Sprawdzenie możliwości obniżenia energochłonności oczyszczania

Szanowni Państwo !
Jestem zaszczycony, że mogę dziś wystąpić przed Państwem i przedstawić
skromny dorobek Instytutu Przemysłu Cukrowniczego osiągnięty w ostatnim roku.
Nie mogę nie przypomnieć Państwu, że 16 maja minie 108 lat od powołania
Centralnego laboratorium Cukrowniczego, które zapoczątkowało działalność IPC. W
tych 108-miu latach Instytut przechodził różne koleje losu. Były lata wspaniałego
rozwoju Instytutu i lata bardzo złe dla Instytutu. Ostatnie lata należą właśnie do tych
złych. Prawie całkowicie ustał dopływ środków państwowych na badania naukowe.
W ubiegłym roku ówczesny Sekretarz Stanu w Ministerstwie Nauki i Informatyzacji,
określił stopień finansowania nauki jako „podkrytyczny”, a celem rządu jest aby stał
się „nadkrytyczny”.
Mimo to Instytut robi wszystko aby podtrzymać swoją działalność i realizować
pracę na rzecz cukrownictwa. Z roku na rok spada jednak udział prac naukowobadawczych na rzecz prac usługowych. W 2005 roku w Instytucie wykonano 18 prac
naukowych i ok. 200 usługowych, często bardzo drobnych. Dzięki zleceniodawcom
tych prac usługowych, a w szczególności KSC, Koncernowi Suedzucker a także BSO
i Nordzucker możliwe było choć częściowe uzupełnienie środków niezbędnych dla
działalności Instytutu.
Z uwagi na krótki czas przeznaczony na referat omówię bardziej szczegółowo
jedynie trzy prace naukowo-badawcze, które zostały zakończone w ubiegłym roku, a
których wyniki mają szanse wdrożenia w przemyśle z wymiernymi efektami
technologicznymi i ekonomicznymi. Jest to jedna praca z zakresu technologii
produkcji cukru i dwie z zakresu ochrony środowiska naturalnego.
Praca 1 pt.: Opracowanie sposobów polepszenia jakości soków, a zwłaszcza
podwyższenia ich czystości - została potraktowana jako ważny element
umożliwiający dokonanie odczuwalnego postępu w dziedzinie ekstrakcji i
oczyszczania soku surowego, i to zarówno w aspekcie organizacyjnym jak i
procesowym.
Należy przypomnieć, że po trudnym okresie lat 1970-1990, kiedy to przemysł
został zmuszony do magazynowania dużej ilości, nie najlepszego jakościowo
surowca, w kopcach przemysłowych oraz do prowadzenia kampanii trwających nawet
ponad 100 dni, sytuacja uległa niemal radykalnej zmianie. Jakość surowca znacznie
wzrosła, zaś czas trwania kampanii skrócono do 50-75 dni, co wpłynęło na
pogorszenie wskaźników ekonomicznych fabryk.
Prowadzone uprzednio długie kampanie zmusiły technologów do zastosowania
wielu innowacji umożliwiających przerób zdegradowanego, w różnym stopniu
surowca, ażeby uzyskać przyzwoity wynik techniczny.
Aktualnie, pomimo poprawy w jakości buraków cukrowych i skróceniu czasu
trwania kampanii, większość tych innowacji nie wycofano z linii technologicznej, a
więc niezbędna jest weryfikacja rutynowego postępowania, które stało się czynnikiem
hamującym szybszy postęp.
Realizacja pracy pozwoliła na sformułowanie następujących, ważniejszych
wniosków i zaleceń:
 Każda z cukrowni powinna dysponować ściśle określoną wielkością docelowego
przerobu surowca i pod tą wielkość porządkować linię aparatury procesowej,
-2-
uwzględniając optymalizację parametrów, kolejnych procesów jednostkowych.
Nadmierne wahania w rytmice przerobu buraków, zbyt wysokie odciągi soku
surowego i fluktuacyjny przepływ mas, utrudniający precyzyjne utrzymywanie
założonych parametrów procesowych przez obwody regulacji automatycznej, to
dominujące czynniki wpływające na obniżenie czystości soków.
 W wielu cukrowniach zainstalowano różnego rodzaju zbiorniki, w których nie
przebiega żaden ważny proces i stanową one dodatkowe pojemności buforowe lub
umożliwiające wyrównanie przepływu mas, w przypadku braku rytmiki pracy
cukrowni. Pojemności nieprocesowe wydłużają czas przebywania sacharozy na
warsztacie, zwiększając pozycję strat cukru oraz powodują zwiększenie zużycia
energii cieplnej w procesie technologicznym.
 Dokonano także analizy dotyczącej poprawności instalowania urządzeń w linii
aparaturowej oraz stosowania dodatkowych zabiegów technologicznych.
Poprawność ta oraz dodatkowe zabiegi wykazują swoją przydatność i efektywność
po kilku latach i dlatego możliwe było porównanie niektórych z nich w konfrontacji z
rozwiązaniami stosowanymi w innych cukrowniach.
W niniejszej wypowiedzi sygnalizuję zaledwie kilka kwestii najważniejszych. W
dokumentacji pracy sformułowano znacznie więcej wniosków, które powinny być
przez przemysł efektywnie wykorzystane.
Na rysunku 1 pokazano jak kształtowała się czystość soków surowych w trzech
cukrowniach w latach 2003-2005.
Ilustracja 2 dotyczy czystości soku gęstego w tych samych cukrowniach i tym
samym okresie czasu.
Ilustracja 3 dotyczy czystości soku gęstego w zależności od pH utrzymanego w
procesie saturacji I. Niektóre cukrownie prowadzą ten ważny proces przy pH = 10,710,0.
Bardzo cennym osiągnięciem zrealizowanej pracy było sformułowanie w 2004
roku aksjomatu dotyczącego funkcyjnej zależności efektywności oczyszczania soku
surowego od jego czystości.
Rezultat pracy za lata 2002 i 2003 opub likowano na łamach G.C. w 2004 roku
– ilustracja 4. Analogiczną analizę wyników za lata 2004 i 2005, dla mniejszej liczby
cukrowni, przeprowadzono w 2005 roku, a rezultat zilustrowano na rys. 5.
Przebieg linii potwierdza prawidłowość sformułowanego aksjomatu, który w
syntetycznym wyrazie słownym brzmi: „Im wyższa czystość soku surowego, tym
niższy efekt oczyszczania”.
Ten kontrowersyjny problem, od wielu lat, został więc przez IPC definitywnie
rozstrzygnięty.
Praca 2 pt.: Sprawdzenie możliwości obniżenia energochłonności oczyszczania
ścieków cukrowniczych w procesie napowietrzania z osadem czynnym z
zastosowaniem napowietrzania przerywanego miała na celu opracowanie
technologii oczyszczania przefermentowanych ścieków cukrowniczych metodą osadu
czynnego z zastosowaniem napowietrzania przerywanego.
Badania technologiczne prowadzone w ramach tej pracy miały wykazać, w
jakich warunkach technologicznych bez pogorszenia efektów oczyszczania, można
prowadzić proces oczyszczania ścieków cukrowniczych w klasycznej komorze osadu
czynnego, stosując przerywane napowietrzanie ścieków zamiast stosowanego
dotychczas napowietrzania ciągłego.
-3-
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zastosowanie
napowietrzania przerywanego w komorze z osadem czynnym gwarantuje w stosunku
do klasycznej komory z osadem czynnym uzyskanie:
 zadawalającej redukcji zanieczyszczeń węglowych do poziomu wymaganego
przepisami dla ścieków odprowadzanych do wód, tj.: efektu redukcji – 85% dla
ChZT i 95% dla BZT5,
 zwiększonej redukcji zanieczyszczeń azotowych, tj.: efektu redukcji – 70% dla
azotu ogólnego i 85% dla fosforu ogólnego,
 skrócenia czasu napowietrzania ścieków w klasycznej komorze osadu czynnego o
30%, co daje oczywiste efekty ekonomiczne poprzez obniżenie energochłonności
procesu i wymierne zmniejszenie kosztów eksploatacji oczyszczalni.
W oparciu o wyniki przeprowadzonych badań opracowano wytyczne
technologiczne do prowadzenia procesu oczyszczania przefermentowanych ścieków
cukrowniczych osadem czynnym z napowietrzaniem przerywanym i odpowiedziano
na najważniejsze pytania związane z tym procesem tj.:
 ile może trwać jednorazowe wyłączenie napowietrzania z utrzymaniem mieszania
zawartości komory, nie powodujące obniżenia aktywności biochemicznej osadu
czynnego i efektów redukcji zanieczyszczeń związków węglowych i związków
biogennych?
 jaki procent wymaganego czasu retencji ścieków można przeznaczyć na
napowietrzanie, a jaki na mieszanie zawartości komory bez napowietrzania?
Praca 3 pt.: Opracowanie technologii biologicznego oczyszczania ścieków
cukrowniczych w reaktorach o działaniu sekwencyjnym miała na celu
przeprowadzenie badań technologicznych oraz opracowanie nowej technologii
biologicznego oczyszczania ścieków cukrowniczych w sekwencyjnych reaktorach
biologicznych, wraz z opracowaniem wytycznych techniczno – technologicznych do
zaprojektowania tego rozwiązania w warunkach przemysłowych.
W opracowanej
technologii biologicznego oczyszczania ścieków
cukrowniczych zastosowano procesy:

w pierwszym stopniu – zmodyfikowany, w stosunku do dotychczas stosowanego,
beztlenowy proces fermentacji metanowej, polegający na ciągłym doprowadzaniu
ścieków surowych do reaktora, ale nie ciągłym, a okresowym zrzucie
przefermentowanych ścieków do reaktora tlenowego,

w drugim stopniu - tlenowy proces osadu czynnego, prowadzony w sekwencyjnie
pracującym reaktorze.
Efekty oczyszczania ścieków cukrowniczych z zastosowaniem opracowanej
nowej technologii gwarantują spełnienie aktualnie obowiązujących wymagań
stawianych ściekom odprowadzanym do wód powierzchniowych.
Stwierdzono, że oczyszczanie przefermentowanych ścieków cukrowniczych w
sekwencyjnie pracującym reaktorze biologicznym z osadem czynnym z dobrym
efektem, jest możliwe zarówno w czasie 24, 16 jak i 12 godzin, pod warunkiem
zastosowania odpowiednich parametrów procesu.
Opracowano
wytyczne
do
zaprojektowania
oczyszczalni
ścieków
cukrowniczych z zastosowaniem opracowanej technologii oczyszczania, wskazując
-4-
jako optymalne rozwiązanie (zarówno ze względów technologicznych, jak i
ekonomicznych) technologię reaktora tlenowego pracującego sekwencyjnie w cyklu
16 godzinnym.
Należy podkreślić, że zastosowanie sekwencyjnie pracującego reaktora
biologicznego z osadem czynnym do oczyszczania przefermentowanych ścieków
cukrowniczych ma szanse wdrożenia w przemyśle cukrowniczym gdyż zapewnia
szereg korzyści w stosunku do konwencjonalnego, ciągłego procesu osadu czynnego
takich jak:
 prostsza technologia, prowadzona w jednym reaktorze, w przeciwieństwie do
tradycyjnej technologii prowadzonej w co najmniej w 3 zbiornikach: komorze
denitryfikacji, komorze nitryfikacji i osadniku wtórnym,
 wyższa efektywność usuwania związków biogennych,
 prostsza obsługa technologiczna,
 łatwiejsze
końcowe
klarowanie
oczyszczonych
ścieków
dzięki
charakterystycznemu niskiemu indeksowi objętości osadu czynnego i tym samym
wyższej szybkości sedymentacji osadu czynnego,
 możliwość całkowitego zautomatyzowania pracy oczyszczalni,
 możliwość zmniejszenia kosztów budowy oczyszczalni i kosztów eksploatacyjnych.
Na zakończenie chciałbym poinformować, że w roku bieżącym mamy nadzieję
uzyskać certyfikat laboratorium akredytowanego i rozszerzyć jeszcze swoją
działalność usługową.
Oczekujemy również inicjatywy ze strony przemysłu, który najlepiej zna swoje
potrzeby, co do realizacji postępu technicznego.
Mimo tak wielu trudności, głównie finansowych, jakie nawarstwiły się w
ostatnich latach, uczynimy wszystko, aby móc zaspokoić najbardziej żywotne
potrzeby przemysłu cukrowniczego w zakresie postępu naukowo-technicznego.