MD188Y - Procedeu de tratare biochimica a deseurilor vinicole - Google Patents

Procedeu de tratare biochimica a deseurilor vinicole Download PDF

Info

Publication number
MD188Y
MD188Y MDS20090217A MDS20090217A MD188Y MD 188 Y MD188 Y MD 188Y MD S20090217 A MDS20090217 A MD S20090217A MD S20090217 A MDS20090217 A MD S20090217A MD 188 Y MD188 Y MD 188Y
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
wine
anaerobic fermentation
waste
biogas
flotsam
Prior art date
Application number
MDS20090217A
Other languages
English (en)
Inventor
Victor Covaliov
Olga Covaliova
Dumitru UNGUREANU
Vladimir Nenno
Original Assignee
Universitatea De Stat Din Moldova
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea De Stat Din Moldova filed Critical Universitatea De Stat Din Moldova
Priority to MDS20090217A priority Critical patent/MD188Z/ro
Publication of MD188Y publication Critical patent/MD188Y/ro
Publication of MD188Z publication Critical patent/MD188Z/ro

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Inventia se refera la procesele de tratare biochimica a deseurilor organice industriale, si anume a deseurilor vinicole. Procedeul, conform inventiei, include fermentarea anaeroba in conditii mezofile cu obtinerea biogazului a unei mase, ce contine borhot si flotoslam, obtinut prin electroflotare dupa solubilizarea Albastrului de Berlin din precipitatele cianice cleioase, avand urmatorul raport al componentelor, in % de volum:borhot 60…80flotoslam 20…40,totodata fermentarea anaeroba se efectueaza prin intermediul microflorei fixate in strat fluidizat, la un timp de retentie in biodozator de 2…4 zile. Rezultatul consta in utilizarea deseurilor vinicole si majorarea productiei de biogaz in procesul de fermentare anaeroba.

Description

Invenţia se referă la procesele de tratare biochimică a deşeurilor organice industriale, şi anume a deşeurilor vinicole.
Sunt cunoscute procedeele de neutralizare a deşeurilor organice provenite din industria de obţinere a produselor prin fermentare, la distilarea alcoolului, unde se formează deşeuri organice industriale cu grad înalt de poluare, care folosesc fermentarea apelor uzate şi a sedimentelor de drojdii [1].
Aceste procedee nu sunt aplicabile pentru tratarea biochimică a sedimentelor de la cleirea vinului, care conţin şi alţi componenţi greu degradabili şi particule mecanice, cum ar fi floculanţii şi bentonita utilizată pentru intensificarea limpezirii vinului. Astfel de sedimente pot conţine compuşi ferocianici, proveniţi de la demetalizarea vinului la tratarea lor cu ferocianură de potasiu, care, fiind toxici, împedică dezvoltarea microorganismelor în procesul de metanizare şi frânează viteza proceselor biochimice anaerobe.
Cea mai apropiată soluţie este procedeul de neutralizare biochimică a deşeurilor vinicole cu conţinut de borhot prin fermentarea anaerobă în condiţii mezofile [2].
În acest procedeu la introducerea altor deşeuri, cum ar fi precipitatele cianice cleioase, procesul de fermentare anaerobă este frânat şi poate fi întrerupt definitiv ca urmare a intoxicării microorganismelor aceto- şi metanogene din metantancuri.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în a eficientiza tehnologia de obţinere a biogazului din deşeurile vinicole şi a majora producţia de biogaz în procesele de fermentare anaerobă.
Esenţa procedeului de tratare biochimică a deşeurilor vinicole constă în fermentarea anaerobă în condiţii mezofile cu obţinerea biogazului a unei mase, ce conţine borhot şi flotoşlam, obţinut prin electroflotare după solubilizarea Albastrului de Berlin din precipitatele cianice cleioase, având următorul raport al componentelor, în % de volum:
borhot 60…80 flotoşlam 20…40
totodată fermentarea anaerobă se efectuează prin intermediul microflorei fixate în strat fluidizat, la un timp de retenţie în biodozator de 2…4 zile.
Rezultatul constă în utilizarea deşeurilor vinicole şi majorarea producţiei de biogaz în procesul de fermentare anaerobă.
Rezultatul se obţine datorită următorilor factori:
- flotoşlamul, obţinut prin electroflotare după solubilizarea Albastrului de Berlin din precipitatele cianice cleioase, fiind introdus suplimentar în amestec cu borhotul are reacţie alcalină cu valori ale pH = 8,5…9,5, iar borhotul are, de obicei, reacţie acidă, pH fiind de ordinul 4,0…5,5, ceea ce asigură neutralizarea biomasei supuse tratării biochimice şi favorizează fermentarea anaerobă a amestecului;
- un astfel de flotoşlam este saturat cu hidrogen de electroliză, prezenţa căruia la stadiul de metanogeneză contribuie la interacţiunea lui cu CO2 şi transformarea în metan (CH4), majorând producţia acestuia şi conţinutul lui în biogaz şi, respectiv, sporind puterea lui calorică, ceea ce este important la utilizarea biogazului pentru producerea energiei termice şi electrice;
- flotoşlamul nu conţine compuşi toxici ai cianurilor de fier, care ar acţiona asupra dezvoltării microflorei, deoarece aceştia sunt separaţi la levigarea sedimentelor cleioase şi utilizaţi separat;
- componenta de drojdii organice în flotoşlamul sedimentelor cleioase se raportă la substanţe biochimice uşor degradabile în procesele de metanogeneză, iar prezenţa în sedimentele cleioase a particulelor dispersate de bentonită favorizează fixarea şi dezvoltarea pe suprafaţa lor a microflorei şi formarea de nămol activ, care sporeşte schimbul de masă în volumul bioreactorului, ceea ce conduce la intensificarea proceselor biochimice;
- prezenţa hidroxizilor de fier, pe de o parte, acţionează favorabil asupra desfăşurării procesului biochimic, iar pe de altă parte, în stadiul final leagă hidrogenul sulfurat agresiv degajat în acest proces, reducând conţinutul lui în biogaz, asigurând autocurăţarea biogazului direct în bioreactor fără aplicarea unor aparate speciale pentru curăţarea biogazului şi favorizând îmbunătăţirea condiţiilor de utilizare a acestuia. Borhotul de la distilarea vinului în alcool are aceleaşi componente cu ale vinului şi se caracterizează prin valori înalte ale CCO până la 30…35 g/l şi CBO până la 10…20 g/l.
Flotoşlamul sedimentelor de la cleire sub formă de spumă saturată cu bule de hidrogen de electroliză se obţine prin solubilizarea cianurilor de fier cu ajutorul unui reactiv alcalin din sedimentele cianice cleioase, cu separarea fazelor solidă şi lichidă prin electroflotare.
Sedimentele cianice cleioase provin de la limpezirea şi demetalizarea vinului materie primă. Iniţial ele conţin bentonită şi o masă organică compusă din drojdii, substanţe organice liante pentru cleirea vinului şi componentele vinului. Afară de aceasta, ele mai conţin fier (III) - feri (II) cianuri (Albastru de Berlin - ferocianură fierică [Fe(CN)6]Fe4), care se formează la cleirea vinului cu ferocianură de potasiu / prusiat galben de potasiu K4[Fe(CN)6] pentru eliminarea compuşilor fierului (III). Aceste ferocianuri de fier sunt acumulate la fabricile de vin din Moldova şi alte ţări vinificatoare în cantităţi foarte mari, prezentând un grav pericol ecologic.
Procesul selectiv de levigare a formei greu solubile de ferocianură de fier din sedimentul de cleire se efectuează prin tratare cu soluţie de var sau monoxid de sodiu, în rezultatul căreia forma insolubilă a ferocianurii trece în stare hidrosolubilă, conform reacţiei în formă generală:
Fe4'''[Fe''(CN)6]3+3NaOH→3NaFe4'''[Fe''(CN)6]+3Fe(OH)3↓
sau 2Fe4'''[Fe''(CN)6]3+Ca(OH)2→Ca{Fe'''[Fe''(CN)6]}+6Fe(OH)3↓
Pentru separarea concentratului alcalin al albastrului de Prusia de particulele solide ale bentonitei, drojdiilor/levurilor şi de alte componente în stare de suspensie se recurge la electroflotarea intermitentă ulterioară cu obţinerea unui produs sub formă de spumă. În componenţa sa intră, în afară de bentonită, drojdii/levuri şi alte substanţe insolubile ale sedimentelor de la cleire, precum şi hidroxid de fier (III) care se separă din albastrul de Prusia tratat. Sedimentul insolubil tratat în acest mod nu conţine practic substanţe toxice, se raportă la gradul IV de periculozitate şi poate fi folosit pentru a fi adăugat în borhotul de la vinificaţie, care este supus fermentării anaerobe.
Procesul de electroflotare se efectuează în aparate cu funcţionarea continuă la tensiunea curentului la electrozi de 3…7 V şi densitatea catodică de 1,0…5,0 A/dm2. La aceşti parametri consumul specific total de energie electrică pentru această operaţie constituie cel mult 0,1…0,15 kW/m3 de suspensie tratată. Viteza procesului de separare a suspensiilor coloidale prin electroflotare este destul de mare; el are loc în 2…5 min. În componenţa flotoşlamului se conţin levuri şi alte componente organice, precum şi particule de bentonită şi o anumită cantitate de hidroxid de fier, care provine de la procesul de trecere a Albastrului de Prusia din stare insolubilă în solubilă în apă.
Albastrul de Prusia solubil în apă ulterior este separat sub formă de sediment cu ioni de cupru sau cu alte metale conform unei alte tehnologii cunoscute pentru a fi utilizat ulterior, iar flotoşlamul este amestecat cu borhotul din vinificaţie în scopul intensificării fermentării anaerobe a amestecului obţinut.
flotoşlamul obţinut are următoarea componenţă, în % de masă:
levuri/drojdii 5…7 bentonită 5…10 adaosuri de cleire (gelatină), coloranţi, taninuri 0,05…0,1 hidroxid de fier 0,1…0,3 alcool 0,6…1,0 microbule absolute de hidrogen de electroliză 0,03…0,07 cianuri de fier lipsă
Hidrogenul reprezintă un metabolit important al degradării anaerobe a substanţelor organice.
În procesele reale biochimice el se formează din apă în urma activităţii vitale a bacteriilor anaerobe. Apoi, sub acţiunea numărului mare al microorganismelor metanogene, bioxidul de carbon (CO2) rezultat din procesele biochimice interacţionează cu hidrogenul, formând CH4 conform schemei:
3H2+CO2→CH4+H2O
Introducerea în procesul de fermentare anaerobă a biomasei a unei cantităţi suplimentare de hidrogen, absorbit sub forma unor microbule în flotoşlamul sedimentului de la cleire amestecat cu borhotul de la vinificaţie, contribuie la creşterea părţii de hidrogen de electroliză participant la transformarea bioxidului de carbon în metan şi, respectiv,la majorarea producţiei acestuia şi a concentraţiei lui în biogaz, care este ulterior utilizat.
În aşa mod, se asigură eficientizarea tehnologiei de obţinere a biogazului în baza materiei prime din vinificaţie şi majorarea cantităţii de metan din componenţa biogazului.
Exemplu de realizare
Pentru fermentarea biochimică s-a preparat un amestec cu componenţa, în % de volum:
borhot de vinificaţie 70 flotoşlam 30
Borhotul a fost obţinut la producerea alcoolului prin distilarea vinului materie primă la fabrica de vinuri „Bardar”, cu valorile CCO = 27,3 g O2/l, CBO = 9,7 g O2/l. Amestecul obţinut avea CCO = 25,6 g. O2/l, iar CBO = 13,1 g O2/l.
Procesul de fermentare anaerobă a amestecului s-a efectuat într-un bioreactor cu volumul util de 10 l prin intermediul microflorei fixate, iar fluidizarea s-a obţinut la reciclarea periodică a biomasei în bioreactor. Regimul termic de fermentare era mezofil, la temperatura de 32…33°C. Pentru comparare procesul analogic a fost efectuat în condiţiile celei mai apropiate soluţii.
Eficienţa tehnologiei de obţinere a biogazului a fost evaluată în conformitate cu producţia de metan şi concentraţia lui în biogazul degajat în funcţie de timpul de retenţie în bioreactor. Rezultatele experimentului sunt prezentate în tabel.
Tabel
Condiţiile experimentului Parametrii/indicii procesului Producţia specifică a metanului, m3/kg CCO Conţinutul metanului în biogaz, % Producţia specifică a metanului, m3/kg CCO Conţinutul metanului în biogaz, % Producţia specifică a metanului, m3/kg CCO Conţinutul metanului în biogaz, % Conform invenţiei 0,35 62 0,54 70 0,55 71 Conform celei mai apropiate soluţii 0,33 59 0,51 64 0,50 68
După cum indică datele obţinute, indicii de producţie specifică a metanului şi conţinutul metanului în biogaz conform condiţiilor din invenţia propusă sunt majori faţă de cea mai apropiată soluţie cu 4…5 puncte procentuale, ceea ce confirmă avantajele procedeului propus. Concomitent, se extinde baza de materie primă pentru efectuarea fermentării anaerobe cu obţinerea biogazului din contul sedimentelor cianice cleioase, pentru care până în prezent n-au existat căi de utilizare.
1. Гладченко В., Скляр В., Калюжный С. Щербаков С. Обзор современного состояния анаэробной очистки сточных вод бродильных производств. Производство спирта и ликероводочных изделий, 2002, № 1, с. 22-23, №2 с. 14-17, №3 с. 32-33
2. Ковалев В., Ковалев О., Дука Г., Гаина Б. Основы процессов обезвреживания экологически вредных отходов виноделия. АНМ, Кишинев, с.241-243

Claims (1)

  1. Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole, care include fermentarea anaerobă în condiţii mezofile cu obţinerea biogazului a unei mase, ce conţine borhot şi flotoşlam, obţinut prin electroflotare după solubilizarea Albastrului de Berlin din precipitatele cianice cleioase, având următorul raport al componentelor, în % de volum:
    borhot 60…80 flotoşlam 20…40 totodată fermentarea anaerobă se efectuează prin intermediul microflorei fixate în strat fluidizat, la un timp de retenţie în biodozator de 2…4 zile.
MDS20090217A 2009-11-23 2009-11-23 Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole MD188Z (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20090217A MD188Z (ro) 2009-11-23 2009-11-23 Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20090217A MD188Z (ro) 2009-11-23 2009-11-23 Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD188Y true MD188Y (ro) 2010-04-30
MD188Z MD188Z (ro) 2010-11-30

Family

ID=43569605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20090217A MD188Z (ro) 2009-11-23 2009-11-23 Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD188Z (ro)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD20120051A2 (ro) * 2012-06-11 2013-12-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de neutralizare biochimică a borhotului
MD723Z (ro) * 2012-06-11 2014-08-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de fermentare anaerobă a borhotului
MD4389C1 (ro) * 2014-06-23 2016-07-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de obţinere a biometanului

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4189C1 (ro) * 2011-07-15 2013-07-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de fermentare anaerobă a deşeurilor organice lichide
MD4217C1 (ro) * 2012-01-23 2013-11-30 Государственный Университет Молд0 Procedeu de obţinere anaerobă a biohidrogenului din deşeuri organice
MD4289C1 (ro) * 2013-08-17 2015-01-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de obţinere a biogazului
MD4362C1 (ro) * 2014-03-04 2016-03-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de obţinere a biohidrogenului şi biometanului

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804007A1 (de) * 1998-02-02 1999-08-05 Nordenskjoeld Reinhart Von Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung eines organisch belasteten Fluids unter Biogasgenerierung
  • 2009

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD20120051A2 (ro) * 2012-06-11 2013-12-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de neutralizare biochimică a borhotului
MD723Z (ro) * 2012-06-11 2014-08-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de fermentare anaerobă a borhotului
MD4389C1 (ro) * 2014-06-23 2016-07-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de obţinere a biometanului

Also Published As

Publication number Publication date
MD188Z (ro) 2010-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dai et al. Enhancing anaerobic digestion of pharmaceutical industries wastewater with the composite addition of zero valent iron (ZVI) and granular activated carbon (GAC)
Zhu et al. Dual roles of zero-valent iron in dry anaerobic digestion: enhancing interspecies hydrogen transfer and direct interspecies electron transfer
Cheng et al. Nanoscale zero-valent iron improved lactic acid degradation to produce methane through anaerobic digestion
Dai et al. A new method for the simultaneous enhancement of methane yield and reduction of hydrogen sulfide production in the anaerobic digestion of waste activated sludge
Deng et al. Modified biochar promotes the direct interspecies electron transfer between iron-reducing bacteria and methanogens in high organic loading co-digestion
MD188Y (ro) Procedeu de tratare biochimica a deseurilor vinicole
CN113087333B (zh) 一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺
CN106277555B (zh) 一种焦化废水的高效低成本处理方法及系统
Barua et al. Magnetite doped granular activated carbon as an additive for high-performance anaerobic digestion
Periyasamy et al. Wastewater to biogas recovery
Mahdy et al. Response of the microbial community to the methanogenic performance of biologically hydrolyzed sewage sludge with variable hydraulic retention times
Prohim et al. Enhancement of biomethane recovery from batch anaerobic digestion by exogenously adding an N-acyl homoserine lactone cocktail
Wu et al. Enhanced sludge digestion using anaerobic dynamic membrane bioreactor: Effects of hydraulic retention time
CN108341572B (zh) 一种利用芬顿氧化耦合微生物铁还原实现污泥隐性生长减量的方法
Shen et al. Effects of Fe-modified digestate hydrochar at different hydrothermal temperatures on anaerobic digestion of swine manure
CN103771655A (zh) 一种纤维素乙醇发酵废液的处理方法
Pan et al. Two-stage sequencing batch reactors with added iron shavings for nutrient removal and aerobic sludge granulation treating real wastewater with low carbon to nitrogen ratios
CN105776751A (zh) 一种污水中有机碳高效源分离及能源化开发利用工艺
CN101265000B (zh) 葡萄酒酿造中废水的处理方法
Li et al. Enhancement of sludge granulation in anaerobic acetogenesis by addition of nitrate and microbial community analysis
KR20190050474A (ko) 음폐수 처리 시스템
CN108558129B (zh) 一种易生化污水处理及高值化利用的方法
CN102994565A (zh) 一种促进藻类废液厌氧发酵产沼气的方法
CN101973659A (zh) 微电解及物化法联用处理维生素b12提炼废水的装置及方法
CN101314503A (zh) 一种垃圾渗滤液的处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)