Все часто говорят о очистке сточных вод, особенно в биотехнологических отраслях. Но многие начинающие специалисты, а иногда и опытные, недооценивают специфику производства ферментных препаратов. Сам процесс ферментации, с его высоким содержанием органики и сложными биохимическими процессами, создает очень специфический состав сточных вод. Не просто 'водосбор от производства', а сложная смесь, которую нужно понимать и учитывать. Несколько лет работы с подобными процессами дали мне понять, что подход 'один размер подходит всем' здесь просто не работает. Например, мы однажды пытались применить стандартную систему очистки, предназначенную для пищевой промышленности, и… последствия были неприятными, мягко говоря. Это заставило нас пересмотреть все подходы.
Прежде всего, важно понять состав сточных вод. В них присутствует большое количество биомассы – мертвых и живых микроорганизмов, используемых в процессе ферментации. Кроме того, это органические соединения, как уже говорилось, часто сложное сочетание различных метаболитов и продуктов распада ферментов. Иногда – остатки сырья, конечно. Дополнительным фактором усложнения является частое использование различных ингибиторов, антиоксидантов и других добавок для поддержания стабильности процесса. Игнорирование этого многообразия приводит к неэффективной очистке и, как следствие, к проблемам с соответствием нормативам сброса.
Особенно остро стоит вопрос с концентрацией взвешенных веществ (ТВ). Высокая биомасса создает серьезную нагрузку на последующие стадии очистки. Кроме того, в стоках могут присутствовать различные активные ферменты, которые, при неправильной обработке, могут терять свою активность или даже вызывать нежелательные реакции. Это важный момент, особенно если планируется рециркуляция воды.
Часто предлагается применение комбинированных систем – механической, биологической и химической очистки. Это, в принципе, верно, но нужно правильно подобрать каждый этап. Например, механическая очистка (отстаивание, фильтрация) важна для удаления крупной взвеси, но для эффективного удаления микроорганизмов и органических соединений, необходима биологическая очистка. Но какая биологическая очистка? Аэротенки – стандартный вариант, но они могут быть неэффективны при наличии большого количества ингибиторов или сложных органических соединений. Анаэробные реакторы (УАСВ, LICMAX), как мы применяли в одном из проектов, оказались значительно более эффективными в подобных случаях. Они позволяют разлагать сложную органику и биомассу без кислорода, что делает их устойчивыми к ингибиторам и обеспечивает более полное удаление загрязнений.
Что касается химической очистки, то здесь часто рассматривают коагуляцию и флокуляцию. Они могут быть полезны для снижения концентрации взвешенных веществ, но важно использовать коагулянты, которые не будут негативно влиять на микроорганизмы, используемые в процессе ферментации. Мы однажды использовали не подходящий коагулянт и столкнулись с проблемами с активностью микробиома в биологическойstufe. Поэтому, прежде чем применять химические методы, необходимо провести тщательное исследование состава сточных вод и подобрать соответствующие реагенты.
В одном из наших проектов, для производства протеаз, мы столкнулись с проблемой высокой концентрации органических веществ и сложной структуры биомассы. Традиционные аэротенки не справлялись, стабильность процесса была под угрозой. Применив анаэробный реактор (УАСВ) в качестве предварительной стадии, мы смогли значительно снизить концентрацию органических веществ и повысить эффективность биологической очистки. Также мы добавили стадию фентонного псевдоожиженного слоя для детоксикации и удаления остаточных органических соединений. Результат: сточные воды соответствовали нормативам, а процесс ферментации оставался стабильным. Детали процесса – на сайте ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии: [https://www.kitay-lchj.ru/](https://www.kitay-lchj.ru/).
Сточные воды ферментного производства часто обладают неприятным запахом – из-за продуктов метаболизма и разложения органических веществ. Удаление запахов – важная часть процесса очистки, особенно если производственное предприятие расположено вблизи жилых районов. Для этой цели могут использоваться различные методы – биологическая очистка с использованием специальных микроорганизмов, адсорбция на активированном угле, химическая нейтрализация. Нас в последнее время привлекают биологические реакторы для удаления запахов, они часто более эффективны и экологичны, чем традиционные методы.
При выборе метода удаления запахов необходимо учитывать состав запахообразующих веществ и интенсивность запаха. Иногда требуется комбинирование нескольких методов для достижения желаемого результата. Важно помнить, что простое удаление запаха – это не решение проблемы, а лишь маскировка. Для решения проблемы необходимо устранить причину образования запаха – снизить концентрацию органических веществ и предотвратить разложение биомассы.
Бывали моменты, когда возникали сложности с оптимизацией процесса очистки. Например, при масштабировании проекта мы столкнулись с проблемой с увеличением концентрации взвешенных веществ. Пришлось пересмотреть технологическую схему и добавить стадию ультрафильтрации для предварительной очистки воды. Не всегда решение очевидно, часто требуется экспериментировать и проводить лабораторные исследования.
Самое главное – это постоянный мониторинг процесса очистки и адаптация к изменяющимся условиям. Состав сточных вод может меняться в зависимости от типа фермента, условий ферментации и других факторов. Поэтому необходимо постоянно отслеживать параметры сточных вод и корректировать параметры процесса очистки. Это и есть профессиональный подход к очистке сточных вод, а не просто следование стандартным алгоритмам.
