Na rys. nr 1 przedstawiono schemat technologiczny produkcji cukru w Wielkopolskim Cukrze S.A.

Transkrypt

1 WYKORZYSTANIE METOD CHEMICZNYCH DO ZMNIEJSZANIA EMISJI SIARKOWODORU W ŒCIEKACH PRZEMYS U CUKROWNICZEGO NA PRZYK ADZIE CUKROWNI WIELKOPOLSKI CUKIER S.A. Autor: dr in. Eugeniusz Rychter Wielkopolski Cukier S.A. 136 Wstêp Wielkopolski Cukier S.A. z fabryk¹ w Opalenicy nale y do jednych z najwiêkszych zak³adów tego typu w Polsce. Moc przerobowa cukrowni wynosi 7000 t. buraków na dobê, która produkuje cukier o wysokiej jakoœci, o parametrach europejskich w oparciu o nowoczesn¹ technologiê (minimalizacja zu ycia wody oraz niska energoch³onnoœæ). Na rys. nr 1 przedstawiono schemat technologiczny produkcji cukru w Wielkopolskim Cukrze S.A. Gospodarka wodno - œciekowa Technologia produkcji cukru jest stosunkowo wysoce energoch³onna i oparta na poborze du ej iloœci wody. Zu ycie wody a tym samym iloœæ i jakoœæ powsta³ych œcieków technologicznych zale y od stopnia zamkniêcia uk³adów wodnych (recyrkulacja), sposobu i metod ich oczyszczenia oraz stanu technicznego fabryki. Schemat gospodarki wodno - œciekowej oraz miejsca dozowania i oddzia- ³ywania koagulanta PIX 112 lub 113 przedstawiono na rys. nr 2 Rys. nr 3 przedstawia bilans wody i œcieków w fabryce. Œcieki cukrownicze (technologiczne) a/ wody gor¹ce i barometryczne (ch³odzone, recyrkulowane) b/ wody sp³awiakowe (z mycia buraków, recyrkulowane, oczyszczane mechanicznie, nadmiary gromadzone w zbiornikach akumulacyjnych). Recyrkulacja tych wód powoduje wzrost stê eñ BZT 5, CHZT oraz NH 3 i H 2 S (fermentacja + Δtemperatur). Nadmiary wód kr¹ ¹cych w obiegu barometrycznym i obiegu sp³awiakowym s¹ gromadzone w zbiornikach akumulacyjnych naziemnych o powierzchni ok. 36 ha i g³êbokoœci od 2,0 2,5 m. Œcieki te s¹ oczyszczone na drodze biologicznej (wczeœniej wspomagane oczyszczaniem mechanicznym i chemicznym - PIX 112 lub 113).

2 Rys. 1. Schemat technologiczny produkcji cukru w Wielkopolskim Cukrze S.A. 137

3 Rys. 2. Schemat gospodarki wodno-œciekowej w WLP S.A. 138

4 W zbiornikach tych zachodz¹ procesy naturalnego biologicznego rozk³adu zanieczyszczeñ, pocz¹tkowo w warunkach beztlenowych (zagniwanie) a nastêpnie tlenowych, powoduj¹c redukcjê stê eñ BZT 5 i CHZT w granicach 79 99%. Po zakoñczeniu procesu samooczyszczania i spe³nieniu parametrów okreœlonych w stosownej decyzji œcieki odprowadzane s¹ do odbiornika (rzeka Mogilnica). Œcieki cukrownicze charakteryzuja siê wysok¹ zawartoœci¹ substancji organicznych (w tym aminokwasów siarkowych - metionina, tryptofan), stanowi¹ bardzo dobr¹ po ywkê dla rozwoju mikroorganizmów i s¹ Ÿród³em amoniaku a g³ównie siarkowodoru H 2 S, który jest niezwykle uci¹ liwy w okresie kampanii. Wody kr¹ ¹ce w obiegu technologicznym posiadaj¹ temperaturê od 25 C 60 C stanowi¹ doskona³e warunki dla rozwoju mikroflory, zagniwaj¹ i wytwarzaj¹ substancje odorowe w tym g³ównie NH 3 i H 2 S. Obci¹ enie œcieków i wód technologicznych kr¹ ¹cych w obiegach waha siê od BZT 5 : mg O 2 /l i CHZT: mg O 2 /l. Ju na pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych w wyniku powstania du ej iloœci siarkowodoru w obiegach wód sp³awiakowych i na stacjach technologicznych fabryki wyst¹pi³ problem nie tylko odorów. Zaistnia³a sytuacja doprowadza³a do absencji chorobowej stacyjnych pracuj¹cych w bezpoœrednim kontakcie z wod¹ sp³awiakow¹: - stacja pomp wody sp³awiakowej - stacja p³uczek buraczanych - stacja krajalnic - stacja pomp buraczanych Du ¹ uci¹ liwoœci¹ zapachow¹ by³y wody (œcieki) w zbiornikach akumulacyjnych dla osiedla mieszkaniowego w ich s¹siedztwie. W wyniku powsta³ego H 2 S zaistnia³ tak e problem techniczny - niszczenie elementów miedzianych silników elektrycznych pomp i maszyn maj¹cych kontakt z emisj¹ siarkowodoru (pokrywanie niebieskim nalotem siarczanu miedzi elementów miedzianych - brak przewodnictwa). Dalsze niezauwa anie tego problemu mog³o doprowadziæ do choroby zawodowej pracowników (choroby skóry, spojówek oczu i inne). Analiza chemiczna œcieków kr¹ ¹cych w obiegu wód sp³awiakowych podczas kampanii 2004 z zastosowaniem PIX 112 Oczyszczalnia mechaniczna w Cukrowni Opalenica sk³ada siê z ³apaczy zanieczyszczeñ p³ywaj¹cych, piaskownika i trzech osadników ziemnych: wstêpnego, g³ównego i koñcowego. Œcieki z osadnika koñcowego recyrkulowane s¹ do cukrowni. Nadmiary mechaniczne oczyszczonych œcieków kierowane s¹ do akumulacji. Wyniki analiz chemicznych z ró nych miejsc obiegu sp³awiakowego przedstawiono w tabeli nr

5 Podstawowym celem oczyszczalni mechanicznej jest klarowanie œcieków i sedymentacja osadów. Z pocz¹tkowej iloœci zawiesin wynosz¹cej 2194 mg/dm 3, przy wylocie z oczyszczalni stwierdzono iloœæ 234 mg/dm 3. Redukcja iloœci zawiesin ogólnych wynios³a 89,3%. W sciekach sp³awiakowych oznaczono tak e stê enie zwi¹zków biogennych. Stê enie pierwiastków biogennych obni a siê podczas przep³ywu œcieków przez oczyszczalniê mechaniczn¹, œwiadczy to o zu ywaniu tych pierwiastków przez drobnoustroje powoduj¹ce gnicie organicznych zanieczyszczeñ. Te wyniki jaki i zagniwalnoœæ wskazuje na koniecznoœæ dezynfekcji wód i stosowanie Koagulantu PIX w celu ograniczenia rozwoju bakterii gnilnych i unieszkodliwianie (wi¹zanie) ich metabolitów czyli emisji toksycznych gazów (CH 4, NH 3 i H 2 S) i nieprzyjemnych zapachów (odorów). Ze wzglêdu na biologiczne oczyszczanie œcieków w zbiornikach akumulacyjnych nie stosowano œrodków dezynfekcyjnych (zawiesina wapienna, kamin, chloramin). Tabela 2. Charakterystyka œcieków z obiegu wód sp³awiakowych podczas kampanii dawka PIX g/m 3 Tabela 3. Wyniki badañ mikrobiologicznych œcieków wód sp³awiakowychkampania

6 Analiza przebiegu samooczyszczania œcieków zmagazynowanych w zbiornikach akumulacyjnych po kampanii 2004 z zastosowaniem Koagulanta PIX 112 w dawce 40g/m 3 Efektywnoœæ oczyszczania œcieków w zbiornikach akumulacyjnych nale y oceniæ pozytywnie. W wyniku zastosowania PIX u wyra nie spad³ poziom siarkowodoru nad osadnikiem. PIX stosowano w Cukrowni Opalenica od 1996 roku. Pocz¹tkowo w dawce 160g/m 3 zmniejszaj¹c w nastêpnych latach do 120g/m 3, 100g/m 3 i obecnie na poziomie 40g/m 3. Uzale nione by³o to od sytuacji odorowej i jakoœc surowca. Trudno powiedzieæ czy PIX wp³ywa³ na redukcjê CHZT i BZT 5 w zbiornikach akumulacyjnych po kampanii, ale na pewno zmniejsza³ iloœæ bakterii siarkowych oraz uci¹ liwoœæ odorow¹ poprzez zwi¹zanie z siarkowodorem (H 2 S) Zmiany wskaÿników zanieczyszczeñ w zbiornikach akumulacyjnych w kolejnych fazach samooczyszczania œcieków cukrowniczych 141

7 Tabela 4. Wyniki pomiarów stê enia siarkowodoru (H 2 S) w Cukrowni Opalenica podczas kampanii w 1994r. bez zastosowania PIX-u Tabela 4. Wyniki pomiarów stê enia siarkowodoru (H2S) w Wielkopolskim Cukrze S.A. podczas kampanii w 2004r. z zastosowaniem PIX-u 142

8 Wnioski 1/ Jakoœæ wody recyrkulowanej ze zbiorników akumulacyjnych do fabryki nie budzi zastrze eñ. Posiada ona wskaÿniki umo liwiaj¹ce jej wykorzystanie do celów technologicznych. 2/ Oczyszczalnia mechaniczna zapewnia sprawne oddzielanie ciê kich zanieczyszczeñ glebowych. Wskazane jest zainstalowanie (po piaskowniku) sit ³ukowych wy³apuj¹cych miazgê buraczan¹. 3/ Zainstalowanie sit ³ukowych i wy³apanie ³atwo gnij¹cej miazgi buraczanej spowoduje istotne wyd³u enie czasu po jakim zagniwaj¹ œcieki i ogranicz¹ rozwój bakterii gnilnych i siarkowych oraz emisjê siarkowodoru. 4/ Niezale nie od koniecznoœci w/w zadzia³añ niezbêdna jest dezynfekcja oraz zastosowanie Koagulantów PIX w obiegu wód sp³awiakowych w cukrownictwie. Materia³y Ÿród³owe 1. Dobrzycki J. Chemiczne podstawy technologii cukru, WTN W-wa 1984r. 2. Burak cukrowy, gazeta dla plantatorów nr 1, 2004r. 3. Kemipol Police Nowoczesne metody koagulacji i str¹cania chemicznego 1994r. 4. Dobrzycki J. Poradnik In yniera - Cukrownictwo WNT W-wa STC Woda i œcieki w przemyœle cukrowniczym, W-wa 1986r. 6. STC Analityczna kontrola gospodarki wodno-œciekowej, W-wa 1989r. 7. Ochrona œrodowiska w przemyœle cukrowniczym, wydanie I W-wa 1998r. Fundacja Programów Pomocy dla Rolnictwa. 143

9 Rys. 3. Bilans wody i œcieków PIX 144