формы – нитриты и нитраты, и далее восстанавливается до молекулярного азота. Биологически очищенные производственные сточные воды собираются в кольцевые лотки блоков третьей ступени биоочистки и по трубопроводам отводятся через камеры рециркуляции в смеситель.
Камера рециркуляции выполнена в виде цилиндрической вертикальной емкости, из нижней части которой часть биологически очищенных сточных вод с помощью рециркуляционных насосов перекачивается в блоки анаэробных реакторов первой ступени для обеспечения их денитрификации и редукции нитратов.
Для стабильного достижения необходимой степени очистки биологически очищенные производственные сточные воды подвергаются глубокой доочистке в блоках доочистки. Перед блоками доочистки - биологически очищенные - они проходят через смеситель, где смешиваются с дозируемыми в автоматическом режиме растворами реагентов (коагулянта и флокулянта), вводимыми для удаления фосфатов до нормативного уровня и повышения эффективности доочистки.
Блоки доочистки представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, разделенные перегородками на зоны осветления и фильтрации, оборудованные тонкослойными модулями и каркасно-засыпной фильтрующей загрузкой. В блоках доочистки сточные воды осветляются во взвешенном слое осадка и на тонкослойных модулях переливаются через кольцевой водослив из переферийной зоны в центральную часть блока, где фильтруются через зернистую загрузку.
В 2006 году для предприятия Татспиртпрома (Буинский спиртзавод) нашей организацией были построены очистные сооружения производительностью 100 куб.м/сутки.
В 2012 году предприятие "Буинский спиртзавод" перешло в собственность "Русского стандарта".
Руководством было принято решение об увеличении производительности очистных сооружений до 900 куб.м/сутки.
Разработка проекта вызвана изменением технологической схемы завода и в связи с этим увеличением объемов сточных вод, образующихся на производстве, ростом их загрязненности.
Мы спроектировали, построили дополнительные корпуса и осуществили монтаж оборудования.
В 2013 году, одновременно с пуском завода, введены в эксплуатацию и очистные сооружения.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РЕКОНСТРУКЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Сточные воды по системе самотечной канализации завода поступают в существующую КНС, которая реконструируется в соответствии с увеличением производительности очистных сооружений. Вместо двух погружных насосов N=2кВт устанавливаются четыре насоса N=4,8кВт.
Существующие емкости БОС-100 переоборудуются в дополнительный усреднитель. Устройство дополнительного усреднителя позволит устранить значительные колебания состава загрязнений сточных вод, поступающих на очистку.
Существующая система подачи сточных вод из усреднителя, расположенного на территории завода, сохраняется с устройством ввода напорного трубопровода в приемную камеру КОС-900 и распределением на две песколовки. Из песколовок сточные воды самотеком направляются на анаэробную очистку. Песок в виде пескопульпы под гидростатическим давлением выгружается в пескосборник и обезвоживается в фильтре обезвоживания пескопульпы.
Из песколовок сточные воды самотеком направляются в анаэробные реакторы и последовательно проходят двухступенчатую очистку. На первой ступени сточные воды мгновенно смешиваются с активным илом, подаваемым рециркуляционными насосами из реакторов второй ступени.
Это обеспечивает их анаэробную обработку и перевод трудноокисляемых веществ в доступные для последующих ступеней формы. Вторая ступень анаэробных реакторов оборудована затопленной неподвижной технологической загрузкой, на которой непрерывно развивается иммобилизированная активная биомасса. При прохождении сточных вод через технологическую загрузку органическая часть растворенных взвешенных и коллоидных веществ перерабатывается прикрепленными к ней микроорганизмами. Образующийся при этом анаэробный осадок минерализуется и периодически выгружается насосами в сборник осадка. Осветленные сточные воды из реакторов самотеком направляются в блоки биологической аэробной очистки.
Биологическая очистка в аэробных условиях осуществляется в две ступени. Первая и вторая ступени блоков работают в режиме аэротенка с затопленным биофильтром. Вторая ступень дополнительно оборудована тонкослойными модулями и эрлифтной системой рециркуляции активного ила.
Образующийся в результате прироста активной биомассы избыточный активный ил периодически выгружается эрлифтами в илоуплотнитель. Биологически очищенные сточные воды собираются в кольцевые лотки и по трубопроводам отводятся в блоки доочистки.
В блоках доочистки сточные воды осветляются во взвешенном слое осадка и на тонкослойных модулях, переливаются через кольцевой водослив из периферийной зоны в центральную часть блока, где фильтруются через зернистую загрузку.
Очищенные сточные воды проходят обеззараживание на установках ультрафиолетовой дезинфекции, направляются по сбросному коллектору в КНС №2 и перекачиваются по напорным трубопроводам на выпуск в р.Карла.
Для периодической промывки блоков доочистки запроектирована установка промывки из переоборудуемой в здании БОС-100 одной емкости существующего блока глубокой очистки. Промывка осуществляется очищенными стоками.
Избыточный активный ил, образующийся в технологическом процессе биологической очистки сточных вод, уплотняется и периодически выгружается в сборник осадка.
Уплотненный ил и анаэробный осадок, выгружаемый из реакторов, обрабатывается в сборнике осадка раствором для дегельминтизации и с помощью насоса-дозатора осадка подается на механическое обезвоживание в дисковый обезвоживатель. Перед подачей на механическое обезвоживание в осадок дозируется раствор флокулянта для образования флоккул (укрупнения частиц осадка). Проектом предусмотрена возможность вывоза осадков, выгружаемых в сборник осадка автотранспортом на иловые площадки существующих городских очистных сооружений.
Сточные воды, образующиеся в технологическом процессе (грязные промывные воды, дренажные воды, стоки от профилактических промывок оборудования и др.), самотеком сбрасываются в КНС №1 и проходят очистку в общем потоке с поступающими на очистные сооружения сточными водами.
Режим работы насосного оборудования реагентной установки, установок обеззараживания очищенных сточных вод и обезвоживания осадка автоматизирован.
