Optimization and technical and economic evaluation of the process flow schemes of wastewater treatment of a plant for chicken egg advanced processing
Authors: Степанов С.В. , Авдеенков П.П. , Пономаренко О.С. , Морозова К.М. 
Published: May 2023

Приведены результаты поиска оптимальной технологической схемы очистки сточных вод предприятия глубокой переработки куриных яиц. Оптимизация выполнена по стоимости жизненного цикла (СЖЦ) за период эксплуатации 25 лет для условий нового строительства очистных сооружений производительностью 600 м3/сут. Рассмотренные варианты включают механическую, одно- и двухступенчатую аэробную биологическую очистку в мембранном биореакторе с нитри-денитрификацией, с предварительной реагентной напорной флотацией с разными дозами коагулянта и без нее. Технологические расчеты выполнены на основании экспериментально определенных технологических и кинетических параметров. Доказана экономическая целесообразность предварительной физико-химической очистки, причем самой экономичной оказалась обработка коагулянтом марки «Аква-Аурат-14» с дозой 125 мг/л по Al2O3, соответствующей наибольшей эффективности физико-химической очистки. Включение в состав технологической схемы реагентной флотации позволило сократить СЖЦ на 7,7%. Показано, что при наличии физико-химической очистки деление биологической очистки на две ступени практически не дало экономического эффекта по СЖЦ. Наиболее рациональным, с учетом наименьших энергозатрат и размеров сооружений, оказался вариант с предварительной физико-химической очисткой и одноступенчатыми аэротенками. Стоимость очистки сточной воды в этом случае составила 99,66 руб/м3, или 18,62 руб/кг БПКполн. По всем рассматриваемым вариантам в структуре СЖЦ наибольшую величину имели капитальные затраты – 22,2–27,9%, фонд оплаты труда – 17,3–19,2%, замена оборудования – 17,4–19%.

The results of searching for the optimal process scheme for wastewater treatment of an enterprise for advanced processing of chicken eggs are presented. The optimization was carried out in terms of the life cycle cost (LCC) for a period of 25 years operation for the newly built treatment facilities with a capacity of 600 m3/day. The considered options include mechanical, one- and two-stage aerobic biological treatment in a membrane bioreactor with nitri-denitrification, with primary chemical pressure flotation with different doses of coagulant and without flotation. Process design was made on the basis of experimentally determined technological and kinetic parameters. The economic feasibility of primary physical and chemical purification was proved, and what is more, the most cost-effective was the treatment with Aqua-Aurat-14 coagulant trademark with a dose of 125 mg/l as Al2O3, corresponding to the highest efficiency of physical and chemical purification. Retrofitting chemical flotation into the process flow scheme provided for reducing LCC by 7.7%. It is shown that with the availability of physical and chemical treatment dividing biological treatment into two stages virtually produces no economic effect on LCC. Taking into account the lowest energy consumption and the size of the structures the most useful option turned out to be the one with primary physical and chemical treatment and single-stage aeration tanks. The cost of wastewater treatment in this case was 99.66 RUB/m3, or 18.62 RUB/kg BODtot. For all the considered options in the LCC structure, the capital costs had the highest value – 22.2–27.9%, the payroll fund – 17.3–19.2%, equipment replacement – 17.4–19%.