Čištění odpadních vod z vína pomocí procesu biologické kontaktní oxidace A²O: Technický návrh a případová studie aplikace

1 Nebezpečí, zdroje a charakteristiky vinných odpadních vod

S růstem čínské ekonomiky a nárůstem příjmu na hlavu se úroveň spotřeby na čínském trhu s vínem rychle zlepšila, vinařský průmysl se rychle rozvinul a vzniklo velké množství vinařství. Vzkvétající výroba vína zároveň vytvořila velké množství odpadních vod. Jelikož se tyto podniky většinou nacházejí v odlehlých předměstských oblastech, kde chybí kompletní odvodňovací zařízení, přímé vypouštění vysoce koncentrovaných organických znečišťujících látek obsahujících cukry, alkoholy a sloučeniny organických kyselin vážně ovlivňuje životní prostředí.

Obecný proces výroby vína je zhruba:

třídění a odstopkování → drcení → alkoholová fermentace → lisování → jablečno-mléčná fermentace → mísení → zrání → stabilizace → stáčení → hotový výrobek. Vypouštěné odpadní vody pocházejí převážně z drcení, lisování, fermentace, čištění a dalších fází zpracování. Odpadní voda z výroby vína se vyznačuje vysokou koncentrací, vysokou sytostí, vysokým SS a obtížným usazováním suspendovaných látek. Jeho kvalita vody je obvykle kyselá a kvalita a množství vody během zpracovatelské sezóny značně kolísá, což ukazuje zjevné sezónní změny mezi lisovací sezónou a nelisovanou sezónou.

2 Návrh toku procesu

2.1 Zázemí projektu a testování kvality přítokové vody

Vinařská společnost se sídlem v Ningxia je vinařský podnik. Odpadní voda vznikající při výrobě a provozu pochází převážně z čistíren dílenských a vinařských nádrží, obsahujících určité množství vína, bez speciálních průmyslových odpadních vod. Odpadní voda patří mezi biologicky odbouratelné vysoce koncentrované organické odpadní vody a domovní odpadní vody. Testované parametry kvality vody jsou uvedeny vTabulka 1.

2.2 Cíle návrhu

Tento projekt má v úmyslu přijmout příslušný proces. Konstrukčním cílem je, aby vzniklé odpadní vody a odpadní vody z domácností po čištění splňovaly standard kvality vody „zavlažování v suchém zemědělství“ ve „Standardu kvality vody pro zavlažování farmy“ (GB5084-2005), aby podnik mohl vypouštět znečišťující látky podle zákona a splňovat normy pro vypouštění.

2.3 Výběr procesu

S ohledem na vlastnosti vinné odpadní vody byl zvolen proces "A²O biologické kontaktní oxidace" se stupnicí 5 m³/da podlahovou plochou 100 m². Směr proudění odpadních vod z čistírny odpadních vod je znázorněn naObrázek 1.

2.4 Návrh toku procesu

2.4.1 Přehled procesu

Domovní odpadní voda projektu prochází septikem pro sedimentační a filtrační předčištění a následně spolu s odpadní vodou z výroby zachycenou v akumulační nádrži projde tyčovým sítem k filtraci. Po filtraci je odváděn zvedacím čerpadlem do vyrovnávací nádrže. Po homogenizaci a vyrovnání ve vyrovnávací nádrži vstupuje do jednotky biologického čištění A²O. Tato jednotka obsahuje především anaerobní nádrž, anoxickou nádrž a aerobní nádrž, kde probíhají biologické reakce jako je degradace organické hmoty, nitrifikace a denitrifikace a uvolňování a příjem fosforu za účelem čištění kvality vody z odpadních vod.

2.4.2 Návrh procesu

(1) Sedimentace a filtrace septiku: Domácí odpadní voda vstupuje do septiku potrubím. Septik využívá principy sedimentace a anaerobní fermentace k odstranění suspendovaných organických látek z domovních odpadních vod.

(2) Zásobní nádrž: Odpadní voda z výroby vstupuje do zásobní nádrže potrubím ke skladování. Zásobník má uzavřený obdélníkový design, který může účinně zabránit emisím zapáchajících plynů.

(3) Barové síto: Filtruje především velké nerozpuštěné látky v odpadní vodě, aby byl zajištěn hladký provoz čerpacích jednotek a následných úpravárenských struktur a zařízení.

(4) Vyrovnávací nádrž: Aby byly zajištěny nejlepší podmínky pro následné čištění, je třeba upravit průtok a kvalitu vody odpadní vody. Homogenizací a vyrovnáním průtoku a kvality vody lze nejen zlepšit čistitelnost odpadních vod, snížit rázové zatížení, které může nastat ve fázi biochemického čištění, zředit toxické látky pro mikroorganismy, ale také krátkodobě ochladit vysokoteplotní vypouštěné vody. Regulátor hladiny kapaliny je instalován ve vyrovnávací nádrži a poté je signál přenášen přes přístroj pro kontrolu hladiny kapaliny a odpadní voda je posílána zvedacím čerpadlem do anaerobní nádrže.

(5) Anaerobní nádrž: Anaerobní proces využívá řadu vertikálně instalovaných přepážek, aby vyčištěná odpadní voda proudila nahoru a dolů podél přepážek v reaktoru. S pomocí bioplynu generovaného v reaktoru během procesu úpravy procházejí mikrobiální pevné látky v reaktoru expanzními a sedimentačními pohyby nahoru a dolů v každém oddělení tvořeném přepážkami. V této době se proud vody v celém reaktoru pohybuje horizontálně relativně nízkou rychlostí. Protože odpadní voda působením přepážek proudí kolem přepážek, celková délka průtokové dráhy v reaktoru se zvětšuje. Navíc díky blokovacímu účinku přepážek a sedimentaci kalu jsou biologické pevné látky účinně zadržovány v reaktoru. Tento proces také vyžaduje cirkulační ohřev. Odpadní voda zůstává v této nádrži 4 hodiny k čištění.

(6) Anoxické a aerobní nádrže: Tento proces využívá jako jádro biologicky indukovanou modifikovanou výplň. Změnou mikroprostředí jsou bakteriální kmeny indukovány k mutaci v nastaveném směru, takže anaerobní bakterie oxidující amoniak se neustále množí, čímž se dosahuje stabilní anaerobní oxidace amoniaku. Tento proces nevyžaduje chemické přidávání, hlavně indukuje genetické variace mikroorganismů. Aerobní biochemická nádrž je naplněna dutým dvoukuličkovým biologickým obalem, takže aerobní a anaerobní procesy probíhají současně. Odpadní voda zůstává v anoxické nádrži po dobu 4 hodin a poté vstupuje do aerobní nádrže k čištění s dobou čištění asi 8 hodin.

(7) Sekundární sedimentační nádrž: Po anoxickém a aerobním čištění odpadní voda sama odtéká do této nádrže. V této nádrži se usazuje velké množství ztraceného aktivovaného kalu a odpadlého bakteriálního filmu. Sediment je periodicky odčerpáván zpětným čerpadlem a vracen do anaerobní nádrže k dalšímu anaerobnímu vyhnívání, snižujícímu obsah organických látek a nerozpuštěných látek ve vypouštěných odpadních vodách. Po sedimentaci je kal vrácen do anoxické nádrže k opětovnému použití a odpadní voda pak vstupuje potrubím do nádrže na čistou vodu. Odpadní voda zůstává v této nádrži 2 hodiny.

(8) Nádrž na čistou vodu: Po ošetření odpadní voda vstupuje do nádrže na čistou vodu pro ultrafialovou dezinfekci. Tato nádrž slouží ke skladování vyčištěné odpadní vody splňující normy. Odpadní voda může být použita pro kapkovou závlahu lesních dřevin.

Procesní tok a místa vzniku znečištění čistírny odpadních vod jsou znázorněny vObrázek 2.

3 Výsledky a analýza

Rozsah čistírny odpadních vod projektu je 5 m³/d a proces čištění je „proces biologické kontaktní oxidace A²O“. Prostřednictvím sledování provozních výsledků procesu se zobrazují hlavní parametry kvality vodyTabulka 2. Kvalita odpadní vody splňuje normu suchého zemědělství ve "Standardu kvality závlahové vody pro farmy" (GB5084-2005). Odpadní voda je využívána pro kapkovou závlahu lesních dřevin, čímž je zajištěno, že podnik vypouští znečišťující látky v souladu se zákonem a splňuje normy vypouštění s vysokým ekonomickým přínosem a perspektivou.

4 Závěr

V tomto článku byl podle charakteristik vinné odpadní vody flexibilně vybrán proces biologické kontaktní oxidace A²O jako hlavní proces pro příslušný technický návrh. Údaje z provozního monitorování ukazují, že vysoce koncentrované organické odpadní vody obsahující víno lze tímto procesem účinně čistit a kvalita odpadní vody se výrazně zlepší. Proces biologické kontaktní oxidace A²O má výhody vysoké účinnosti odstraňování COD a amoniakálního dusíku, stabilního provozu, silné odolnosti proti nárazovému zatížení, pohodlného ovládání a řízení a nízkých provozních nákladů. Je to trend vývoje technologie čištění odpadních vod při výrobě vína. Tento dokument poskytuje proveditelné řešení a stabilní a spolehlivou procesní referenci pro úpravu odpadních vod z vína a má určitou aplikační hodnotu a význam pro technické poradenství.