Екологічні проблеми спиртової промисловості

Своєрідним різновидом фільтра є новий тип очисних споруд, що набуває популярності в США, Великій Британії та інших країнах світу, а саме мочари.

Мочари - це горизонтальний біофільтр, який моделює природні процеси очи-щення^води (рис. 2.4.2). Інженерна горизонтальна спроруда в землі з гравійним завантаженням 2, розміщеним невеликою товщиною (до 1 м) на надійній гідроізоляції 1 з синтетичної плівки. Стічна вода 4 після механічного очищення розподіляється по ширині мочари перфорованою трубою 3 і дуже повільно просочується впродовж (1-3 діб) крізь обросле біоплівкою завантаження 2, на якому ще й щільно ростуть водяні рослини 5 - рогіз, очерет, водяний перець, череда, аїр тощо, що сприяють аерації води, яка очищається. Крім того, вони вилучають з води біогенні елементи, зокрема фосфор, калій, азот, а також важкі метали і завдяки своїй розгалуженій кореневій системі збільшують поверхню обростання біоплівкою. Природно очищена вода збирається перфорованою трубою 6 і відводиться в збірник чистої води.

Очисна споруда мочари не потребує ніяких енергетичних затрат на аерацію і переміщення води, вона проста в обслуговуванні, екологічно бездоганна і повинна зайняти гідне місце в системах очищення стічних вод харчової промисловості України.

Біоплівка є основою для проектування ще одного типу очисних споруд типу біоконтакторів. Це напівзанурені у стічну воду пластмасові або металеві диски, барабани у вигляді склеєних між собою під різними кутами волокнистих йоржів, які інтенсивно обростають біоплівкою. Барабани чи диски прикріплені до вала, що повільно (біля 2 обертів за хвилину) обертається і біоплівка, яка наростає на розвиненій поверхні біоконтакторів, постійно то занурюється у стічну воду, сорбуючи з неї розчинні органічні речовини, де добре аерується й окислює (розкладає, мінералізує) різні забруднення. Частина біомаси змивається водою і виноситься з нею у вторинний відстійник, де й осідає.

Рис. 2.4.2 Мочари. 1 - гідроізоляція; 2 - гравійне завантаження; З - розподільна труба; 4 - стічна вода; 5 - водяні рослини; 6 - труба збору очищеної води

Велику ефективність в очищенні стічних вод мають аеротенки з активним мулом. На рис. 2.4.3 показана схема залізобетонного аеротенка (висота 4-5 м, ширина 3-11 м, довжина 50-150).

Стічну воду подають з одного або декількох місць, вона контактує з регенерованим активним мулом, переміщується й аерується повітрям 3, яке подається в пристрій 5. Після біологічного очищення, яке триває 40...48 год, вода перетікає у відстійник 10, в якому активний мул 9 осідає. Зворотний мул 7 за допомогою насоса 6 подається в регенератор 1 аеротенка 4, де за рахунок аерації відбувається відновлення якості активного мулу. Надлишок активного мулу 8 спрямовується для одер жання біогазу.

Рис. 16.3 Схема аеротенка з активним мулом: 1 - регенератор; 2 - стічна вода; 3 - повітря; 4 - аеротенк; 5 - пристрій для розпилювання повітря; 6 - насос; 7 - зворотний мул; 8 - надлишковий мул; 9 - осад активного мулу; 10 - відстійник

В очищенні води за біологічним методом велику роль відіграють анаеробні бактерії, які в результаті своєї життєдіяльності створюють нестерпний запах стоків. Особливого поширення набули процеси анаеробного метанового зброджування осадів у спеціальних закритих герметичних залізобетонних спорудах - метанте-нках. У цих спорудах відбувається складні процеси перетворення різноманітних органічних речовин на кінцеві продукти метаболізму анаеробних бактерій: газ-ме-тан, діоксид вуглецю, водень, аміак, сірководень. Процеси зброджування стічних вод проводять в оптимальних режимах: мезофільний режим при температурі 30-35° С; термофільний режим при температурі 50-55° С. Горючі гази, що утворюються при бродінні (метан, водень) використовують як енергоносії.

Внаслідок зброджування надлишкового активного мулу гідробіонти автолізу-ються, гідролізують усі складні високомолекулярні сполуки (білки, ліпіди, поліцукриди, нуклеїнові кислоти тощо), з яких складається біомаса, до простих речовин (амінокислот, вуглеводів, низькомолекулярних кислот та інше), які можуть засвоювати анаеробні бактерії.

Під час очищення висококонцентрованих стічних вод (понад 1000 мг 02/л за БСК), зокрема спиртових, крохмале-патокових та інших заводів харчової промисловості, а також свиноферм, птахофабрик, почали використовувати анаеробні мікроорганізми. При цьому зменшились експлуатаційні витрати на процес очищення стічних вод, з'явилась можливість одержання горючого біогазу, кормових концентратів (з вітаміном Вп) та органо-мінеральних добрив.

Потужність очисних споруд з використанням анаеробних бактерій можна збільшити, а якість очищення стічних вод підвищити, якщо мікроорганізми в середовищі активного мулу іммобілізувати (закріпити) на різних носіях. Анаеробний гранульований мул сьогодні швидко набуває популярності, його досить широко стали використовувати для очищення стічних вод переважно харчової промисловості. Слід також відзначити, що анаеробний гранульований мул є великим досягненням в очищенні стічних вод. Він має незаперечні переваги над аеробним активним мулом, оскільки не потребує енергетичних затрат на аерацію і перемішування стічних вод, а навпаки, виділяє високоенергетичне паливо - біогаз. Навантаження за органічними забрудненнями, що їх вилучають у деяких типах анаеробних біореакторів з ви-сококонцентрованих стічних вод харчових виробництв надзвичайно велике: до 60 кг ХСК/м3 за добу, так як споруди з біоплівкою мають окислювальну здатність 0,5 кг ХСК/м3 за добу, а з активним аеробним мулом - 2,5 кг ХСК/м3 за добу. Крім того, анаеробні біореактори не викидають у повітря мікробних аерозолів і тому екологічно прийнятніші, ніж аеротенки. На жаль, анаеробний мул не спроможній очистити воду до кондицій, щоб скидати її у природні водні об'єкти, тому після анаеробної обробки стічну воду слід доочищати біологічно в аеробних умовах або фізико-хімічними методами, наприклад, за допомогою мембранної технології.

Високоефективну технологію біогазу на стічних водах спиртових заводів розробили фахівці УкрНДІспиртбіопроду. Спиртова промисловість України, яка переробляє мелясу на спирт, скидає у відстійники біля 3,0.. .4,5 млн. м3/рік концентрованих стічних вод або 200...300 тис. т забруднюючих речовин за БСК. Таким чином під полями фільтрування зайнято 1500 га родючих земель. Це приводить до забруднення водоймищ і навіть питної води стоками, а також атмосфери сполуками з неприємними запахами, які утворюються при гнитті органічних речовин стічних вод.

Ученими інституту розроблена технологія одержання біогазу та біологічної очистки стічних вод спиртзаводів.

Технологія характеризується використанням самих нових анаеробних біореакторів з адаптованим гранульованим активним мулом, що дозволяє в 10 раз зменшити об'єм метантенків. Доочистка води здійснюється спеціально підібраною асоціацією мікроорганізмів в аеробних умовах.

Промислові дослідження показали, що запропонована технологія дозволяє:

досягти ефективності очистки БСК 99,9 %;

одержати на одному заводі середньої потужності біля 5,5 млн. м3 біогазу на рік, що відповідає 4 млн. м3 природного газу;

очистити стічні води з будь-якою концентрацією забруднень до показників, які дозволяють їх передачу у відкриті водоймища;

скоротити час анаеробно-аеробної енергії, порівнюючи з комунальними очисними спорудами;

зекономити паливо на виробництво спирту від спалювання біогазу на 50 %. Інвестиції на будівництво установки окуплюються протягом 1 року.

2.5 Маловідходні та безвідходні технології

Основним напрямом у зменшенні матеріалоємності спиртового виробництва є розробка та широке впровадження маловідходних та безвідходних технологій (МВТ та БВТ) з замкнутим циклом по відношенню до навколишнього середовища.

В умовах ринкової економіки переведення виробництва на замкнуті цикли є фундаментальним напрямом у рішенні проблеми раціонального використання природно-сировинних ресурсів.

Резервом зменшення матеріалоємності спиртового виробництва є вторинні сировинні ресурси (ВСР). Підвищення ступеня переробки первинної сировини, комплексне її використання з впровадженням сучасних екологічно чистих технологій є першорядним завданням.

Концепція безвідходної технології базується на двох взаємопов'язаних аспектах.

Перший аспект пов'язаний з розширенням ресурсних можливостей, залученням до виробництва некондиційних та нетрадиційних видів сировини, комплексною її переробкою, максимальним використанням відходів та побічних продуктів, з отриманням додаткової кількості цільових продуктів, кормів та добрив.

Другий аспект пов'язаний з екологічністю технологічних процесів. Антропо-логенне навантаження на навколишнє середовище не повинно перевищувати здатність екологічної системи зберігати свій природний стан.

Таким чином, безвідходна технологія повинна розглядатись як сукупність технологічних операцій, процесів, виробництв, які забезпечують максимальне і комплексне використання сировини, побічних продуктів та відходів з одночасним зменшенням їх шкідливого впливу на навколишнє середовище.

Маловідходна технологія є проміжною стадією при розробці безвідходних технологій. Під час маловідходного виробництва шкідливий вплив на довкілля не перевищує рівня дозволеного санітарними нормами та правилами, однак з технологічних, економічних та організаційних причин частина сировини переходить у відходи та побічні продукти, які не знаходять раціонального використання.

Мало- та безвідходні технології повинні забезпечувати досягнення наступних цілей:

комплексну переробку сировини з використанням усіх її складових шляхом створених нових екологічно чистих технологічних процесів;

переробку побічних продуктів та відходів з отриманням товарної продукції, або інше їх корисне використання;

зниження загального антропологенного навантаження на навколишнє середовище;

створення замкнутої системи промислового водопостачання.

ВИСНОВКИ

Спиртова промисловість - одна із найважливіших для суспільства галузей. Вона переробляє різні види сировини у етиловий спирт. Етиловий спирт знаходить широке застосування. Харчова промисловість - його головний споживач. Його застосовують у медицині, для отримання спиртних напоїв, косметики, парфумів, машинобудівній галузі і т.д. Спиртова промисловість тісно пов'язана як з народним, так і з сільським господарствами. Вона є єдиною галуззю промисловості, яка здатна перетворювати зіпсовані зерно і картоплю у доброякісні продукти.

ЛІТЕРАТУРА

В.О. Маринченко, Технологія спирту, - Київ НУХТ 2003, 495 с.

Размещено на Allbest.ru