OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

Transkrypt

1 ścieki przemysłowe, przemysł cukierniczy, oczyszczanie ścieków Katarzyna RUCKA, Piotr BALBIERZ, Michał MAŃCZAK * OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO Przeprowadzono ocenę istniejącego układu podczyszczania ścieków technologicznych z zakładu przemysłu cukierniczego. Zbadano skład i ilość ścieków odprowadzanych do kanalizacji miejskiej. Przedstawiono wytyczne do modernizacji gospodarki ściekowej zakładu i zaproponowano dobór nowej technologii oczyszczania ścieków. 1. WPROWADZENIE Celem badań zaprezentowanych w niniejszym artykule było przedstawienie wytycznych do modernizacji gospodarki ściekowej zakładu przemysłu cukierniczego. Zakres prac obejmował ocenę istniejącego układu podczyszczania ścieków technologicznych oraz określenie możliwości podczyszczania ścieków odprowadzanych z zakładu w stopniu wymaganym przez właściciela sieci kanalizacyjnej SKŁAD I ILOŚĆ ŚCIEKÓW Ścieki z zakładów przemysłowych mogą istotnie różnić się od ścieków bytowych pod względem składu jakościowego i ilościowego. Oprócz typowych zanieczyszczeń występujących w ściekach bytowych, mogą zawierać również zanieczyszczenia specyficzne, wynikające z profilu produkcji oraz stosowanej technologii. Stężenia typowych zanieczyszczeń mogą być wielokrotnie wyższe niż w ściekach bytowych. Mogą występować istotne wahania stężeń i ładunków zanieczyszczeń wynikające np. z okresowego czyszczenia lub konserwacji technologicznych instalacji zakładowych. Przed wprowadzeniem ścieków przemysłowych do kanalizacji komunalnej konieczne * Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, pl. Grunwaldzki 9, Wrocław.

2 430 K. RUCKA i in. jest ich podczyszczenie. Dopuszczalny skład ścieków przemysłowych wprowadzanych do kanalizacji określa Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych [3]. Zakład przemysłu cukierniczego odprowadza około m 3 /miesiąc zmieszanych ścieków bytowych i technologicznych. Ścieki produkcyjne powstające w zakładzie poddawane są mechanicznemu oczyszczaniu w zakładowej podczyszczalni ścieków i wspólnie ze ściekami bytowymi załogi kierowane są do kanalizacji komunalnej. Wydzielane osady i tłuszcze odbierane są przez przedsiębiorstwo wodociągów i kanalizacji. W przypadku ścieków z zakładów cukierniczych za charakterystyczne zanieczyszczenia specyficzne uważane być mogą biodegradowalne związki organiczne, tłuszcze oraz zawiesiny. Wymagania dotyczące składu ścieków przemysłowych wprowadzanych do kanalizacji określone przez odbiorcę [2,4] oraz rzeczywisty uzyskiwany skład ścieków technologicznych odprowadzanych z zakładu zestawiono w tabeli 1. Tabela 1. Porównanie uzyskiwanego i wymaganego składu ścieków z zakładu produkcyjnego Skład ścieków z zakładu Wymagania Parametr Jednostka wg analizy odbiorcy wg analizy PWr odbiorcy ścieków Przekroczenie Odczyn ph - 4,1 5,25 6,5 9,5 TAK BZT 5 g O 2 /m TAK ChZT g O 2 /m TAK Azot ogólny g N/m NIE Azot amonowy g N/m 3 28,50 12,8 200 NIE Azot azotynowy g N/m 3 0,365 1,6 10 NIE Fosfor ogólny g P/m 3 13,20 13,7 5 TAK Ekstrakt eterowy g/m TAK Zawiesiny ogólne g/m TAK Analiza danych zawartych w tabeli 1 pozwala na stwierdzenie, że występują przekroczenia wymagań dotyczących składu ścieków w zakresie ph, BZT 5, ChZT, stężenia fosforu ogólnego, substancji ekstrahujących się eterem naftowym i zawiesin ogólnych. Nie stwierdzono przekroczeń w przypadku stężeń poszczególnych form azotu. Zbadano również zmienność godzinową składu ścieków w zakresie ph, przewodnictwa właściwego oraz całkowitego i rozpuszczonego ChZT. Wyniki przedstawiono w tabeli 2. Na podstawie danych zawartych w tabeli 2 stwierdzono, że w trakcie 16 godzin poboru prób, odczyn ścieków zmieniał się znacznie, w zakresie 4,01 6,70, a przewodnictwo właściwe zmieniało się w zakresie μs/cm. Analiza ChZT całkowitego wykazała, że zmieniało się ono w szerokim zakresie g O 2 /m 3,

3 Ocena możliwości oczyszczania ścieków z zakładu przemysłu cukierniczego 431 podczas gdy ChZT rozpuszczone było istotnie niższe i mieściło się w zakresie g O 2 /m 3. Tabela 2. Porównanie uzyskiwanego i wymaganego składu ścieków z zakładu produkcyjnego Godzina poboru próby ph Przewodnictwo właściwe ChZT całkowite rozpuszczone - μs/cm g O 2 /m 3 06:00 6, :00 6, :00 6, :00 6, :00 4, :00 4, :00 5, :00 4, :00 5, :00 6, :00 6, :00 4, :00 4, :00 5, :00 5, :00 4, uśredniona 5, Na podstawie objętości ścieków odprowadzanej w danym okresie obliczono średnie przepływy dobowe w odniesieniu do dni roboczych (przyjęto, iż dzień roboczy to 2 zmiany) oraz wszystkich dni w danym okresie. Przepływy ścieków w odniesieniu do dni roboczych mieściły się w zakresie 5 27 m 3 /d, przy czym średni przepływ wynosił 9 m 3 /d. 2. KONCEPCJA MODERNIZACJI GOSPODARKI ŚCIEKOWEJ 2.1. OCENA ISTNIEJĄCEGO UKŁADU PODCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Istniejący układ podczyszczania ścieków produkcyjnych składa się z podziemnego osadnika (odstojnika) o pojemności 1,6 m 3 oraz odtłuszczacza o pojemności 1,2 m 3. Po podczyszczeniu ścieki produkcyjne łączą się ze ściekami bytowymi i poprzez studzienkę pomiarową z przepływomierzem są odprowadzane do kanalizacji komunalnej. Układ ten powinien wg założeń projektowych [1] zapewnić usuwanie około 40% za-

4 432 K. RUCKA i in. wiesin ogólnych i około 80% tłuszczów, co nie gwarantuje spełnienia wymagań stawianych przez odbiorcę ścieków. W 2009 roku zmodyfikowano układ podczyszczania ścieków technologicznych wprowadzając dozowanie biopreparatu, a także napowietrzanie istniejącego osadnika i odtłuszczacza za pomocą sprężonego powietrza oraz dawkowanie wapna. Zastosowanie napowietrzania w osadniku było sprzeczne z zasadą działania osadnika, ponieważ zmieniło warunki przepływu i uniemożliwiło właściwą sedymentację, co prowadziło do zwiększonej zawartości zawiesin w ściekach odprowadzanych do kanalizacji. Ze względu na fakt, iż zawiesiny w ściekach produkcyjnych, to głównie zawiesiny organiczne, w odprowadzanych ściekach obserwowano zwiększone wartości BZT 5 i ChZT oraz, w mniejszym stopniu, zwiększone stężenia azotu i fosforu. Dawkowany do ścieków biopreparat powodował emulgację tłuszczy oraz ich częściową hydrolizę do prostszych związków organicznych. Modyfikacja ta powodowała, że tłuszcze nie były wydzielane w odtłuszczaczu, co skutkowało podwyższonymi wartościami BZT 5 i ChZT oraz stężeniami substancji ekstrahujących się eterem naftowym w ściekach odprowadzanych do kanalizacji. Obecnie zaprzestano stosowania biopreparatu i wyłączono napowietrzanie w osadniku DOBÓR TECHNOLOGII OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Analiza składu ścieków odprowadzanych do kanalizacji pokazała, że we wszystkich próbkach ścieków stwierdzono przekroczenia wymagań odbiorcy dotyczących składu ścieków w zakresie ph, BZT 5, ChZT, stężenia fosforu ogólnego, substancji ekstrahujących się eterem naftowym i zawiesin ogólnych. Nie stwierdzono przekroczeń w przypadku stężeń poszczególnych form azotu. W celu spełnienia wymagań odbiorcy ścieków konieczne są następujące działania: neutralizacja ścieków do ph około 7, zmniejszenie stężenia substancji ekstrahujących się eterem naftowym, usunięcie zawiesin ze ścieków, usunięcie związków organicznych (obniżenie BZT 5 i ChZT) zmniejszenie stężenia fosforu ogólnego. Proponowane rozwiązania: 1. W celu neutralizacji ścieków proponuje się zastosowanie automatycznej instalacji dozowania do ścieków substancji alkalicznych (np. wapna lub wodorotlenku sodu) najlepiej w postaci płynnej, z kontrolą ph on-line). 2. W celu usunięcia ze ścieków substancji ekstrahujących się eterem naftowym oraz zawiesin należy rozważyć możliwości zwiększenia skuteczności działania istniejących urządzeń do podczyszczania ścieków, np. poprzez zamontowanie dodatkowych deflektorów lub przegród.

5 Ocena możliwości oczyszczania ścieków z zakładu przemysłu cukierniczego W celu usunięcia ze ścieków związków organicznych (obniżenia BZT 5 i ChZT) proponuje się wdrożenie biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach tlenowych, przy czym z uwagi na małą ilość ścieków i prawdopodobną dużą nierównomierność dobową dopływu ścieków i ładunków zanieczyszczeń, najkorzystniejsze wydaje się zastosowanie reaktora SBR ze zbiornikiem wyrównawczym. Z uwagi na brak konieczności usuwania ze ścieków związków azotu w procesie nitryfikacji i denitryfikacji, proces osadu czynnego można prowadzić przy krótkim wieku osadu rzędu 4 5 dób. 4. Zastosowanie procesu biologicznego oczyszczania ścieków rozwiąże również problem zbyt wysokiego stężenia zawiesin w ściekach odprowadzanych do kanalizacji, gdyż stężenie zawiesin w odpływie z reaktora SBR nie powinno przekraczać 50 g sm/m 3. Przyczyni się również do częściowego obniżenia stężenia substancji ekstrahujących się eterem naftowym w ściekach oczyszczonych. 5. W procesie biologicznego oczyszczania ze ścieków oprócz związków organicznych usuwane są także związki azotu i fosforu, niezbędne w procesie syntezy biomasy. W tabeli 3 zestawiono wartości BZT 5 i stężenia azotu i fosforu ogólnego oraz wartości stosunków BZT 5 :N i BZT 5 :P. Wartość stosunku BZT 5 :N w ściekach odprowadzanych do kanalizacji wynosi około 20, co sugeruje, że w ściekach znajduje się wystarczająca ilość azotu do zapewnienia prawidłowego przebiegu procesu biologicznego oczyszczania. Natomiast w przypadku stosunku BZT 5 :P otrzymano wartości 409 i 212, wskazujące na niedobór związków fosforu w ściekach. Z uwagi na zaobserwowaną dużą zmienność stężenia fosforu w ściekach oraz niskie dopuszczalne stężenie fosforu w ściekach odprowadzanych do kanalizacji, wynoszące 5 g P/m 3, wydaje się konieczne wyposażenie reaktora SBR w automatyczną instalację do dozowania związków fosforu. 6. W procesie biologicznego oczyszczania ścieków powstaje biomasa osadu czynnego, którą w celu utrzymania stałego wieku osadu należy regularnie odprowadzać z reaktora. W zależności od ustaleń z odbiorcą osadu należy podjąć decyzję co do jego czasowego magazynowania i ewentualnej stabilizacji. Tabela 3. Zapotrzebowanie substancji biogennych Skład ścieków z zakładu Parametr Jednostka wg analizy odbiorcy wg analizy PWr BZT 5 g O 2 /m Azot ogólny g N/m Fosfor ogólny g P/m 3 13,20 13,70 BZT:N g O 2 /g N - 19,6 BZT:P g O 2 /g P

6 434 K. RUCKA i in. LITERATURA [1] BARTOCHA M., Koncepcja rozdzielenia kanalizacji i podczyszczania ścieków przemysłowych, Projekt Usługi Projektowo-Inwestycyjne, mgr inż. Mirosław Bartocha, Nysa [2] PISMO NR CN/TM/2010/02/01., Pismo z dnia kierowane przez zakład przemysłu cukierniczego do Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. [3] ROZPORZĄDZENIE MINISTRA BUDOWNICTWA, Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych, Dz.U. Nr 136, Poz [4] WYNIKI ANALIZ, Wyniki analiz ścieków odprowadzanych z zakładu przemysłu cukierniczego wykonane przez odbiorcę ścieków. EVALUATION OF THE CONFECTIONERY INDUSTRY EFFLUENT TREATMENT PLANT The assessment of the existing industrial effluent treatment plant of the confectionery industry was conducted. The flow, as well as concentrations and loads of contaminants in the effluent disposed to municipal sewerage network were determined. The guidelines for retrofitting of the industrial effluent treatment plant were presented and a new wastewater treatment technology was proposed.