Pieno pramonės nuotekų valymo technologijos: nuo mechaninio atskyrimo iki pažangiųjų membranų

Pieno pramonė, kaip ir kitos maisto perdirbimo šakos, tokios kaip mėsa, žuvis ar alus, generuoja specifines nuotekas, kurių sudėtingas sudėtis reikalauja kruopščiai parinktų valymo technologijų. Šios nuotekos dažnai pasižymi didele ir kintančia organine apkrova, aukštomis biocheminio deguonies suvartojimo (BDS) ir cheminio deguonies suvartojimo (ChDS) reikšmėmis, riebalų, baltymų pertekliumi, azoto ir fosforo junginiais, o taip pat sezoniškais srautų svyravimais. Tokios savybės daro nuotekų valymą viena sudėtingiausių technologinių grandžių pieno perdirbimo įmonėse.

Mechaninis nuotekų valymas: pirmoji apsauga

Mechaninis valymas apima įrenginius, kurie mechaniškai pašalina iš nuotekų suspenduotas kietąsias medžiagas, tokias kaip smėlis, nuosėdos ar riebalai. Šis metodas yra plačiai naudojamas kaip pirminis parengiamasis valymo etapas, siekiant apsaugoti vėlesnius, jautresnius valymo įrenginius.

Praktiškai, prieš biologinį valymą, flotatorių ar membranas, mechaninis valymas sulaiko nešmenis, smėlį ir riebalus. Pirminis parengiamojo valymo įrenginys yra kompleksinis sprendimas, kurį sudaro automatinės grotos, smėliagaudė, nešmenų presas ir riebalų gaudyklė. Šis įrenginys dažnai naudojamas buitinių nuotekų valyklose kaip pirminio valymo grandis. Smėliagaudė, esanti įrenginyje, gali būti aeruojama arba ne. Smėlis ir nešmenys automatiškai transportuojami šnekais į konteinerius, kur jie yra nuvandeninami.

• Automatinės grotos: Sulaiko visus nešmenis nuotekose ir automatiškai, prasisukus grotoms, šalina juos į preso bunkerį. Čia nešmenys yra presuojami ir, pagal poreikį, praplaunami.
• Smėliagaudė: Skirta atskirti smėlį iš vandens ar nuotekų ir automatiškai jį nuvandeninti bei transportuoti į konteinerį. Svarbu, kad smėliagaudė kuo labiau nuvandenintų smėlį, kad liktų kuo mažiau drėgmės, ir nuplautų prilipusius organinius junginius, kad smėlis neskleistų nemalonaus kvapo.

Biologinis nuotekų valymas: mikroorganizmų jėga

Biologinis valymas yra pagrindinis organinių teršalų šalinimo etapas, kurio metu organinėmis ir cheminėmis medžiagomis užterštos nuotekos yra valomos pasitelkus bakterijas. Šios bakterijos absorbuoja ištirpusius nuotekose teršalus.

Maisto pramonėje, ypač pieno perdirbimo įmonėse, biologinis nuotekų valymas dažnai veikia arti savo technologinių ribų. Aerobinės sistemos yra jautrios apkrovų šuoliams, o perteklinis dumblas, kvapai ir proceso nestabilumas tampa ne tik eksploatacine, bet ir aplinkosaugine problema. Esant didelėms maistinių medžiagų koncentracijoms, nepakankamai išvalytos nuotekos gali prisidėti prie eutrofikacijos - vandens telkiniuose mažėja deguonies kiekis, blogėja ekologinė būklė.

Pasikartojančios problemos maisto pramonėje apima kelis kartus didesnę taršą nei buitinėse nuotekose, labai priklausomą sudėtį nuo gamybos proceso, sezoniškumo ir technologinių etapų. Didelės organinės apkrovos lemia aukštas BDS ir ChDS reikšmes, intensyvų mikroorganizmų augimą, dėl kurio susidaro perteklinis dumblas, reikalaujantis papildomo tvarkymo. Kvapų problema atsiranda greitai, nes kaupiant nuotekas susidaro anaerobinės sąlygos, išsiskiria sieros vandenilis, amoniakas ir kitos dujos.

Papildomą sudėtingumą sukelia nestabilios apkrovos: gamybos pikai, kampanijos, plovimai ar paleidimai. Biologinės sistemos, suprojektuotos darbui esant pastoviam srautui, į tokius svyravimus reaguoja itin jautriai. Net ir tuomet, kai dalis nuotekų nukreipiama į miestų nuotekų valyklas, praktikoje kyla problemų - pirminio valymo įrenginiai nėra pritaikyti dideliems riebalų ir organinių medžiagų kiekiams.

Trumpai tariant, maisto pramonės nuotekas sudėtinga išvalyti iki išleidimo normų ne dėl technologijų trūkumo, o dėl to, kad biologinės sistemos dažnai dirba arti savo eksploatacinių ribų ir yra jautrios apkrovų bei sąlygų pokyčiams.

Daugiablokiai reaktoriai ir aktyvusis dumblas

Nuotekų valymas vyksta daugiablokiame reaktoriuje, kurio talpa, priklausomai nuo nuotekų kiekio, tipo ir koncentracijos, skirstoma pertvaromis į zonas: anaerobinę, denitrifikavimo, nitrifikavimo, antrinį nusodintuvą. Reaktoriuje nuolat vyksta intensyvus ir nepertraukiamas nuotekų mišinio maišymas, atliekamas mechaninio maišymo priemonėmis ir aeracijos pagalba. Siurblių, erliftų pagalba nuotekų mišinys nukreipiamas į skirtingas zonas, suaktyvinant nuotekų valymo procesą. Reaktoriaus zonose yra skirtinga dumblo ir deguonies koncentracija. Aktyvacijos zonoje dumblo koncentracija gali kisti nuo 4-6 g/l, deguonies nuo 2,5-3,5 mg/l. Oro padavimą į bioreaktorių užtikrina orapūtės, tiekiamos suspaustą orą per dugninius membraninius aeracinius elementus.

Antriniame nusodintuve taikomas pažangiausias išvalytų nuotekų atskyrimas per pakibusi dumblo sluoksnį. Tai sudėtingas hidrauliniu požiūriu procesas, kurio metu kylantis į viršų dumblas tarpinėje zonoje sudaro tarpusavyje junginius, tuo būdu sunkėdamas leidžiasi į dugną. Būtent per šį besileidžiančio dumblo sluoksnį ir vyksta vandens atskyrimo procesas. Iš šios zonos apytakinis dumblas siurbiamas į denitrifikavimo zoną.

Visas principas technologinio proceso, ar tai mažas, ar didelis nuotekų valymo įrenginys, nesikeičia. Kinta tik valyklos sudedamosios dalys. Pašalintas iš bioreaktoriaus perteklinis dumblas patenka į dumblo talpą - tankintuvą, kur gravitaciniu būdu tankinamas iki 2 % sausų medžiagų, o perteklinis vanduo grąžinamas į biologinio valymo pradžią. Papildomai po gravitacinio sutankinimo jis gali būti sausinamas presais iki 20 % sausų medžiagų.

Aerobinis ir Anaerobinis valymas: palyginimas

Anaerobinis rūgimas vyksta anaerobinės mikrofloros pagalba, t.y. organinių įrenginių - polisacharidų, riebalų, baltymų konversija į metaną ir anglies dvideginį. Šis procesas gali būti efektyvus mažose įmonėse, kuriose nuotekų kiekis yra mažesnis.

Cheminis nuotekų valymas: reagentų pagalba

Cheminis valymas apima įrenginius, kuriuose, įvedus tam tikrus cheminius junginius, esantys nešvarumai sulimpa į gabalėlius (flokuliacija ir koaguliacija). Šis metodas dažnai derinamas su kitais valymo etapais.

Flotatoriai, kaip mechaninis įrenginys, gali pašalinti teršalus esančius kietoje frakcijoje. Dėl šios priežasties flotatoriaus veikimo efektyvumas yra visiškai priklausomas nuo cheminių reagentų veikimo. Flotatoriuose valomos nuotekos iš mėsos, žuvies perdirbimo įmonių, pieninių, antrinių žaliavų perdirbimo, chemijos, medienos, popieriaus pramonės, naftos perdirbimo ir t.t.

Flotatoriai valo pramonėje susidarančias nuotekas. Nuotekos įteka į siurblinę, kur įrengiamos rankinės grotos. Iš siurblinės paduodamos į rotacinį sietą, kur atskiriamos dalelės didesnės negu 1 mm. Sulaikyti nešmenys, per automatinį sraigtą presuojant, paduodami į konteinerį. Toliau nuotekos teka į atskirą debito ir koncentracijos išlyginamąją talpą. Iš šios talpos siurbliais nuotekos paduodamos į vamzdinį maišytuvą. Maišytuve įrengiamos sklendės ir privedami flokuliantų, koaguliantų dozavimo vamzdynai, sujungti su dozavimo talpomis. Flokuliantų, koaguliantų talpos - pilnai automatizuotos. Toks sumaišymas su cheminiais reagentais reikalingas teršalų surišimui į dribsnius.

Nuotekos, pratekėjusios pro maišytuvą, patenka į flotatorių. Taip pat į flotatorių paduodamas suspausto oro ir vandens mišinys. Į nuotekas patekę smulkūs burbuliukai iškelia į vandens paviršių, į dribsnius surištus teršalus, kurie mechaniškai judančio nugrėbtuvo pagalba pašalinami nuo paviršiaus. Suspenduotos medžiagos, nusėdusios flotatoriaus dugne, per apačioje įrengtą sklendę nukreipiamos į dumblo surinkimo talpą. Grandikliu nugriebti teršalai taip pat nukreipiami į dumblo surinkimo talpą, iš kurios specialiu transportu išvežami tolimesniam utilizavimui. Dumblo talpoje įrengiama maišyklė, užtikrinanti dumblo išmaišymą. Oro tiekimą į flotatorių užtikrina kompresorius. Vanduo, reikalingas vandens ir oro mišiniui pagaminti, imamas iš flotatoriaus, kuris per sausai pastatomą siurblį paduodamas į slėginį indą. Valytas vanduo iš flotatoriaus nuvedamas į biologinį valymą arba į miesto tinklus. Flotatorius yra pilnai automatizuotas įrenginys.

Membraninis nuotekų valymas: pažangiausias sprendimas

Membranos skirtos valyti stipriai užterštas pramonines nuotekas, o kuo toliau tuo dažniau jos pradedamos naudoti ir buitinėms nuotekoms valyti. Tai yra pats sudėtingiausias ir brangiausias nuotekų valymo procesas, kurio metu pasiekiami ypač aukšti išvalymo rodikliai.

Membranos dažniausiai naudojamos tada, kai negalima nuotekų valyti kitu būdu (biologiniu, flotacijos ir t.t.). Membranas tikslinga kombinuoti su kitomis valymo sistemomis, numatant jas kaip paskutinę valymo stadiją. Membrana yra pusiau laidi medžiaga, kuri dėl ypač mažų porų atskiria vandens molekules nuo nešvarumų ištirpusių vandenyje. Vandens molekulės prateka pro membraną, o nešvarumai sulaikomi prieš ją.

Membranos, pagal porų dydį, skirstomos į keturias grupes: mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija, atvirkštinis osmosas. Viena nuo kitos jos skiriasi sulaikomų molekulių (nešvarumų) dydžiu. Vienoje sistemoje gali būti naudojami keli skirtingi membranų tipai, siekiant pirmiausiai pašalinti didesnes molekules, o antru laipsniu išvalyti mažesnes molekules. Atvirkštinis osmosas (RO) užtikrina patį aukščiausią išvalymo lygį, pašalinant visus mikroelementus ir užterštumus, gaunamas švarus ir tyras vanduo. Membranų praplovimui naudojami specialūs plovikliai, gebantys nuo membranos paviršiaus pašalinti nešvarumus.

Tretinio valymo įrenginys ir mikro sietų filtrai

Tretinio valymo įrenginys skirtas papildomam valytų nuotekų apvalymui, kur reikalinga ženkliai sumažinti netirpias medžiagas, taip pat sumažinti BDS ir ChDS. Mikro sieto filtras yra svarbi tretinio nuotekų valymo proceso dalis. Tai kompleksinis įrenginys, kuris, atvežtas į vietą, yra tik sumontuojamas pajungiant vamzdžius. Visos nuotekos patenka į sieto vidurį, iš kur persikošia per sieto būgną. Ant būgno uždėtas sietas, kurio akučių dydis nuo 17 iki 80 mikronų.

Mažos maisto pramonės įmonės ir kompaktiški sprendimai

Mažos maisto pramonės įmonės, tokios kaip pieninės, kepyklos ar mėsos perdirbimo cechai, dažnai susiduria su specifiniais iššūkiais tvarkant gamybos metu susidarančias nuotekas. Dažnai jos neturi pakankamai išteklių ir erdvės didelėms nuotekų valymo sistemoms įrengti.

Maži nuotekų valymo įrenginiai yra kompaktiški ir gali būti lengvai įrengiami mažose erdvėse, pavyzdžiui, gamyklos kieme ar net pastato viduje. Šie įrenginiai dažnai yra pigesni įsigyti ir eksploatuoti nei didelės nuotekų valymo sistemos ir reikalauja mažiau priežiūros.

• Pavyzdys: Maža pieninė įdiegė biologinį nuotekų valymo įrenginį, kuris naudoja aerobinius mikroorganizmus. Per metus pieninė sumažino nuotekų tvarkymo išlaidas 30% ir atitiko visus aplinkosaugos reikalavimus.
• Pavyzdys: Maža duonos kepykla įdiegė riebalų ir aliejų separatorių kartu su ultrafiltracijos sistema, pašalindama beveik visus riebalus ir aliejus iš nuotekų.
• Pavyzdys: Maža mėsos perdirbimo įmonė naudojo anaerobinį valymo įrenginį, kuris ne tik pašalino organines medžiagas iš nuotekų, bet ir gamino biogazą.

Įdiegti mažus nuotekų valymo įrenginius maisto pramonėje yra svarbus žingsnis siekiant užtikrinti efektyvų nuotekų tvarkymą ir atitikti aplinkosaugos reikalavimus. Svarbu pasirinkti įrenginį, atitinkantį konkrečius įmonės poreikius, ir, renkantis bei diegiant, pasikonsultuoti su specialistais.

Naujausios technologijos ir tyrimai

Lietuvoje, kaip ir daugelyje šalių, komunalinių (buitinių) nuotekų valymui naudojami biologiniai nuotekų valymo įrenginiai, pagrįsti aerobinės mikrofloros veikla. Tačiau šio tipo įrenginiai netinka didelės taršos nuotekoms valyti (daugiau nei 2000 BDS7 mg/l O2).

Šiuolaikiniai tradiciniai užteršto vandens valymo būdai, naudojami daugumoje nuotekų valymo sistemų, tampa nepajėgūs susidoroti su patvariais į vandenį patenkančiais teršalais. Vienas tokių pavyzdžių - šiltnamių ūkiai, kuriuose drėkinimui naudojamas vanduo iš paviršinių vandens telkinių. Kauno technologijos universiteto (KTU) Aplinkosaugos inžinerijos katedros mokslininkai aktyviai testuoja hibridinę pažangiosios oksidacijos ir sorbcijos biologiškai aktyviu adsorbentu sistemą.

Hibridinė Pažangiosios Oksidacijos ir Sorbcijos Sistema

Ši sistema apima du etapus. Pirmajame etape užterštas vanduo valomas integruojant ozonavimą su fotokatalize. Kitame etape užterštas vanduo patenka į biologiškai aktyvios anglies reaktorių. Jame aktyvioji anglis kartu su vandens teršalus skaidančiais mikroorganizmais sudaro efektyviai veikiančią sistemą. Mikroorganizmai, prisitvirtinę prie aktyviosios anglies paviršiaus, sudaro bioplėvelę ir skaido vandenyje esančius teršalus.

Tyrimų ir praktinio taikymo patirtys pieno perdirbimo, sūrių gamybos ir mėsos perdirbimo sektoriuose rodo, kad biologinio nuotekų valymo efektyvumas labai priklauso nuo sistemos prisitaikymo prie realių eksploatacinių sąlygų. Bandymai veikiančiose gamybinėse sistemose atskleidė stabilų organinių teršalų mažinimą, efektyvesnę kvapų kontrolę ir mažesnį perteklinio dumblo susidarymą, palyginti su įprastomis schemomis, veikiančiomis arti savo technologinių ribų.

UAB „Ekotakas“ konsultuoja pramonės įmones nuotekų valymo klausimais, atlieka laboratorinius tyrimus, parenka bei tiekia įrenginius ir reagentus nuotekų valymui, atlieka valymo sistemų auditą.

tags: #pieno #pramones #nuoteku #valymas

Populiarūs įrašai:

• Išsamiau apie vandens filtravimo sprendimus
• Filtravimo sprendimai
• DPF filtro atjungimo vadovas
• Sužinokite daugiau apie montuojamus po kriaukle filtrus
• Seat Alhambra DPF vadovas