Oczyszczanie ścieków z wybranych zakładów przemysłu spożywczego

• Autorzy: Krzanowski S. , Walega A. , Pasmionka I.

Warianty tytułu

EN

Treatment of sewage from selected food manufacturing plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ścieki przemysłowe stanowią aktualnie dominującą pozycję w ogólnym bilansie powstających ścieków, przy obserwowanej tendencji do zmniejszania się ich ilości. W przypadku oczyszczania przedmiotowych ścieków występują znaczne problemy technologiczne z uwagi na specyfikę produkcji w zakładach przemysłowych, która wpływa na nierównomierność i wielkość ładunku wprowadzanych zanieczyszczeń. Duża zmienność ilościowa i jakościowa powstających ścieków jest widoczna nawet w obrębie zakładów o takim samym profilu produkcji. Stąd konieczne jest dokładne rozpoznanie właściwości ścieków powstających nie tyle z tych samych gałęzi przemysłu, ale nawet z poszczególnych zakładów produkcyjnych. Spośród wszystkich zakładów sektora spożywczego dotychczas najmniej rozpoznane literaturowo są właściwości fizykochemiczne ścieków powstające w przemyśle cukierniczym. Stąd celem pracy jest charakterystyka ścieków powstających w zakładach przemysłu cukierniczego i porównanie ich z właściwościami ścieków z innych zakładów przemysłu spożywczego. Główny nacisk położono na analizę wyników badań nad oczyszczaniem ścieków cukierniczych w modelowym bioreaktorze z osadem czynnym. Cechą charakterystyczną powstających ścieków w zakładach przemysłu cukierniczego są duże wahania ilości zanieczyszczeń, co bardzo często jest powodem obserwowanych trudności w eksploatacji ciągu technologicznego oczyszczalni. Na tle innych zakładów przemysłu spożywczego (mleczarni, rzeźni, browarów, cukrowni) ścieki cukiernicze charakteryzują się mniejszymi zawartościami zanieczyszczeń, lecz podobnymi ich wahaniami w odpływie. Natomiast w porównaniu do ścieków bytowych zawierają nieco więcej zanieczyszczeń organicznych, zawiesin i azotu ogólnego. Powyższe parametry omawianych ścieków wskazują na możliwość ich wspólnego oczyszczania. Zmieszanie przed oczyszczaniem ścieków cukierniczych z bytowymi ograniczałoby nierównomierność stężeń i ładunków zanieczyszczeń, a tym samym wpływałoby korzystnie na ich bilans w dopływie do oczyszczalni. Badane ścieki można uznać za podatne na biologiczny rozkład, gdyż ogólny udział substancji organicznej rozkładalnej wynosi 92% całkowitego ChZT i jest wyższy od spotykanego w ściekach miejskich, który waha się w granicach 75-80% całkowitego ChZT. Frakcja organiczna nierozpuszczalna rozkładalna w ściekach cukierniczych stanowi około 20% całkowitego ChZT, co w porównaniu do ścieków bytowych, w których udział tej frakcji osiąga 50%, stanowi zdecydowanie mniejszą wartość. Zastosowany do oczyszczania ścieków cukierniczych układ technologiczny stanowił dwufazowy reaktor biologiczny z osadem czynnym, przystosowany do zwiększonego usuwania związków azotu ze ścieków. W skład ciągu technologicz6 nego modelowej oczyszczalni wchodziły następujące elementy: komora denitryfikacji, bioreaktor składający się z dwóch współśrodkowo umieszczonych komór – wewnętrznej komory nitryfikacji oraz zewnętrznej, spełniającej rolę osadnika wtórnego. W badanym układzie zastosowano zewnętrzną i wewnętrzną recyrkulację osadu. Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki wskazują, że przyjęty układ technologiczny może zapewnić wystarczającą redukcję zanieczyszczeń ze ścieków, spełniającą wymogi pozwolenia wodno-prawnego udzielonego zakładowi. Uzyskane na etapie badań prawdopodobieństwo nie przekroczenia analizowanych wskaźników zanieczyszczeń w odpływie z osadnika wtórnego przedstawia się następująco: dla BZT5 – 100%, ChZT – 100%, zawiesiny ogólnej – 100%, azotu ogólnego – 72,5% i fosforu ogólnego – 100%. Parametry technologiczne bioreaktora, przy których uzyskano najbardziej zadowalające wyniki przedstawiają się następująco: stężenie tlenu w komorze napowietrzania: 2,0 mgO2·dm-3, odczyn w komorze napowietrzania: 8,4 – 8,8, wiek osadu: 6-11 dób, obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń: 0,2 kgBZT5·kgsm-1·d-1, indeks osadu: 120 ml·g-1 i stopień recyrkulacji osadu: 100 – 240%. Mimo zadowalających efektów oczyszczania, często, ze względu na bardzo zmienne właściwości fizykochemiczne ścieków surowych, badany układ pracował niestabilnie. Dotyczyło to głównie wahań stężeń związków azotu. Występujące gwałtowne obciążenia szokowe osadu czynnego ładunkiem azotu amonowego prowadziły do zmian w populacji mikroorganizmów, co w konsekwencji powodowało zmniejszenie szybkości nitryfikacji i problemy z denitryfikacją. Analiza mikrobiologiczna osadu czynnego wykazała, że był on w dobrej kondycji i stabilny pomimo problemów związanych z jego puchnięciem wywołanym przez bakterie nitkowate. W badanym osadzie czynnym stwierdzono łącznie 17 gatunków orzęsków, w tym 8 gatunków wolno pływających, 4 gatunki pełzających oraz 5 gatunków osiadłych. Jedynie na początku okresu wpracowania i po zatruciu osadu, przez krótki okres czasu rozwijały się korzenionóżki, które nie są korzystną grupą organizmów w osadzie. W celu wyeliminowania problemów z puchnięciem osadu na etapie projektowania przedmiotowej oczyszczalni należałoby przewidzieć system składający się z wielu wydzielonych sekcji o różnym obciążeniu substratowym. Innym rozwiązaniem, zapobiegającym puchnięciu osadu, może być zastosowanie beztlenowego selektora na początku stopnia biologicznego, który, np. pełniłby rolę komory defosfatacji.

EN

Industrial effluents have currently constituted the main portion of a total volume of generated sewage, however a tendency to diminish their quantity has been observed. Treatment of specific sewage faces serious technological problems due to the special character of production in the manufacturing plants, which affects the irregularity and amount of pollutants. Considerable quantitative and qualitative variability of the generated sewage is perceivable even at the plants with the same profile of production. Therefore, it is necessary to identify precisely the properties of effluents produced not only by the same branches of industry but even by single factories. Considering the food sector enterprises, the least amount of literature data is available on physicochemical properties of effluents generated by confectionery industry. Therefore, the study aims to characterize the effluents produced by confectionery factories and compare them with the properties of sewage from other food manufacturing plants. The main emphasis was put on the analysis of the results of research on confectionery effluent treatment in a model bioreactor with activated sludge. The main characteristics of sewage generated by confectionery factories are considerable fluctuations of pollutant quantities, which is a frequent cause of observed operational problems with the treatment plant process line. Compared with other food industry enterprises (such as dairy plants, slaughter houses, breweries or sugar mills) confectionery effluents reveal smaller pollutant contents but their fluctuations in the outflow are similar. On the other hand, in comparison with domestic sewage they contain slightly greater concentrations of organic impurities, suspended matter and total nitrogen. The above mentioned parameters of the discussed sewage point to their potential joint treatment. Mixing confectionery effluents with domestic sewage would reduce the irregularity of concentrations and loads of impurities and at the same time it would positively affect their balance in the inflow to a treatment plant. The analyzed sewage may be regarded as susceptible to biological decomposition, since total percentage of degradable organic substance is 92% of total COD and is higher than registered in municipal wastes, where it ranges from 75-80% of total COD. Biodegradable organic particulate fraction in confectionery effluents constitutes about 20% of total COD, which in comparison with domestic sewage, where this fraction share reaches 50%, is a definitely lower value. Technological system applied for confectionery effluent treatment was a two step biological reactor with activated sludge adapted for enhanced removal of nitrogen compounds from sewage. The technological line of model treatment plant comprised the following elements: denitrification chamber, bioreactor composed of two concentrically placed chambers, the internal nitrification chamber and the external one functioning as secondary settlement tank. External and internal sludge recirculation was used in the analysed system. Conducted research and obtained results show that the applied technological system may guarantee a sufficient reduction of impurities from sewage, meeting the requirements of sewage effluent disposal consent granted to the enterprise. The experimental results showed a probability of not exceeding the analysed pollution indices in the outflow from the secondary settlement tank: 100% for BOD5, 100% for COD, 100% for total suspended solids, 72.5% for total nitrogen and 100% for total phosphorus. Technological parameters of the bioreactor at which the most satisfactory results were obtained are as follows: oxygen concentration in the aeration chamber: 2.0mgO2 ·dm-3, reaction in the aeration chamber: 8.4 – 8.8, sludge age:6-11 days, sludge pollutant loading: 0.2kg BOD5·kgsm-1·d-1, sludge index: 120ml ·g-1 and degree of sludge recirculation: 100 – 240%. Despite the satisfactory results of treatment, the analysed system did not work steadily because of highly variable physicochemical properties of raw sewage. This pertained mainly to nitrogen compounds. Occasional sudden shock loadings of the activated sludge with ammonium nitrogen caused changes in microorganism population, which in consequence led to a decrease in nitrification rate and caused problems with nitrification. Microbiological analysis of the activated sludge revealed that it was stabile and in good condition despite problems with its bulking caused by filamentous bacteria. A total of 17 ciliate species were identified in the analysed activated sludge, including 8 free swimming species, 4 crawling and 5 sessile species. Rhizopods, which are not an advantageous group of organisms in the sludge, were developing only at the initial stages of research and after the sludge contamination. In order to eliminate the problems with sludge bulking, a system composed of many separate sections cascade with various substrate loading should be planned at the stage of the discussed treatment plant designing. Anther solution preventing sludge bulking may involve using anaerobic selector at the beginning of biological step, which would function as a phosphate relase chamber.

Słowa kluczowe

PL

przemysl spozywczy; scieki przemyslowe; scieki cukrownicze; oczyszczanie sciekow; oczyszczanie biologiczne; denitryfikacja; bioreaktory; osady czynne

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2008
• Numer: 01
• Opis fizyczny: s.1-89,fot.,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Krzanowski S.

• Katedra Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

autor

Walega A.

autor

Pasmionka I.