Преимуществом анаэробного (без доступа воздуха) процесса очистки и утилизации послеспиртовой барды и других промышленных стоков (от мойки оборудования и полов) спиртового предприятия является относительно незначительное новобразование микробной биомассы. К недостаткам анаэробного процесса утилизации стоков следует отнести невозможность удаления органических загрязнений в низких концентрациях, т.е. ниже чем 100 мг/л по ХПК. Для глубокой очистки концентрированных сточных вод (т.е. послеспиртовой барды, имеющей ХПК от 70 000 мг/л до 90000 мг/л) дополнительную анаэробную обработку (Рис 1.) следует использовать в комбинации с последующей аэробной стадией (Рис. 2.). Выбор технологии и особенности очистки сточных вод определяются содержанием органических загрязнений в них.
Анаэробный процесс
С6Н12О6 = 3СН4 + 3СО2 + микробная биомасса + тепло
Расчет выхода биогаза при применении анаэробного метода очистки.
В закрытых анаэробных системах органические соединения в отсутствие кислорода разлагаются и превращаются друг в друга без окислительных реакций. Общее значение ХПК (химическое потребление кислорода) остается в системе в течение всего времени постоянно. Однако значение ХПК в сточной воде, содержащей органические соединения, которые благодаря метановому брожению превращаются в биогаз, снижается за счет удаления из воды ХПК - метана, образующегося в процессе очистки. Этот процесс может быть описан следующей формулой:
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О 16
молекулярная масса 2x32
 |
1 молярный объем метана (= 22,4 л) соответствует 64 г кислорода (потребности):
0,350 Nm3 метана = 1 кг ХПК
Органические вещества в процессе очистки на анаэробных очистных сооружениях не полностью превращаются в биогаз. Меньшая часть образует биомассу (избыточный активный ил) - от 5 до 15% от общего количества загрязнений. Некоторая часть биогаза ( от 0 до 5%) теряется или остается растворенной в воде, вытекающей из реактора ( от 30 до 50 мл/л).
Поэтому для очистных сооружений правильнее рассчитывать выход биогаза из соотношения нетто от 0,30 до 0,33 Nm3 метана на кг снижения значения ХПК. Так как биогаз содержит зачастую примерно 60-70% метана и около 30% оксида углерода, выход биогаза можно рассчитывать по следующей формуле:
0,5 Nm3 метана = 1 кг ХПК
Приведенное сравнение особенно ясно показывает, что в спиртовой промышленности, где высока загрязненность сточных вод органическими соединениями, применение анаэробных методов очистки сточных вод особенно выгодно. Если же образующийся на очистных сооружениях биогаз эффективно использовать, например, для получения горячей воды или пара, то очистные сооружения могут функционировать с прибылью.
Пример расчета анаэробных очистных сооружений
При анаэробной деградации глюкозы с образованием метана лишь 8% энергии расходуется на прирост биомассы, 3% составляют тепловые потери и 89% переходит в метан. Анаэробные микроорганизмы растут медленно и нуждаются в высокой концентрации субстрата.
Преимуществом последующей аэробной очистки стоков является высокая скорость и использование веществ в низких концентрациях. Существенными недостатками аэробной очистки, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются высокие энергозатраты на аэрацию очищаемой среды воздухом и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией больших количеств избыточного ила. Аэробный процесс очистки стоков используется также при очистке бытовых, некоторых промышленных и поверхностных сточных вод с ХПК не выше 2000. Исключить указанные недостатки аэробных технологий может предварительная анаэробная обработка концентрированных сточных вод методом метанового сбраживания, которая не требует затрат энергии на аэрацию и более того сопряжена с образованием ценного энергоносителя – метана, а также витаминов роста группы В.
Аэробный процесс
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + микробная биомасса + тепло
Пример расчета аэробных очистных сооружений
Рис 2. Аэробная очистка стоков спиртового завода
Таким образом, если принять, что Анаэробный метод очистки стоков хорошо работает с высоким ХПК исходной барды, а Аэробный метод хорошо работает при низком ХПК очищаемой среды, то последовательное использование методов анаэробной и аэробной очистки послеспиртовой барды спиртового завода может снизить ХПК очищенного стока до значения, позволяющего повторно использовать его в технологическом процессе. Балансовая схема водопотребления изменится в сторону уменьшения потребления свежей воды , а сброс воды в городские очистные сооружения будет полностью ликвидирован.
Литература:
1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТОЧНЫХ ВОД
1.3. ПРИГОДНОСТЬ СТОЧНОЙ ВОДЫ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
1.5. СТОЧНЫЕ ВОДЫ СПИРТОВЫХ И ДРОЖЖЕВЫХ ЗАВОДОВ.
2. МИКРОФЛОРА ОЧИСТНЫХ СИСТEM ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
2.1. АКТИВНЫЙ ИЛ АЭРОБНЫХ ОЧИСТНЫХ СИСТЕМ
2.2. АКТИВНЫЙ ИЛ АНАЭРОБНЫХ ОЧИСТНЫХ СИСТЕМ
2.4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АКТИВНЫХ ИЛОВ
3. ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТУРА ИСКУССТВЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
3.2. АНАЭРОБНАЯ ОЧИСТКА СТОКОВ
3.3. КОМБИНИРОВАННЫЕ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОКОВ
6. БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УТИЛИЗАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ СТОЧНЫХ ВОД
6.1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ УТИЛИЗАЦИИ КОМПОНЕНТОВ СТОЧНЫХ ВОД
6.2. УТИЛИЗАЦИЯ БИОМАССЫ АКТИВНЫХ ИЛОВ
6.3. ВЫДЕЛЕНИЕ КОРМОВОГО БЕЛКА ИЗ АКТИВНОГО ИЛА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Ссылки на сайты:
1. топас
