Oczyszczanie ścieków przemysłowych za pomocą wysoce wydajnego systemu biologicznego FBR

• 1. Wprowadzenie: System biologicznego oczyszczania ścieków FBR
• 2. Zalety systemu FBR
• 3. Przykłady udanych zastosowań systemów FBR w oczyszczaniu ścieków
  • 3.1. Biologiczne oczyszczanie ścieków z przemysłu przetwórstwa słodu z wykorzystaniem systemu FBR 
  • 3.2. Biologiczne oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu mleczarskiego metodą FBR
  • 3.3. Biologiczne oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu spożywczego metodą FBR
  • 3.4. Kompleksowe oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu spożywczego metodą RANC + FBR
  • 3.5. Instalacja osadnika SIGMA DAF w ramach procesu FBR w oczyszczaniu ścieków z przemysłu mięsnego
  • 3.6. Kompleksowe oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu mięsnego za pomocą biologicznego systemu SIGMA FBR

^{1. Wprowadzenie: System biologicznego oczyszczania ścieków FBR}

System FBR (bioreaktor flotacyjny)tosystem biologicznego oczyszczania ścieków, który umożliwia ciągłe i kompaktowe usuwanie zanieczyszczeń.

Systemy te, zajmujące niewiele miejsca, są bardziej wydajne w usuwaniu związków organicznych i innych zanieczyszczeń ulegających biodegradacji oraz wytwarzają mniej osadu niż konwencjonalne systemy z osadem czynnym.

Ścieki, uprzednio oczyszczone poprzez przesiewanie oraz usuwanie tłuszczów i olejów, są wprowadzane do biologicznego reaktora napowietrzającego, gdzie zanieczyszczenia zawarte w wodzie wchodzą w kontakt z mikroorganizmami, które rozkładają je w obecności tlenu.

Tlen jest wprowadzany za pomocą systemów napowietrzania, takich jak dyfuzory drobno-pęcherzykowe, dyfuzory grubo-pęcherzykowe, systemy JET itp. Kontrola stężenia tlenu i temperatury wewnątrz reaktora ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia mikroorganizmom optymalnych warunków do usuwania zanieczyszczeń.

W wyniku reakcji biologicznych zachodzących w reaktorze zanieczyszczenia są przekształcane w dwutlenek węgla, wodę oraz biomasę komórkową. Pompa tłoczy mieszaninę osadu i oczyszczonej wody do kolejnego systemu klarowania.

System oczyszczania w reaktorze FBR został specjalnie zaprojektowany w celu oddzielenia biomasy od oczyszczonej wody. W tym celu stosuje się system flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza, który dokonuje tego rozdzielenia, zazwyczaj wspomaganego i zoptymalizowanego dzięki zastosowaniu polielektrolitu.

Wprowadzenie polielektrolitu do osadu w urządzeniu do flokulacji sprzyja tworzeniu się kłaczków biomasy, które zostaną łatwo oddzielone w urządzeniu DAF.

Oczyszczanie za pomocą urządzeń DAF pozwala uzyskać znacznie wyższe stężenie oddzielonego osadu niż w przypadku konwencjonalnych osadników, a zawartość suchej masy może sięgać nawet 5%.

W urządzeniu DAF powstają mikropęcherzyki o średnicy od 30 do 50 mikronów, które przylegają do kłaczków biomasy, powodując ich unoszenie się w kierunku powierzchni urządzenia DAF, gdzie są one oddzielane za pomocą systemuskimmerów.

Osad opada do komory osadowej na dnie urządzenia DAF i jest usuwany przez system odprowadzania osadu. Osady biologiczne są częściowo zawracane do reaktora biologicznego, a częściowo odprowadzane. Ponieważ osady te są wysoce skoncentrowane, możliwe jest osiągnięcie bardzo wysokich stężeń biomasy w reaktorze, co skutkuje większą wydajnością rozkładu zanieczyszczeń.

Urządzenie DAF zapewnia idealnie oczyszczoną wodę, którą można odprowadzać zgodnie z obowiązującymi wymogami dotyczącymi zrzutu.

Część osadu nie zostanie odprowadzona, lecz zostanie ponownie wprowadzona do reaktora biologicznego w celu utrzymania stałego stężenia biomasy, natomiast pozostała część zostanie usunięta w ramach czyszczenia.

Dzięki systemom FBR zaprojektowanym i wyprodukowanym przez SIGMADAF można skutecznie osiągnąć limity zrzutu określone w obowiązujących przepisach.

2. Zalety systemu FBR

• Stały przepływ i stała jakość oczyszczonej wody odpływowej.
• Wysoka niezawodność i stabilność procesu, ponieważ system DAF jest odporny na wahania jakości osadu.
• Są to systemy kompaktowe, a rozmiar reaktora jest mniejszy niż w przypadku zastosowania konwencjonalnego systemu z osadem czynnym o tej samej wydajności, ponieważ stężenie biomasy osiągane w reaktorze jest znacznie wyższe.
• Urządzenie DAF jest mniejsze niż tradycyjny osadnik i wymaga mniej prac budowlanych oraz mniej ingerencji w teren.
• Osady uzyskane za pomocą systemu DAF zawierają od 3% do 5% suchej masy, co stanowi znacznie wyższe stężenie niż w przypadku osadników konwencjonalnych. Objętość osadów jest mniejsza, co przekłada się na oszczędności w zakresie kosztów zagospodarowania i odwadniania.
• Mają one szerokie zastosowanie w przemyśle: w zakładach mięsnych i rzeźniach, zakładach przetwórstwa spożywczego, zakładach przetwórstwa rybnego, zakładach mleczarskich, zakładach produkujących soki i napoje słodzone, cukiernictwie i piekarnictwie, przemyśle tekstylnym i farbiarskim, przemyśle olejowym i chemicznym, farmaceutycznym itp.

3. Przykłady udanych zastosowań systemów FBR w oczyszczaniu ścieków

Poniżej przedstawiamy sześć przykładów udanych wdrożeń,wktórych uzyskano doskonałe wyniki w zakresie oczyszczania ścieków przemysłowych przy użyciu systemów FBR.

3.1. Biologiczne oczyszczanie ścieków z przemysłu przetwórstwa słodu z wykorzystaniem systemu FBR 

Rok:2011

Lokalizacja projektu: ZakładfirmyCargillw Villaverde w Madrycie.

Cele: ·Spełnienie wymogów prawnych dotyczących odprowadzania ścieków. Możliwość dostosowania instalacji do zmieniających się potrzeb wynikających z rozbudowy zakładu produkcyjnego.

Zainstalowane urządzenia: systemprzesiewania i homogenizacji; reaktor tlenowy z systemami napowietrzania JET oraz systemem dozowania składników odżywczych; system koagulacji i flokulacji SIGMA PFL z systemem dozowania polielektrolitu; system klarowania DAF z urządzeniem SIGMA DAF FPAC-120; kompleksowa obróbka osadu za pomocą zbiornika zagęszczającego i dekantera odśrodkowego; oprzyrządowanie, systemy sterowania i automatyzacji całego procesu.

Wydajność:1000^m³/dobę.

ChZT	DBO5	NTK	Fosfor ogółem
4000 mg/l	2000 mg/l	100 mg/l	20 mg/l

Usuwanie ChZT	Usuwanie BZT₅	Usuwanie TKN	Usuwanie fosforu całkowitego
> 75%	> 75%	> 50%	> 50%

Scena

Firma Cargill jest światowym liderem w produkcji żywności oraz produktów i usług rolniczych, a przetwórstwo słodu stanowi jedną z jej specjalności. Przemysł przetwórstwa słodu zużywa duże ilości wody do mycia i przetwarzania zarówno produktów pośrednich, jak i końcowych. Wody te charakteryzują się wysoką biodegradowalnością, co pozwala na stosowanie wysoce skutecznych metod oczyszczania biologicznego.

Firma SIGMADAF zaprojektowała i zainstalowała kompletną oczyszczalnię ścieków powstających w zakładzie przetwórstwa słodu w Villaverde w Madrycie. Oczyszczalnia obejmuje następujące procesy:

• System biologiczny z napowietrzaniem służący do usuwania ładunku organicznego i składników odżywczych.
• Na wyjściu z reaktora biologicznego zainstalowano system oddzielania osadu metodą koagulacji i flokulacji oraz oczyszczania metodą flotacji DAF.

Dzięki tym urządzeniom uzyskuje się osady o zawartości suchej masy 3–4 razy większej niż w przypadku jakiegokolwiek konwencjonalnego systemu z osadem czynnym i sedymentacją.

Po przepuszczeniu ścieków przez urządzenie do flotacji SIGMA DAF FPAC-120 otrzymuje się:

• Woda doskonale oczyszczona, którą można odprowadzać zgodnie z wymogami dotyczącymi zrzutu.
• Szlam ten jest częściowo zawracany do reaktora biologicznego w celu utrzymania stałego stężenia biomasy, a częściowo odprowadzany jako osad.

Dodanie polielektrolitu do układu klarowania pozwala na tworzenie łatwo oddzielalnych kłaczków biomasy, a także zapewnia wysokie stężenie biomasy w reaktorze, co pozwala uzyskać wyższą wydajność niż w przypadku innych biologicznych układów z zawieszoną biomasą

Ponadto firma SIGMADAF projektuje i instaluje systemy oczyszczania osadów powstałych w wyniku odwadniania za pomocą dekantatora odśrodkowego.

Schemat procesu

3.2. Biologiczne oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu mleczarskiego metodą FBR

Rok:2009

Lokalizacja projektu: Zakładfirmy HELADOS ESTIU S.A. w Ribarroja, Walencja.

Cele: Usunięcie ładunku organicznego pochodzącego z etapu wstępnego oczyszczania przed odprowadzeniem ścieków do sieci kanalizacyjnej.

Zainstalowane urządzenia:zbiornik homogenizacji i napowietrzania (biologiczny); system napowietrzania i recyrkulacji AQUAJET do zbiornika oczyszczania biologicznego; system flokulacji w linii SIGMA PFL; system flotacji powietrzem rozpuszczonym SIGMA DAF FPAC-PWL; zbiornik zagęszczania osadu i odwadniania za pomocą dekantatora odśrodkowego; urządzenia do dozowania środków chemicznych i składników odżywczych; urządzenia sterujące i automatyzacyjne.

Wydajność:1000^m³/dobę.

ChZT	DBO5
4500 mg/l	2500 mg/l

Usuwanie ChZT	Zawartość suchej masy w osadzie odwirowanym
90%	> 50%

Scena

Firma Helados ESTIU S.A. zajmuje się produkcją lodów. Jej ścieki charakteryzują się bardzo wysokim obciążeniem masowym. Instalacje są już wyposażone w system wstępnego oczyszczania, jednak klient pragnie wprowadzić dodatkowe oczyszczanie biologiczne w celu usunięcia ładunku organicznego oraz spełnienia limitów dopuszczalnych dla zrzutu do sieci kanalizacyjnej.

Firma SIGMA zaprojektowała i zainstalowała proces FBR, obejmujący reaktor napowietrzający, w którym substancje organiczne przekształcane są w kłaczki mikrobiologiczne w wyniku adsorpcji i aglomeracji, oraz urządzenie DAF służące do oddzielania biomasy poprzez flokulację i wtórne klarowanie. Dzięki tym specjalistycznym urządzeniom uzyskuje się osad o zawartości suchej masy 3–4 razy większej niż w przypadku jakiegokolwiek systemu konwencjonalnego.

System flotacyjny SIGMA DAF FPAC-PWL to modułowy system, który można łatwo rozbudowywać i który charakteryzuje się dużą zdolnością dostosowania do różnych stężeń biomasy.

Firma SIGMA zainstalowała ponadto kompletny proces oczyszczania osadów: zagęszczanie i odwadnianie w dekanterze odśrodkowym.

Schemat procesu

3.3. Biologiczne oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu spożywczego metodą FBR

Rok:2010

Lokalizacja projektu: Zakładfirmy Tostaderos Sol de Alba S.A.

Cele:Zainstalowanie systemu oczyszczania biologicznego i osadowania po istniejącym etapie wstępnego oczyszczania, co pozwoli na spełnienie norm dotyczących zrzutu ścieków.

Zainstalowane urządzenia:zbiornik homogenizacji i napowietrzania (biologiczny); system napowietrzania i recyrkulacji MTJET do zbiornika oczyszczania biologicznego; system flotacji SIGMA DAF FPAC-PWL-35; urządzenia do dozowania składników odżywczych i polielektrolitu; urządzenia sterujące i automatyzacyjne.

Wydajność:430^m³/dobę.

ChZT	DBO5	Azot całkowity
4000 mg/l	1000 mg/l	60 mg/l

Usuwanie ChZT	Usuwanie BZT₅	Usuwanie azotu całkowitego
> 60%	> 88%	> 56%

Scena

W zakładzie Tostaderos Sol de Alba S.A., gdzie odbywa się produkcja prażonej kukurydzy, stosowany jest system wstępnego oczyszczania ścieków, który jednak nie spełnia wymogów dotyczących odprowadzania ścieków. Zaprojektowano i zainstalowano biologiczny system oczyszczania typu FBR, zasilany ściekami pochodzącymi z tego wstępnego oczyszczania.

3.4. Kompleksowe oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu spożywczego metodą RANC + FBR

Rok:2016

Lokalizacja projektu: Fabrykamrożonek Navarra w Fustiñana, Nawarra.

Cele: Zainstalowaniekompleksowego systemu oczyszczania ścieków pochodzących z zakładów przetwórstwa warzyw, który umożliwi spełnienie wymogów dotyczących odprowadzania ścieków.

Elastyczny system oczyszczania, który dostosowuje się do dużych wahań i sezonowości ścieków, zarówno pod względem przepływu, jak i ładunku organicznego.

Zainstalowane urządzenia:systemy pompowania, przesiewania i oddzielania piasku ze ścieków; zbiornik homogenizacyjny; reaktor beztlenowy SIGMA RANC; filtr gazowy; osadnik SIGMA BIODAF-FPBC-PWF; reaktor tlenowy z osadem czynnym; osadnik końcowy SIGMA BIODAF 200-TWIN; systemy flokulacji SIGMA PFL; system oczyszczania osadu poprzez odwadnianie za pomocą dekantera odśrodkowego. Systemy sterowania i automatyki.

Wydajność:1300^m³/dobę.

ChZT	DBO5	BHP	N-NTK
15 000 mg/l	8000 mg/l	2000 mg/l	175 mg/l

Usuwanie ChZT	Usuwanie SST	Eliminacja N-NTK
> 96%	> 97%	> 91%

Scena

Congelados de Navarra S.A. to firma zajmująca się przetwórstwem warzyw przeznaczonych do zamrażania. Ścieki charakteryzują się wysoką zawartością biodegradowalnych związków organicznych, dlatego zaprojektowano i zainstalowano kompletną oczyszczalnię biologiczną, aby zapewnić zgodność z normami dotyczącymi zrzutu ścieków.

Zainstalowano dwa procesy biologiczne połączone szeregowo: fermentację beztlenową w reaktorze SIGMA RANC oraz oczyszczanie tlenowe w reaktorze SIGMA FBR. Instalacja obejmuje również linię do filtracji gazów oraz kompleksowy system przetwarzania osadu. Ze względu na sezonowość produkcji warzyw instalacja jest solidna, ale elastyczna i może dostosowywać się do zmian w produkcji zarówno pod względem przepływu, jak i charakteru wody (pochodzącej z przetwarzania szerokiej gamy warzyw: kalafiora, brokułów, ryżu, ziemniaków, groszku, marchwi itp.).

Proces fermentacji beztlenowej RANC odbywa się w reaktorze kontaktowym z przepływem wznoszącym, w którym w warunkach beztlenowych następuje rozkład związków organicznych, przekształcając ChZT i BZT₅ głównie w biogaz i wytwarzając bardzo niewielką ilość osadu. Osad beztlenowy jest oddzielany poprzez klarowanie flotacyjne w systemie SIGMA BIODAF-FPBC-PWF. Wytworzony biogaz jest oczyszczany w filtrze w celu usunięcia siarkowodoru.

Proces FBR (flotation bio-reactor) polega na zastosowaniu reaktora napowietrzającego, w którym odbywa się oczyszczanie biologiczne w obecności tlenu. Proces ten przekształca substancję organiczną, która nie została usunięta w reaktorze beztlenowym, w kłaczki mikrobiologiczne poprzez adsorpcję i aglomerację. Te kłaczki biomasy są oddzielane poprzez koagulację, flokulację i wtórne klarowanie metodą flotacji DAF w urządzeniu SIGMA BIODAF 200-TWIN.

Urządzenia do oczyszczania metodą flotacji z serii SIGMA BIODAF to specjalistyczne urządzenia, które charakteryzują się większą niezawodnością w przypadku osadów spienionych o niskiej prędkości sedymentacji.

Szlamy powstające w obu procesach klarowania są wspólnie przetwarzane poprzez odwadnianie w odśrodkowym osadniku.

3.5. Instalacja osadnika SIGMA DAF w ramach procesu FBR w oczyszczaniu ścieków z przemysłu mięsnego

Rok:2019

Lokalizacja projektu: CárnicasMedina w Walencji.

Cele:Zainstalowanie systemu oczyszczania wtórnego po istniejącym już systemie oczyszczania biologicznego.

Zainstalowane urządzenia: systemkoagulacji i flokulacji w linii SIGMA PFL-180, system DAF FPAC160/200.

Wydajność:200^m³/dobę

BHP	Oleje i smary
4500 mg/l	500 mg/l

Usuwanie SST	Usuwanie olejów i tłuszczów
90%	90%

Scena

Cárnicas Medina to wiodąca firma w branży mięsnej. Jej zakład w Walencji posiada oczyszczalnię ścieków wykorzystującą procesy biologiczne i wymaga zainstalowania urządzenia do wtórnego osadzania.

Proces FBR („flotation bio-reactor”) polega na wykorzystaniu istniejącego już w zakładzie reaktora biologicznego, w którym odbywa się usuwanie substancji organicznych, a następnie przeprowadzany jest połączony proces koagulacji i flokulacji, po którym następuje klarowanie.

Koagulacja i flokulacja odbywa się w urządzeniu SIGMA PFL-180, do którego dodaje się środek koagulujący w celu zagregowania biomasy wytworzonej w reaktorze biologicznym oraz środek flokulujący (polielektrolit) w celu utworzenia większych kłaczków z tych skupisk biomasy.

Oczyszczanie za pomocą systemu DAF umożliwia oddzielenie powstałych kłaczków.

Systemy DAF są stosowane do oddzielania olejów, tłuszczów, cząstek stałych i kłaczków, które nie mają wystarczającej siły wyporu, by unosić się na powierzchni. Sprawdzają się one również doskonale w sytuacjach, gdy mieszanina emulgowanych tłuszczów, olejów i cząstek stałych wpływa na gęstość zanieczyszczeń.

Wielkość pęcherzyków powietrza wynosi od 30 do 50 mikronów, co sprawia, że pęcherzyki łatwo przylegają do cząstek o tej samej wielkości lub większych.

Nasze systemy DAF to elastyczne, niezawodne i wytrzymałe urządzenia, które można łatwo dostosować do ewentualnych wahań w ilości wytwarzanych ścieków oraz w pracy oczyszczalni.

Schemat procesu

3.6. Kompleksowe oczyszczanie ścieków pochodzących z przemysłu mięsnego za pomocą biologicznego systemu SIGMA FBR

Rok: 2018

Lokalizacja projektu:Rzeźnia bydła należąca do przedsiębiorstwa mięsnego Vall d’en Bas w miejscowości Sant Privat d’en Bas w prowincji Girona.

Cele: Przestrzeganieobowiązujących przepisów dotyczących odprowadzania ścieków oraz dostosowanie do ewentualnych przyszłych zmian w rzeźni.

Zainstalowane urządzenia: sitodo oddzielania cząstek stałych, separator cząstek stałych, olejów i tłuszczów SIGMA ACAF-025, reaktor beztlenowo-tlenowy z dyfuzorami, system flokulacji w linii SIGMA PFL-020, osadnik wtórny flotacyjny SIGMA BIODAF FPAC 50, zagęszczacz i dekanter odśrodkowy do oczyszczania osadów, kompletne systemy sterowania i kontroli.

Wydajność: 150^m³/dobę

ChZT	NTK	NH4+	BHP	Oleje i tłuszcze
6000 mg/l	500 mg/l	175 mg/l	2000 mg/l	500 mg/l

ChZT	NTK	NH4+	BHP	Oleje i tłuszcze
> 75%	> 82%	> 65%	> 85%	> 96%

Scena

Cárniques Vall d’en Bas to wiodąca firma w branży mięsnej. Jej rzeźnia bydła wymaga kompleksowego oczyszczania ścieków. Głównym celem jest zapewnienie zgodności z limitami dopuszczalnymi dla odprowadzania oczyszczonej wody.

Zainstalowano system wstępnego oczyszczania, składający się z systemu przesiewania, a następnie osadnika wstępnego wykorzystującego flotację z indukowaną kawitacją powietrzną SIGMA ACAF-25. W ramach tego etapu wstępnego oczyszczania usuwane są większe cząstki stałe, oleje i tłuszcze.

Oczyszczanie wtórne odbywa się w biologicznym systemie FBR, który składa się z reaktora beztlenowo-tlenowego z długotrwałym napowietrzaniem osadu czynnego. Ten proces biologiczny usuwa substancje organiczne poprzez reakcje biologiczne z biomasą. Podczas tego procesu powstają kłaczki mikrobiologiczne w wyniku adsorpcji i aglomeracji. Te kłaczki biomasy są następnie oddzielane poprzez koagulację, flokulację i wtórne klarowanie metodą flotacji DAF.

Koagulację i flokulację przeprowadza się w urządzeniu SIGMA PFL-020, do którego dodaje się środek koagulujący w celu zagęszczenia powstałej biomasy oraz środek flokulujący (polielektrolit) w celu połączenia tych skupisk biomasy w większe flokule.

Wtórne klarowanie metodą flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza umożliwia oddzielenie powstałych kłaczków za pomocą mikropęcherzyków rozpuszczonego powietrza. Proces ten odbywa się w urządzeniu SIGMA BIODAF FPAC-50.

Urządzenia do oczyszczania metodą flotacji z serii SIGMA BIODAF to specjalistyczne urządzenia, które zapewniają większą niezawodność w przypadku szlamów spienionych o niskiej prędkości sedymentacji, takich jak te typowo powstające podczas oczyszczania ścieków przemysłowych.

Osady powstałe w obu procesach klarowania są wspólnie przetwarzane poprzez zagęszczanie i odwadnianie w urządzeniu typu dekanter odśrodkowy. W ten sposób uzyskuje się osady odwodnione o zawartości 20% suchej masy.

^{Schemat procesu}