ביו-טיפול בשפכי שמן

פתרון לטיפול בשפכי שמן ביולוגי

גודל שוק הנפט הביולוגי- העולמי הגיע ל-80 מיליארד דולר אמריקאי בשנת 2022 וצפוי להתרחב בקצב צמיחה שנתי מורכב של 8%, להגיע לכ-150 מיליארד דולר עד 2030. זה מצביע על כך שכל תעשיית הנפט הביולוגית נכנסה לשלב של פיתוח מואץ.

בהקשר של מאמצים גלובליים לטפל בשינויי האקלים ולהבטיח ביטחון אנרגטי, נפט-ביו, כמרכיב חשוב באנרגיה מתחדשת, נמצא בשימוש נרחב בדלקים לתחבורה, דוודים תעשייתיים וחומרי גלם כימיים, בין היתר. הסוגים העיקריים שלו כוללים ביו-דיזל וביואתנול, כאשר מקורות חומר גלם מכסים שמנים צמחיים, שומנים מן החי, פסולת חקלאית וייעור (כגון ליגנין), ופסולת אורגנית מוצקה עירונית.

I. סקירה כללית של לקוחות ביו-טיפול בשפכים בשפכים

לקוחות הליבה של טיפול בשפכי נפט-ביו הם מפעלים תעשייתיים המזרימים שפכים אורגניים או שפכים שמנים בריכוז גבוה, במיוחד יצרני מזוט וחומרי סיכה, וכן מפעלים להגנת הסביבה העוסקים בניצול משאבים של פסולת. עם התקדמות מדיניות "הפחמן הכפול" והשדרוגים הטכנולוגיים, הדרישות של לקוחות בתחום זה עוברות מסתם עמידה בתקני פריקה להתמקדות הן בהחלמה של משאבים והן בהטבות כלכליות. בעתיד, נותני שירות משולבים בעלי יכולות מחקר ופיתוח טכנולוגיות חזקות יחזיקו במעמד יתרון בשוק.

תמונות של ייצור ביולוגי-שמן

II. טיפול בשפכי נפט ביוגז מקור מי שפכים המקורות העיקריים של שפכים במסלולי הפקת נפט ביו- שונים הם כדלקמן:

1. ייצור ביו-דיזל: לאחר תגובת ההאסטריפיקציה, יש לשטוף את המוצר שוב ושוב במים כדי להסיר גליצרול, מתנול וזרזים (כגון NaOH). תהליך זה מייצר כמות גדולה של שפכים המכילים שמנים מן החי והצומח, חומצות, בסיסים וחומרים אורגניים, והוא נמצא ברובו במצב מתחלב, מה שמקשה על הטיפול.

2. טכנולוגיית נזילות הידרותרמית (כגון פסולת מזון, מיקרו אצות): בתהליך המרת חומר אורגני לשמן ביו- בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, יופרדו שפכים משלב המים העשירים בחומרים אורגניים מסיסים, חנקן אמוניה ופוספט. ה-COD שלו גבוה במיוחד.

3. תהליך המרת פסולת שמן: במהלך תהליך השימוש בשמן להפקת שמן-ביו, טיפול מקדים- בחומרי הגלם (כגון סינון, סילוק זיהומים) וניקוי ציוד יפיקו שפכים המכילים שמן מתחלב ו-COD גבוה.

השוואה בין תמונות המציגות מים מזוהמים ותמונות המציגות מים מטופלים

III. זרימת תהליך טיפול בשפכי ביוגז

תהליך הטיפול בשפכי ביו-גז מתוכנן בהתבסס על מאפייני השפכים ויעדי הטיפול, בדרך כלל משלב טכנולוגיות טיפול פיזיות, כימיות וביולוגיות להשגת סילוק מזהמים יעיל ועמידה בתקני ההזרמה. להלן סקירה כללית של תהליך הטיפול בשפכי ביו-גז בהתבסס על תוצאות החיפוש:

זרימת תהליך טיפול

שלב אחד לפני-טיפול

הפרדה ואיסוף שומנים: יש לאסוף בנפרד את החלק התחתון של נוזל הפסולת (נפח פריקה 5m³/d) ואת החלק העליון של שכבת הבוצה הצפה (נפח פריקה 5m³/d). החלק התחתון של נוזל הפסולת נשלח לטיפול בתחנת טיהור שפכים, וחלקו העליון של נוזל הפסולת יכול לשמש כדלק לשריפה או להיפטר על ידי יחידות מוסמכות.

מיכל קליטה: שפכי הייצור זורמים למיכל הקולט דרך צינורות וזורמים בעצמם-. מערכת ערבוב מוקמה כדי להבטיח ערבוב אחיד של שפכים ולמנוע שקיעת מוצקים מרחפים.

2 שחזור גליצרול ופירוק מתנול (עבור שפכי ביו-דיזל)

שחזור גליצרול: השתמש בטכנולוגיית טיהור הפרדה פיזית - כדי להסיר זיהומים מרחפים באמצעות צנטריפוגה או סינון ממברנה. לאחר מכן, באמצעות משקעים חומציים, ריכוז אידוי, ספיחת שרף חילופי יונים ושלבים אחרים, משחזר גליצרול תעשייתי- בטוהר של למעלה מ-80%, תוך השגת ניצול משאבים.

פירוק מתנול: הפחת את הריכוז הראשוני של מתנול באמצעות מכה- או זיקוק בוואקום. הוסף זני חיידקים סובלניים-מתנול (כגון מתיל-חיידקים אנרגטיים) והשתמש בכור ביופילם (MBBR) כדי לשפר את הפירוק. ניתן לפרק עוד יותר את השארית המתנול על ידי טכניקות חמצון מתקדמות (כגון אלקטרו-פנטון, קטליזה של אוזון).

3 טיפול ביולוגי אנאירובי-אירובי

טיפול אנאירובי: עבור שפכים אורגניים בריכוז גבוה-, ניתן לבצע טיפול אנאירובי תחילה. השתמשו במיקרואורגניזמים אנאירוביים כדי לפרק את החומרים האורגניים-המולקולתיים הגדולים במי השפכים לחומרים אורגניים-מולקולתיים קטנים, תוך יצירת מתאן כהחזר אנרגיה, והפחתת ה-COD (דרישת חמצן כימית) של מי השפכים.

טיפול אירובי: השפכים לאחר טיפול אנאירובי נכנסים לשלב הטיפול האירובי. נצלו מיקרואורגניזמים אירוביים כדי לפרק עוד יותר את החומרים האורגניים בשפכים, להסיר חנקן אמוניה, זרחן כולל ומזהמים אחרים, ולגרום לשפכים לעמוד בתקני ההזרמה.

4 טיפול עמוק

שיטת סינון אולטרה: השתמש בממברנות אולטרה סינון (עם קוטר נקבוביות של כ-0.01 עד 0.1 מיקרומטר) כדי לשמור על טיפות שמן ומיצלות זעירות, תוך הסרת COD. הקולחים המטופלים יכולים לעמוד בדרישות של מי החזרת תהליך.

שיטת זיקוק בקיטור-: הכנס גז נשא למי שפכים כדי להסיר מזהמים נדיפים כמו H₂S ואמוניה. ניתן להסיר פנול גם בשיטה זו.

תרשים זרימה לטיפול בשפכים

שפכים תעשייתיים ← הפרדת שמן ← מיכל שוויון ← שחזור אנרגיה ← טיפול ביוכימי אנאירובי → טיפול ביוכימי אירובי → טיפול מתקדם → שימוש חוזר או פריקה

מחקר מקרה ספציפי על טיפול בשפכים של שמן ביו-

מקרה מבחן: פרויקט טיפול בשפכים לייצור שמן לפתית ב-Jiangsu Guangyuan Oil Co., Ltd.

סקירת פרויקט

פרויקט זה מתייחס לשפכים מהפקת שמן לפתית ב-Jiangsu Guangyuan Oil Co., Ltd., תוך התייחסות לאתגרים של תכולת שמן גבוהה, COD (דרישת חמצן כימית), גבוהה מוצקים מרחפים והנטייה להתקלקל ולפלוט ריחות. קיבולת הטיפול המתוכננת היא 600 מ"ק ליום, והקולחים עומדים ב"תקן להזרמת שפכים משולבת" (GB 8978-1996) ברמה הראשונה.

מאפייני מי שפכים

מי השפכים מקורם בתהליכי הכבישה, הזיקוק והכביסה של הלפתית, המכילים כמויות גדולות של שמן, פסולת ארוחה, חומצות שומן ועזרי כביסה. איכות המים משתנה באופן משמעותי: COD 2500-4000 מ"ג/ליטר, SS 500-800 מ"ג/ליטר, תכולת שמן 150-300 מ"ג/ליטר, pH 6.0-8.0, נוטה ליצור ריחות ויצירת חלאות.

תהליך ליבה

מאומץ תהליך משולב של "גרגר + מפריד שמן + מיכל ויסות + מכונת הנפת אוויר + החמצת הידרוליזה + טיפול ביולוגי A/O + הפרדת ממברנה MBR", המתאים למאפיינים של פירוק קשה של שמן בשפכי שמן לפתית, בתהליך פשוט ותפעול ותחזוקה נוחים.

אפקט טיפול

ערך הנדסי

הקולחין יציב ועומד בתקני ההזרמה, ומבטל לחלוטין את סיכוני ההזרמה להגנת הסביבה עבור המיזם; ניתן למחזר ולנצל את פסולת השמן המוחזר ממפריד השמן, תוך הפחתת צריכת האנרגיה; חלק מהשפכים המטופלים נעשה שימוש חוזר לניקוי בתי מלאכה, חיסכון של 180 מ"ק מים ביום, השגת win-win situation של הגנת הסביבה ויתרונות כלכליים.