Anaerobní membránový bioreaktor (AnMBR) pro čištění odpadních vod potravinářského průmyslu

Abstract

Nejvýznamnější problémy životního prostředí související s potravinářským průmyslem jsou spotřeba a znečišťování vody, spotřeba energie a produkce odpadů. Většina vody, která se nestává součástí výrobků, nakonec závody opouští v podobě odpadních vod, jež jsou často vysoce specifické a vyžadují adekvátní nakládání. Pro účely dizertační práce byl zvolen průmysl pivovarnický, protože má v české historii a kultuře velmi dlouhou tradici. Anaerobní technologie se uplatňují při čištění stále širšího spektra průmyslových OV. Anaerobní membránové bioreaktory (AnMBR) mohou obecně velmi účinně čistit OV různých koncentrací a složení a produkovat upravenou vodu vynikající kvality, kterou lze nadále využívat. Mohou současně podpořit energetickou soběstačnost díky produkci bioplynu využitelného v rámci ČOV / podniku. Hlavní negativa jsou nevyhnutelné ucpávání membrán a obecně vyšší investiční / provozní náklady. V rámci doktorského studia a souvisejících výzkumných aktivit byly vytipovány a laboratorně ověřeny (navržena a sestavena laboratorní testovací jednotka) ponorné membránové moduly pro anaerobní aplikace, byla navržena pilotní jednotka AnMBR a tato následně odzkoušena v reálných podmínkách - na ČOV Pivovar Černá Hora (OV z pivovaru a přidružených objektů). Během více než ročního zkušebního provozu (5/2015 11/2016) byla ověřena vhodnost poloprovozní jednotky a samotné technologie - byly nastaveny počáteční a zjištěny doporučené provozní parametry, provedeny drobné stavební úpravy a optimalizace MaR, byl ověřen postup čištění a regenerace membránových modulů. V neposlední řadě byly sumarizovány závěry a doporučení zkušebního provozu, resp. jsou uvedeny stěžejní poznatky a doporučení pro další provoz, využití a úpravy pilotní jednotky AnMBR s ponornými deskovými polymerními membránovými moduly.

The most significant environmental problems related to the food industry is water consumption and pollution, energy consumption and waste production. Most of the water that does not become a part of the products ultimately leaves plants in the form of wastewater, which is often very specific and requires adequate handling / treatment / disposal. For the purpose of this thesis, brewery industry was chosen, because of its very long tradition in the Czech history and culture. Anaerobic technologies are applied for still wider range of industrial wastewater treating. In general anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs) can very effectively treat wastewater of different concentration and composition and produce treated water (outlet, permeate) of excellent quality, that can be further utilised. At the same time, it can promote energy self-sufficiency through biogas production usable in WWTPs / plants. Main disadvantages include unavoidable membrane fouling and generally higher CAPEX / OPEX. Within the framework of Ph.D. studies and related research activities, immersed membrane modules for anaerobic applications were selected and lab-scale tested (designed and assembled laboratory unit), an AnMBR pilot plant was designed, built and subsequently tested under real conditions - at Černá Hora Brewery WWTP (waste waters from the brewery and associated facilities). The pilot AnMBR and the technology itself has been verified over more than a year (5/2015 – 11/2016) of trial operation - the initial and recommended operational parameters have been set up, minor construction adjustments / modifications and measurement & regulation optimizations have been made, the recommended membrane cleaning and regeneration procedure has been verified. Last, but not least, conclusions and recommendations of the trial operation were summarised - some key findings and recommendations for further operation, use and modifications of the existing AnMBR pilot plant are presented.