فن‌آوری‌های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی با روش فیزیکوشیمیایی به این دلیل اهمیت بالایی دارد. که مهمترین چالش کارشناسان یافتن رویکردهای مقرون به صرفه وسازگار با محیط‌زیست، برای امکان استفاده مجدد از آب و مدیریت پسماند‌است.
بنابراین فناوری‌های تصفیه فیزیکوشیمیایی در برابر روش‌های تصفیه بیولوژیکی مانند انعقاد، جذب غشاء و فرآیندهای الکترولیز به شدت مورد مطاله قرار‌گرفته‌است.
مقدمه
صنایع لبنی در اکثر کشورها به دلیل تقاضای شیر و فرآورده های شیر بسیار رشد کرده اند. این افزایش منجر به رشد صنایع لبنی شده‌است. بر اساس گزارش جهانی لبنیات فدراسیون جهانی لبنیات، کل تولید شیر ۸۱۸ میلیون تن برآورد شده‌است. که تقریباً ۲٪ بیشتر از سال ۲۰۱۴ است.
صنایع لبنی منبع اصلی فرآوری مواد غذایی است که یکی از بالاترین مصرف آب را دارد که در تمام مراحل صنعت لبنیات استفاده می‌شود.
فاضلاب‌های تخلیه شده از صنایع لبنی حاوی غلظت بالایی از مواد مغذی، تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD)، اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی(BOD)، مواد جامد معلق(TSS)و محتویات آلی و غیرآلی‌است. که در صورت عدم تصفیه صحیح، می‌تواند مشکلات جدی در محیط زیست ایجاد‌کند.
روش های معمول تصفیه بیولوژیکی به دلیل تجزیه بیولوژیکی بالا برای فاضلاب های لبنی مناسب است. با این حال اسیدهای چرب زنجیره بلند که در طول هیدرولیز لیپیدها تشکیل شده‌اند. عمل مهار را در طول تصفیه بی هوازی نشان می‌دهند.
به نظر می رسد سیستم های راکتور دسته ای (SBR) و پتوهای لجن بی هوازی جریان بالا (UASB) امیدوار کننده ترین فناوری برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب‌های لبنیاتی هستند.
معایب تصفیه فاضلاب به روش هوازی و بی‌هوازی
استفاده از هر دو فن آوری های تصفیه هوازی و بی هوازی برای فاضلاب صنایع لبنی امکان‌پذیر است ، اما هر دو روش تصفیه هنوز معایبی دارند.
رویکردهای سنتی (فرآیندهای هوازی و بی هوازی) برای تصفیه فاضلاب صنایع لبنیاتی دارای معایب زیادی مانند هزینه زمین ، شرایط آب و هوایی ، نیاز به بازیافت لجن و غیره است.
ترجیح ترین روش تصفیه فاضلاب لبنیات یک روش بیولوژیکی شامل فرآیندهایی مانند لجن فعال ، فیلترهای فریبنده ، تالاب های هوادهی ، راکتور دسته ای متوالی (SBR) ، پتو لجن بی هوازی سرریز (UASB) ، فیلترهای بی هوازی و غیره است.
فرآیندهای هوازی انرژی زیادی دارند ، اما برای دستیابی به استانداردهای تخلیه باید با فرآیندهای بی‌هوازی ترکیب شوند .
برای اطلاع از مزایای تصفیه فاضلاب صنایع لبنی کلیک کنید
۱- انواع فاضلاب صنایع لبنی
فاضلاب هم از طریق تولید محصولات و هم از واحدهای بسته‌بندی تولید می‌شود.
در فرآیند دوشش، شیر خام از تولیدکنندگان جمع آوری می‌شود. نمونه‌های گرفته شده به کارخانه ارسال می‌شود.
فاضلاب از آب حاصل از قوطی های شیر ، مخازن ذخیره سازی ، مکان های شستشو و سیستم‌های خنک کننده به وجود می‌آید.
در واحد بسته‌بندی فاضلاب هنگام تمیز کردن بطری‌ها، شیشه‌ها، مخازن و تجهیزات مرتبط با بسته‌بندی رخ می‌دهد.
فاضلاب خامه
در واحد تولید خامه ، کره را با خامه شیرین و خامه ترش درست می کنند. شیر سانتریفیوژ می‌شود تا خامه از شیر جدا شود.
در حالی که شیر بدون خامه به فرآیندهای مورد نیاز ارسال می‌شود ، کره با خرد کردن خامه باقیمانده تولید می شود. فاضلاب در طی شستشوی مکان‌ها و نظافت وسایل تشکیل می‌شود.
فاضلاب پنیر
در مراحل ساخت پنیر ، مراحل زیادی وجود دارد. این موارد شامل انعقاد شیر، برش کشک، پختن هنگام تخلیه قرار‌دادن کشک در قالب‌های پنیر و فشار دادن قالب‌ها است.
پنیر موجود در قالب‌ها به شکل و بسته‌بندی درآمده است. مهمترین منبع فاضلاب در این کشور آب پنیر است. با این حال ، آب پنیر را می توان بیشتر با خشک کردن دوباره استفاده کرد.
به همین دلیل، دوباره از آن در تولید مواد غذایی آماده (بیسکویت ، شکلات و غیره) به عنوان فاضلاب استفاده می‌شود.
فاضلاب بستنی
در واحد تولید بستنی ، شیر ، مواد افزودنی ، شکر و غلیظ کننده ها مخلوط می‌شوند. پس از پاستوریزه شدن و خنک شدن ، رایحه ها اضافه و سپس بسته بندی می‌شوند.
مواد شوینده و فاضلاب حاوی مواد ضد عفونی کننده هنگام تمیز کردن و ضد عفونی در واحد تشکیل می شود.
در تولید شیر تغلیظ شده ، شیر گرم شده تبخیر شده و برای تولید شیر بدون قند یکدست می‌شود. شیر تغلیظ شده شیرین نیز با استفاده از این روش تولید می شود.
در تولید شیرخشک ، با استفاده از بخار خلاء و سپس خشک کردن با اسپری بدست می‌آید.
۲- خصوصیات فاضلاب صنایع لبنی
روش های عملیاتی ، برنامه تولید ، نوع محصول در حال پردازش ، مدیریت آب در حال استفاده و طراحی کارخانه فرآوری تأثیر ترکیب و غلظت پساب های لبنی را دارد.
پردازش آب ، تمیز کردن فاضلاب و فاضلاب بهداشتی سه منبع عمده فاضلاب صنایع لبنی است .
بیشتر صنایع فرآوری شیر از سیستم تمیز در محل (CIP) استفاده می‌کنند که از محلول‌های سوزاننده ، فسفر / نیتریک ، سدیم هیپوکلریت برای تمیز کردن استفاده می‌کند و این مواد شیمیایی بخشی از فاضلاب شد .
فاضلاب های صنایع لبنی حاوی مواد جامد معلق و محلول ، مواد آلی محلول و کمیاب ، مواد مغذی ، چربی ها ، کلریدها ، سولفات ، لاکتوز هستند و مشخص می‌شود که آنها نیاز به اکسیژن شیمیایی بالا (COD) و اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی دارند (BOD).
همچنین فاضلاب ممکن است حاوی میکروب کش‌ها ، مواد شوینده و انواع دیگر مواد شیمیایی باشد. همه اینها تأثیر بسزایی در فاضلاب دارند.
خصوصیات فاضلاب های لبنی ترکیب پساب متغیر را نشان داده و از صنعت به صنعت دیگر متفاوت است. این امر استفاده از روش‌های مشابه برای هر فاضلاب را برای تصفیه سخت می کند.
۳- ارزیابی فرایندهای فیزیکوشیمیایی در تصفیه فاضلاب لبنیاتی
خصوصیات فاضلاب هنگام طراحی سیستم تصفیه فاضلاب نقش مهمی دارد. غلظت COD فاضلاب لبنیات بطور قابل توجهی متفاوت است.
بار آلودگی ماست تولیدکننده فاضلاب شرکت در بخش و بار آلودگی فاضلاب تولید کننده پنیر شرکت بسیار متفاوت است. از آنجا که کارخانه های تولید ماست و دوغ دارای پارامترهای چربی روغن و COD هستند ، معمولاً فقط استانداردهای تصفیه و تخلیه فیزیکی + بیولوژیکی را ارائه می دهند.
با این حال ، از آنجا که پارامترهای روغن گریس و KOI در کارخانجات تولید پنیر زیاد است ، واحدهای تصفیه فیزیکی + شیمیایی + بیولوژیکی معمولاً در کارخانجات مقیاس کوچک ترجیح داده می شوند.
فرآیندهای فیزیکوشیمیایی به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب های صنعتی استفاده می شود.
۳.۱ فرآیندهای رسوب شیمیایی و انعقاد / لخته شدن
برخی از فرایندهای فیزیکی-شیمیایی-بیولوژیکی معمولاً با هم در تعامل هستند مانند بارش شیمیایی ، تجمع کلوئیدها توسط فرآیندهای انعقاد-لخته سازی.
فرآیندهای رسوب شیمیایی
بارش شیمیایی شامل افزودن مواد شیمیایی برای جداسازی مواد جامد محلول و معلق توسط رسوبات و استفاده برای تأسیسات ته نشینی اولیه است.
در این عملیات ، حذف فسفر و فلزات سنگین اتفاق می‌افتد. بسیاری از مواد مانند آلوم ، سولفات فریک ، سولفات آهن و غیره به عنوان رسوب دهنده ها ، در درجه اول برای تصفیه کاتیون‌های فلزی ، آنیونها ، مولکول‌های آلی ، مواد شوینده و امولسیون‌های روغنی مورد استفاده قرار می گیرند.
فرآیند انعقاد
فرآیندهای انعقاد اساساً برای جداسازی محتوای معلق ، کلوئیدی و محلول از فاضلاب استفاده می‌شود و مستقیماً روی فاضلاب خام اعمال می شود . فرآیند را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
اول انعقاد به نام فرآیندی است که در آن از مواد شیمیایی (عوامل انعقادی) مانند آهن یا آلومینیوم برای غلبه بر عواملی که باعث پایداری سیستم می شوند استفاده می شود.
فرآیند دوم به نام لخته سازی که باعث می شود ذرات بی ثبات گرد هم جمع شوند و از طریق ته نشینش جاذبه می توان آنها را به راحتی جدا کرد .
۳.۲ فرآیند جذب
جاذب های مختلفی از جمله جاذب های کربن فعال ، پلیمری مصنوعی و جاذب های مبتنی بر سیلیس وجود دارد. مفیدترین آن ها کربن فعال به دلیل کارایی هزینه و توانایی جذب طیف وسیعی از ترکیبات آلی است.
جذب را می توان به عنوان جذب فیزیکی و شیمیایی طبقه بندی کرد. از نیروهای ون در والس در جذب فیزیکی استفاده می شود و کربن فعال بهترین نمونه از جذب فیزیکی است.
جذب روی سطوح جامد کاربردهای مختلفی دارد و برای حذف مواد آلی ، مواد شیمیایی ، فلزات سنگین و غیره استفاده می شود
۳.۳ فرآیندهای غشایی
فرآیندهای غشایی مانند میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، نانو فیلتراسیون ، دیالیز ، الکترودیالیز و اسمز معکوس روش‌های بسیار پرکاربردی هستند.
فیلتراسیون غشایی را می توان به عنوان حذف یا جداسازی ذرات معلق و مواد کلوئیدی از مایع تعریف کرد که به عنوان یک مانع انتخابی کار می کنند و به طور معمول ۰.۰۰۰۱-۱.۰ میکرومتر هستند.
چندین کار در تصفیه فاضلاب صنایع لبنیاتی توسط عملیات غشایی متمرکز شده است. استفاده از فناوری فیلتراسیون غشایی طیف وسیعی از مزایا را برای مصرف کننده فراهم می کند.
۳.۴ فرآیند الکتروشیمیایی
الکترولیز تجزیه مواد آلی یا معدنی با استفاده از بار الکتریکی است. واکنش‌های اکسیداسیون و احیا در سلول الکترولیتی که حاوی آند و کاتد است رخ می دهد. وقتی برق را به سلول می زنید ، یونهای منفی به آند و یونهای مثبت به کاتد مهاجرت می کنند و کاتیون‌ها کاهش می یابند و آنیونها در هر دو الکترود اکسید می شوند.
فرآیندهای الکترو انعقادی ، الکترو فلوتاسیون و اکسیداسیون آندی برخی از نمونه هایی است که برای تصفیه صنایع لبنیاتی استفاده می شود.
نشان داده شده است که این روش به ویژه برای طیف وسیعی از آلاینده ها (فلزات سنگین ، ترکیبات آلی ، میکروارگانیسم ها و سایر موارد دیگر) موثر است. به همین دلیل ، این روش به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین تکنیک های تصفیه آب در نظر گرفته می شود.
۳. نتیجه
شیر و فرآورده های لبنی از جمله منابع فاضلاب صنعتی هستند که باعث آلودگی قابل توجه محیط‌های طبیعی و آبزیان می شوند. فاضلاب به طور کلی از رقیق سازی شیر یا محصولات لبنی حاصل می شود.
علاوه بر این ، مواد شوینده ، مواد ضد عفونی کننده ، روغن های ماشین آلات و الیاف پارچه ای مورد استفاده در تمیز کردن در فاضلاب صورت می گیرد.
پساب لبنی کمی قلیایی ، با درجه حرارت بالا ، بوی نامطبوع ناخوشایند ، طعم تلخ یا دارویی ، رسوبات سخت و پوسته پوسته شده و غیره است که در صورت دفع بدون تصفیه ، ممکن است منجر به اثرات سوء در رشد ماهی‌ها ، تولید مثل و مصونیت در آب شود.
اثرات مضر بر روی میکروارگانیسم های مفید و رشد گیاهان به دلیل کاهش حلالیت ریز مغذی ها ، مشکلات جدی بهداشت و بهداشت ، اوتروفیکاسیون نیز به دنبال خواهد داشت.
به منظور تصفیه فاضلاب صنعتی شیر و فرآورده های لبنی ، سیستم های کاملاً متفاوتی در کشورهای مختلف جهان ایجاد شده است.
عواملی مانند سرمایه گذاری اولیه و هزینه های عملیاتی در انتخاب فن آوری های تصفیه ، حضور کارکنان مناسب برای شرکت در این فرآیند دخیل هستند.
منبع: intechopen