تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانه های لبنیات وشیر

تصفیه فاضلاب لبنیات، فرآیندی پیچیده است. لذا برای طراحی تصفیه خانه صنایع لبنی نیاز به بررسی دقیق خطوط و انواع تولیدات صنایع شیر و لبنیات، همراه با تجربه و تخصص می‌باشد. فاضلاب صنایع لبنیات و شیر یکی از پرحجم ترین و آلوده ترین فاضلاب ها را در مقایسه با انواع فاضلاب های صنعتی دارا می‌باشد.

صنعت فرآوری شیر و لبنیات یکی از صنایع مهم و مادر در جهان می‌باشد، بنابراین امکانات تصفیه فاضلاب لبنیات بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.  آب نقش کلیدی در فرآوری شیر دارد و در هر مرحله از خط تولید از جمله تمیز کردن و شستشو، ضد عفونی کردن، گرمایش و سرمایش استفاده می شود.

نیازهای آبی این صنعت بسیار زیاد است و عمده فاضلاب لبنیات و صنایع شیر از فرآیندهای تولید بدست می آید. تخمین زده شده است که به ویژه در صنایع تولید کننده پنیر، میزان فاضلاب تولید شده در واحد حجم تقریباً 2.5 برابر بیشتر از شیر فرآوری شده می باشد. در اینجا، مشخصات کیفی فاضلاب کارخانه لبنیات به همراه استراتژی و فرآیند تصفیه فاضلاب این کارخانجات به اختصار شرح داده شده است.

منابع اصلی آلاینده فاضلاب کارخانه لبنیات:

عمده منابع تولید کننده فاضلاب کارخانه لبنیات و صنایع شیر به شرح زیر است:

• خطوط تولید CIP
• شستشوی مخازن تولید شیر و مخازن حمل شیر
• شستشوی کف سالن تولید
• شستشوی تجهیزات تولید
• زیرآب دیگ‌های بخار (نباید با فاضلاب کارخانه مخلوط شود.)

در تمامی این شستشوها از مقادیر زیادی آب و در برخی از قسمت‌ها از مواد دترجنت و محلول‌های ضد عفونی کننده نیز استفاده می شود.

حجم فاضلاب در صنایع شیر و لبنیات:

تغییرات حجم فاضلاب در صنایع شیر و لبنیات بسیار زیاد است و دلیل آن تغییرات روزانه و ساعتی حاصل از  شستشوی تجهیزات و کف سالن ها می باشد. غلظت واقعی پساب های آلاینده صنایع لبنیات بسته به مشخصات و ظرفیت شرکت، تکنولوژی تولید، نوع تجهیزات مورد استفاده، میزان استفاده مجدد از فاضلاب، از دست رفتن مواد خام، مدیریت پسماند و غیره به طور گسترده ای متفاوت است. یکی از  عوامل اصلی در بارگذاری حجمی تصفیه خانه های فاضلاب، تخلیه فوری شیر تولید شده، تمیز کردن مخارن کامیون های حمل شیر و خطوط لوله یا تجهیزات در پایان هر چرخه تولید است. در چنین مواردی، حجم پساب بیشتر از شیر تولیدی است به طوری که در برخی از موارد ، حجم تخلیه فاضلاب 70 درصد از مقدار آب مصرفی در کارخانه را به خود اختصاص می دهد.

مشخصات کیفی فاضلاب لبنیات و صنایع شیر:

مقدار و ویژگی های فاضلاب تا حد زیادی به اندازه کارخانه، فناوری کاربردی، اثربخشی و پیچیدگی روش های CIP و شیوه های مدیریت تولید خوب (GMP) و غیره بستگی دارد. براساس رفرنس و تجربیات شرکت پژوهش صنعت آب، حجم و کیفیت (بارآلودگی) فاضلاب لبنیات و صنایع شیر به عوامل زیر بستگی بسیار دارد:

• نوع محصول تولیدی
• کیفیت و سن تجهیزات به کار رفته در تولید
• مدیریت سالن تولید

بر اساس جدول زیر کمیت و کیفیت فاضلاب لبنیات و صنایع شیر به صورت زیر است:

کمیت و کیفیت فاضلاب لبنیات و صنایع شیر

طی چندین پروژه ای که شرکت پژوهش صنعت آب طراح ومجری آن بوده است می توان محدوده کمیت وکیفیت فاضلاب واحدهای تولیدی را تخمین زده وبرمبنای آن طراحی اولیه سیستم تصفیه خانه را انجام داد.

تصفیه فاضلاب لبنیات و صنایع شیر:

فاضلاب صنایع لبنیات و شیر عمدتاً شامل موارد زیر است:

• شیر یا فرآورده های شیر از دست رفته در چرخه های تکنولوژیکی (شیر ریخته شده، شیر فاسد، شیر بدون چربی و تکه های کشک)
• محصولات فرعی عملیات فرآوری شامل شیر و آب پنیر تخلیه شده در فاضلاب
• آلاینده های ناشی از شستشوی کامیون های شیر، شتشوی مخازن و قوطی ها و شستشوی تجهیزات، بطری ها و کف
• مواد مورد استفاده در روش های CIP، خنک سازی و فرآورده های شیر
• فاضلاب بهداشتی، مشکلات عملیاتی و افزودنی های مختلف مورد استفاده در تولید

تصفیه فاضلاب لبنیات تأثیر زیادی بر محیط زیست دارد این امر مستلزم استفاده از روش های موثر و ارزان تصفیه فاضلاب است که حفظ محیط زیست و منابع آب کشور را تضمین می کند . استراتژی های مختلفی برای تصفیه پساب های لبنی وجود دارد.

استراتژی تصفیه فاضلاب کارخانه لبنیات و صنایع شیر:

صنایع لبنی شامل تبدیل شیر خام به شیر پاستوریزه ، انواع ماست، پنیر، خامه و کره، بستنی، پودر شیر و آب پنیر، لاکتوز، شیر تغلیظ شده و همچنین انواع دسرها می باشد.

تمایزهای کلی بین این فراورده های لبنیات به دلیل استفاده مجدد از شیر و آب پنیر بدون چربی (یک محصول جانبی در تولید پنیر) و تبخیر آب آزاد از انعقاد شیر و پودرهای آب پنیر است. برای از بین بردن یا کاهش آسیب های محیط زیست حاصل از تخلیه فاضلاب خام صنایع شیر و لبنیات به محیط زیست، از انواع سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع شیر و لبنیات شامل استفاده از روش های مکانیکی، فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی بهره گرفته می شود.

عملیات مکانیکی برای یکسان سازی تغییرات جریان حجمی و جرمی ضروری است. همچنین بخش هایی از جامدات معلق را کاهش می دهد.

فرآیندهای فیزیکوشیمیایی در حذف ترکیبات امولسیون شده موثر هستند، با این وجود، افزودن مواد منعقد کننده ، هزینه های تصفیه را افزایش می دهد. بنابراین، سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به دلیل حذف آلاینده های بسیار زیست تخریب پذیر و هزینه های پایین در راهبری و بهره برداری ترجیح داده می شود. لذا استراتژی تصفیه فاضلاب کارخانه لبنیات و صنایع شیر در طراحی سیستم تصفیه فاضلاب باید شامل موارد زیر باشد:

• کاهش هزینه‌های اجرایی
• کاهش مساحت تحت اشغال تصفیه خانه
• هزینه نگه‌داری پایین و سهولت در راهبری
• اخذ استانداردهای زیست محیطی بر اساس آبیاری فضای سبز و کشاورزی

فرآیند تصفیه فاضلاب کارخانه های لبنیات:

فرآیند تصفیه فاضلاب کارخانه های لبنیات ، بدلیل وجود بار آلی بالا ، نسبتاً پیچیده و شامل مراحل زیر می‌باشد:

تصفیه مکانیکی

تصفیه مکانیکی مواد جامد معلق را از فاضلاب حذف می‌کند. روش های مکانیکی مرسوم به دلیل غلظت کم جامد قابل ته نشینی در فاضلاب لبنی، بار آلی را به اندازه کافی کاهش نمی‌دهند. با این وجود، هرچه فاضلاب سریعتر غربال شود، به دلیل تجزیه زیستی کمتر TSS و افزایش COD محلول پایین، بهتر است . تغییرات زیاد پساب های لبنی می تواند باعث بی ثباتی تاسیسات تصفیه بعدی شود. یکسان سازی کافی نوسانات جریان، بارگذاری آلی، تغییرات pH  و دما را هموار می کند، مواد پاک کننده باقیمانده را خنثی می کند و اکسید کننده های اضافی را کاملا از بین می برد. در عمل، یک الگوی جریان 24 ساعته در بالاترین بار را می توان به طور موثر با متعادل سازی یا به عبارت دیگر یکنواخت سازی جریان برای حداقل 6 تا 12 ساعت پساب کنترل کرد.

تصفیه فیزیکوشیمیایی

تصفیه فیزیکوشیمیایی باعث از بین رفتن و کاهش ذرات کلوئیدی چربی شیر و همچنین پروتئین در فاضلاب کارخانه لبنیات می شود. حذف آن‌ها یک مشکل عمده در کارخانه های تولید شیر بدون چربی، جداسازی شیر و آب پنیر، تولید پنیر و کره و همچنین بطری سازی شیر است.

تولید شیر بدون چربی به ندرت چنین مشکلاتی را ایجاد می کند. چربی حیوانی به دلیل مقادیر بالای اسیدهای چرب اشباع در ترکیب آن در دمای اتاق جامد است. چربی شیر نیز از این قاعده مستثنی نیست.

این حالت فیزیکی، همراه با چگالی کم چربی، امکان حذف آسان آن از سطح فاضلاب را فراهم می کند. اگر واحد متعادل ساز قبل از چربی‌گیر باشد، در نتیجه افت دما خطر تجمع چربی را در بالای مایع افزایش می دهد. در غیر این صورت، واحد متعادل ساز باید دارای حجم کافی برای جمع آوری اوج جریان خروجی باشد.

به طور کلی، تعادل جریان پس از حذف FOG دنبال می شود. افزایش دمای فاضلاب می تواند توانایی جداسازی چربی را کاهش دهد . فلوتاسیون با هوای محلول تاثیر زیادی در بی ثباتی کلوئیدی پروتئین و چربی همراه با افزودن منعقد کننده نظیر Al2(SO4)3، FeCl3 و FeSO4 و لخته سازها دارد.

با این وجود، این روش به مواد شیمیایی گران قیمت و مصنوعی نیاز دارد که باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی و حذف مواد محلول به میزان کمتری می شود. آبگیری لجن به دست آمده بسیار سخت است و ترکیب آن با لجن فعال توصیه نمی شود. لجن باید قبل از دفع به درستی تصفیه شود .

اگر مواد شیمیایی معدنی و مصنوعی با پلیمرهای زیستی جایگزین شوند، لجن فرآوری شده می تواند به عنوان یک ماده غذایی حیوانی استفاده شود.

تصفیه شیمیایی

تصفیه شیمیایی عمدتاً کلوئیدها و آلاینده های محلول را از پساب فرآوری شیر حذف می کند. این مرحله شامل اکسیداسیون یا اصلاح pH می‌شود. در طی واکنش فاضلاب پنیر با FeSO₄ و H₂O₂، تا 80 درصد چربی (غلظت اولیه 1.93 گرم بر لیتر) حذف می شود . مقادیر زیاد pH فاضلاب لبنیات زیر 6.5 و بالاتر از 10 می تواند خوردگی لوله ها را افزایش داده و برای مجموعه های میکروبیولوژیکی در فرآیندهای بیولوژیکی بسیار مضر باشد. بنابراین برای کاهش عوارض جانبی باید این سیستم اصلاح شود. اگر از واحد فلوتاسیون شناورسازی هوای محلول (DAF) استفاده شود، کنترل pH یک گام ضروری برای دستیابی به شرایط منعقد کننده بهینه است . با این حال، منعقد کننده ها در pH اسیدی بهترین عملکرد را دارند که نیاز به تنظیم دوم pH  به مقدار خنثی قبل از درمان بیولوژیکی را دارد.

تصفیه بیولوژیکی:

یکی از مطمئن ترین روش ها برای تصفیه پساب صنایع لبنی، تصفیه  بیولوژیکی است. چنین روش هایی می‌توانند اکثر آلاینده‌های فاضلاب لبنیات را جذب کنند. علاوه بر این، به دلیل پتانسیل انطباق نامحدود آن‌ها، می توان آن‌ها را به طور مشترک در توالی های مختلف برای برآوردن الزامات تجزیه زیستی خاص مورد استفاده قرار داد. تصفیه بیولوژیکی بسته به نیاز به اکسیژن دو شاخه اصلی دارد: فرآیندهای هوازی و بی هوازی

فرآیندهای هوازی تصفیه بیولوژیکی

امروزه اکثر تصفیه خانه های فاضلاب لبنیات هوازی هستند، ااین در حالی است که عمدتاً به دلیل رشد رشته ای و اسیدی شدن سریع ناشی از سطوح بالای لاکتوز و ظرفیت بافری کم آب کارایی کمتری دارند . مشکلاتی که عموماً در فرآیندهای لجن فعال با آن مواجه می‌شوند عبارتند از – حجیم شدن و  -کف کردن، که این دو موضوع سبب می‌شوند که ته نشین شدن لجن، تولید زیست توده اضافی و همچنین فعالیت و کارایی سیستم در دماهای پایین کاهش پیدا کند. در صورت بروز چنین مشکلاتی، چند ماه طول می کشد تا سازگاری لجن قبل از رسیدن به ظرفیت عملیاتی کامل فراهم شود.

فرآیند هوازی رشد چسبیده

با استفاده از این راکتور های هوازی که دارای بستر یا مدیا ثابت و یا متحرک میباشند بجای رشد معلق میکروارگانیسم‌ها از رشد چسبیده استفاده خواهد شد. بدین نحو که میکرو ارگانیزم‌ها بجای معلق بودن در فضای راکتور با چسبیدن روی خلل و فرج این بستر، مواد غذایی بیشتری را مورد استفاده قرار داده و با استفاده از زمان ماند میکروبی بیشتر نسیت به حذف ازت آلی بار آلودگی خروجی عمل می‌کنند. مزایای این روش نسبت به روش لجن فعال متداول، این است که علاوه بر عدم تولید لجن اضافه باعث کاهش ازت آلی (BNR )فاضلاب بصورت بیولوژیکی خواهد شد. تلفیق این روش با روش لجن فعال متداول ، بازده حذف BOD را تا 95% افزایش خواهد داد. اپراتوری این راکتور در حد صفر بوده و نیاز به بازگشت لجن فعال نخواهد بود.

روش‌های تصفیه فاضلاب لبنیات و صنایع شیر:

تصفیه فاضلاب صنایع لبنی با استفاده از برکه‌های تثبیت فاضلاب

برکه های تثبیت از فرآیندهای طبیعی نظیر نور، حرارت، رشد جلبک و میکروارگانیزم‌ها استفاده می کنند .

در این برکه ها جوامع میکروبی خودپشتیبان برای بهبود تصفیه فاضلاب فعالیت می کنند. جوامع در حال توسعه به علت ساخت و اجرای ساده و کم هزینه استقبال خوبی در استفاده از برکه های تثبیت می نمایند. با این وجود استاندارد های محیط زیست هر کشوری می تواند متفاوت باشد و این در انتخاب این روش بسیار موثر است.

از معایب اصلی کاربرد آنها می توان به نیاز به سطح وسیع، خطرات احتمالی آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی، وجود مواد فرار خطرناک و وجود حشرات و جانوران موزی اشاره کرد.

به طور کلی فاضلاب لبنیات در برکه‌ها تحت شرایط هوازی تصفیه می شود. زمان ماند پنج روزه برای کاهش 85 درصدی BOD₅ در استخرهای هوازی  ​​در دمای 20 درجه سانتی گراد کافی است. این در حالی است که فاضلاب لبنیات با بار آلودگی بالا بیشتر در برکه‌های عموماً  اختیاری تصفیه می شود یعنی دارای دو شرایط هوازی در لایه فوقانی برکه و شرایط بی‌هوازی در لایه تحتانی می‌باشد.

احداث تصفیه خانه فاضلاب صنایع لبنی

تصفیه خانه تصفیه پساب در کارخانه لبنیات رایج ترین تکنیک برای تصفیه فاضلاب لبنیات است که به طور معمول شامل روش های مکانیکی، فیزیکوشیمیایی، شیمیایی و بیولوژیکی است. روش پیشنهادی این شرکت در تصفیه فاضلاب صنایع لبنی شامل مراحل زیر می‌باشد:

• پیش تصفیه شامل آشغالگیری
• چربی‌گیری با راکتور تصفیه پیشرفته PECR
• تصفیه بیولوژیکی فاضلاب شامل:
• تصفیه بی‌هوازی به روش UABR & UAFB
• تصفیه هوازی به روش EAAS & IFAS

استراتژی انتخابی برای تصفیه فاضلاب صنایع شیر و لبنیات ممکن است برای هر واحد تولیدی متفاوت باشد. این امر توسط شرکت پژوهش صنعت آب به شکلی تعیین می گردد که نیاز کارفرما و رعایت استاندارد های محیط زیست به طور کامل پوشش داده شود. شرکت پژوهش صنعت آب با بیش از بیست سال سابقه موفق در ارائه خدمات مهندسی پیرامون طراحی، مشاوره و اجرای سیستم های تصفیه فاضلاب صنعتی همراه با ضمانت کامل اخذ استاندارد محیط زیست، شما را در این امر مهم همراهی خواهد کرد. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره تخصصی رایگان از طریق راه‌های ارتباطی عنوان شده در این صفحه می‌توانید با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید.