Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Безопасность в техносфере, 2015, вып. 5 (56) -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Введение

Наибольший и устойчивый эффект очистки достигается при создании оптимальных условий культивирования аборигенной микрофлоры и фауны в очищаемых средах, в частности в загрязненных воде и почве [1-9]. Интенсифицировать указанные процессы очистки можно также одновременным применением физико-химических методов, в частности с использованием флотации. Необходимое сочетание биотехнологических и физико-химических методов определяется для конкретных условий очищаемых сред. Нами в условиях производства показана целесообразность использования предварительно обработанных отходов в биотехнологических процессах, в частности использование гидролизата активного ила в качестве дополнительного субстрата при выращивании кормовых дрожжей. В этих случаях достигается не только интенсификация биотехнологического процесса, но и утилизация образующихся отходов.

Внедрение новых технических решений на биотехнологических производствах

На отдельных биотехнологических производствах ряда предприятий нами внедрены новые технические решения для улучшения окружающей среды. На рис. 1 и 2 представлены принципиальные схемы получения биомассы кормовых дрожжей на парафинах нефти и получения гидролизных кормовых дрожжей.

На подобных предприятиях главной стадией производства является выращивание микроорганизмов (ферментация). С учетом использования специально обработанных отходов биотехнологических производств можно улучшить работу на этой стадии производства. Рассмотрим это на примере утилизации избыточного активного ила.

Наиболее перспективные способы сгущения избыточного активного ила — флотация и центрифугирование. Использование флотационного способа в этих целях подтверждено длительными испытаниями на заводах белково-витаминного концентрата (БВК). В процессе флотирования иловой суспензии удается получить степень сгущения 4-6 и более. Однако унос микробной биомассы с осветленной жидкостью при этом еще значительный и достигает 20-30% количества биомассы в исходной суспензии.

Применение центрифуг и сепараторов позволяет автоматизировать технологический процесс, сократить его продолжительность, уменьшить объем сооружений для обезвоживания активного ила, снизить затраты на его обработку. Высокая степень сгущения твердой фазы может быть достигнута на тарельчатых сепараторах. Натурные испытания сепараторов по сгущению активного ила были проведены рядом разработчиков в течение длительного времени [1].

Сепараторы испытывали на опытно-промышленной установке, работающей следующим образом. Активный ил из вторичных отстойников перед подачей на сепаратор фильтровали на барабанной сетке, задерживающей крупные случайные частицы. Фугат и осадок сбрасывали в приемный бак, откуда их перекачивали в иловый канал. Испытания проходили в два этапа: на первом этапе работали сепараторы НВ- 600 и ДСГ-35, а на втором—НВ-600М и СДС-631К. На каждом этапе сепараторы испытывали в одинаковых условиях. Концентрация твердой фазы в исходном активном иле на первом и втором этапах составляла соответственно 6,5 и 3-5 кг/м3. Результаты опытнопромышленных испытаний [1] представлены в табл. 1.

Сравнение основных параметров работы сепараторов НВ-600М и СДС-631К показало одинаковую

Принципиальная схема получения биомассы кормовых дрожжей на парафинах нефти

Рис. 1 Принципиальная схема получения биомассы кормовых дрожжей на парафинах нефти

Принципиальная схема получения гидролизных кормовых дрожжей

Рис. 2. Принципиальная схема получения гидролизных кормовых дрожжей

37

Безопасность в техносфере, №5 (сентябрь-октябрь), 2015

Результаты испытаний сопловых сепараторов

Таблица 1

Этап

Сепаратор

Диаметр сопла, мм

Производительность сепаратора, м3

Концентрация в твердой фазе, кг/м3

- Объемный расход рециркулянта, м3

в исходном активном иле

в фугате

в осадке

1

НВ-600

2,6-3,0

24-28

6,5

0,3-0,5

56-65

-

ДСГ-35

1,8

9,6

6,5

0,3-0,5

35-40

-

II

НВ-600М

2,2

26-28

3-5

0,3-0.5

60-72

-

СДС-631К

1,8

25-28

3-5

0,3-0,5

25-40

5-10

максимальную производительность по исходному активному илу—28 м3/ч. Сепаратор НВ-600М превосходил СДС-631К по эффективности сгущения: концентрация твердой фазы в осадке у НВ-600М 60-70 кг/м3, у СДС-631К-40. Сепаратор НВ-600М обеспечивал бесперебойную выгрузку осадка.

Во время испытаний сепаратора СДС-631К требовалась ежесменная разборка и промывка ротора для удаления остатка осадка [1]. Для предотвращения частой забивки сопел рекомендовано выделять из активного ила частицы более 0,2-0,3 мм. Сепаратор НВ-600М в отличие от СДС-631К не требует разборки ротора, так как может промываться на ходу. Кроме того, благодаря системе транспортировки осадка он позволяет без забивки сопел перерабатывать активный ил, содержащий частицы до 0,8 мм. Возможность применения сопловых сепараторов СОС 501 Т-2 была показана нами при сгущении избыточного активного ила на Киришском биохимическом заводе [2]. Нами также были проведены испытания отечественных центрифуг на стадии сгущения активного как после вторичных отстойников, так и после флотаторов. При этом степень сгущения составила примерно от 6 до 10 раз. При использовании фло- кулянтов в процессе центрифугирования степень сгущения увеличивалась до 12-15 раз. Таким образом, сгущение избыточного активного ила по схеме флотация-центрифугирование мы считаем наиболее перспективным и реализуемым на предприятиях биотехнологической промышленности.

Важнейшей задачей является также утилизация микробной биомассы активного ила. Известно доста-

Принципиальная схема обработки избыточного активного ила в режиме кислотного гидролиза

Рис. 3. Принципиальная схема обработки избыточного активного ила в режиме кислотного гидролиза

точно много примеров ее успешного использования [3]. Однако до сих пор применение такой биомассы ограничено из-за сильно меняющегося в зависимости от условий культивирования ее состава. Одним из способов утилизации избыточного активного ила биотехнологических предприятий является его обработка в режиме кислотного гидролиза (рис. 3).

Обработанный по данной схеме активный ил направляется на стадию ферментации (см. рис. 1, 2), где он используется в качестве дополнительного субстрата и источника витаминов. В результате такой подачи улучшается один из основных показателей процесса получения биомассы дрожжей — выход биомассы, т.е. экономический коэффициент (рис. 4).

В связи с этим необходимо разрабатывать методы обезвреживания биомассы, например сжигания в случае неудовлетворительного качества (высокой зольности, большого содержания тяжелых металлов и т.д.).

Перспективен, на наш взгляд, и способ использования избыточного активного ила для получения биогаза. По данным фирмы Schwarting (ФРГ) [4], при сбраживании сточных вод из 1 кг сухого вещества (СВ) получают 1,0 м3 биогаза.

В ФРГ разработан способ пиролиза активного ила с получением заменителей нефти и каменного

Зависимость выхода биомассы дрожжей от количества поданного на ферментацию гидролизата

Рис. 4. Зависимость выхода биомассы дрожжей от количества поданного на ферментацию гидролизата:

К - выход биомассы дрожжей (%), а - относительное количество активного ила от величины субстрата угля. Согласно [5] 350 тыс. т ила можно превратить в топливо, эквивалентное 700 тыс. баррелей нефти (1 баррель — 159 л) или 175 тыс. т угля.

Технология периодических и непрерывных пиролизных процессов заключается в следующем [5]. Сначала избыточный активный ил высушивают, в результате чего содержание СВ возрастает до 90-95%. Затем его нагревают без кислорода в течение 30 мин при давлении 1000 Па, превращая биомассу в заменители нефти (25-30%), угля (50-60%) и неконденсируемые газы. При этом из 1 кг ила можно получить 7-10 МДж энергии, что почти в 2 раза превышает выход энергии при сжигании метана, образуемого из 1 кг ила.

Экспериментальная реакторная система непрерывного действия представляет собой емкость из нержавеющей стали длиной 100 см и внутренним диаметром 5 см с вмонтированным конвейерными системами для активного ила и твердого продукта пиролиза. Специальные наклонные перегородки делят реактор на три зоны: для летучих веществ, контакта твердой фракции с газообразной, нагревания активного ила. Производительность установки — 1 кг/ч сухого ила. Время удержания твердых веществ в реакторе контролируется путем изменения скорости подачи ила или специальными приспособлениями. Ил подается в реактор винтовым конвейером. Летучие органические вещества, образуемые в первой зоне, контактируют во второй с твердым продуктом пиролиза. Образующийся конденсат собирается в специальной ловушке.

Одно из преимуществ метода, описанного в [5], — удобное хранение полученного топлива. В случае сжигания ила энергия идет на производство пара, который необходимо немедленно использовать, а при

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>