Tratamento de águas residuais de vinho usando processo de oxidação de contato biológico A²O: projeto de engenharia e estudo de caso de aplicação

1 Perigos, fontes e características das águas residuais do vinho

Com o crescimento da economia da China e o aumento do rendimento per capita, o nível de consumo do mercado de vinho da China melhorou rapidamente, a indústria do vinho desenvolveu-se rapidamente e surgiu um grande número de adegas. Ao mesmo tempo, a próspera produção de vinho gerou uma grande quantidade de águas residuais. Como estas empresas estão localizadas principalmente em áreas suburbanas remotas, sem instalações de drenagem completas, a descarga direta de poluentes orgânicos de alta concentração contendo açúcares, álcoois e compostos de ácidos orgânicos afeta seriamente o meio ambiente.

O fluxo geral do processo de produção de vinho é aproximadamente:

triagem e desengace → esmagamento → fermentação alcoólica → prensagem → fermentação maloláctica → lotação → envelhecimento → estabilização → engarrafamento → produto acabado. As águas residuais descartadas vêm principalmente da britagem, prensagem, fermentação, limpeza e outras etapas do processamento. As águas residuais da produção de vinho apresentam características de elevada concentração, elevado croma, elevado SS e dificuldade de sedimentação de matéria em suspensão. A qualidade da água é geralmente ácida, e a qualidade e a quantidade da água flutuam muito durante a estação de processamento, mostrando mudanças sazonais óbvias entre a estação de prensagem e a estação de não prensagem.

2 Desenho do fluxo do processo

2.1 Histórico do projeto e testes de qualidade da água influente

Uma empresa vinícola localizada em Ningxia é uma empresa vinícola. As águas residuais geradas durante a produção e operação provém principalmente da drenagem de limpeza de oficinas e tanques de vinho, contendo uma certa quantidade de vinho, sem águas residuais industriais especiais. As águas residuais pertencem a águas residuais orgânicas biodegradáveis ​​de alta concentração e esgotos domésticos. Os parâmetros de qualidade da água testados são mostrados emTabela 1.

2.2 Objetivos de projeto

Este projeto pretende adotar um processo relevante. O objetivo do projeto é que, após o tratamento, as águas residuais geradas e o esgoto doméstico atendam ao padrão de qualidade da água de "irrigação agrícola seca" do "Padrão de qualidade da água para irrigação de terras agrícolas" (GB5084-2005), para que o empreendimento possa liberar poluentes de acordo com a lei e atender aos padrões de descarte.

2.3 Seleção de processos

Atendendo às características das águas residuais vitivinícolas, foi selecionado o processo “Oxidação biológica por contacto A²O”, com uma escala de 5 m³/d e uma área útil de 100 m². A direção do fluxo de águas residuais da estação de tratamento de esgoto é mostrada emFigura 1.

2.4 Desenho do fluxo do processo

2.4.1 Visão geral do processo

O efluente doméstico do projeto passa por uma fossa séptica para pré-tratamento de sedimentação e filtração e, em seguida, juntamente com o efluente de produção coletado no tanque de armazenamento, passa por uma tela de barra para filtração. Após a filtração, é enviado por uma bomba elevatória ao tanque de equalização. Após homogeneização e equalização no tanque de equalização, entra na unidade de tratamento biológico A²O. Esta unidade inclui principalmente um tanque anaeróbico, um tanque anóxico e um tanque aeróbio, onde ocorrem reações biológicas como degradação da matéria orgânica, nitrificação e desnitrificação e liberação e absorção de fósforo para purificar a qualidade da água do esgoto.

2.4.2 Desenho do processo

(1) Sedimentação e filtração de fossa séptica: As águas residuais domésticas entram na fossa séptica através de tubulações. A fossa séptica utiliza os princípios de sedimentação e fermentação anaeróbica para remover matéria orgânica em suspensão do esgoto doméstico.

(2) Tanque de armazenamento: As águas residuais da produção entram no tanque de armazenamento através de tubulações para armazenamento. O tanque de armazenamento adota um design retangular fechado, que pode efetivamente evitar a emissão de gases odoríferos.

(3) Tela de barra: Filtra principalmente grandes sólidos suspensos nas águas residuais para garantir o bom funcionamento das unidades de bomba e subsequentes estruturas e equipamentos de tratamento.

(4) Tanque de equalização: Para proporcionar as melhores condições para o tratamento posterior, a vazão e a qualidade da água das águas residuais precisam ser ajustadas. A homogeneização e equalização da vazão e da qualidade da água podem não apenas melhorar a tratabilidade das águas residuais, reduzir a carga de impacto que pode ocorrer durante a fase de tratamento bioquímico, diluir substâncias tóxicas para microrganismos, mas também resfriar a água de alta temperatura descartada no curto prazo. Um controlador de nível de líquido é instalado no tanque de equalização e, em seguida, um sinal é transmitido através do instrumento de controle de nível de líquido e as águas residuais são enviadas pela bomba elevatória para o tanque anaeróbico.

(5) Tanque anaeróbico: O processo anaeróbico utiliza uma série de defletores instalados verticalmente para fazer com que as águas residuais tratadas fluam para cima e para baixo ao longo dos defletores do reator. Com a ajuda do biogás gerado no reator durante o processo de tratamento, os sólidos microbianos no reator sofrem movimentos de expansão e sedimentação para cima e para baixo em cada compartimento formado pelos defletores. Neste momento, o fluxo de água em todo o reator se move horizontalmente a uma velocidade relativamente lenta. Como as águas residuais fluem em torno dos defletores sob a ação dos defletores, o comprimento total do caminho de fluxo no reator aumenta. Além disso, devido ao efeito de bloqueio dos defletores e à sedimentação do lodo, os sólidos biológicos são efetivamente retidos no reator. Este processo também requer aquecimento circulante. O efluente permanece neste tanque por 4 horas para tratamento.

(6) Tanques anóxicos e aeróbicos: Este processo utiliza enchimento modificado biologicamente induzido como núcleo. Ao alterar o microambiente, as cepas bacterianas são induzidas a sofrer mutação em uma direção definida, de modo que as bactérias anaeróbicas oxidantes da amônia se multipliquem continuamente, alcançando a oxidação anaeróbica estável da amônia. Este processo não requer adição de produtos químicos, induzindo principalmente variação genética dos microrganismos. O tanque bioquímico aeróbio é preenchido com embalagem biológica oca de esfera dupla, para que os processos aeróbicos e anaeróbicos ocorram simultaneamente. O efluente permanece no tanque anóxico por 4 horas e depois entra no tanque aeróbico para tratamento, com tempo de tratamento de cerca de 8 horas.

(7) Tanque de sedimentação secundário: Após tratamento anóxico e aeróbico, as águas residuais fluem sozinhas para este tanque. Uma grande quantidade de lodo ativado perdido e filme bacteriano caído se deposita neste tanque. O sedimento é bombeado periodicamente por uma bomba de retorno e retornado ao tanque anaeróbio para posterior tratamento de digestão anaeróbia, reduzindo o teor de matéria orgânica e sólidos em suspensão nas águas residuais descartadas. Após a sedimentação, o lodo retorna ao tanque anóxico para reaproveitamento e o efluente entra no tanque de água limpa por meio de tubulações. As águas residuais permanecem neste tanque por 2 horas.

(8) Tanque de água limpa: Após o tratamento, as águas residuais entram no tanque de água limpa para desinfecção ultravioleta. Este tanque serve para armazenar o efluente tratado que atende às normas. As águas residuais podem ser usadas para irrigação por gotejamento de árvores florestais.

O fluxo do processo e os pontos de geração de poluição da estação de tratamento de esgoto são mostrados emFigura 2.

3 Resultados e análises

A escala da estação de tratamento de esgoto do projeto é de 5 m³/d, e o processo de tratamento é o “processo de oxidação por contato biológico A²O”. Através do monitoramento dos resultados operacionais do processo, os principais parâmetros de qualidade da água são apresentados emTabela 2. A qualidade da água efluente atende ao padrão de agricultura seca do "Padrão de Qualidade da Água para Irrigação de Terras Agrícolas" (GB5084-2005). As águas residuais são utilizadas para irrigação por gotejamento de árvores florestais, garantindo que o empreendimento lance poluentes de acordo com a lei e atenda aos padrões de descarte, com elevados benefícios e perspectivas econômicas.

4 Conclusão

Neste artigo, de acordo com as características das águas residuais do vinho, o processo de oxidação biológica de contato A²O foi selecionado de forma flexível como o processo central para projetos de engenharia relevantes. Os dados de monitoramento da operação mostram que as águas residuais orgânicas de alta concentração contendo vinho podem ser tratadas de forma eficaz por este processo, e a qualidade da água efluente é bastante melhorada. O processo de oxidação de contato biológico A²O tem as vantagens de alta eficiência de remoção de DQO e nitrogênio amoniacal, operação estável, forte resistência à carga de impacto, operação e gerenciamento convenientes e baixos custos operacionais. É a tendência de desenvolvimento da tecnologia de tratamento de águas residuais da produção de vinho. Este artigo fornece uma solução viável e uma referência de processo estável e confiável para o tratamento de águas residuais de vinho, e tem certo valor de aplicação e significado de orientação de engenharia.