Ze względu na swoje właściwości ziarna maku znajdują szerokie zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym. W zależności od dalszego przeznaczenia surowiec poddawany jest odpowiednim procesom przygotowania, w tym myciu.
Powstające podczas tego procesu ścieki charakteryzują się wysoką zawartością substancji organicznych, w tym morfiny. Ze względu na potencjalne zagrożenie dla środowiska związek ten powinien zostać skutecznie usunięty ze ścieków, co wymaga zastosowania odpowiednio dobranej technologii oczyszczania.
Jednym z projektów zrealizowanych przez ESMIL było opracowanie systemu oczyszczania ścieków dla zakładu przetwórstwa maku w Wielkiej Brytanii. Zakład jest zlokalizowany w znacznej odległości od najbliższej oczyszczalni komunalnej, dlatego wysokie koszty transportu ścieków poza jego teren sprawiły, że zdecydowano się na budowę instalacji umożliwiającej ich oczyszczanie oraz odzysk wody bezpośrednio na miejscu.
Rozwiązanie oparto na dwustopniowym układzie membranowym obejmującym ultrafiltrację (UF) oraz odwróconą osmozę (RO). Celem było ograniczenie ilości ścieków wymagających transportu i zagospodarowania poza zakładem oraz zmniejszenie zużycia świeżej wody poprzez ponowne wykorzystanie odzyskanej wody w procesie płukania. Zastosowana instalacja pozwoliła osiągnąć 80% odzysku hydraulicznego, spełniając jednocześnie wszystkie założenia procesowe i wymagania jakościowe.
Założenia projektowe i zakres prac
Zaprojektowany przez ESMIL system membranowy miał spełnić jasno określone wymagania techniczne oraz procesowe, do których należały:
- Wydajność instalacji na poziomie 1,5 m3/h
- Minimalny odzysk hydrauliczny na poziomie 80%
- ChZT (Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu) w oczyszczonym strumieniu < 500 mg/l
- Stężenie morfiny < 50 mg/l
Dodatkowo instalacja miała charakteryzować się modułową konstrukcją oraz wysokim stopniem automatyzacji, zapewniając prostą obsługę i stabilną pracę.
Przyjęte założenia wynikały z wymagań procesu technologicznego oraz konieczności zapewnienia jakości odzyskanej wody umożliwiającej jej ponowne wykorzystanie w procesie płukania.
Kompleksowa analiza procesu
Każda realizacja w ESMIL rozpoczyna się od szczegółowej analizy procesu technologicznego oraz charakterystyki ścieku. Uzyskane wyniki stanowią podstawę do doboru technologii i parametrów instalacji, a następnie są weryfikowane podczas testów prowadzonych w warunkach zbliżonych do rzeczywistej pracy lub bezpośrednio na obiekcie. Takie podejście pozwala ograniczyć ryzyko projektowe i dostosować rozwiązanie do rzeczywistych warunków eksploatacji.
Dla naszych klientów oznacza to większą przewidywalność parametrów pracy oraz rozwiązanie dopasowane do konkretnego procesu technologicznego, a nie do uśrednionych danych projektowych. Takie podejście pozwala zoptymalizować zarówno koszty eksploatacji (OPEX), jak i nakłady inwestycyjne (CAPEX).
W przypadku tej realizacji, prace obejmowały dwa kluczowe etapy. Pierwszym z nich była analiza danych wejściowych oraz badanie charakterystyki ścieków procesowych w laboratorium ESMIL zlokalizowanym w High Wycombe w Anglii. Dzięki temu możliwe było zweryfikowanie przyjętych założeń jeszcze przed budową instalacji oraz ograniczenie ryzyka doboru niewłaściwej technologii
Kolejnym etapem było przeprowadzenie rozszerzonych testów z wykorzystaniem przemysłowych modułów membranowych. Badania były przeprowadzone w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, dzięki czemu umożliwiły potwierdzenie parametrów pracy oraz przeprowadzenie optymalizacji procesu.
Opis przebiegu procesu
Ścieki powstające podczas procesu mycia maku charakteryzowały się wysokim stężeniem zanieczyszczeń organicznych (ChZT ok. 15 000 mg/l) oraz zawiesiny ogólnej (ok. 1 000 mg/l).
Aby osiągnąć wysoką efektywność separacji przy utrzymaniu stabilnej pracy instalacji membranowej, były one schładzane do temperatury < 25 stopni Celsjusza przed wprowadzeniem do układu.
Proces oczyszczania oparto na dwóch etapach: ultrafiltracji (UF) oraz odwróconej osmozie (RO). Przed opracowaniem instalacji przeprowadzono badania laboratoryjne z wykorzystaniem batch-mode test technique, które posłużyły do oceny efektywności procesu oraz doboru parametrów projektowych.
Etap 1. Ultrafiltracja
W trakcie procesu ultrafiltracji ze ścieku usuwane są zawiesiny oraz część związków organicznych o wysokiej masie molekularnej.
Koncentrat, składający się z zatrzymanych zanieczyszczeń, kierowany jest do zbiornika ścieków, a oczyszczony permeat trafia do zbiornika zasilającego kolejny etap procesu: odwróconą osmozę.
Etap 2. Odwrócona osmoza
Permeat uzyskany w procesie ultrafiltracji zawiera resztki rozpuszczonych związków organicznych i mineralnych, dlatego kierowany jest do odwróconej osmozy. W konsekwencji, zawartość ChZT zostaje obniżona do poziomu pozwalającego na ponowne wykorzystanie wody na terenie zakładu.
Koncentrat powstający w procesie odwróconej osmozy zawracany jest do zbiornika ścieków, a następnie przekazywany do zagospodarowania poza zakładem. Uzyskany permeat stanowi natomiast wysokiej jakości wodę odzyskaną, przeznaczoną do ponownego wykorzystania w procesie płukania.
Zastosowanie dwóch kolejnych procesów membranowych pozwoliło wykorzystać mocne strony każdej z technologii. Ultrafiltracja usuwa zawiesiny i zanieczyszczenia wielkocząsteczkowe, zapewniając odpowiednią jakość permeatu do efektywnej pracy układu odwróconej osmozy. Odwrócona osmoza odpowiada natomiast za końcowe doczyszczenie wody oraz usuwanie rozpuszczonych związków organicznych, w tym morfiny
Wyniki z obiektu
Szczegółowe wyniki osiągnięte podczas procesu przedstawiliśmy w poniższej tabeli.
Uzyskane rezultaty potwierdziły skuteczność zaproponowanej konfiguracji technologicznej oraz spełnienie wszystkich założeń przyjętych na etapie projektowania. W szczególności:
- wartość ChZT została obniżona z poziomu 14 900 mg/l do 420 mg/l dzięki zastosowaniu dwustopniowego układu ultrafiltracji i odwróconej osmozy,
- odzysk hydrauliczny osiągnął zakładany poziom 80%,
- jakość odzyskanej wody umożliwiła jej ponowne wykorzystanie na terenie zakładu.
Znaczenie biznesowe
Wdrożenie systemu membranowego pozwoliło klientowi pięciokrotnie zmniejszyć ilość ścieków wymagających transportu i zagospodarowania poza zakładem oraz zmniejszyć zużycie świeżej wody dzięki jej ponownemu wykorzystaniu w procesie.
Rozwiązanie przełożyło się na niższe koszty eksploatacyjne i większą niezależność zakładu w zakresie gospodarowania wodą. Jednocześnie umożliwiło bardziej efektywne wykorzystanie zasobów wodnych oraz ograniczenie ilości odpadów powstających w procesie produkcyjnym, wspierając realizację założeń gospodarki o obiegu zamkniętym.
Podsumowanie
W ESMIL każdy projekt membranowy rozpoczynamy od szczegółowej analizy procesu technologicznego oraz właściwości ścieku. Dopiero na tej podstawie dobieramy konfigurację instalacji i weryfikujemy jej działanie w warunkach zbliżonych do rzeczywistej pracy.
Dla naszych klientów oznacza to znacznie więcej niż sam dobór technologii. To możliwość podejmowania decyzji inwestycyjnych w oparciu o potwierdzone dane procesowe, ograniczenie ryzyka wdrożenia oraz większą pewność osiągnięcia zakładanych parametrów oczyszczania i odzysku wody.
Przykład zakładu przetwórstwa maku pokazuje, że odpowiednio zaprojektowany system membranowy może jednocześnie spełniać wymagania środowiskowe, ograniczać koszty eksploatacyjne oraz wspierać bardziej efektywne gospodarowanie zasobami wodnymi.
Jeśli nie masz pewności, czy technologia membranowa sprawdzi się w Twoim procesie, nie musisz podejmować tej decyzji wyłącznie na podstawie założeń. Możemy przeprowadzić badania ścieku, zweryfikować możliwości jego oczyszczania i na podstawie uzyskanych wyników opracować rozwiązanie dopasowane do konkretnego zastosowania – tak jak w przypadku opisanego zakładu.
