Вода широко используется на технологичные нужды в промышленности. Но Украина, где годовое потребление на различные нужды составляет более 25 кубических километров воды, испытывает ее постоянный дефицит. Единственный выход из ситуации: одна и та же вода должна использоваться несколько раз. Предприятия молочной промышленности пошли еще дальше. В процессе очистки сточных вод они добывают биогаз и экономят на электроэнергии.

Дефицитный ресурс

Украина, особенно ее южные области и Крым, является наименее обеспеченным водой регионом Европы. Потенциал местных поверхностных и подземных ресурсов составляет около 55‑60 км3, снижаясь в маловодные годы до 25‑30 км3. По важнейшему показателю водообеспеченности за счет местных водных ресурсов (около 1 тыс. м3 на одного жителя) Украина занимает одно из последних мест среди стран бывшего СССР. Тогда как, по оценкам ООН, достаточной считается величина на порядок большая, т. е. 10‑15 тыс. м3.

Годовое потребление воды на различные цели (населением, промышленностью и сельским хозяйством) в нашей стране в 1990 г. составило 30 км3, в 2002 г. – 25 км3. При этом на долю промышленности приходится около 52 % всего потребления воды, сельского хозяйства – 31 %, коммунального хозяйства – 16 %, на остальные отрасли – 1 %.

Технологические процессы на различных промышленных предприятиях сильно отличаются, поэтому совершенно разный и состав загрязнений. Отсюда и разнообразие подходов к оптимизации способов очистки технологической воды. Как пример глубоко продуманного подхода к решению этой проблемы можно привести предприятия молокоперерабатывающей отрасли.

В последние годы в Украине наблюдается процесс их технического перевооружения. Изменение технологии приводит к изменению качества образующихся сточных вод. Все большее внимание уделяется также рациональному, т. е. более экономному, потреблению свежей воды. А из-за этого концентрация вредных веществ в сточных водах молокозаводов становится более высокой, а их очистка – более сложной технологически. Решение проблемы – выбор наиболее эффективной, энергосберегающей технологии очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий. Благодаря ей образуется биогаз, который утилизируется в когенерационных установках. На выходе из них получается электро- и тепловая энергия.

Молочный газ

Такие установки уже работают на молокозаводе «Рогань» (Харьков, 1 МВт), «Фанни» (Павлоград Днепропетровской области, 0,5 МВт). Разработан проект с использованием тригенерации для Донецкого молокозавода и еще ряда украинских молочных заводов и сыркомбинатов.

На многих предприятиях, которые производят твердые сыры, образуются большие объемы практически не пригодной для дальнейшей переработки сыворотки, и с ее утилизацией у заводов возникают серьезные проблемы. Между тем сыворотка является прекрасной основой для производства биогаза. Метановое брожение используется как предварительная стадия очистки концентрированных стоков с последующей аэробной доочисткой. При этом образуется большое количество биогаза с содержанием метана до 60‑80 %. Вода, очищенная на 60‑80 % с применением анаэробного метода, направляется на аэробную доочистку. Метанреакторы позволяют получать на выходе биогаз, а степень очистки воды достигает 80‑95 %. Затраты электроэнергии на 1 кг удаленных загрязнений для анаэробно-аэробного процесса как минимум в 10 раз ниже, чем расходы при аэробном. При этом количество образуемого избыточного ила вдвое-втрое меньше, чем только при аэробной очистке. Как показал опыт молокозаводов, современные анаэробные реакторы позволяют решить сразу несколько проблем: обеспечить высокую производительность очистных сооружений, повысить качество очистки сточной воды, резко уменьшить количество избыточного ила и за счет использования образующегося биогаза снизить потребление покупного газа. При этом установки для удаления жира и взвешенных веществ из сточной воды не нужны. Наоборот, концентрированные загрязнения – жиры, белки, углеводы – можно использовать для биологической очистки, чтобы получить максимальные объемы биогаза. Приведем расчет эффективности технологии для предприятия, перерабатывающего 450‑500 т молока в сутки и производящего различные виды сыров и масло. Концентрат предварительно подогревается и подается в два анаэробных ректора объемом 2000 м3, в которых вырабатывается биогаз. Скорость подачи – 250‑300 м3 / день, продолжительность выдержки – 10‑12 дней. Количества вырабатываемого биогаза достаточно для использования в качестве топлива для установки комбинированной выработки тепловой и электрической энергии мощностью 500 кВт. Осадок представляет собой безвредное вещество, пригодное для использования как удобрения. Стоки, прошедшие предварительную очистку, направляются на установку для дальнейшей очистки. Общие капиталовложения на установку получения биогаза составляют до € 3 млн., включая стоимость блочной установки для производства комбинированной тепловой и электрической энергии. Годовая экономия электроэнергии – 3,6 млн. кВт-ч, воды – 15000 м3. Выход биогаза – 2000 м3 в сутки. Срок окупаемости – три-четыре года.