55.1. Предприятия микробиологической промышленности

Предприятия микробиологической промышленности выпускают в настоящее время продукцию более 150 наименований (аминокислоты, белковые вещества, ферменты, бактериальные препараты и др. ), используемую в различных отраслях народного хозяйства. К основным видам продукции, получаемой в процессе микробиологического синтеза, относятся дрожжи кормовые, выращенные на различных субстратах (пара, ВПК сточных вод не менее 150—200 мг 02/л. Минимальное содержание биогенных элементов в бытовых стоках, мг/л: 3—8 фосфатов, 6—16 калия, 5—10 кальция, 3—6 натрия, 15—25 азота аммонийного. Смешивать хромсодержащие и бытовые сточные воды можно в соотношении, обеспечивающем превышение ВПК смеси над количеством внесенного с хроматом связанного кислорода не менее чем на 25 мг О2/л. Продолжительность смешения стоков 15 мин. Активный ил, необходимый для восстановления хромата, развивается и накапливается в биовосстановителе в процессе биохимического обезвреживания. Доза активного ила в биовосстановителе должна быть не менее 7 г/л по сухому беззольному веществу. Для предотвращения захвата свободного кислорода воздуха биовосстановители следует проектировать закрытыми с установкой механических мешалок для поддержания ила в биовосстановителе во взвешенном состоянии. Очистка от шестивалентного хрома достигает 100%.

Очистку отработавших смазочно-охлаждающих жидкостей или эмульсий (IV категория сточных вод) перед их сбросом в городскую канализацию осуществляют на самостоятельных очистных сооружениях. В некоторых случаях (при незначительном количестве отработавших эмульсий, а также для эмульсий, имеющих слабую эмуль гационную пленку) возможна их очистка совместно со сточными водами II категории. Отработавшие смазочно-охлаждающие жидкости после очистки на локальных установках могут быть сброшены в поток сточных вод II категории для дальнейшей совместной очистки и доочистки. Для разрушения отработавших эмульсий применяют реагентно-флотационный, реагентно-сепарационный, электрокоагуляционный и гиперфильтрационный методы.

Реагентно-флотационный метод может быть применен для разрушения отработавших эмульсий Э-1, Э-2, Э-3, НГЛ-205. При этом применяют коагулянт (сернокислый алюминий) дозой 1—3 г/л. В качестве флотаторов могут быть рекомендованы аппараты конструкции ПБК ЦНИИ МПС, Мосгипротранса и Ленгипротранса производительностью соответственно 5 и 10, 20, 60 м3/ч. Отработавшие эмульсии после предварительного отстаивания, удаления осадка и свободных масел подают во флотационные камеры флотатора, где происходит разрушение и выделение эмульгированных масел в пену. Пену удаляют. Очищенную жидкость сбрасывают в канализацию. Содержание масел в стоке после очистки обычно составляет до 100 мг/л. Снижение их концентрации до 20—25 мг/л может быть достигнуто многократной напорной флотацией.

Рис. 54.2. Схема биохимической очистки хроме содержащих сточных вод
1 — усреднитель-отстойник; 2 — отстойник; 3 — смеситель; 4 — биовосстановители; 5 — отстойники; 6 — резервуар осветленной воды; 7 — фильтр; / — хромсодержащие сточные воды; // — бытовые стоки; III — очищенная вода; IV — активный ил; V — осадок в бытовую канализацию

В процессе реагентно-сепарационного метода (центрифугирования) разрушение эмульсии происходит в результате центробежного разделения частиц с различной плотностью. Перед сепарацией в эмульсию следует добавить серную кислоту. При наличии кислотостойких центрифуг очистка стока может быть осуществлена по схеме: усреднение и отстаивание стока — подкисление эмульсии до рН=1-2 — удаление всплывших свободных масел — обработка подкисленного стока в центрифуге или сепараторе. При такой обработке происходит достаточное разрушение эмульсии. Перед сбросом в канализацию рН стока необходимо довести до 6,5—8,5. Концентрация масел в очищенном стоке составляет 25—50 мг/л. При центрифугах в обычном исполнении процесс очистки целесообразно проводить по схеме: усреднение и отстаивание стока — подкисление эмульсии серной кислотой до рН—6,6-4-6,9— удаление свободных масел — обработка стока в центрифуге. Очищенную по такой схефинах, природном газе, этаноле, метаноле, ферментные препараты, используемые как биологические катализаторы и кормовые добавки, средства защиты растений и антибиотики немедицинского назначения, аминокислоты, используемые в качестве кормовых добавок.

Технологические процессы получения многих продуктов микробиологического синтеза мало отличаются друг от друга и в основном состоят из двух операций: ферментации (выращивания) и выделения готового продукта.

Принципиальная схема получения продуктов микробиологического синтеза показана на рис. 55.1. На I стадии в ферментер, обеспечивающий эффективное перемешивание и постоянную температуру, при которой развиваются микроорганизмы, загружается основная среда, включающая необходимое количество требующихся для развития микроорганизмов питательных солей. Затем эту среду засевают микроорганизмами при непрерывной подаче субстрата, на котором развиваются микроорганизмы и происходит их выращивание. Из ферментера удаляется биомасса, которая в зависимости от назначения подвергается обработке различными методами, включая фильтрацию, ультрафильтрацию, сепарирование, центрифугирование, упаривание, сушку и др.

Выращивание микроорганизмов происходит в водной среде при аэрировании; при этом вода загрязняется органическими и минеральными веществами.

На предприятиях микробиологической промышленности сточные воды образуются при выделении и сгущении биомассы, продувке систем оборотного водоснабжения, промывке оборудования, трубопроводов и полов, мокрой очистке газовоздушных выбросов, в цехах вспомогательного назначения (ремонтно-механические мастерские, гаражи и т.д.). Состав и количество сточных вод этих цехов такие же, как в аналогичных цехах других отраслей народного хозяйства. Вода, циркулирующая в системах оборотного водоснабжения, не имеет контакта с продуктом, температура ее обычно не превышает 30—35° С.

В табл. 55.1 приведены количество и характеристика сточных вод по видам микробиологических производств. Схемы канализования предприятий микробиологической промышленности обычно решаются с отводом и очисткой сточных вод вспомогательных производств, бытовых и незагрязненных отдельно от производственных сточных вод.

Сточные воды, образующиеся при выделении и сгущении биомассы, промывке оборудования, трубопроводов и полов, очистке газовоздушных выбросов, направляются в сеть производственной канализации после предварительной нейтрализации до рН — =7-7,5. Из-за неравномерности притока сточных вод и возможных колебаний концентрации загрязнений производственные сточные воды перед подачей на очистные сооружения следует усреднять по расходам и концентрациям. Коэффициенты неравномерности расходов и концентраций производственных сточных вод обусловливаются графиками ведения технологического процесса и промывки оборудования.

Рис. 55.1. Принципиальная схема получения продуктов микробиологического синтеза
1 — чистая культура; 2 — получение посевного материала; 3 — приготовление питательной среды; 4 — стерилизация; 5 — выращивание посевного материала в инокуляторах; 6 — стерильный воздух; 7 — ферментация; 8 — управление; 9 — сепарация; 10, 14, 15 — сушка; 11 — биомасса; 12 — фильтрация; 13 — осаждение; 16 — готовый продукт (ферментные препараты, бактериальные препараты, аминокислоты, антибиотики и др.)

Сточные воды производства бактериальных препаратов перед сбросом в канализацию дополнительно должны подвергаться инактивации (устранению активных свойств бактериальной среды).

Схемы очистки сточных вод предприятий микробиологической промышленности обычно предусматривают: 1) механическую очистку на песколовках, первичных отстойниках и флотаторах; 2) биологическую очистку (в одно- или двухступенчатых аэротенках); 3) доочистку от биогенных элементов (при сбросе очищенных сточных вод в водоем).

Для отстаивания используют первичные отстойники, оборудованные устройством для сбора всплывающих веществ по всему зеркалу отстойника.

Биологическая очистка сточных вод производства БВК двухступенчатая. В качестве аэротенков 1 ступени используют смесители с регенераторами, в качестве аэротенков II ступени — вытеснители. Биологическая очистка на II ступени осуществляется без регенерации активного ила. Основные расчетное показатели биологической очистки приведены в табл. 55.2.

Доочистка производственных сточных вод производства БВК от биогенных элементов проводится в случае необходимости известными методами.

Биологически очищенная вода после двухступенчатой очистки может использоваться для орошения систем газоочистки.

Осадок первичных отстойников, состоящий в основном из белковых веществ (15—30 г/л) и углеводородов (10—12 г/л), может утилизироваться непосредственно в производстве БВК или подвергаться обработке совместно с избыточным активным илом. Обработка идет по схеме: сепарация — термическая обработка — упаривание — сушка. Иловая жидкость утилизируется в производстве. Схема и параметры очистки сточных вод производства ферментов аналогичны используемым в производстве БВК. Схема очистки сточных вод производств аминокислот и бактериальных препаратов состоит из песколовок, аэротенков-смесителей I ступени, аэротенков II ступени, каркасно-засыпных фильтров (для доочистки).

Аэротенки II ступени выполняют функцию нитриденитрификаторов. В качестве источника углерода используются неочищенные сточные воды в количестве до 25% к протоку. Продолжительность пребывания сточных вод в нитриденитрификаторе не менее 32 ч.