Browary produkują nie tylko piwo, ale także znaczne ilości ścieków. Ścieki te mają złożony skład, od substancji organicznych, takich jak cukier i skrobia, po środki czyszczące i substancje stałe. Efektywne oczyszczanie tych ścieków jest niezbędne do zapewnienia zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska, obniżenia kosztów operacyjnych i zrównoważonego wykorzystania zasobów wodnych. Biogazownie, biofiltracja i odwrócona osmoza odgrywają tutaj kluczową rolę, szczególnie w wytwarzaniu energii i recyklingu wody.

Pochodzenie ścieków w procesie warzenia piwa

Proces warzenia piwa jest złożony i obejmuje kilka etapów, z których każdy generuje określone strumienie ścieków. Ścieki te różnią się ilością, składem i zanieczyszczeniem i wymagają zróżnicowanego podejścia do oczyszczania.

1. przetwarzanie słodu

• Moczenie i kiełkowanie:
  • Podczas produkcji słodu ziarno jest moczone i kiełkuje, w wyniku czego powstają ścieki zawierające pozostałości organiczne, takie jak skrobia, cukier i pączki kiełków.
  • Obciążenie: Wysokie ChZT i BZT z powodu substancji organicznych.
• Darren:
  • Kondensat z suszenia słodu zawiera lotne związki organiczne i wymaga wstępnej obróbki przed odprowadzeniem lub recyklingiem.

2. zacieranie

• Pozostałości z zacieru:
  • Gdy słód i woda są mieszane w celu uwolnienia cukrów i enzymów, powstają ścieki zawierające rozpuszczone związki organiczne, takie jak skrobia, białka i polifenole.
  • Obciążenie: Wysokie ChZT i drobne cząstki stałe.

3. gotowanie brzeczki

• Kondensat z kotła brzeczki:
  • W procesie odparowywania w celu zagęszczenia brzeczki powstają kondensaty pary, które zawierają substancje organiczne i lotne związki, takie jak alkohole.
  • Obciążenie: Umiarkowane ChZT i BZT; często nadaje się do ponownego użycia po oczyszczeniu.

4. fermentacja i przechowywanie

• Pozostałości po fermentacji i drożdże:
  • Podczas fermentacji cukier jest przekształcany w alkohol i CO₂. Nadmiar drożdży i martwe komórki trafiają do ścieków.
  • Zanieczyszczenie: Wysoka zawartość biomasy i rozpuszczonych związków organicznych.

5. filtracja i butelkowanie

• Pozostałości po filtracji:
  • Filtracja piwa wytwarza ścieki z drobnymi cząsteczkami, takimi jak ziemia okrzemkowa, celuloza lub inne substancje wspomagające filtrację.
  • Zanieczyszczenie: Wysokie stężenie zawiesiny i umiarkowane zanieczyszczenie organiczne.
• Wypełnienie:
  • Podczas procesu napełniania w wyniku czyszczenia butelek, puszek i beczek powstają ścieki. Zawierają one środki czyszczące, środki powierzchniowo czynne i pozostałości substancji organicznych.
  • Zanieczyszczenie: Wysoka zawartość chemikaliów i substancji organicznych.

6. procesy czyszczenia (systemy CIP)

• Czyszczenie w obiegu zamkniętym (CIP):
  • Woda czyszcząca ze zbiorników, rurociągów i maszyn zawiera pozostałości środków czyszczących, środków powierzchniowo czynnych, kwasów i zasad.
  • Obciążenie: Zmienne wartości pH i stężenia chemiczne.

7. procesy wtórne

• Obwody chłodzenia i ogrzewania:
  • Ścieki z obiegów chłodzących często zawierają pozostałości mineralne lub biofouling.
  • W obwodach grzewczych mogą znajdować się osady lub pozostałości środków antykorozyjnych.

Skład ścieków

Ścieki browarnicze pochodzą z różnych etapów procesu, takich jak produkcja brzeczki, fermentacja, butelkowanie i procesy czyszczenia. Typowe właściwości to

• Wysokie ChZT (chemiczne zapotrzebowanie na tlen): 2,000-5,000 mg/L, głównie z powodu substancji organicznych, takich jak cukier, skrobia i alkohol.
• Zmienne ilości i skład ścieków: Zmienne ze względu na interwały czyszczenia i produkcję wsadową.
• Wysoka zawartość substancji stałych: Zużyte ziarna, drożdże i pozostałości po filtracji.
• Środki czyszczące: Środki powierzchniowo czynne, zasady i kwasy z systemów CIP (clean-in-place).

Oczyszczanie ścieków za pomocą biogazowni

Biogazownie są skutecznym rozwiązaniem do oczyszczania silnie zanieczyszczonych organicznie ścieków browarniczych. Oferują one nie tylko redukcję substancji organicznych, ale także zrównoważony sposób wytwarzania energii.

Jak działają biogazownie

• Procesy beztlenowe:
  • Mikroorganizmy rozkładają substancje organiczne przy braku tlenu.
  • Produkty końcowe: Biogaz (metan i CO₂) i ustabilizowany osad ściekowy.
• Procedura:
  • Reaktory UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
    • Nadaje się do ciągłych strumieni o wysokim ChZT.
    • Gromadzenie się granulek zapewniających wysoką aktywność biologiczną.

Zalety biogazowni

• Wytwarzanie energii:
  • Metan z biogazu może być wykorzystywany w elektrociepłowniach (CHP) do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
  • Zdecentralizowane dostawy energii dla browaru.
• Redukcja ChZT: > 90%.
• Oszczędność kosztów: Redukcja kosztów usuwania odpadów i redukcja kosztów energii.

Wyzwania

• Obróbka wstępna: Usuwanie ciał stałych, takich jak zużyte ziarna i drożdże, aby uniknąć przeciążenia systemu.
• Stabilność operacyjna: Potrzeba równomiernego podawania, aby uniknąć obciążeń udarowych.

Zdjęcie: Nasz system neutralizacji ALMA Neutra ze zbiornikiem mieszająco-wyrównawczym i automatyczną kontrolą wartości pH