Technologie Oczyszczania Ścieków w Przetwórstwie Drobiu
- Szczegóły
Przetwórstwo drobiu generuje znaczne ilości ścieków, których oczyszczanie jest kluczowe dla ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju. Nowoczesne technologie oferują efektywne metody redukcji zanieczyszczeń i odzysku wody, co przekłada się na korzyści ekonomiczne i ekologiczne.
Mechaniczne Podczyszczanie Ścieków
Większość strumieni ścieków przemysłowych zawiera elementy stałe, które muszą zostać usunięte zanim ścieki trafią do urządzeń oczyszczalni. W instalacjach stosuje się dwa etapy podczyszczania mechanicznego: zgrubne i dokładne.
Podczyszczanie zgrubne usuwa największe elementy, o przekroju powyżej 20 mm i jest realizowane już na wlocie do pierwszej pompowni, zanim ścieki będą miały kontakt z jakąkolwiek pompą.
Celem dokładnego podczyszczania mechanicznego jest dalsze usuwanie cząstek stałych, przy czym ich przekrój spada poniżej 3 mm, najczęściej do 1 mm, choć w niektórych przypadkach właściwe jest zastosowanie nawet mniejszych przekrojów (do 0.25mm). Na tym etapie wykorzystuje się sita łukowe i obrotowe.
Podczyszczanie mechaniczne wiąże się z bardzo niewielkimi kosztami, wynikającymi głównie z zużycia wody płuczącej sita. Nie są stosowane żadne reagenty, a zużycie energii jest minimalne.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Chemiczne Metody Oczyszczania Ścieków
Ścieki w zakładach przemysłowych powstają w wielu miejscach i w wielu procesach. W efekcie ich ilość i skład wahają się znacznie w ciągu doby, a czasem wielu dni. Dopasowywanie procesu oczyszczania do szybko zmieniających się ścieków byłoby nieefektywne i nieekonomiczne.
Neutralizacja pH
Zapewnienie odpowiedniej wartości pH w ściekach jest bardzo ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, każdy odbiornik (kanalizacja, środowisko) wymaga, aby kierowane do niego ścieki miały pH w z góry ustalonym zakresie. Emi oferuje szeroką gamę rozwiązań, od prostych układów z jednym pomiarem i dozowaniem jednego środka neutralizującego po skomplikowane, wieloetapowe i wymagające stosowania szczególnych środków neutralizujących.
Flotacja
Flotacja jest najbardziej efektywną metodą usuwania zanieczyszczeń takich jak tłuszcze, zawiesiny, substancje ropopochodne i inne substancje nierozpuszczone występujące ściekach przemysłowych. Wyodrębnienie tych zanieczyszczeń odbywa się w procesach chemicznych przy użyciu koagulantów i flokulantów (polimerów). Po wyodrębnieniu następuje rozdzielenie z użyciem mieszanki wodno-powietrznej w komorze flotatora. Powstały osad jest odprowadzany poza układ i ewentualnie odwadniany przed oddaniem do utylizacji.
Biologiczne Metody Oczyszczania Ścieków
Membranowy Reaktor Biologiczny (MBR)
Membranowy reaktor biologiczny (MBR) to zaawansowany system oczyszczania ścieków, który łączy proces biologicznego rozkładu z filtracją membranową. W pierwszym etapie ścieki są kierowane do reaktora biologicznego, gdzie mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia organiczne. Następnie mieszanina ścieków i osadu przepływa przez membrany, które działają jak filtry, zatrzymując cząstki stałe i mikroorganizmy, a przepuszczając oczyszczoną wodę. Membrany te mogą być zanurzone bezpośrednio w reaktorze lub umieszczone w osobnym module filtracyjnym. Dzięki zastosowaniu membran, MBR zapewnia wysoką jakość oczyszczonej wody, eliminując potrzebę stosowania osadników wtórnych. System ten jest efektywny w usuwaniu zarówno zanieczyszczeń organicznych, jak i patogenów, dzięki czemu może być stosowany do różnych zastosowań, w tym do uzyskiwania wody o jakości wody pitnej.
Ultrafiltracja
Ultrafiltracja to proces membranowy wykorzystywany do oczyszczania wody, polegający na przepuszczaniu jej przez półprzepuszczalne membrany, które zatrzymują cząstki stałe, bakterie i wirusy. Membrany te mogą mieć różne kształty, takie jak płytowe (flat-sheet) i nitkowe (hollow-fiber). W zależności od materiału, z którego są wykonane, membrany mogą być z polifluorku winylidenu (PVDF) lub węglika krzemu (SiC). Sposób filtracji membran może przebiegać od wewnątrz do zewnątrz (inside-out) lub od zewnątrz do wewnątrz (outside-in). Tryby pracy ultrafiltracji mogą być oparte na podciśnieniu (vacuum-driven), gdzie woda jest zasysana przez membrany, lub nadciśnieniu (pressure-driven), gdzie woda jest przepychana przez membrany pod ciśnieniem. W obu trybach membrany zatrzymują zanieczyszczenia, umożliwiając przepływ tylko czystej wody.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Odwadnianie Osadów
Odwadnianie osadów powstających przy oczyszczaniu ścieków przemysłowych to kluczowy proces mający na celu redukcję objętości osadów oraz poprawę ich właściwości do dalszego przetwarzania lub utylizacji. Proces ten polega na usunięciu jak największej ilości wody z osadów, co osiąga się za pomocą różnych metod, takich jak wirówki, prasy filtracyjne czy odwadnianie próżniowe. Głównym celem odwadniania jest zmniejszenie masy i objętości osadów, co przekłada się na niższe koszty transportu i składowania. Odwodnione osady mają również lepsze właściwości mechaniczne, co ułatwia ich dalsze przetwarzanie, takie jak kompostowanie, spalanie czy produkcja biogazu. Dodatkowo, zmniejszenie zawartości wody w osadach minimalizuje ryzyko wycieków i zanieczyszczenia środowiska. Proces odwadniania może także zwiększyć efektywność dalszych etapów oczyszczania, na przykład przez poprawę warunków fermentacji beztlenowej.
Innowacyjne Technologie Oczyszczania
Nowoczesne technologie produkcji żywności są ukierunkowane na wyeliminowanie z produkcji ścieków i odpadów. Coraz powszechniejsze są systemy „Zero waste discharge” i „Zero liquid discharge”. Nowoczesne oczyszczania ścieków polega na odzyskaniu ze ścieków cennych składników białkowych i tłuszczowych przeznaczonych następnie do wykorzystania na cele np. paszowe. Woda odzyskana ze ścieków jest ponownie wykorzystywana do procesów technologicznych.
Metody odzysku wody, które zostały skutecznie zastosowane np. w galwanizerniach w Japonii czy USA już wiele lat temu, dzisiaj są stosowane w ubojniach drobiu w tych samych krajach. Woda z odzysku jest czyściejsza od wody wodociągowej i jałowa. Odzysk oznacza oczyszczenie ścieków i eliminację opłat za świeżą wodę i opłat za zrzut ścieków podczyszczonych czy oczyszczonych.
Woda z Nano-Pęcherzykami (NB)
Pod koniec XX wieku w Japonii pojawiła się technologia umożliwiająca zrezygnowanie z używania tradycyjnych chemikaliów do otrzymania wody o specjalnych właściwościach. Okazało się, że woda do której wprowadzono dowolny gaz w postaci bardzo drobnych pęcherzyków mniejszych od 40 mikrometrów (MB) ma właściwości wody zmiękczonej. Takie pęcherzyki są naładowane ujemnie i w kontakcie z naładowanymi dodatnio substancjami, np. mikroorganizmami, eksplodują i generują rodniki hydroksylowe OH*. Eksplozja takiego pęcherzyka powoduje zniszczenie wszelkich mikroorganizmów w wyniku powstania ultradźwięków. Daje to efekt myjki ultradźwiękowej (stosowanej do czyszczenia i sterylizacji narzędzi chirurgicznych) i dodatkowo utlenia wszystkie zanieczyszczenia wody.
Jeszcze ciekawsze efekty uzyskuje się po wytworzeniu w wodzie pęcherzyków mniejszych od 0,4 mikrometra, czyli nano-pęcherzyków (NB). Takie pęcherzyki nie tylko nie łączą się ze sobą, ale są stabilne przez kilka miesięcy. Gaz zamknięty w takim nano-pęcherzyku praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie. To umożliwiło wytworzenie wody z nano-pęcherzykami ozonu O3 do mycia i dezynfekcji powierzchni, maszyn narzędzi czy pojemników.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Woda Ozonowa
Na świecie coraz częściej stosuje się ozon, którego potencjał utleniający wynosi 2,07 V. W ostatnich latach w USA i Japonii coraz powszechniej stosuje się tzw. wodę ozonową. Zaletą tego rozwiązania jest brak toksycznych pozostałości w ściekach bowiem ozon rozpada się na tlen cząsteczkowy i powoduje to zabezpieczenie ścieków przed zagniwaniem, fermentacją beztlenową w kanalizacji i przechodzeniu białek stałych w rozpuszczalne i trudne do usunięcia, formy azotu.
Woda ozonowa jest trudna do wytworzenia bowiem wymaga wprowadzania ozonu do wody w postaci nano-pęcherzyków o rozmiarach mniejszych od 0,4 mikrometra. Dopiero tak małe rozmiary pęcherzyków umożliwiają zabezpieczenie przed emisją ozonu do atmosfery i wynikającą z tego faktu koniecznością wyłapywania ozonu resztkowego i jego rozkładu katalitycznego. Produkcja ozonu wg. najnowocześniejszych technologii zużywa ok. 12 kWh energii na wytworzenie 1 kg ozonu. Jeżeli ozon jest całkowicie zużywany do dezynfekcji to daje to znaczne obniżenie udziału kosztów dezynfekcji w kosztach produkcji.
Dobrze wytworzona woda ozonowa to super małe i stabilne pęcherzyki gazowego ozonu o średnicach mniejszych od 100 nm w których panuje ciśnienie zbliżone do 39 barów. Przy kontakcie ujemnie naładowanego pęcherzyka z dodatnio naładowanym mikroorganizmem dochodzi do eksplozji, która wytwarza w punkcie temperaturę 4.500°C - 5.500 °C, powstaniem fali ultradźwiękowej i rodników hydroksylowych OH*. Rodnik OH* charakteryzuje się potencjałem utleniającym 2,8 V, a więc znacznie wyższym od ozonu O3. Tak silny utleniacz niszczy nawet wirusy.
W przypadku utleniania mikroorganizmów za pomocą rodników hydroksylowych nie ma niebezpieczeństwa powstawania toksycznych produktów niepełnego utlenienia zanieczyszczeń, jak to ma miejsce w przypadku stosowania związków chloru czy nawet gazowego ozonu.
Pękające pęcherzyki bardzo skutecznie oczyszczają wszelkie powierzchnie stałe. Nawet w przypadku tłuszczów uzyskuje się redukcje poziomu pozostałych zanieczyszczeń poniżej 10-9g/cm2 co nie udawało się uzyskać przy użyciu środków chemicznych. Ta metoda czyszczenia od kilku lat jest stosowana przez NASA i ESA do czyszczenia elementów rakiet kosmicznych czy sputników.
Stosowanie wody z nano-pęcherzykami ozonu nie ogranicza możliwości mycia w podwyższonych temperaturach. W wyniku mycia wodą z nano-pęcherzykami ozonu powstają ścieki, które zasadniczo różnią się od ścieków z tradycyjnego przetwórstwa - charakteryzują się wyraźnie niższymi stężeniami substancji rozpuszczonych. Ozon powoduje samo-koagulację zawiesin i koloidów. Duże stężenie tlenu zabezpiecza przed degradacją białek do azotu rozpuszczonego. W sieci kanalizacyjnej zakładu mięsnego nie powstają osady i biofilmy bakteryjne. Szacuje się, że wprowadzenie wody z NB ozonu w miejsce tradycyjnych chemikaliów zmniejsza zużycie wody o ok.
Flotacja MNB O3
Znacznie lepsze efekty można uzyskać stosując flotację MNB O3 z użyciem mikro- i nano-pęcherzyków ozonu. Taka technologia oczyszczania daje możliwość praktycznie 100% usunięcia zawiesin stałych i koloidalnych oraz tłuszczów przy 50% redukcji zużycia energii. Flotacja MNB O3 redukuje również ładunki rozpuszczalne zanieczyszczeń, bowiem powstające w ściekach rodniki hydroksylowe OH* znakomicie redukują ładunki rozpuszczone ChZT i BZT5. Wyższy poziom oczyszczenia ścieków można regulować przez wprowadzanie coraz większych dawek ozonu aż do uzyskania całkowitego oczyszczenia wody.
Odzysk Wody
W wielu krajach do odzysku wody są stosowane metody filtracji membranowej (MF, UF, NF, RO). Ten system od trzech lat rewolucjonizuje wiele technologii mycia i membranowych na całym świecie. Generator montuje się na przewodzie rurowym bez zasilania energetycznego i doprowadzenia gazu. Nanopecherzyki w znacznej koncentracji powstają podczas przepływu cieczy przez generator i woda nabiera właściwości wody zmiękczonej, dezynfekuje i niszczy biofilmy bakteryjne bez dodawania jakichkolwiek chemikaliów.
Produktami takiej flotacji są flotat o koncentracji 6-8% s.m. oraz czysta woda o SDI 1, czyli nadająca się do bezpośredniego ponownego użycia lub podania na instalację odwróconej osmozy RO do uzyskania wody super-czystej. Obecność nano-pęcherzyków w takiej wodzie redukuje zanieczyszczenie membran i znacząco obniża koszty RO. Woda z nanopęcherzykami NB ozonu pozwala jednocześnie na znaczne skrócenie czasu mycia i zmniejszenie zużycia wody podczas czyszczenia instalacji produkcyjnych. Sama obecność NB w wodzie znakomicie chroni przed powstawaniem biofilmów bakteryjnych i osadzaniem kamienia bez konieczności chemicznego zmiękczania wody.
Ścieki pozbawione substancji chemicznych są znacznie łatwiejsze do oczyszczenia i recyklingu wody. Osady ściekowe bez substancji chemicznych mogą być wykorzystane do produkcji np. karmy dla ryb. Ścieki po wprowadzeniu NB O3 nie generują przykrych zapachów. Zastosowanie flotacji z mikro-nanopęcherzykami pozwala na oszczędności energii na poziomie ok. 50% w stosunku do tradycyjnego systemu flotacji DAF.
| Substancja | Potencjał Utleniający (V) |
|---|---|
| Chlor | 1.4 |
| Dwutlenek Chloru | 1.5 |
| Perhydrol | 1.8 |
| Ozon (O3) | 2.07 |
| Rodnik Hydroksylowy (OH*) | 2.8 |
tags: #przetwórstwo #drobiu #oczyszczalnia #ścieków #technologie
