Очистка сточных вод фабрики по производству мороженого от жира и снижение ХПК/БПК

Постановка задачи (краткая)

Заказчику необходимо привести показатели сбрасываемой в коллектор водоканала сточной воды в соответствие с установленными нормативами.

Описание задачи (подробное)

Продукция, производимая заказчиком, состоит из мороженого. Источниками сточной воды фабрики являются промывные воды после мойки технологического оборудования и упаковочной тары, резервуаров и трубопроводов, конденсат из систем охлаждения, а также санитарно-бытовые стоки производственных помещений.

Подготовительный этап

Составление программы очистки производственных стоков предприятия было осуществлено на основе аудита потоков воды на предприятии и путем опроса специалистов, занимающихся технологией производства, а так же лабораторным и экологическим контролем сбрасываемой сточной воды. Кроме анализа этих данных были также использованы предоставленные сведения по объемам и составу сточных вод фабрики по производству мороженого и размеры планируемых под установку очистительного оборудования производственной площадки. Существующая на данный момент система очистных сооружений фактически не функционирует.

Предложенное решение

Основные превышения показателей сточной воды над нормативами, установленными водоканалом, касаются значений ХПК, БПК и содержания жира.

На основании данных анализа стоков фабрики по производству мороженого и требований водоканала по основным загрязнениям сточных вод предприятия и с учетом имеющейся площади для размещения очистного оборудования, было предложено соответствующее комплексное решение:

• Система механической очистки: ситяной отстойник (изогнутый экран);
• Система физико-механической очистки: трубный флокулятор, установка напорной флотации;
• Система непрерывной аэробной биологической очистки с флотацией активного ила.

Предложенная технологическая схема очистки сточных вод жирового комбината представлена на рисунке.

Сточная вода из существующих накопительных емкостей с помощью погружного центробежного насоса подается в систему механической очистки, на ситяной отстойник. Он представляет собой изогнутый экран в виде решетки из элементов клиновидной формы, на верхнюю часть которого производится подача сточной воды. При этом очищенная вода стекает вниз, а задержанные грубодисперсные частицы взвешенной фазы, размеры которых могут быть вполовину меньше прозора решетки, сбрасываются в накопительную осадочную емкость. Так как в очищаемых стоках содержится жир, для предотвращения заиливания прозоров решетки на ситяном отстойнике устанавливается устройство орошения, а так же специальным, снимающим осадок скребком. Конструкция ситяного отстойника практически не содержит подвижных частей, поэтому он прост в эксплуатации и требует минимального технического обслуживания. На стадии механической очистки с использованием ситяного отстойника выделяются твердые взвешенные вещества большого размера, в том числе частицы застывшего жира. Очищенная вода перемешивается в усреднительной емкости с помощью мешалки миксерного типа, откуда затем на очистку физико-химическими методами.

Трубный флокулятор используется на первой стадии физико-химической очистки сточных вод, образующихся при производстве мороженого. Он представляет собой систему изогнутых особым образом труб, изготовленных из полиэтилена низкого давления, что обеспечивает расчетные характеристики движения потока воды. Зоны турбулентности обеспечивают оптимальные условия для смешивания реагентов, дозируемых непосредственно в пространство трубного флокулятора, и обрабатываемой сточной воды. Благодаря этому обеспечивается понижение доз реагентов, необходимых для обеспечения процессов коагуляции и флокуляции. Дозирование добавляемых химических реагентов осуществляется с помощью специальных насосов, подающих рабочие растворы реагентов, приготовленные на специальных станциях дозирования. Конструкционные характеристики трубного флокулятора позволяют получить однородные устойчивые флокулы, избегая при этом эффекта обратного перемешивания, способствующего разрушению крупных агрегатных образований сформировавшегося осадка. Благодаря этому повышается эффективность последующего отделения осадка на установке напорной флотации.

Второй этап физико-химической очистки представляет собой систему напорной флотации типа IPF, оборудованную дополнительно пакетом параллельных пластин, изготовленных из ламинированного пластика, способствующих разделению скоагулированного хлопьевидного осадка и сточной воды. Увлекаемый к поверхности микропузырьками воздуха, осадок собирается на поверхности, дополнительно отсекаемый решеткой обезвоживания от водной среды, откуда непрерывно удаляется с помощью встроенного скребкового механизма. Более плотные частицы оседают на дно флотационной установки, откуда происходит их периодическое удаление с помощью автоматической системы клапанного типа. Благодаря пакету пластин, увеличивающему поверхность разделения коагулированного осадка от водной среды, флотационная установка имеет компактные размера. Встроенная система аэрации, оборудованная форсунками, имеющими запатентованную систему самоочистки, позволяет обеспечить необходимую для подъемной силы степень насыщения, а так же, в комплексе с установленным скребковым механизмом и высокую долю сухого вещества в получаемом осадке. Благодаря заводской сборке, монтаж флотационной установки требует минимальных трудозатрат.

Под воздействием коагулянтов и флокулянтов из сточной воды происходит выделение частиц, находящихся в состоянии коллоидного раствора, в том числе органического происхождения, к которым относятся жиры, масла, молочные белки и прочие загрязнения. При этом до некоторой степени снижается уровень ХПК и БПК, а так же величина соотношения ХПК/БПК устанавливается в пределах, необходимых для проведения эффективной биологической очистки сточной воды.

Третья стадии очистки стоков производства мороженого заключается в использовании системы непрерывной биологической очистки с флотацией активного ила. Сточная вода после флотатора поступает в селекторную емкость, оборудованную миксерной мешалкой, куда дозируется необходимое для обеспечения жизнедеятельности бактерий и микроорганизмов биомассы активного ила количество биогенных элементов, а так же поступает некоторое количество рециркуляционного активного ила. При взаимодействии биомассы со сточной водой обеспечивается преимущественное размножение полезных аэробных бактерий и подавляется жизнедеятельность микроорганизмов нитчатого типа, являющихся причиной вспухания активного ила. Из селекторной емкости стоки поступают в резервуар аэротенка, где с помощью систем диффузорной, установленной в донной части, и погружной аэрации осуществляется насыщение кислородом воздуха и смешивание очищаемой воды с хлопьями активного ила. Такая комбинация аэрирующих систем позволяет изменять интенсивность насыщения кислородом в зависимости от концентрации кислорода, растворенного в водной среде, что позволяет существенно снизить необходимые энергозатраты. На стадии биологической аэробной очистки происходит биохимическое окисление растворенных в воде органических веществ до углекислого газа и воды, сопровождающееся образованием аммонийных солей, при этом так же происходит прирост биомассы активного ила. После аэротенка сточная вода, смешанная с активным илом, направляется на разделение с помощью установки напорной флотации открытого типа, GDF, имеющую большую свободную поверхность разделения. Перед подачей на разделение с помощью флотации, в сточную воду добавляется флокулянт, благодаря которому, процесс образования газовых микропузырьков на поверхности частиц осадка сопровождается формированием крупных агрегатов, легко отделяемых от водной среды. Запатентованная система аэрации и рециркуляции обеспечивает защиту от забивания системы и образование однородных воздушных пузырьков. Часть выделенного с помощью флотации осадка активного ила направляется с помощью рециркуляционных насосов с аэротенк и селекторную емкость, а выделенный избыток отправляется на утилизацию. Эта система непрерывной биологической очистки характеризуется высоким содержанием сухого вещества в избытке активного ила, составляющем от трех до четырех процентов.

Все установки флотации и биологической очистки обеспечены датчиками уровня и контроля рН среды. Аэротенк оборудован устройством измерения и контроля уровня кислорода. В системах питания установок очистки и выведения осадка предусмотрено наличие дублирующих насосов, что позволяет исключить аварийную остановку в случае поломки основного оборудования. Все системы управления объединены в единую электронную панель управления с сенсорным экраном. На ней, а так же мониторе компьютера оператора очистительных сооружений выводятся данные об общем состоянии системы, работе насосов, станций дозирования, систем аэрации, показания датчиков уровня, рН, концентрации кислорода в аэротенке, позволяющие оперативно контролировать работу комплекса очистных сооружений. Материалом металлических частей установок очистки служит коррозионно-стойкая нержавеющая сталь.

Предложенное комплексное решение по очистке сточной воды полностью обеспечивает требования заказчика:

В локальных очистных сооружениях используются следующие химические реагенты:

В состав локальных очистных сооружений входит следующее оборудование:

Реализованное решение

Предложенное комплексное решение по локальным очистным сооружениям фабрики по производству мороженого было принято Заказчиком в полном объеме. В ходе запуска сооружений локальной очистки были достигнуты все проектные параметры.