Blog

4 kroky, ako vyčistiť odpadovú vodu z výroby cukríkov

Cukríky, čokolády, pralinky a iné sladkosti – možno si ani neviete predstaviť, ako by niečo také lahodné mohlo škodiť prírode. Čo však poviete na to, keď vám prezradíme, že sme ako materiál na spracovanie dostali odpadovú vodu z výroby týchto dobrôt s hodnotami pH blížiacim sa k hodnotám kyselín?

Vďaka výsledkom našich testov vám vieme odpovedať na to, či táto voda môže ohroziť zdroje pitných vôd, a zároveň vám priblížiť, ako prebieha čistenie odpadových vôd z výroby sladkých dezertov.

Je teda výroba sladkostí pre životné prostredie naozaj neškodná?

Nízke hodnoty pH

Voda, ktorú sme si dovážali priamo z výroby, nás po otvorení omámila vôňou mentolu, eukalyptu a inokedy karamelu.

Vďaka výraznej aróme sme sa na chvíľu necítili byť prítomní v procese čistenia odpadových vôd, ale v obchode s cukrovinkami. Napriek tomu sme si hneď na to, ako sme do nej vložili prístroj na meranie pH, uvedomili, že nie je všetko chutné, čo sladko vonia.

pH kleslo na hodnoty medzi 3 – 4. Pre porovnanie – bežná pitná voda má hodnoty pH v intervale 6 – 8.

Keď sme vodu ďalej analyzovali v laboratóriu a skúmali, čo v sebe skrýva, ukázalo sa, že nie je len veľmi kyslá, ale je aj plná znečisťujúcich látok. Čo si pod tým treba predstaviť?

Kontaminácia vôd organickými látkami

To, aká je voda znečistená, sa najčastejšie vyjadruje parametrom CHSK (chemická spotreba kyslíka), ktorý poukazuje na množstvo organických látok vo vode.

Z továrne sme dovážali dva prúdy znečistených vôd, vznikajúcich v dvoch odlišných častiach výroby cukrovín s koncentráciami CHSK na úrovni približne 20 000 mg/l a 80 000 mg/l.

Aby sme si to vedeli jednoduchšie predstaviť, hodnoty CHSK pre pitné vody sú v jednotkách miligramov na liter (mg/l), v rieke sa pohybujú v jednotkách až desiatkach mg/l, v kanalizácii a v splaškových vodách sú to už stovky mg/l.

Preto nás neprekvapilo, že v priemyselných odpadových vodách sú tieto hodnoty ešte vyššie.

Našou úlohou bolo zodpovedať nasledujúce otázky: Dajú sa tieto znečistené vody vôbec vyčistiť? A ak áno, akým spôsobom? Je možné ich vypúšťať do prírody alebo aspoň bezpečne vypúšťať do kanalizácie?

Ak by sa takýto materiál jednoducho bez čistenia vypúšťal do rieky, s určitosťou možno povedať, že by ste v rieke nenašli žiadnu rybu, raka či slimáka, a to na niekoľkých kilometroch toku.

4 kroky čistenia vôd z výroby cukríkov

Kvôli takýmto nežiaducim účinkom sa splašková, ako aj priemyselná voda musia nevyhnutne čistiť. Naším riešením bolo použitie štyroch stupňov čistenia, v ktorých sa o hlavnú časť postarala, paradoxne, samotná príroda.

1. Mechanické predčistenie

Prvou navrhovanou fázou, potrebnou pre ďalšie stupne, bolo mechanické predčistenie, ktoré zabezpečovalo odstránenie veľkých častí usadením alebo odstránenie veľkých plávajúcich kusov (napríklad tukov) z hladiny. Tento krok treba použiť, aby neskôr mohli tisícky baktérií robiť svoju prácu.

2. Anaeróbne baktérie a vyčistených 94 % znečistenia

Práve baktérie sú tou zložkou prírody, ktorá sa stará o rozklad organických látok vo vodách, či už riečnych alebo odpadových. Použili sme ich aj v tomto prípade v biochemickom reaktore.

Uspeli sme, hoci nebolo vôbec jednoduché nastaviť baktériám podmienky pre život tak, aby boli spokojné a aby robili to, čo sme chceli. Ich úloha bola jednoduchá. “Požierať“ organické látky ako zdroj ich energie a transformovať ich na niečo menej nebezpečné.

V procesoch sme použili dva typy baktérií – anaeróbne a aeróbne. Anaeróbny druh sa použil v tomto stupni čistenia a vyhovuje mu prostredie bez kyslíka s teplotou okolo 37 °C. O aeróbnom type sa zmienime nižšie.

Anaeróbne baktérie dokážu existovať v takzvaných granulách, kde ich je v jednej granule možno aj niekoľko stotisíc. Je to teda také mesto baktérií, ktoré dokážu veľmi efektívne odstraňovať znečistenie z vôd. Jednoduché prirovnanie – kde je pokope viac hladných krkov, tam je vyššia spotreba potravy.

Práve táto vysoká koncentrácia organizmov nám umožňuje vyčistiť aj vysoko koncentrované vody, aké sú produkované napríklad spoločnosťami na výrobu sladkostí. Z hodnôt 80 000 mg/l a 20 000 mg/l CHSK nám na výstupe z reaktora odtekalo už iba približne 1500 mg/l, čo predstavuje približne 94 % účinnosť čistenia.

Je možné, že takto predčistenú vodu by úrady povolili vypúšťať do verejnej kanalizácie. Napriek tomu, po opísanom stupni čistenia, vo väčšine existujúcich prevádzok funguje tretí stupeň čistenia, v ktorom sa využíva aeróbny typ baktérií.

Ešte jedna poznámka k tomuto kroku čistenia. Veľkou výhodou anaeróbnych baktérií je produkcia zmesi plynov, nazývanou bioplyn. V skutočnom prevedení takéhoto návrhu čistenia vôd by predstavoval zdroj energie na výrobu tepla alebo elektrickej energie.

Jeho množstvo býva často dostatočné na pokrytie potreby energie pre celú čistiareň. Nie je neobvyklé, že sa energie vyrobí prebytok, vďaka čomu sa môže použiť aj vo výrobe.

3. Aeróbne baktérie a vyčistených 98 % znečistenia

Tieto baktérie nevyhnutne potrebujú intenzívny prísun kyslíka a žijú v širšom intervale teplôt – okolo 15°C. Spotrebované organické znečistenie využívajú hlavne na tvorbu oxidu uhličitého a nových bakteriálnych buniek.

Po vytvorení ideálnych podmienok pre rast a život malých mikroorganizmov tento stupeň fungoval bez väčších problémov. Ako ovocie práce baktérií bola koncentrácia znečistenia znížená v tejto fáze na 500 mg/l CHSK.

Podobné hodnoty, ako som už písal vyššie, sú typické pre splaškové odpadové vody. Preto by sa očakávalo, že zodpovedné úrady by nemali mať žiadne námietky na vypúšťanie vôd do verejnej kanalizácie.

4. Koagulácia a vyčistených 99 % znečistenia

Náš projekt však išiel pre istotu ešte o krok ďalej a využil proces koagulácie. Ten funguje pomerne jednoducho: do vody treba pridať malé množstvo koagulantu, ktorý spojí drobné častice. Tie sa potom jednoducho oddelia usadením alebo prechodom cez filter.

Výsledkom bola voda blížiaca sa výzorom, pachom, zložením a čímkoľvek iným riečnej vode. Ukazovateľ CHSK dosiahol hodnotu približne 100 mg/l.

Tu sa náš projekt skončil s tvrdením, že toto je maximálna účinnosť čistenia, ktorá sa dá ešte dosiahnuť s ohľadom na finančnú návratnosť.

Ak by bolo nevyhnutné vodu vypúšťať do rieky, bolo by potrebné posledných pár desiatok miligramov CHSK odstrániť. To je, samozrejme, možné. Pokročilé metódy, ako použitie ozónu či Fentonovej reakcie, by si s problémom vedeli poradiť. Strašiakom však je, ako to často býva, cena inštalácie a prevádzky pokročilých procesov.

Záver niekoľkomesačnej práce

Akokoľvek komplikovane vyzeral problém znečistených vôd z výroby tak chutných výrobkov, ako sú sladkosti, jeho riešenie po niekoľkomesačnej práci uzrelo svoj koniec. Odpoveď nás inžinierov je, že úloha bola náročná, ale podarilo sa nám ju zvládnuť minimálne na toľko percent, na koľko sme odstránili znečistenie z týchto vôd, čo je viac ako 99 %.

Snáď bude tento projekt v najbližšej dobe implementovaný aj do reality. Koniec koncov, čoraz viac začína priemyselným podnikom záležať na prírode a udržateľnom rozvoji, do ktorého manipulácia s tak vzácnym materiálom, ako je voda, určite patrí.

 

 

Autor: Ing. Matúš Palguta, chemický technológ

Ďalšie články

Čítať viac

Praktická pomoc: O legislatíve a sankciách vypúšťania odpadových vôd

23.1.2018

V tomto článku nájdete dôležité informácie týkajúce sa vypúšťania odpadových vôd a postihov za nedodržanie zákonov, vyhlášok a...