Produkcja cukru jest przemysłem intensywnie wykorzystującym wodę, który wytwarza duże ilości ścieków zawierających zarówno zanieczyszczenia organiczne, jak i nieorganiczne. Oprócz uzdatniania wody procesowej i oczyszczania kondensatów pary, decydującą rolę odgrywa oczyszczanie ścieków. Instalacje biogazu, eliminacja azotu i fosforu, a także specyficzne wyzwania, takie jak problem wapnia, są kompleksowo rozwiązywane w nowoczesnych oczyszczalniach ścieków.

Skład ścieków w produkcji cukru

Właściwości ścieków z produkcji cukru zależą od różnych etapów procesu, w szczególności mycia buraków, ekstrakcji soku, oczyszczania soku, odparowywania i krystalizacji cukru. Typowe składniki to

1. Ładunki organiczne:

   • Cukier, melasa, skrobia, pektyny i włókna celulozowe z przetwórstwa buraków cukrowych.
   • Wysokie chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) i biologiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) ze względu na łatwo rozkładalne substancje organiczne.

2. Substancje nieorganiczne:

   • Związki wapnia (np. CaCO₃) pochodzące z wapnowania i zmiękczania soków.
   • Związki azotu (np. amon, azotany) i fosforany z chemii procesowej.

3. Kondensaty pary:

   • Zawierają one lotne substancje organiczne, takie jak metanol i cukier resztkowy, a także sole nieorganiczne i muszą być traktowane oddzielnie.

4. Wysoka twardość wody:

   • Wapń i magnez z wody studziennej prowadzą do wyzwań w uzdatnianiu wody procesowej i wymagają specjalnych technologii, takich jak wymiana jonowa lub odwrócona osmoza.

Biogazownie do oczyszczania ścieków

Biogazownie są centralnym elementem oczyszczania ścieków w przemyśle cukrowniczym. Instalacje te wykorzystują procesy beztlenowe do rozkładu substancji organicznych i produkcji biogazu, który może być wykorzystywany jako źródło energii.

Beztlenowe oczyszczanie ścieków

• Jak to działa: Mikroorganizmy rozkładają substancje organiczne, takie jak cukier, skrobia i celuloza w środowisku pozbawionym tlenu. W ten sposób powstaje metan (CH₄) i dwutlenek węgla (CO₂).
• Typy reaktorów:
  • Reaktory o wysokim obciążeniu: odpowiednie do ścieków o wysokim stężeniu ChZT (do 20 000 mg/l).
  • Reaktory UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Skuteczne w przypadku ścieków o wysokiej zawartości ciał stałych.
  • ALMA BHU GMR: Specjalne biogazownie beztlenowe firmy ALMAWATECH zaprojektowane w celu spełnienia wymagań przemysłu cukrowniczego.

Zalety biogazowni:

1. Wytwarzanie energii: Wytwarzany biogaz może być wykorzystywany do wytwarzania pary lub energii elektrycznej, co obniża koszty operacyjne.
2. Redukcja ChZT: Procesy beztlenowe redukują ChZT nawet o 85%, co znacznie zmniejsza obciążenie dalszych etapów oczyszczania.
3. Kompaktowe tworzenie osadu: W porównaniu z procesami tlenowymi powstaje mniej osadu nadmiernego.

Wyzwania:

• Problem z wapniem: W produkcji cukru wapń powstaje w wyniku procesów zwapniania. W biogazowniach może on prowadzić do powstawania osadów (kamienia kotłowego), które pogarszają wydajność i żywotność instalacji.