Способ утилизации отходов производства спирта из крахмалсодержащего сырья

 

1. СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА ИЗ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, предусматривающий отвод образующегося при брожении диоксида углерода для отделения спирта в спиртоловушке, использование барды - отхода при брагоректификации на кормовые цели, отвод лютерной воды - отхода при ректификации на биологическую очистку, отвод условно чистых вод от охлаждения бражки, засевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, конденсацию и охлаждение спиртовьпс паров при брагоректификации , охлаждение их, возврат в технологиче ский цикл производства спирта, очистку производственно-загрязненных сточных вод, полученных после мойки и стерилизации обрудования и коммуникаций, в смеси с хозяйственно-бытовыми водами окислением микроорганизмами активного ила в одну или две ступени со сливом в водоем, фильтрацию и умягчение воды в фильтрах химводоочистки и регенерацию фильтров, отличающийся тем, что, с целью экономии энергетических и материальных ресурсов, ёоздания бессточной системы водопользования и охраны окружакщей среды при более полном использовании отходов производства, лютерную воду перед биологической очисткой разделяют на два неравных . i потока, меньший из которых используют для приготовления раствора био-. W генных веществ, направляемого на .первую ступень биологической очистки , а тепло большего потока утилизируют на второй ступени биологической очистки для создания температурного режима, равного 50-55°С, оптималь ,ного для развития термофильных микО ) роорганизмов активного ила, с послесо о сх дуюцим смешиванием полученной биомассы активного или с бардой и использованием смеси в качестве кормо4 вого продукта, перед возвратом охлажденных условно чистых вод в технологический цикл от них отделяют биопленку активного ила и возвращают ее на первую ступень биологической очистки производственно-загрязненных сточных вод, очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых используют на стадиях технологического процесса производства спирта, а второй - в смеси с охлажденной условно чистой водой подвер

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5I)4 С 12 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ":

4, ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3696740/28-13 (22) 31.01.84 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) Н.P.Ðàõìîíîâ, Л.Н.Мендельсон, А.П.Саввина, Н.А.Крамарский, Б.А.Ус тинников, Д.Д.Жуков, Я.А.Карелин и Ю.В.Бахтин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт продуктов брожения (53) 663 ° 551.6(088.8) (56) Регламент очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалистое сырье. M. 1977., с. 41-45 °

Рекомендации по схемам .локальной очистки и использования в обороте сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, и требования к качеству воды, многократно используемой в обороте.

М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1981, с.26-32, рис. 3, 5, 7. (54)(57) 1. СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА ИЗ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, предусматривающий отвод образующегося при брожении диоксида углерода для отделения спир. та в спиртоловушке, использование барды — отхода при брагоректификации на кормовые цели, отвод лютерной воды — отхода при .ректификации на биологическую очистку, отвод условно чистых вод от охлаждения бражки, эасевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, конденсацию и охлаждение спиртовых паров при брам горектификации, охлаждение их, возврат в технологический цикл производства спирта, очистку производственно-загрязненных сточных вод, полученных после мойки и стерилизации

„„SU„„1169984 A обрудования и коммуникаций, в смеси с хозяйственно-бытовыми водами окислением микроорганизмами активного ила в одну или две ступени со сливом в водоем, фильтрацию и умягчение воды в фильтрах химводоочистки и регенерацию фильтров, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью экономии энергетических и материальных ресурсов, создания бессточной системы водопользования и охраны окружающей среды при более полном использовании отходов производства, лютерную воду перед биологической очисткой разделяют на два неравных потока, меньший из которых используют для приготовления раствора био-. генных веществ, направляемого на .первую ступень биологической очистки, а тепло большего потока утилизируют на второй ступени биологической очистки для создания температурного режима, равного 50-55 С, оптимальо ного для развития термофильных микроорганизмов активного ила, с последующим смешиванием полученной биомассы активного или с бардой и использованием смеси в качестве кормового продукта, перед возвратом охлажденных условно чистых вод в технологический цикл ат них .отделяют биопленку активного ила и возвращают ее на первую ступень биологической очистки производственно-загрязненных сточных вод, очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых используют на стадиях технологического процесса производства спирта, а второй — в смеси с охлажденной условно чистой водой подвер1169984 гают фильтрации и умягчению в фильтрах химводоочистки и направляют на стадию брагоректификации спирта в качестве хладагента с дальнейшим использованием для парообразования в котельной, при этом воду, полученную при регенерации фильтров, освобождают от солей жесткости, отстаи-. вают и осветленную воду разделяют на два потока, один из которых направляют для получения гипохлорита натрия, а второй — на биологическую очистку.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- . шийся тем, что освобожденную от солей жесткости щзду разделяют на два неравных потока, больший из. которых направляют на биологическую очистку, а меньший подвергают электролизу для образования в нем гипохлорида натрия, последний разделяют на два потока, один из которых последовательно используют для дезинфекции технологического оборудования и солода в процессе его приготовления и гидротранспортирования, а очистку, отвод условно чистых вод от охлаждения бражки, засевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, кондеНсации и охлаждения спир5 товых паров при брагоректификации, охлаждение их и возврат в технологический цикл производства спирта, очистку производственно-загрязненных сточных вод, полученных после мойки и стерилизации оборудования и коммуникаций в смеси Е.хозяйственнобытовыми водами окислением микроорганизмами или в одну или две ступени со сливом в водоем, фильтрацию

15 и умягчение воды в фильтрах хймводоочистки и регенерацию фильтров (21 .

Изобретение относится к спиртовой промьппленности, а именно к способам утилизации отходов, образующихся при производстве спирта из крахмалсодержащего сырья.

Известен способ утилизации отходов производства спирта, предусматривающий отвод диоксида углерода, образующегося при брожении, с последующим отделением из него спирта в спиртоловушках, отвод барды на выращивание кормовых дрожжей (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ утилизации отходов производства спир та из крахмалсодержащего сырья, предусматриВающий отвод образующегося при брожении диоксида углерода для отделения спирта в спиртоловушке, использование барды — отхода прй брагоректификации на кормовые и цели, отвод лютерной воды — отхода при ректификации на биологическую другой — для дезинфекции охлажденных условно чистых вод.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем,что нри утилизации отходов производства спирта из картофеля очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых, в свою очередь, разделяют также на два неравных потока, меньший направляют на разваривание, а больший— на мойку картофеля.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что при утилизации отходов производства спирта ,из.зерновых культур очищенные произ.водственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых направляют на разваривание.

5. Способ по пп. 1-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что рН воды, полученной при регенерации фильтров, поддерживают равным 8,3-8,4 для выпадения солей жесткости путем введения в нее продувочной воды котельной и гидроксида аммония.

Недостатками данного способа являются неполное использование отхо20 дов спиртового производства при их утилизации, что ведет к загрязнению окружающей среды, а также повышенный расход материальных и энергетических ресурсов при их переработке.

1169984 I0

Целью изобретения является зкойомия энергетических и материальных ресурсов, создание бессточной системы водопользования и охрана окружающей среды при более полном исполь- зовании отходов производства.

Цель достигается тем, что согласно способу утилизации отходов производства спирта из крахмалсодержаще, го сырья, предусматривающему отвод образующегося при брожении диоксида углерода ддя отделения спирта в спиртоловушке, использование барды— отхода при брагоректификации на кормовые цели, отвод лютерной воды— отхода при ректификации на биологическую очистку, отвод условно чистых вод от охлаждения бражки, засевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, конденсацию и охлаждение спиртовых паров при брагоректификации, охлаждение их и возврат в технологический цикл производства спирта, очистку производственно-загрязненных сточных вод, полученных после мойки и стерилизации оборудования и коммуникаций, в смеси с хозяйственно-бытовыми водами окислением микроорганизмами активного ила в одну или две ступени со сливом в водоем, фильтрацию и умягчение воды в фильтрах химводоочистки и регенерацию фильтров, лютерную воду перед биологической очисткой разделяют на два неравных потока, меньший из которых 35 используют для приготовления раствора биогенных веществ, направляемого на первую ступень биологической очист ки, а тепло большего потока утилиэиэуют на вторй ступени биологической 40 очистки для создания температурного

О режима, равного 50-55 С, оптимального для развития термофильных микроорганизмов активного ила, с последующим смешиванием полученной биомассы 45 активного ила с бардой и использованием смеси в качестве кормового продукта, перед возвратом охлажденных условно чистых вод в технологический цикл от них отделяют биопленку актив- 50 ного ила и возвращают ее на первую ступень биологической очистки производственно-загрязненных сточных вод, очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два 55 потока, один из которых используют на стадиях технологического процесса производства спирта, а второй— в смеси с охлажденной условно чистой водой подвергают фильтрации и умягчению в фильтрах химводоочистки и направляют на стадию брагоректификации спирта в качестве хладагента с дальнейшим использованием для парообразования в котельной, при этом воду, полученную при регенерации фильтров, освобождают от солей жесткости, отстаивают и осветленную воду разделяют на два потока, один из которых направляют для получения гипо" хлорита натрия, а второй — на биологическую очистку.

Освобожденную от солей жесткости воду разделяют на два неравных потока, больший из которых направляют на биологическую очистку, а меньший — подвергают электролизу для образования в нем гипохлорита натрия, последний разделяют на два потока, один из которых последовательно используют для дезинфекции технологического оборудования и солода в процессе его приготовления и гидротранспортирования, а другой — для дезинфекции охлажденных условно . чистых вод, Кроме того, при утилизации отходов производства спирта из картофеля очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых, в свою очередь, разделяют также на два неравных потока, меньший направляют на разваривание, а больший — на мойку картофеля.

При утилизации отходов производства спирта из зерновых культур очищенные производственно-загрязненные сточные воды разделяют на два потока, один из которых направляют на разваривание.

Целесообразно рН воды, полученной при регенерации фильтров, поддерживать равным 8,3-8,4 для выпадения солей жесткости путем введения в нее продувочной воды котельной и гидъроксида аммония.

На чертеже показана технологическая схема осуществления способа.

Согласно предлагаемой схеме условяо чистые воды от охлаждения продуктов и полупродуктов производства спирта по трубопроводу 1 направляют в градирню 2, где их охлаждают, охлажденную воду по трубопроводу 3 подают снова в технологический цикл

1169984 производства спирта, а образующуюся в процессе охлаждения в градирне биопленку активного ила возвращают в первую ступень биологической 5 очистки. Производственно-загрязненные сточные воды, полученные от приготовления солода, замеса, раэваривания, брожения, получения засевных дрожжей поступают в трубопровод 4

10 и далее направляются на биологическую очистку, где последовательно проходят биокоагулятор 5, первичный отстойник 6, и затем по трубопроводу 7 поступают на первую ступень 8 !

5 биологической очистки, куда по трубопроводу 9 подают биопленку активного ила иэ градирни 2. Лютерную воду, полученную на брагоректификационном ,аппарате 10, разделяют на два пото,ка, один из которых направляют по трубопроводу 11 в емкость t2 и. растворяют в ней соли биогенных веществ раствор по трубопроводу 13

25 направляют на первую ступень 8 биологической очистки, а второй поток по трубопроводу 14 подают на вторую ступень 15 биологической очистки, в которой за счет утилизации тепла

30 л;атерной воды температура повышается до 50-55"С. На второй ступени 15 биологической очистки происходит

\ полная Очистка воды термофильными микроорганизмами активного ила, для развития которых укаэанная температура является оптимальной. За счет этого интенсифицируется процесс биологического окисления органических загрязнений и повьш ается эффект осветления, так как снижается вынос взвешенных веществ с очищенной водой. Полученную в процессе биологической очистки проиэводственнозягрязненных сточных вод биомассу активного ила из первой 8 и второй

15 ступеней отводят по трубопроводу

16, основную ее часть смешивают с бардой в емкости 17 и используют в качестве кормового продукта, а некоторую часть подают в биокоагулятор

5 для интенсификации процесса очистки.

Очищенную воду разделяют на два потока, один иэ которых смешивают с охлажденными условно чистыми водами иэ градирни 2, а затем по трубопроводу 18 подают на фильтры 19 химводоочистки, где одновременно с осветлением происходит умягчение. Второй поток деля, в свою очередь, на два потока (при переработке на спирт кар1 тофеля) и направляют по трубопроводам. 20 и 21 соответственно в аппараты 22 и 23 на разваривание и мойку картофеля.

Умягченную воду после фильтров

19 по трубопроводу 24 направляют на брагоректифииационный аппарат 10 для охлаждения и конденсации паров спирта, после чего подают по трубопроводу 25 в котельную 26, образующийся пар используют на стадиях техно логического процесса.

Регенерация фильтров 19 химводоочистки осуществляют охлажденной в градирне 2 условно чистой водой, воду от регенерации фильтров по трубопроводу 27 направляют в отстойник

28, Условно чистую воду продувают диоксидом углерода, поступающим по трубопроводу 29 из ферментаторов 30 для предотвращения выпадения солей жесткости. Одновременно в отстойник

28 подают по трубопроводу 31 продувочную воду из котельной 26, а также вводят гидроксид аммония для поддержания оптимального рН среды.

Осадок иэ отстойника выводят иэ системы и подвергают очистке в смеси с бытовыми водами.

Освобожденную от солей жесткости воду разделяют на два неравных потока, больший из которых по трубопро воду 32 найравляют на первую .ступень 8 биологической очистки, а меньший по трубопроводу 33 — в электро лизер 34, где подвергают электролизу. Полученный раствор гипохлорита натрия разделяют на два потока, один иэ которых по трубопроводу 35 подают для дезинфекции технологического оборудования и продуктовых трубопроводов, а также для приготовI ления солода в солодовне. Для последовательного использования хлора гипохлорит натрия подают по трубопроводу 36 в солодовню 37 иэ аппарата 22 и ферментатора 30. Второй поток по трубопроводу 38 подают в трубопровод 3 для дезинфекции условно чистых вод.

Воду от гидротранспорта и мойки картофеля по трубопроводу 39 подают в отстойник 40. Осветленную воду по трубопроводу 41 возвращают в гидротранспорт картофеля. После

1169984 гидротранслорта картофель моют биологически очищенной водой, которую подают по трубопроводу 21. Для стабилизации оборотной воды часть ее по трубопроводу 41 подают в биокоагулятор 5.

Пример 1 (производство спирта из зерна).

При получении спирта образуются следующие отходы: диоксид углерода на стадии брожения, барда на стадии брагоректификации, лютерная вода при ректификации.

Условно чистые воды от охлаждения бражки, засевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, от конденсации и охлаждения паров спирта в количестве 2990 м в су тки по трубопроводу 1 подают на градирню

2 для охлаждения. После охлаждения и стабилизации их используют в технологическом цикле.

Производственно-загрязненные воды, полученные от приготовления солода, мойки н дезинфекции технологического оборудования и продуктовых трубопроводов, и обессоленную воду от регенерации фильтров химводоочистки собирают в канализационный трубопровод 4 в количестве 136 м . и направляют в биокоагулятор 5, прой дя первичный отстойник 6 и освободившись от взвешенных веществ, она по трубопроводу 7 поступает в первую ступень 8 биологической очистки, которую по трубопроводу 9 подают

4 м биопленки активного ила иэ градирни 2.

Лютерную воду, полученную на брагоректификационном аппарате 10, разделяют на два неравных потока, меньший иэ которых в количестве 4 м по трубопроводу 11 направляют в емкость

12 для приготовления раствора биогенных веществ, а затем Iro трубопроводу 13 подают на первую ступень

8 биологической очистки, а оставшийся поток — 74 м по 14 подают на вторую ступень биологической очистки 15 ° При этом в ней повышается температура до 55 С за счет утилизации тепла лютерной воды. На второй ступени очистки развивается термофильная микрофлора активного ила, благодаря чему повышается эффект очистки как по окислению органаческих загрязнений, так и по взвешен" ным веществам.

Полученная при очистке воды био5 масса активного ила в количестве

100 кг по трубопроводу подается в емкость 17, где смешивается в бардой и используется в качестве кормового продукта, а 20 кг нла подается в

1О биокоагулятор 5.

Очищенную воду разделяют на два потока, один из которых в количестве

24 м смешивают с 226 м охлажденных условно чистых вод и по трубопроводу 18 подают на фильтры 19 химводоочистки, где наряду с очисткой от взвешенных веществ происходит ее умяг чение. Второй поток в количестве

180 м по трубопроводу 20 направляют на приготовление замеса в аппарат 22.

Умягченную воду после фильтров

19 химводоочистки по трубопроводу

21 направляют в качестве хладагента на брагоректификационный аппарат 10 для конденсации и охлаждения паров спирта, после чего по трубопроводу

25 вода поступает в котельную 26, образующийся пар используют на стадиях технологического процесса. Регенерацию фильтров 19 химводоочистки осуществляют охлажденной в градирне

2 условно чистой водой, воду от регенерации фильтров в количестье

30 мз по трубопроводу 27 направляют

3$ в отстойник 28, условно чистую воду. продувают диоксидом углерода, отводимым йо трубопроводу 29 иэ ферментаторов 30, для предотвращения выпадения солей жесткости. Одновременно

4© is отстойник 28 по трубопроводу 31 подают продувочную воду иэ котельной 26 в количестве 20 м, а также вводят гадроксид амид для поддержания рН среды,- равного 8,3-8,4. Осадок из отстойника 28 в количестве °

2 м выводят иэ системы и направля» ют на очистку смеси с бытовыми сточными водами.

Освобожденную от солей жесткости воду разделяют на два неравных потока, больший s количестве 44 и по трубопроводу 32 направляют на первую ступень биологической очистки 8 а меньший в количестве 4 м ээ по трубопроводу -33 подают в элекТролизер 34, где подвергают электроли,зу. Полученный раствор гипохлорита натрия разделяют на два потока, 1169984

4О

55 один из которых в количестве 2 м по трубопроводу 35 подают для дезинфекции технологического оборудования в аппаратах 22 тепловой обработки и осахаривания сырья, приготовления солода в солодовне 37 и ферментаторов 30. Кроме того, из аппарата 22 и ферментаторов 30 исполь. зованный раствор по трубопроводу

36 подают в солодовню 37 ° Второй поток в количестве 2 м по трубопроводу 38 подают в трубопровод 3, где происходит дезинфекция условно чистых вод, охлажденных в градирне

2, а затем ее используют на технологические нужды.

Пример 2 (производство спирта из картофеля}.

При получении спирта образуются следующие отходы: диоксид углерода на стадии брожения, барда — отход при брагоректификации — ее утилизируют на кормовые цели, лютерная. вода — отход при ректификации - направляют на биологическую очистку, Условно чистые воды от охлаждения бражки, засевных дрожжей, разваренной и осахаренной массы, а также от конденсации и охлаждения спиртовых паров в количестве 2700 м по трубопроводу 1 подают на градирню 2 для охлаждения, после охлаждения и стабилизации используют в технологическом цикле. Количество производственно-загрязненных вод, как по примеру 1, составляет 136 мз .

Транспортно-моечные воды в количестве 1540 м в сутки из гидротранспорта и мойки по трубопроводу 39 подают в отстойник 40. Эти воды после отстаивания по трубопроводу 41 снова.подают на гидротранспорт картофеля для мойки картофеля, по трубопроводу 21 подают биологически очи;щенную производственно-загрязненную воду. Количество воды от гидротранспорта и мойки картофеля соответственно составляет 1400 и 140 м в сутки. Для стабилизации оборотной воды из системы отводят 140 м осветленной воды по трубопроводу 41 и подают в биокоагулятор 5. Биологичес. ки очищенную воду разделяют на два потока, один из которых в количестве 138 м смешивают с 112 м охлаж денной условно чистой воды из градирни и по трубопроводу 18 подают на фильтры 19 химводоочистки, где наряду с удалением взвешенных веществ происходит ее умягчение. Вто1 рой поток биологически очищенной

I воды делят, в свою очередь, на два потока, одИн из которых в количестве 20 м по трубопроводу 20 направляют на приготовление замеса в аппарат 22, а оставшийся в количестве

140 м по трубопроводу 21 подают в аппарат 23 для мойки картофеля.

Остальные отходы утилизируют аналогично примеру 1.

Создание бессточного производства позволит уменьшить сброс сточных вод в водоемы на 99,6-99,7%. Водопотребление из артезианских скважин снизится на 35% при переработке зерновых культур и на 60% при переработ ке картофеля.

Использование биопленки активного ила из градирни для поддержания концентрации адаптнрованных микроорганизмов в перв6й ступени биологической очистки позволит интенсифициро2S" вать процесс биологической очистки в 1,3-1,5 раза и уменьшить вынос взвешенных веществ в 1,3-1,5 раза.

Утилизация тепла лютерной воды позволит интенсифицировать процесс биологической очистки за счет создания в сооружениях на второй ступени температурного режима 50-55 С, оптимального для развития термофильной микрофлоры активного ила. Это позволит увеличить эффект очистки по окислению органических загрязнений в 1,2-1,3 раза, а по эффекту ос ветления (выносу взвешенных веществ) в 1,3-1,5 раза.

За счет использования оборотной и повторной системы водопользования общий расход воды на единицу продукции снизится на 4% при переработке зерна и на 21% при переработке картофеля.

В водоемы выпускается только бытовая вода после соответствующей очистки в количестве 0,3-0,4% от количества производственно-загрязненных сточных вод или 0,02-0,03% от общего количества водопотребления.

Увеличивается использование диоксида углерода на 21 тыс. мэ в год при переработке зерна и на 27 тыс.м при переработке картофеля.

Использование биомассы активного ила в смеси с бардой в качестве кормового продукта увеличит коли1169984

) 2

1ЛУ at

Составитель Л. Пашинина

Редактор М.Недолуженко Техред Т,Фанта Корректор М.Розман

Заказ 4672/22

Тираж 525 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чество корма на 30 т/год, а также исключит затраты на обработку активного ила.

Капитальные затраты на строительство сооружений очистки сточных вод снизятся на 18-20Х, затраты металла — »a 13 т, железобетона — на

100 т, гравия — на 10 т, песка на 10 т, поваренной соли — на

36 — 45 г.

Потребление электроэнергии снизится на 104 тыс. кВт ч в год.