Завдяки своїм властивостям макове насіння широко застосовується, зокрема, у харчовій, фармацевтичній та косметичній промисловості. Залежно від подальшого призначення сировину піддають відповідним процесам підготовки, серед яких є миття зерен.
Стічні води, що утворюються під час миття, мають високий вміст органічних речовин, зокрема морфіну. Через потенційну загрозу для довкілля цю сполуку необхідно ефективно видалити зі стічних вод, а це потребує правильно підібраної технології очищення.
Одним із проєктів, реалізованих ESMIL, стало розроблення системи очищення стічних вод для підприємства з переробки маку у Великій Британії. Підприємство розташоване на значній відстані від найближчих комунальних очисних споруд, тому транспортування стічних вод не було економічно рентабельним. Саме тому було вирішено побудувати установку, яка очищуватиме стічні води та дозволить повертати очищену воду з метою повторного використання під час миття.
Розроблена установка базується на застосування двоступеневого мембранного процесу, що поєднує ультрафільтрацію (UF) та зворотний осмос (RO). Метою було зменшити обсяг стічних вод, які потрібно вивозити й утилізувати за межами підприємства, і скоротити споживання свіжої води. Установка забезпечила 80% гідравлічної рекуперації та водночас виконала всі технологічні й якісні вимоги.
Проєктні вимоги та обсяг робіт
Спроєктована ESMIL мембранна система мала відповідати чітко визначеним технічним і технологічним вимогам:
- продуктивність установки на рівні 1,5 м³/год;
- мінімальна гідравлічна рекуперація на рівні 80%;
- ХСК в очищеному потоці – менш ніж 500 мг/л;
- концентрація морфіну – менш ніж 50 мг/л.
Крім того, установка мала бути компактною та високоавтоматизованою, щоб забезпечити просте обслуговування та стабільну роботу.
Кожен проєкт в ESMIL починається з детального аналізу технологічного процесу та характеристик стічних вод. Отримані результати є підставою для підбору технології та параметрів установки, а далі їх перевіряють під час випробувань в умовах, наближених до реальної експлуатації, або безпосередньо на об’єкті. Такий підхід дає змогу знизити проєктні ризики та адаптувати систему до реальних умов експлуатації.
Для наших клієнтів це означає більшу передбачуваність параметрів експлуатації та достосованість обладнання під конкретний технологічний процес, а не під усереднені проєктні дані. Це дає змогу оптимізувати як експлуатаційні витрати (OPEX), так і капітальні витрати (CAPEX).
У цьому проєкті роботи охоплювали два ключові етапи. Першим етапом став аналіз вихідних даних та дослідження характеристик технологічних стічних вод у лабораторії ESMIL у Гай-Вікомбі (Англія). Це дало змогу перевірити прийняті технологічні рішення ще до будівництва установки та знизити ризик вибору невідповідної технології.
Наступним етапом стали детальні випробування з використанням промислових мембранних модулів. Їх проводили в умовах, наближених до реальних, що дало змогу підтвердити робочі параметри та оптимізувати процес.
Опис перебігу процесу
Стічні води, що утворюються під час миття маку, мали високу концентрацію органічних забруднень (ХСК близько 15 000 мг/л) та завислих речовин (близько 1 000 мг/л).
Щоб забезпечити високу ефективність розділення та водночас стабільну роботу мембранної установки, перед подаванням у систему стічні води охолоджували до температури нижче 25 °C.
Процес очищення реалізували у два етапи: ультрафільтрація (UF) та зворотний осмос (RO). Перед розробленням установки провели лабораторні дослідження за методикою випробувань у періодичному режимі (batch-mode test technique). Вони дали змогу оцінити ефективність процесу та підібрати проєктні параметри.
Етап 1. Ультрафільтрація
Під час ультрафільтрації зі стічних вод видаляються завислі речовини та частина органічних сполук з високою молекулярною масою.
Концентрат, який складається із затриманих забруднень, спрямовується до резервуара стічних вод, а очищений пермеат надходить до резервуара, що живить наступний етап процесу – зворотний осмос.
Етап 2. Зворотний осмос
Пермеат, отриманий під час ультрафільтрації, досі містить високу концентрацію розчинених органічних сполук, а також мінеральні сполуки, тому його спрямовують на зворотний осмос. У результаті, це забезпечує видалення майже всіх розчинених речовин, в тому, морфіну. Як індикатор ефективності видалення останнього було прийнято параметр ХСК, вміст якого знижувався до рівня що свідчив про майже повне видалення морфіну (менше 50 мг/л) та давав змогу повторно використовувати воду на території підприємства.
Концентрат, що утворюється під час зворотного осмосу у невеликих кількостях (⅕ від початкової витрати), повертається до резервуара стічних вод, а далі передається на утилізацію за межами підприємства. Натомість отриманий пермеат є очищеною водою високої якості, призначеною для повторного використання у процесі промивання.
Поєднання двох послідовних мембранних процесів дало змогу використати сильні сторони кожної технології. Ультрафільтрація видаляє завислі речовини та високомолекулярні забруднення, забезпечуючи високу якість пермеату, яка потрібна для ефективної роботи установки зворотного осмосу. Зворотний осмос натомість відповідає за кінцеве доочищення води та видалення розчинених органічних сполук, зокрема морфіну.
Результати з об’єкта
Детальні результати, отримані під час процесу, наведено в таблиці нижче.
Отримані результати підтвердили ефективність запропонованої технологічної конфігурації та виконання всіх вимог, визначених на етапі проєктування. Зокрема:
- вміст ХСК знижено з 14 900 мг/л до 420 мг/л завдяки охолодження та двоступеневій системі ультрафільтрації та зворотного осмосу;
- гідравлічна рекуперація досягла запланованого рівня 80%;
- якість очищеної води дала змогу повторно використовувати її на території підприємства.
Значення для бізнесу
Впровадження мембранної системи дало змогу замовнику у п’ять разів зменшити обсяг стічних вод, які потрібно вивозити та утилізувати за межами підприємства, а також скоротити споживання свіжої води завдяки її повторному використанню у процесі.
Це знизило експлуатаційні витрати та зробило підприємство більш незалежним у водокористуванні. Додатково знизились ризики пов’язані з використанням третіх компаній що відповідали за транспортування та утилізування відходів. Водночас запропонована технологія забезпечила ефективніше використання водних ресурсів і зменшила обсяг відходів, що утворюються у виробничому процесі, підтримуючи принципи економіки замкненого циклу.
Підсумки
У ESMIL ми розпочинаємо мембранні проєкти з аналізу параметрів та властивостей стічних вод, та детальної розробки технологічного процесу відповідно до вимог, цілей та переваг останнього для підприємства. І тільки тоді на цій основі підбираємо конфігурацію установки та перевіряємо її роботу в умовах, наближених до реальної експлуатації після чого починається процес виробництва.
Для наших замовників це означає значно більше, ніж просто обладнання. Це можливість ухвалювати інвестиційні рішення на основі підтверджених технологічних даних, менший ризик впровадження та більша впевненість у досягненні запланованих параметрів очищення та рекуперації води.
Приклад підприємства з переробки маку показує, що правильно спроєктована мембранна система може одночасно відповідати екологічним вимогам, знижувати експлуатаційні витрати та сприяти ефективнішому використанню водних ресурсів.
Якщо ви не впевнені, чи спрацює мембранна технологія у вашому процесі, це рішення не обов’язково ухвалювати лише на основі припущень. Ми можемо проаналізуати ваші стічні води, перевірити можливість їх очищення та на основі отриманих результатів розробити установку під конкретне застосування – як це відбувалося на описаному вище підприємстві.
