Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 139 )

7.5.7.6 Крахмал

7.5.7.6.1 Характеристики сточных вод

В сточных водах сектора производства крахмала содержится большое количество органических веществ, являющихся биологически легко разлагаемыми. Высокие уровни ХПК и БПК образуются в результате гидролиза и ферментации, например, сахаров, летучих кислот и альдегидов. Содержание ВВ не высоко.

Азот также присутствует в сточных водах. Он образовывается на основе компонентов из разложения белков, например, мочевины и аммиака. Считается, что содержание азота должно быть более высоким для сточных вод от переработки картофеля, чем от переработки зерна. Металлы, например, цинк (Zn), никель (Ni) и хром (Cr) обнаруживаются в очень ограниченных количествах. Если обнаруживаются, они образуются в результате коррозии металлических сосудов и труб и из сырья, например, зерновых, риса и картофеля.

7.5.7.6.2 Очистка сточных вод

Для первичной переработки сточных вод от производства крахмала применяются следующие технологии:

- уравнивание движения жидкости и нагрузки (смотрите Раздел 7.5.2.3);

- отстаивание (смотрите Раздел 7.5.2.5);

- DAF (смотрите Раздел 7.5.2.6).

Если необходима дополнительная очистка, применяются технологии вторичной очистки. Анаэробные процессы (смотрите Раздел 7.5.3.2) используются при высокой нагрузке по органическим веществам и при низкой нагрузке по ВВ, хотя по имеющимся отчетам длительные анаэробные очистки иногда используются для очищения сточных вод с высоким содержанием ВВ. Происходит реакция метанизации и образуется биогаз с содержанием 50% – 70% метана по объему, который, как правило, извлекается в бойлере. Преимущество такой очистки состоит в устранении части нагрузки по ХПК без образования ила и в экономии энергии. Тем не менее, существует сложность оптимизации получения такой реакции, и ее эффективность может состоять из 50% – 80% нагрузки по ХПК. Выбор анаэробной очистки зависит также от соотношений нагрузок, например, ХПК к азоту (N), БПК к азоту и азот к фосфору (P). Соотношение ХПК:N должно быть достаточным, чтобы обеспечить рост бактерий и в анаэробных, и в аэробных реакторах. Однако по причине низкой скорости устранения ХПК и БПК требуется дальнейшая очистка.

Следующим этапом обычно является аэробная очистка (смотрите Раздел 7.5.3.1). Снабжение кислородом создается либо поверхностными аэраторами, либо продувкой воздухом в нижней части резервуара. Если ХПК в сточных водах превышает 10000 мг/л, лучше не подвергать их аэробной очистке отдельно. Однако аэробные технологии подходят для менее загрязненных сточных вод, например, конденсат из систем концентрирования или промывочная и транспортировочная вода от производства картофельного крахмала. В частности, при очистке конденсата важно обеспечить сбалансированное соотношение питательных веществ (азота и фосфора). Кроме того, можно предполагать, что образующиеся в результате модификации крахмала сточные воды, имеют крайне несбалансированные нагрузки по органическим веществам на основе углеводов с возможными проблемами по причине увеличения объема ила [65, Германия, 2002].

Наконец, третичная очистка включает в себя биологическую нитрификацию/ денитрификацию (смотрите Раздел 7.5.4.1). По имеющимся отчетам, третичная очистка требуется не всегда.

Состав сточных вод после очистки, по имеющимся отчетам, приводится в Таблице 7.74.

Таблица 7.74 - Характеристики сточных вод после очистки в секторе производства крахмала [115, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества) – AAC – UFE, 2002]

Параметр	Концентрация (мг/л)
Минимум	Максимум
БПК	5	20
ХПК	50	300
ВВ	10	60
Общее содержание азота	2	50
Общее содержание фосфора	1	5

По имеющимся отчетам сточные воды из установок по переработке крахмала проходят только предварительную очистку сточных вод, такую как отстаивание (смотрите Раздел 7.5.2.5), и затем направляется для полива почв (смотрите Раздел 7.1.6).

7.5.7.6.3 Повторное использование технологической воды в производстве картофельного крахмала

Описание

При производстве крахмала и производные крахмала из картофеля может образовываться большое количество сточных вод. Система повторного использования воды после промывания картофеля и технической воды показана на Рисунке 7.46.

Рисунок 7.46 - Оборот воды в установке по переработке картофельного крахмала

Сначала вода от промывания картофеля очищается с помощью обратного осмоса. Затем очищенная вода от промывания клубней вместе с технической водой направляется для извлечения белка с помощью коагуляции. Следующим этапом переработки является концентрирование испарением воды от промывания клубней и технической воды после извлечения белков. Конденсат, образовавшийся во время испарения, охлаждается; и корректируется pH перед подачей на биологические очистные сооружения сточных вод. Часть очищенной воды проходит дальнейшую очистку, во время которой она сначала фильтруется через песочный фильтр, затем дезинфицируется. Полученная вода смешивается со свежей водой и возвращается в процесс производства. Дополнительно, в зависимости от производственных требований, можно выполнить второй этап RO.

Экологические эффекты от внедрения метода

Сокращение потребления свежей воды и количества образующихся сточных вод.

Воздействие на различные среды

Повышенное потребление энергии и образование избыточного ила.

Эксплуатационные данные

В Таблице 7.75 приводятся расчетные характеристики этапа испарения, а в Таблице 7.76 – характеристики биологической очистки сточных вод для примера установки.

Таблица 7.75 - Концентрирование технологической воды для производства картофельного крахмала испарением – расчетные данные

На входе	Полный поток на входе	213 м3/час (при непрерывной подаче)
Техническая вода от производства крахмала	Объем потока 1 = 110–145 м3/час Содержание сухого вещества = 1,8–2% Температура: На входе в извлечение белка = 38–40°C После извлечения белка = 86°C
Коагулированная вода промывания клубней белков	Объем потока 2 = 110–145 м3/час Содержание сухого вещества = 5,5–6% Температура на выходе после извлечение белка = 86°C ± 1%
На выходе	Продукт	Жидкий картофельный белок минимум с 55% сухих веществ
Конденсат	Наиболее холодный и чистый
Рабочие характеристики	Мощность получения пара	Минимум 230 т/час
Предварительное испарение	Минимум 196 т/час
Завершающее испарение	Минимум 34 т/час
Температура концентрирования	Максимум 87°C
Резервная мощность	Минимум 15% относительно мощности получения пара
Рабочий цикл	Время работы минимум 120 часов Время очищения максимум 9 часов

Таблица 7.76 - Характеристики биологической очистки сточных вод в установке по переработке картофельного крахмала

Тип сточных вод	Конденсат из устройства концентрирования
Обработка	Обработка активным илом
Основные расчетные данные	Количество сточных вод Концентрация ХПК Нагрузка ХПК	200 м3/час 1500 ± 300 мг/л 7200 ± 1440 кг/день
Характеристики сточных вод	ХПК БПК5	< 25 мг/л < 10 мг/л
Характеристики очистки активным илом 2 водоприемника, каждый по 1375 м3 (= 2750 м3) анаэробного объема, включая предшествующий селектор	Время гидравлической обработки Гидравлическая нагрузка Нагрузка объема ХПК Концентрация ила Нагрузка ХПК ила в день Возвратный объем ила	= 13,8 час = 1,75 м3/ м3 в день = 2,6 кг/ м3 в день = 5000 г/ м3 = 0,52 кг ХПК/ кг сухих в-в = макс. 200 м3/ час
Завершающее отстаивание Вторичное отстаивание 1 циркулярный водоприемник поперечно-поточного отстаивания	Диаметр Глубина воды Объем Площадь поверхности Время обработки Поверхностная нагрузка	= 23 м = 5 м = 2076 м3 = 415 м2 = 10,38 часов = 0,48 м/час
Песочная фильтрация 3 устройства	Скорость входящего потока Скорость потока промывочной воды Гидравлическая нагрузка	= макс. 3 x 70 м3/час = макс. 3 x 70 м3/час = 8 м/час
Дезинфекция	Дезинфекция ультрафиолетовым излучением и замер диоксида хлора (ClO2)

Применимость

Конденсированные испарения в производстве картофельного крахмала являются быстро разлагаемыми, делая очистку с помощью этапов обратного осмоса и испарения зависящей от определенных качеств воды для промывания клубней и технологической воды.

Экономические показатели

Сокращение потребления свежей воды снижает расходы. По имеющимся отчетам охлаждение очищенных конденсированных испарений не всегда экономично.

Движущая сила внедрения

По имеющимся отчетам сточные воды ранее использовались для полива почв. Этот метод являлся нерациональным по причине образования больших объемов, больших расходов на транспортировку и требования к большой площади поверхности. Необходимый объем для хранения для описанного метода является небольшим, по сравнению с поливом почв, так как полив почв ограничивается определенными периодами времени года. В отличие от полива почв данная технология не зависит от погодных условий.