10.5. Гидролизные заводы

Гидролизно-дрожжевые, гидролизно-спиртовые и фурфурольно-дрожжевые заводы могут располагаться самостоятельно или входить в лесопромышленный комплекс.

Основным сырьем для этих заводов служат отходы переработки древесины (опилок и щепы) и сельскохозяйственных культур (подсолнечной лузги, кукурузной кочерыжки, хлопковой шелухи и т. п.). В технологических процессах на этих заводах используют серную кислоту, известь, аммиачную воду, суперфосфат и другие химикаты.

Источники образования сточных вод, их количество и характеристика

Продукцией гидролизно-дрожжевых заводов являются кормовые дрожжи и фурфурол. На гидролизно-спиртовых заводах вырабатывают этиловый спирт, кормовые дрожжи, фурфурол и углекислоту. Продукцией фурфурольно-дрожжевых заводов являются фурфурол, извлекаемый прямым способом или выделением из паров гидролизата, и кормовые дрожжи.

Сточные воды образуются на гидролизных заводах во многих точках технологической линии при выделении промежуточных продуктов и переработке их в товарный продукт. Количество загрязненных сточных вод на 1 т готовой продукции составляет около 50 м³. В пересчете на 1 т абсолютно сухого сырья расход загрязненных сточных вод составляет 25–35 м³, в том числе концентрированных по органическим веществам 12–15 м³, прочих загрязненных сточных вод основного производства 11–17 м³, стоков вспомогательных цехов 2–4 м³.

Загрязнения сточных вод формируются остаточными органическими веществами, выделяющимися в процессе обработки сырья. Основное количество органических веществ используется для получения товарных продуктов. Так, в гидролизате содержание органических веществ достигает 640 кг на 1 т абсолютно сухого сырья, а после их утилизации в сточной воде остается только 150 кг, в том числе моно- и полисахаридов 52 кг, левулиновой кислоты 41 кг, форфуролсодержащих соединений 32 кг, уксусной кислоты 21 кг. Количество загрязнений в общем стоке гидролизных заводов в килограммах 1т выпускаемой продукции составляет: взвешенных веществ – 30; БПК₂₀ – 200.

Производственные сточные воды гидролизных заводов подразделяют на следующие группы:

1) загрязненные концентрированные основного производства, содержащие дрожжевую бражку, спиртовую барду, фурфурольный и спиртовый лютер и т.п.;

2) загрязненные производственные от мойки технологического оборудова-ния, полов; перелива, утечки;

3) загрязненные вспомогательных объектов (складов, гаражей, котельных и т. д.);

4) охлаждающие от теплообменной аппаратуры;

5) дождевые с промышленной площадки.

Отвод и очистка сточных вод перечисленных групп решается с учетом максимального последующего их использования в системе водооборота, а также утилизации выделяющихся осадков. С этой целью обычно предусматривают системы отведения грязных концентрированных и менее концентрированных по згрязнениям сточных вод вспомогательных производств, бытовых и незагрязненных охлаждающих вод. Характеристика концентрированных (числитель) и прочих (знаменатель) производственных сточных вод гидролизных заводов, мг/л, приведена ниже: механические примеси - 700/200; БПК₂₀ – 5000/1000; фурфурол – 30/25; азот – 45/0,3; фосфор – 4/6.

Методы очистки сточных вод

Концентрированные сточные воды, особенно содержащие фурфурольный лютер, отличаются кислой реакцией и подлежат локальной очистке – ней-трализации известковым молоком с последующим отстаиванием шлама. Затем сточные воды подвергают биологической очистке. При наиболее жестких требованиях к очистке сточных вод предусматривают применение схемы I, показанной на рис. 5,а (см. ниже):

а) биологическая очистка на скоростном окислителе 1 и последующее выпаривание 3 концентрированного стока дрожжевой бражки и лютера с возвратом конденсата III в технологический процесс; при этом избыточная биомасса I в виде смеси кормовых дрожжей и активного ила, согласно ТУ 5962-74, является товарным продуктом;

б) механическая очистка 4 в составе сооружений решетки песколовки, первичные отстойники остальных загрязненных производственных стоков и отдельно бытовых стоков совместно со сточными водами вспомогательных цехов IV;

в) последующая совместная биологическая очистка этих сточных вод в аэротенках 9;

г) доочистка общего потока перед сбросом в водоем;

д) очистка дождевых и незагрязненных производственных вод VI в отстойном пруду 12 для возможности их использования в производстве VII или сброса в водоем.

При менее жестких требованиях к очистке сточных вод может быть применена схема, показанная на рис. 5,б:

а) предварительная неполная биологическая очистка дрожжевой бражки и лютера в скоростном окислителе и затем их совместное с другими производственными сточными водами отстаивание и двухступенчатая биологическая очистка в аэротенках; при этом на первых двух стадиях процесса получается товарная биомасса;

б) двухступенчатая биологическая очистка остальных загрязненных производственных стоков после их механической очистки;

в) локальная механическая очистка, хлорирование и подача на 1 ступень биологической очистки смеси бытовых сточных вод и сточных вод вспомогательных цехов;

г) совместная доочистка всех сточных вод с последующим сбросом в водоем.

Дождевые и незагрязненные производственные сточные воды отводят так же, как показано на схеме рис. 5,а.

Схему на рис. 5,в применяют в случаях, когда представляется возможным передать не полностью очищенные производственные сточные воды на городские очистные сооружения. Схема предусматривает:

а) двухступенчатую биологическую очистку (в скоростном окислителе и аэротенке) дрожжевой бражки и лютера с получением на каждой ступени товарной биомассы;

б) механобиологическую обработку остальных производственных сточных вод в отстойниках и аэротенке;

в) перекачку обоих указанных потоков совместно с бытовыми сточными водами и сточными водами вспомогательных цехов на городские сооружения для последующей очистки.

Дождевые и незагрязненные производственные сточные воды отводят так же, как по схеме на рис. 5,а.

При реконструкции действующих гидролизных заводов, располагающих аэрофильтрами, рекомендуется применять схемы рис. 5,б и рис. 5,в с заменой аэротенков на заключительных ступенях биологической очистки аэрофильтрами.

Осадки, образующиеся при очистке сточных вод гидролизных заводов, могут быть использованы в качестве органоминеральных удобрений. С этой целью влажный осадок подвергают гравитационному уплотнению, обезвоживанию в центрифугах и последующей сушке до влажности 30 – 40 %. Влажность осадка после уплотнителей составляет 96 – 97,5 %, после центрифуг – 65 – 70 %. Производительность центрифуг типа ОГШ-502К-4 до 10–15м³/ч, степень задержания ими сухих веществ осадка 60%, нагрузка по влаге на барабанные сушилки 60 кг на 1 м³ рабочего объема в 1 ч.

Ниже приводятся некоторые параметры сооружений для очистки сточных вод.

Скоростные биоокислители, предназначенные для неполной биологической очистки концентрированного потока дрожжевой бражки, представляют собой реакторы с интенсивным массообменом. Примером такого сооружения является флототенк конструкции Гидролизпрома (экспериментальный проект), включающий ячеистый аэротенк и напорный флотатор для отделения и концентрирования биомассы из иловой смеси .

Характеристика флототенка конструкции Гидролизпрома

Снижение БКК_полн , т/сут 15 – 25

Степень снижения БПК₅, % 60 – 70

Прирост биомассы, % изъятой БПК, по массе 45 – 50

Выносимые взвешенные вещества, мг/л 200

Скорость окисления органического вещества на 1 г беззольного

вещества биомассы, мг БПК₅ в 1ч 250 – 350

Зольность биомассы % 6 –10

Доза (концентрация) биомассы в биоокислителе, г/л 4 – 8

Необходимый расход кислорода, кг на 1 кг прироста биомассы 1,2

Потребность в биогенны веществах, кг на 1 т изъятой ВПК₅:

азота 30 – 35

фосфора 4 – 5

Параметры для проектирования аэротенков в зависимости от их положения по схеме очистных сооружений (см. рис. 4) приведены в табл. 4

Таблица 4

Расченые параметры аэротенков при очистке сточных вод

гидролизных заводов

Показатели	Схема I	Схема II		Схема III
		I ступень	II ступень
Степень снижения БПК, %	ПоСНиП 2.04.03-85	60-70	ПоСНиП 2.04.03-85	75-85
Окислительная мощность. кг/(м3/сут)	0,7-1	1,5-2,2	0,4-0,6	1,2-1,8
Объем регенератора, %	10-15	50	-	25-50
Прирост активного ила от изъятой БПК5, % по массе	55	70	45	60
Концентрация активного ила, г/л	2-3	3,5-4,5	1,5-2	3-4
Тип аэротенка	Вытеснитель	Смеситель	Вытеснитель	Смеситель
Расход воздуха из расчета кгО2/кг БПК5	1-1,2	0,6-07	1,2-1,3	0,9-1

а

б

в

-

Рис. 5. Схемы I-III очистки сточных вод гидролизных заводов:

1 – скоростной биоокислитель; 2 – флотатор; 3 – выпарная установка;

4 – блок механической очистки: 5 – узел хлорирования; 6 – песколовки;

7 – первичные отстойники: 8 – усредннтель; 9 – аэротенк; 10 – вторичные отстойники:

11– блок доочисткн; 12 – пруд; 13 – воздуходувная и иасосная станция: