Очистка стоков с использованием смесительных и распределительных бассейнов
Смесительный и распределительный бассейн (разработка Берлинского института пивоварения VLB) состоит из:
· круглого бассейна по типу силосной емкости;
· погружного аэратора для аэрации иперемешивания;
· системы управления для проведения аэрации и очистки;
· устройств для регулирования слива.
При этом различают два основных типа установок:
ТипА - установки без возврата биомассы, которая в этом случае смывается сточной водой. На предприятии с не очень сильно загрязненными стоками при этом монтируются:
• небольшой бассейн с емкостью, рассчитанной на суточный сток;
• большой бассейн с емкостью, рассчитанной на недельный сток.
ТипВ - установки с удерживанием биомассы, монтируемые в виде:
• бассейна, рассчитанного на суточный сток;
• бассейна, рассчитанного на недельный сток.
При использовании недельного распределительного бассейна типа В2 достигается
· 90-95%-ный биологический распад;
· надежная нейтрализация всех загрязнений;
· равномерная очистка сточных вод.
В распределительный бассейн типа В2 очистка осуществляется в 4 стадии (рис. 9.4).
Стадия 1: исходное состояние - бассейн наполнен биомассой примерно на 1,5 м, такое состояние устанавливается не раннее воскресного вечера.
Стадия 2: выравнивание нейтрализация и биологический распад - с началом работы в понедельник технологические сточные воды стекают в бассейн, который медленно наполняется, аэратор включается пока периодически в соответствии с потребностью в кислороде. Происходит биологический распад органических веществ с образованием необходимой для нейтрализации углекислоты.
Стадия 3: седиментация - биомасса отделяется и оседает, а очищенные сточные воды остаются над ней.
Стадия 4: отвод - очищенная, без осадка сточная вода отводится. Для забора сверху наиболее чистой воды служит поплавковое устройство.
Стадии 3 и 4 имеют место при каждом выпуске очередной порции сточных вод, происходящем несколько раз в сутки. Количество ила в бассейне при соблюдении определенных условий возрастает лишь незначительно, после перерывов в производстве старый ил даже разлагается путем автолиза и эндогенного распада при дыхании. Образовавшиеся при разложении неорганические вещества покидают бассейн вместе с растворившимися и уже не осаждающимися веществами. При этом не требуется удаления ила, так как проблема избыточного ила отсутствует.
В связи с ожидаемым ростом затрат на очистку сточных вод и постоянно растущие требования к качеству очистки в ближайшие годы эти вопросы встанут перед пивоваренными предприятиями еще острее.
Остатки материалов и отходы
Удаляться должны не только сточные воды, но и другие отходы пивоваренного производства. Считается, что в среднем образуется следующее количество отходов:
| Вид отходов | Кг/гл товарного пива | Общее количество в 1000 т (данные по Германии, 1991) |
| Пивная и хмелевая дробина | 18,86 | |
| Остаточные дрожжи | 2,64 | |
| Взвеси горячего сусла | 1,42 | |
| Взвеси холодного сусла | 0,22 | |
| Кизельгуровый шлам | 0,62 | |
| Солодовая пыль | 0,12 | |
| Этикетки/бумага | 0,29 | |
| Упаковочный материал | 0,04 |
Хотя многим предприятиям удается удалять некоторые из этих отходов с пока еще сравнительно низкими затратами, но постоянно растущие затраты заставляют предприятия все больше самостоятельно заниматься их утилизацией. При этом все большую роль играют анаэробные способы разложения отходов.
Пивная и хмелевая дробина
На 100 кг засыпи приходится около 110-130 кг дробины с 70-80%-ной влажностью, или (округленно) 20 кг/гл товарного пива (см. разд. 3.3.5).
Следовательно, можно считать, что ежегодно образуется около 200 т дробины на 10 000 гл товарного пива (4 т в неделю).
Конечно, неплохо было бы продать всю эту дробину на корм скоту. В некоторых местностях это удается, так как дробина является ценной кормовой добавкой, но существуют области, где сельское хозяйство не развито или оно не испытывает потребности в дробине. Многие фермеры не готовы ее брать, особенно летом. Сушить дробину, повышая этим ее сохраняемость, имеет смысл только в том случае, если потом можно продать дробину в 4-5 раз дороже, но это только усложняет задачу по ее сбыту.
Хмелевая дробина, напротив, уже не тема для обсуждения. Натуральный шишковый хмель в настоящее время почти не применяется, и вряд ли можно найти пивоваренное предприятие с хмелеотделителем (из-за большой трудоемкости процесса и потерь хмеля). Если все же шишковый хмель применяется, то его измельчают, и он попадает во взвеси.
Банки и мешки из фольги, в которых поставляется хмелевой экстракт или гранулы, попадают в отходы, иногда их частично возвращают поставщикам.
Взвеси
Взвеси чаще всего осаждаются в вирпуле в виде конуса и реже - в виде шлама из сепаратора или белкового отстоя из отстойного чана. В любом случае взвеси еще содержат сусло, которое можно извлечь. На большинстве пивоваренных предприятий взвеси, содержащие сусло, перекачивают в фильтрационный чан, чтобы получить сусло и одновременно отделить богатые белком взвеси, имеющие большую пищевую ценность для скота. При отсутствии желания извлекать из взвесей сусло, имеющее пониженное качество, эти взвеси просто добавляют к пивной дробине.
Остаточные дрожжи
Внесенные в сусло дрожжи дают довольно большой прирост и, следовательно, большое количество остаточных дрожжей. Остаточные дрожжи имеют ХПК порядка 0,53 кг/гл и относятся поэтому к очень мощным потребителям кислорода.
В связи с этим необходимо воспрепятствовать их проникновению в сточные воды, где они быстро вызовут процессы гниения.
Считается, что на 10 000 гл производимого пива ежегодно приходится удалять около 15-18 т остаточных дрожжей.
Наилучшим решением была бы, естественно, продажа этих богатых белком и витаминами дрожжей на корм скоту. Чтобы обеспечить их сохранность, дрожжи следует быстро пропарить, так как иначе они начнут бродить в желудке животного и вызовут колики. Кроме того, быстро начинается автолиз дрожжей с выделением газов с неприятным запахом.
Дрожжи также сушат и добавляют в комбикорма. Применяются дрожжи и в фармацевтической промышленности для производства витаминных добавок.
Кизельгуровый шлам
После фильтрования на 1 гл пива остается около 500 г кизельгурового шлама. Отсюда на каждые 10 000 гл продаваемого пива приходится 5 тонн кизельгурового шлама.
Возможная в принципе подготовка кизельгура для повторного примененияочень трудоемка и дорога по сравнению с недопустимым сливом в канализацию вместе со стоками. Термическая регенерация кизельгура путем обработки шлама методом Тремониса (Tremponis) связана с большими вынужденными затратами, но благодаря ей становится возможным повторно применять до 50% материала, сократив тем самым потребность в новом кизельгуре.
Многим пивоваренным предприятиям остается только вывозить кизельгур на свалку. Приэтом многие свалкиво избежание оползней отвалов принимают только пастообразный кизельгур с низким влагосодержанием. В отстойном бассейне или в канализационном трубопроводе кизельгур со временем может так затвердеть, что осадок по прочности не уступает цементу и удаляется с огромным трудом.
По этой причине и с учетом все возрастающих затрат на удаление кизельгурового шлама следует пытаться искать возможности его удаления по приемлемым ценам. Одной из возможностей для этого является обезвоживание кизельгурового шлама путем прессования до влажности ниже 50%, чтобы получить сыпучую структуру. В качестве прессов для кизельгура предлагаются ленточный фильтр (рис. 9.5) или камерные фильтр-прессы.
В сыпучем состоянии кизельгур разбрасывается на полях с помощью имеющейся в сельском хозяйстве техники. Использованный кизельгур с содержащимися в нем дрожжевыми клетками представляет собой ценный, богатый азотом структурообразующий материал и подкормку для растений. Кроме того, как хороший накопитель влаги он пригоден для улучшения структуры песчаных почв, не оказывая негативного влияния на грунтовые воды. Отработанный кизельгур содержит быстро автолизующиеся дрожжи, и при этом содержащийся в них белок разрушается с выделением обладающего резким запахом аммиака. При вынужденном длительном хранении кизельгура этот фактор следует учитывать.
В последнее время отработанный кизельгур служит добавкой при производстве кирпича, асфальта и бетона. И все-таки из-за высокой стоимости кизельгура существует большой интерес к поиску новых более дешевых способов фильтрования пива.
Этикетки
На бутылкомоечной машине вместе с возвратными бутылками на 10 000 гл пива ежегодно получают около 1,5 т старых этикеток, которые должны быть удалены. В зависимости от размеров и числа используемых этикеток это количество может быть и больше.
От этикеток требуется, чтобы они полностью отклеивались и не разрывались. Алюминиевая фольга для удаления с бутылки требует повышенной концентрации щелочи в бутылкомоечной машине и более частой ее замены. Кроме того, наличие алюминиевой фольги при мойке бутылок может иметь следствием взрывы из-за выделения гремучего газа.
В бутылкомоечной машине этикетки отделяют и затем отжимают, так как они еще содержат впитанную щелочь.
Удаление старых этикеток является серьезной проблемой, поскольку их возврат в производство чрезвычайно энергоемок и дает очень небольшой выход пригодного к применению бумажного волокна. Поэтому старые этикетки просто вывозят на свалку. Утилизация этикеток сложна еще и потому, что среди них всегда находятся осколки бутылочного стекла и пробки, которые повреждают измельчительные машины и должны удаляться перед переработкой этикеток.
В последнее время появилась возможность использования старых этикеток в качестве выжигаемого материала при производстве кирпича.
Бой стекла
На пивоваренном предприятии количество стеклянного боя сильно зависит от качества стекла. Считается, что при среднем качестве стекла на 10 000 гл пива в возвратных бутылках ежегодно образуется 0,5% боя, то есть около 3,5 т боя стекла. При использовании стекла, дающего 1,5% боя, его количество может возрасти до 11 тонн.
Стеклянный бой рассортировывают по контейнерам и регулярно вывозят. Обычно бой возвращают на стекольные заводы для повторного использования.
Банки для пива
Пустые пивные жестебанки очень чувствительны к ударам из-за очень тонких стенок, в связи с чем следует учитывать, что 3-4% банок не наполняются, а отбраковываются. Поэтому ежегодно на пивоваренном предприятии на 10 000 гл пива образуется 380-400 кг баночных отходов, при использовании алюминиевых банок эта величина уменьшается вдвое.
Баночный брак прессуют и отправляют на переработку. С увеличением потребления баночного пива в некоторых странах возникают проблемы с сортировкой, так как некоторые граждане вместе с бумажным и прочим мусором выбрасывают и банки. Тем не менее во многих странах удалось организовать соответствующий сбор, прессование и повторное использование пустых банок.
Имеется возможность повторного использования (рециклинтга) как жестяных, так и алюминиевых банок. Алюминий - единственный материал, который практически неограниченно пригоден для многократного использования (для равноценной продукции), ктому же он не загрязняет окружающую среду. Если новый алюминий требует для своего производства очень много электроэнергии, то повторная его переработка менее энергоемка. Поэтому следует стремиться к повышению доли рециклинга алюминиевых банок.
Небольшие по объемам отходы
Вместе с рассмотренными выше отходами, которые требуют постоянного сбора и удаления, на каждом предприятии со временем накапливаются также небольшие по объемам отходы. К ним относятся, например:
· картон;
· отходы офисной бумаги;
· фольга и пластмассовые отходы;
· отходы древесины;
· лом различных металлов;
· старые автопокрышки,
· старые аккумуляторы,
· тряпье;
· кухонные отходы;
· известковый шлам;
· масла и жиры;
· растворители;
· отработанные масла из маслоотделителей.
Собирать эти отходы рекомендуется раздельно, так как в этом случае их легче удалять и лишь в таком виде можно попытаться их продать.
С ростом благосостояния и индустриализации во всех странах скапливаются буквально горы отходов, так что рано или поздно все государства вынуждены принимать меры, чтобы не «погрязать в мусоре». Все такие материалы должны удаляться и повторно перерабатываться, однако это связано с большими затратами. Уменьшению этих затрат и способствует раздельный сбор отходов.
Промышленные выбросы
Пыль и пылевые выбросы
При приеме солода, при его транспортировке и дроблении в дробилке для сухого дробления образуется пыль, которая - помимо опасности взрыва - является источником загрязнения на производстве. Она должна удаляться путем аспирации, отделения и сбора.
Пыль содержит много экстракта, но он, однако, низкого качества. Пыль собирают в мешки или силосы и вывозит на свалку или добавляют в пивную дробину.
Выбросы из варочного цеха
При кипячении сусла испаряется вода, содержащая летучие компоненты сусла и хмеля. Поэтому при кипячении сусла в окрестностях предприятия ощущается запах. В соответствии с немецким законодательством это может рассматриваться как «загрязнение запахом». При использовании конденсатора вторичного пара эти выбросы существенно уменьшаются, а с применением компрессии вторичного пара они почти полностью прекращаются.
Выбросы продуктов сгорания
При использовании котельных установок предельные значения выбросов устанавливаются путем выбора подходящего топлива (природный газ или топочный мазут).
Во избежание превышения нормативных значений для окислов азота (NOx) и СО2, следует:
· в качестве небольших дизельных двигателей применять двигатели с вихревыми камерами;
· на более крупных дизельных двигателях устанавливать катализатор, это относится и к четырехтактным двигателям Отто;
· дизельные двигатели должны быть оснащены противодымным фильтром.
Штабелеукладчик должен оснащаться регулируемым катализатором. Выхлопные газы дизельных двигателей канцерогенны!
Шумы
Особо высокий уровень шума на пивоваренном предприятии отмечается:
· на участке розлива в бутылки;
· вблизи воздушных и холодильных компрессоров;
· вблизи испарительных конденсаторов;
· вблизи компрессоров вторичного пара.
Уменьшению уровня шума способствуют:
· правильный выбор стройматериалов, например, двойных стен с шумоизоляцией, шумозашитных окон;
· монтаж на участке розлива в бутылки звукопоглощающего покрытия,
· звукоизолирующая обшивка помещений с особо шумными машинами.
Приведенные выше примеры призваны вкратце обрисовать серьезность проблем, стоящих перед каждым пивоваренным предприятием, и указать некоторые пути их решения. Проблемы защиты окружающей среды и связанные с ними проблемы удаления отходов в грядущие годы еще больше возрастут. Многие существующие в настоящее время в Германии свалки мусора в ближайшее время будут закрыты, и предприятия будут вынуждены в законодательном порядке сами заботиться об удалении своих отходов или предотвращать их образование.
В этом смысле каждый производитель пива призван внести свой вклад в дело максимального снижения отходов производства.