Blog

4 kroky, jak vyčistit odpadní vodu z výroby bonbónů

Bonbóny, čokolády, pralinky a další sladkosti – možná si ani neumíte představit, že by něco takového lahodného mohlo škodit přírodě. Co však řeknete, když prozradíme, že jsme jako materiál na zpracování dostali odpadní vodu z výroby těchto dobrot s hodnotami pH blížícímu se hodnotám kyselin?

Díky výsledkům našich testů nám teď můžeme odpovědět na to, jestli tato voda může ohrozit zdroje pitné vody, nebo jak probíhá čištění odpadních vod z výroby sladkých dezertů. A také či je výroba sladkostí pro životní prostředí pravdu neškodná.

Nízké hodnoty pH

Voda, kterou jsme si dováželi přímo z výroby, nás po otevření omámila vůní mentolu, eukalyptu a jindy zase karamelu. Díky výrazným aroma jsme se na chvíli necítili být přítomni v procesu čištění odpadních vod, ale v obchodě s cukrovinkami.

Hned po té, co jsme do vody vložili přístroj na měření pH, uvědomili jsme si, že není všechno chutné, co sladce voní. pH vody klesalo na hodnoty mezi 3 a 4. Pro porovnání – běžná pitná voda má hodnoty pH v intervalu 6-8. Když jsme vodu dále analyzovali v laboratoři a zkoumali, co v sobě ukrývá, tak se ukázalo, že není jen velmi kyselá, ale je aj plná znečišťujících látek. Co si pod tím představit?

Kontaminace vod organickými látkami

To jak je voda znečištěná se nejčastěji vyjadřuje parametrem CHSK (chemická spotřeba kyslíku), která ukazuje na množství organických látek ve vodě.

Z továrny jsme přiváželi dva proudy znečištěných vod vznikající ve dvou odlišných částech výroby cukrovinek s koncentracemi CHSK na úrovni přibližně 20 000 mg/l a 80 000 mg/l.

Abyste si to mohli jednoduše představit, tak tak hodnoty CHSK pro pitné vody jsou v jednotkách miligramů na litr (mg/l), v kanalizaci ve splaškových vodách jsou to už stovky mg/l.

Přesto nás nepřekvapilo, že v průmyslových odpadních vodách jsou tyto hodnoty ještě vyšší.

Naším úkolem bylo zodpovědět otázky: Dají se tyto znečištěné vody vůbec vyčistit?

A jestliže ano, tak jakým způsobem? Je možné je vypouštět do přírody, nebo alespoň bezpečně do kanalizace?

Pokud by se takovýto materiál jednoduše vypouštěl přímo do řeky, s určitostí je možné říci, že bychom v řece nenašli žádnou rybu, raka, či mlže a to v několika kilometrech toku.

4 kroky čistení vod z výroby bonbónů

Kvůli takovýmto nežádoucím účinkům se splašková voda stejně jako průmyslová voda musí čistit. Naším řešením bylo použití 4 stupňů čištění, ve kterých se o hlavní část postarala paradoxně sama příroda.

1. Mechanické předčištění

První navrhnutou fází, potřebnou pro další stupně, bylo mechanické předčištění. To zabezpečilo odstranění velkých částí usazováním, nebo odstranění velkých plavajících kusů (například tuků) z hladiny. Tento krok je nezbytný, aby v dalších fázích procesu tisíce bakterií mohly dělat svou práci.

2. Anaerobní bakterie a vyčištěných 94% znečištění

Právě bakterie jsou totiž klíčovou složkou přírody, která se stará o rozklad organických látek ve vodách, bez ohledu na to, jestli říčních nebo odpadních. Použili jsme je i v tomto případě v biochemickém reaktoru.

Uspěli jsme, i když nebylo vůbec jednoduché nastavit bakteriím podmínky pro život tak, aby byly spokojené a dělali to, co jsme po nich chtěli. Jejich úloha byla jednoduchá – rozkládat organické látky jako zdroj jejich energie a transformovat je na co nejméně nebezpečné produkty.

V procesu byly použity dva typy bakterií, anaerobní a aerobní. Anaerobní druh se použil v tomto stupni čištění a vyhovuje mu prostředí bez kyslíku a s teplotou okolo 37°C. O aerobním stupni si povíme níže.

Anaerobní bakterie jsou schopné se shlukovat do takzvaných granulí, kde jich je v jedné granuli mnoho set tisíc. Je to takové město bakterií, které dokáže velmi efektivně odstraňovat znečištění vod. Jednoduše to můžeme přirovnat- kde je pohromadě více hladových krků, tam je také vyšší spotřeba potravy.

Právě tato vysoká koncentrace organismů nám umožňuje vyčistit aj tyto vysoce koncentrované vody, které jsou produkované například společnostmi na výrobu sladkostí. Ze vstupních hodnot 80 000 mg/l a 20 000 mg/l CHSK jsme na výstupu z reaktoru měli koncentraci už jen zhruba 1500 mg/l. A to je ta přibližně 94 procentní účinnost čištění.

Je možné, že takto předčištěnou vodu by úřady povolili vypouštět do veřejné kanalizace. I přes to, po popsaném stupni čištění u většiny provozů ještě následuje třetí stupeň čištění a to je aerobní typ s aerobními bakteriemi.

Ještě jedna poznámka k předešlému stupni čištění. Velkou výhodou anaerobních bakterií je produkce směsi plynů, která se nazývá bioplyn. Ve skutečném provedení takovéhoto návrhu čištění vod by představoval zdroj energie pro výrobu tepla a elektrické energie. Případně jen tepla.

Jeho množství bývá často dostatečné pro pokrytí spotřeby celé čistírny. Není neobvyklé, že se přebytky vyrobené energie dokonce používají i přímo ve výrobě.

3. Aerobní bakterie a vyčištěných 98% znečištění

Tyto bakterie nevyhnutelně potřebují přísun kyslíku a žijí v širším intervalu teplot- ideálně okolo 15°C. Organické znečištění, které spotřebují, využijí jako zdroj energie pro růst nových bakteriálních buněk za uvolnění oxidu uhličitého jako odpadního produktu.

Po vytvoření ideálních podmínek pro růst a život mikroorganismů, tento stupeň fungoval bez větších problémů. Výsledkem práce těchto bakterií byla koncentrace na odtoku z tohoto stupně ČOV přibližně 500 mg/l v parametru CHSK.

To jsou hodnoty, jak už bylo napsáno výše, jaké bývají typické pro splaškové vody. Proto bylo možné očekávat, že zodpovědné úřady by neměly mít žádné námitky na vypouštění této vody do veřejné kanalizace.

4. Koagulace a odstraněné 99% znečištění

Náš projekt šel pro jistotu ještě o krok dál a využil proces koagulace. Ten funguje poměrně jednoduše: Do vody je potřeba přidat malé množství koagulantu, který spojí drobné částice, a ty se potom jednoduše oddělí usazením, nebo přefiltrováním.

Výsledkem byla voda blížící se vizuálně, pachem, složením i čímkoli jiným říční vodě. Parametr CHSK se dostal k hodnotě přibližně 100 mg/l.

Tady náš projekt skončil s tvrzením, že toto je maximální účinnost čištění, které se dá ještě dosáhnout s ohledem na finanční návratnost.

Pokud by bylo nevyhnutelné vodu vypouštět do řeky, bylo by potřební posledních pár desítek miligramů CHSK odstranit. To je samozřejmě možné. Pokročilé metody jako použití ozonu, či Fentonové reakce by si s problémem vědělo poradit. Strašákem však je, jak to běžně bývá, cena instalace a provozu pokročilých procesů. 

Závěr několikaměsíční práce

Jakkoliv komplikovaně vypadal problém znečištěných vod z výroby tak chutných výrobků, jako jsou sladkosti, jeho řešení po několikaměsíční práci spatřilo svůj konec. Odpověď nás inženýrů je, že role byla náročná, ale podařilo se nám ji zvládnout minimálně na tolik procent, na kolik jsme odstranili znečištění z těchto vod, což je více než 99%.

Snad bude tento projekt v nejbližší době implementován i do reality. Koneckonců, stále více začíná průmyslovým podnikům záležet na přírodě a udržitelném rozvoji, do kterého manipulace s tak vzácným materiálem, jako je voda, určitě patří.

 

 

Autor: Ing. Matúš Palguta, chemický technolog

Další blogy

ČTĚTE VÍC

Návrh vysoce zatížené sedimentační nádrže v papírenském průmyslu

19.11.2020

Projekt, kterému předcházely ne právě triviální testy sedimentace, postupně dostává tvář projektové dokumentace. Jde o předčištění...