Oczyszczanie ścieków z wina przy użyciu biologicznego procesu utleniania kontaktowego A²O: projekt inżynieryjny i studium przypadku zastosowania

1 Zagrożenia, źródła i charakterystyka ścieków winiarskich

Wraz z rozwojem chińskiej gospodarki i wzrostem dochodu na mieszkańca poziom konsumpcji na chińskim rynku wina szybko się poprawił, przemysł winiarski szybko się rozwinął i powstało wiele winnic. Jednocześnie kwitnąca produkcja wina spowodowała powstanie dużej ilości ścieków. Ponieważ przedsiębiorstwa te są przeważnie zlokalizowane na odległych obszarach podmiejskich, gdzie brakuje kompletnych urządzeń odwadniających, bezpośrednie odprowadzanie-zanieczyszczeń organicznych o wysokim stężeniu, zawierających cukry, alkohole i związki kwasów organicznych, poważnie wpływa na środowisko.

Ogólny przebieg procesu produkcji wina jest z grubsza:

sortowanie i odszypułkowanie → kruszenie → fermentacja alkoholowa → tłoczenie → fermentacja malolaktyczna → mieszanie → dojrzewanie → stabilizacja → butelkowanie → produkt gotowy. Odprowadzane ścieki pochodzą głównie z kruszenia, tłoczenia, fermentacji, oczyszczania i innych etapów przetwarzania. Ścieki z produkcji wina charakteryzują się wysokim stężeniem, wysokim nasyceniem, wysokim SS i trudnością w osadzaniu się zawiesin. Jakość wody jest zwykle kwaśna, a jakość i ilość wody ulegają znacznym wahaniom w sezonie przetwórczym, co wskazuje na oczywiste zmiany sezonowe pomiędzy sezonem tłoczenia a sezonem nie-słoowania.

2 Projektowanie przebiegu procesu

2.1 Tło projektu i badanie jakości wody dopływowej

Firma winiarska z siedzibą w Ningxia to-przedsiębiorstwo produkujące wino. Ścieki powstające podczas produkcji i eksploatacji pochodzą głównie z drenażu z czyszczenia warsztatów i zbiorników na wino, zawierającego określoną ilość wina, bez specjalnych ścieków przemysłowych. Ścieki należą do biodegradowalnych ścieków organicznych o wysokim-stęeniu i ścieków bytowych. Parametry jakości badanej wody przedstawiono wTabela 1.

2.2 Cele projektowe

Celem tego projektu jest przyjęcie odpowiedniego procesu. Celem projektu jest, aby po oczyszczeniu wytworzone ścieki i ścieki bytowe spełniały normę jakości wody „nawadnianie gospodarstw rolnych na sucho” zawartą w „Standardie jakości wody do nawadniania gruntów rolnych” (GB5084-2005), tak aby przedsiębiorstwo mogło odprowadzać zanieczyszczenia zgodnie z prawem i spełniać normy dotyczące zrzutów.

2.3 Wybór procesu

Ze względu na charakterystykę ścieków winnych wybrano proces „biologicznego utleniania kontaktowego A²O” w skali 5 m³/d i powierzchni użytkowej 100 m². Kierunek przepływu ścieków przez oczyszczalnię ścieków przedstawiono na rysunkuRysunek 1.

2.4 Projektowanie przebiegu procesu

2.4.1 Przegląd procesu

Ścieki bytowe powstałe w ramach projektu przechodzą przez szambo w celu sedymentacji i wstępnej obróbki filtracyjnej, a następnie wraz ze ściekami produkcyjnymi zebranymi w zbiorniku magazynowym przechodzą przez sito prętowe w celu filtracji. Po przefiltrowaniu jest przesyłany pompą podnoszącą do zbiornika wyrównawczego. Po homogenizacji i wyrównaniu w zbiorniku wyrównawczym trafia do jednostki oczyszczania biologicznego A²O. Jednostka ta obejmuje głównie zbiornik beztlenowy, zbiornik beztlenowy i zbiornik tlenowy, w których zachodzą reakcje biologiczne, takie jak degradacja materii organicznej, nitryfikacja i denitryfikacja oraz uwalnianie i pobieranie fosforu w celu oczyszczenia jakości wody ze ścieków.

2.4.2 Projektowanie procesu

(1) Sedymentacja i filtracja w szambie: Ścieki bytowe dostają się do szamba rurociągami. Szambo wykorzystuje zasady sedymentacji i fermentacji beztlenowej w celu usunięcia zawieszonych substancji organicznych ze ścieków bytowych.

(2) Zbiornik magazynowy: Ścieki produkcyjne dostają się do zbiornika rurociągami w celu magazynowania. Zbiornik magazynowy ma zamkniętą prostokątną konstrukcję, która może skutecznie zapobiegać emisji nieprzyjemnych gazów.

(3) Sito prętowe: Filtruje głównie duże cząstki zawieszone w ściekach, aby zapewnić płynną pracę jednostek pompowych oraz późniejszych konstrukcji i sprzętu do oczyszczania.

(4) Zbiornik wyrównawczy: Aby zapewnić najlepsze warunki późniejszego oczyszczania, należy dostosować natężenie przepływu i jakość wody w ściekach. Homogenizacja i wyrównanie natężenia przepływu i jakości wody może nie tylko poprawić możliwość oczyszczania ścieków, zmniejszyć obciążenie udarowe, które może wystąpić na etapie oczyszczania biochemicznego, rozcieńczyć substancje toksyczne dla mikroorganizmów, ale także krótkoterminowo schłodzić odprowadzaną-temperaturę wody. W zbiorniku wyrównawczym instaluje się regulator poziomu cieczy, następnie sygnał przesyłany jest przez przyrząd kontrolujący poziom cieczy, a ścieki są przesyłane przez pompę podnoszącą do zbiornika beztlenowego.

(5) Zbiornik beztlenowy: W procesie beztlenowym wykorzystuje się szereg pionowo zainstalowanych przegród, które powodują przepływ oczyszczonych ścieków w górę i w dół wzdłuż przegród w reaktorze. Za pomocą biogazu wytwarzanego w reaktorze podczas procesu oczyszczania, cząstki stałe drobnoustrojów w reaktorze podlegają ruchom ekspansji i sedymentacji w górę i w dół w każdym przedziale utworzonym przez przegrody. W tym czasie przepływ wody w całym reaktorze porusza się poziomo ze stosunkowo małą prędkością. Ponieważ ścieki opływają przegrody pod ich działaniem, całkowita długość drogi przepływu w reaktorze wzrasta. Ponadto, dzięki blokującemu działaniu przegród i sedymentacji osadu, biologiczne substancje stałe są skutecznie zatrzymywane w reaktorze. Proces ten wymaga również ogrzewania obiegowego. Ścieki przebywają w tym zbiorniku przez 4 godziny w celu oczyszczenia.

(6) Zbiorniki beztlenowe i tlenowe: W procesie tym jako rdzeń wykorzystuje się modyfikowany wypełniacz biologicznie modyfikowany. Zmieniając mikrośrodowisko, szczepy bakteryjne indukowane są do mutacji w określonym kierunku, tak że bakterie beztlenowe utleniające amoniak stale namnażają się, osiągając stabilne beztlenowe utlenianie amoniaku. Proces ten nie wymaga dodawania środków chemicznych, wywołując głównie zmienność genetyczną mikroorganizmów. Aerobowy zbiornik biochemiczny jest wypełniony pustym w środku podwójnym-biologicznym wypełnieniem, dzięki czemu procesy tlenowe i beztlenowe przebiegają jednocześnie. Ścieki pozostają w zbiorniku beztlenowym przez 4 godziny, a następnie trafiają do zbiornika tlenowego w celu oczyszczenia, a czas oczyszczania wynosi około 8 godzin.

(7) Osadnik wtórny: Po oczyszczeniu beztlenowym i tlenowym ścieki same wpływają do tego zbiornika. W zbiorniku tym osadza się duża ilość utraconego osadu czynnego i-odpadniętego filmu bakteryjnego. Osad jest okresowo odpompowywany pompą powrotną i zawracany do zbiornika beztlenowego w celu dalszej fermentacji beztlenowej, redukującej zawartość materii organicznej i zawiesin w odprowadzanych ściekach. Po sedymentacji osad jest zawracany do zbiornika beztlenowego w celu ponownego wykorzystania, a następnie ścieki trafiają rurociągami do zbiornika czystej wody. Ścieki przebywają w tym zbiorniku przez 2 godziny.

(8) Zbiornik czystej wody: Po oczyszczeniu ścieki trafiają do zbiornika czystej wody w celu dezynfekcji ultrafioletem. Zbiornik ten służy do magazynowania oczyszczonych ścieków spełniających normy. Ścieki te można wykorzystać do nawadniania kropelkowego drzew leśnych.

Przebieg procesu i punkty powstawania zanieczyszczeń w oczyszczalni ścieków przedstawiono na rysunkuRysunek 2.

3 Wyniki i analiza

Skala oczyszczalni ścieków w ramach projektu wynosi 5 m³/d, a proces oczyszczania to „proces biologicznego utleniania kontaktowego A²O”. Poprzez monitorowanie wyników działania procesu, wyświetlane są główne parametry jakości wodyTabela 2. Jakość wody ściekowej odpowiada normom dla gospodarstw suchych określonym w „Normach jakości wody do nawadniania gruntów rolnych” (GB5084-2005). Ścieki wykorzystywane są do nawadniania kropelkowego drzew leśnych, zapewniając zrzut substancji zanieczyszczających przedsiębiorstwo zgodnie z prawem i zgodnie z normami odprowadzania, co wiąże się z dużymi korzyściami ekonomicznymi i perspektywami.

4 Wniosek

W tym artykule, zgodnie z charakterystyką ścieków winnych, proces biologicznego utleniania kontaktowego A²O został elastycznie wybrany jako proces podstawowy dla odpowiedniego projektu inżynieryjnego. Dane z monitorowania działania pokazują, że w tym procesie można skutecznie oczyszczać ścieki organiczne o wysokim-stęeniu zawierające wino, a jakość ścieków ulega znacznej poprawie. Proces biologicznego utleniania kontaktowego A²O ma zalety wysokiej wydajności usuwania ChZT i azotu amonowego, stabilnej pracy, dużej odporności na obciążenia udarowe, wygodnej obsługi i zarządzania oraz niskich kosztów operacyjnych. Jest to trend rozwojowy technologii oczyszczania ścieków z produkcji wina. Artykuł ten przedstawia wykonalne rozwiązanie oraz stabilny i niezawodny proces odniesienia do oczyszczania ścieków winnych, a także ma pewną wartość aplikacyjną i znaczenie jako wytyczne inżynieryjne.