فاضلاب لبنی
در حال حاضر، مديران صنايع لبني ميتوانند از دامنه وسيعي از تكنولوژيها براي تصفيه فاضلاب توليدي در اين صنايع بهره گيرند. قوانين سختگيرانه زيست محيطي و همچنين افزايش هزينه هاي تأمين آب و تصفيه فاضلاب، عزم و انگيزه مديران را جهت بهبود فرايند تصفيه فاضلاب افزايش داده است. درجه تصفيه به قوانين زيست محيط كشوري و منطقه اي بستگي دارد. در حالي كه عمـده كارخانجـات بـزرگ لبنـي داراي تصـفيه خانه هاي اختصاصي بوده و يا در صورت امكان فاضلاب خود را به درون فاضـلابرو شـهري دفـع مـي نماينـد، مواردي از دفع فاضلاب به دريا و يا آبياري مزارع مشاهده مي شود. در مقابل، بيشتر كارخانجات كوچك لبني فاضلاب خود را با استفاده از روش آبياري مراتع و پخش در سطح زمين تصفيه مي نمايند. بنـابراين پتانسـيل آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني از اين طريق وجود دارد.
صنايع لبني يكي از صنايع عمده مصرف كننده آب و بالطبع توليد كننده فاضلاب هستند. بنابراين تصفيه و استفاده مجدد از پساب توليدي اينگونه صنايع يكي از اولويت هاي زيست محيطي است.
فاضلاب صنایع شیر
در صنعت لبنیات، شیر به عنوان ماده اولیه طی فرآیندهایی به محصولات مختلف از قبیل ماست، دوغ، شیر پاستوریزه، بستنی، خامه، کره و پنیر تبدیل میشود. شیر دارای آب، چربی، پروتئین، لاکتوز، مواد معدنی و ویتامین های مختلف است.
حجم بالای فاضلاب این صنعت در کنار بار آلودگی قابل توجه آن باعث شده است که در کشورهای مختلف قوانین سختگیرانه ای برای این صنعت در نظر گرفته شود فاضلاب تولیدی در صنایع لبنی ناشی از شستشوی زمین و عملیات شستشوی درجا می باشد که حاوی مقادیر زیادی چربی، CODوBODوTSSمی باشد و هنگام تصفیه فاضلاب باید مقدار این پارامترها به ارقام مورد تائید محیط زیست برسد.
با توجه به ماهیت فاضلاب صنعت شیر ، تصفیه فاضلاب آن، در مرحله اول توسط روشهای فیزیکی، شیمیایی و در مرحله دوم توسط روشهای بیولوژیکی صورت می گیرد. استفاده از روشهای بی هوازی و هوازی و چربی گیر ساده و پیشرفته از ملزومات تصفیه فاضلاب صنایع لبنی است.
میزان تولید پساب در کارخانه لبنیات به مقدار زیادی به نحوه تولید و نوع محصولات تولیدی بستگی دارد. به طور کلی ماده اولیه تمامی کارخانه صنایع لبنی شیر می باشد و به ازای هر تن شیر خام ورودی به کارخانه در حدود 4 الی 10 مترمکعب فاضلاب تولید می شود.
کیفیت فاضلاب صنایع شیر
قدم اول طراحی و ساخت یک واحد تصفیه فاضلاب شناخت کیفیت پساب می باشد. فاضلاب صنایع لبنی مقدار زیادی چربی محلول و غیر محلول دارد و COD و BOD و TSS آن هم بسیار بالا است.
وجود مقدار زیاد چربی و TSS در فاضلاب صنعت شیر، مستلزم استفاده از روشهای تصفیه فیزیکی و شیمیایی پیش از بکارگیری روشهای بیولوژیکی می باشد. واحدهای تصفیه بیولوژیکی اعم از واحدهای بی هوازی و هوازی، نمی توانند مقدار زیاد چربی را تجزیه کنند و این چربی ها عملکرد سیستم بی هوازی و هوازی را مختل می کنند. پس حذف فیزیکی چربی و TSS در تصفیه فاضلاب صنعت شیر ضروری است. در جدول زیر کیفیت فاضلاب صنعت شیر بر حسب نوع محصول آمده است.
| محصول | مقدار COD (mg/l) |
| شیر و ماست و دوغ | 3500~3000 |
| انواع پنیر | 8000~7000 |
| بستنی | 11000~10000 |
| پودر پفک |
7000~6000 |
فرايندهاي لبني و خصوصيات محصولات لبني
قبل از اينكه فرايندهاي تصفيه فاضلاب صنايع لبني مورد بررسي و انتخاب قرار گيرد، فرايندهاي مختلـف توليد محصولات لبني و پتانسيل آلودگي هر كدام از اين محصولات در زير ارائه ميگردد.
1 – شير پاستوريزه
مراحل اصلي شامل دريافت شير خام (اولين مرحله هر فراينـد توليـد محصـولات لبنـي) پاستوريزاسـيون، استانداردسازي، هواگيري، واحد هموژنيزه و سرد كردن و پر كردن ظروف مختلف است. محصول پس از ايـن مراحل بايستي در دماي 4 درجه سانتیگراد ذخيره و حمل گردد.
2- پودر شير و كشك
اين واحد اصولاً داراي فرايند دو مرحله اي است، به طوري كه 87% از آب شير پاستوريزه توسط تبخيـر در شرايط خلاء حذف ميگردد و باقيمانده آب با خشك كردن به روش اسپري، حذف ميشود. پودر كشك نيز به همين روش توليد ميگردد. مايع ناشي از كندانسه شدن بخار در طي مرحله تبخير ممكن است جمع آوري و براي مصرف بويلرها به كار رود.
3- پنير
بدليل اينكه تنوع زيادي در پنيرهاي توليدي وجود دارد، فرايندهاي اصلي معمول در تمـام پنيرهـا مـورد بحث قرار ميگيرد.
اولين فرايند، توليد دلمه است كه شير پاستوريزه با مايه پنير و يك ماده كمكي مخلوط ميشـود. بعـد از تشكيل لخته و ايجاد دلمه و گرم كردن و تصفيه مكانيكي، آب پنير از دلمه جدا شده و تخليه ميگردد. دلمه توليدي سپس نمك سود، فشرده، ذخيره و سپس بسته بندي ميگردد. در طي اين فرايند دو نـوع فاضـلاب توليد ميگردد. نوع اول آب پنير است كه ممكن است دفع گرديده و يا براي توليد كشك به كار ميرود. نـوع دوم، فاضلاب ناشي از مرحله شستشوي پنير در فرايندهاي توليد پنيرهاي مخصوص است.
4- كره
خامه مهمترين ماده خام توليد كره است. در طي فرايند كره گيري خامه به دو بخـش كـره و دوغ تبـديل ميگردد. دوغ توليدي را ميتوان بصورت پودر بسته بندي و به بازا ر عرضه و يا به فاضلاب تخليه نمود.
5- شير تبخير شده
شير ابتدا از لحاظ چربي و محتواي جامدات خشك استاندارد ميگردد. سپس پاسـتوريزه شـده و در يـك خشك كن، تغليظ و هموژنيزه ميگردد. سپس بسته بندي و استريل شده و براي ذخيره سازي سرد ميگردد. در توليد شير شيرين تغليظ شده، در مرحله تبخير و خشك سازي به شير شكر اضافه شده و محصول سـرد ميگردد
6 – بستني
مواد خام مثل آب، پودر خامه، كره، شير و آب پنير با هم مخلوط، هموژنيزه و پاستوريزه ميشـوند. سـپس اين مخلوط به مخازن بزرگ ذخيره انتقال مييابد. بعد از آن فرايند خوش طعم سازي و رنگـي كـردن انجـام شده و قبل از فريز كردن، ميوه ها به آن اضافه ميگردند. در طـي مرحلـه انجمـاد اوليـه مخلـوط بـه صـورت مرحله اي منجمد شده و براي مطبوع و دلپذير شدن بستني، هواي مورد نياز نيز وارد محيط ميگردد. سـپس محتويات مخازن منجمد ميگردند.
7 – ماست
شيري كه براي توليد ماست به كار ميرود از لحاظ محتواي چربي استاندارد شده و با جامدات شـير قـوام مييابد. سپس شكر و تثبيت كننده به آن اضافه شده و مخلوط تا درجه حرارت 60 درجه سانتیگراد گرم ميشود. پـس از آن هموژنيزه و مجدداً تا دماي حدود 95 درجه سانتیگراد به مدت 5 -3 دقيقه حرارت داده ميشود. سپس اين مخلوط تـا دماي 45 -35 درجه سانتیگراد سرد شده و مايه ماست به آن اضافه ميگردد. در مورد ماستهاي با بسته بنـدي كوچـك، شير مايه زده شده مستقيماً وارد ظرف شده و بسته بندي ميگردد. سپس ايـن ظـروف در يـك دوره زمـاني مطلوب در حرارت ثابت قرار داده شده و سپس سرد و توزيع ميگردند.
8 – فاضلاب ناشي از فرايندهاي مرتبط
عمده آب مصرفي در كارخانجات لبني براي فرايندهايي از قبيل تميز كـردن و شستشـوي كـف، بطريهـا، جعبه ها، وسايل نقليه، تجهيزات و مخازن كارخانه و همچنين درون تانكرهاي حمل و ذخيره سازي شير به كار ميرود.
شستشوي مخازن خط توليد در سه مرحله انجام ميشود اين مراحل شامل، آبكشي مقدماتي براي حـذف مواد خام يا محصولات خارج شده از تجهيزات، شستشوي سطوح تجهيزات تميز شده در مرحله اول با استفاده از آب داغ حاوي مواد قليايي و در نهايت شستشوي سرد پاياني براي آبكشي و حذف باقيمانده مـواد قليـايي سوزش آور هستند.
خصوصيات و منابع توليد فاضلاب
حجم، غلظت و تركيب فاضلابهاي ناشي از كارخانه به نوع محصولات توليدي، برنامه توليد، روشهاي بهـره برداري، طراحي خط توليد كارخانه، ميزان مديريت آب مصرفي و در نتيجه مقدار آب مصـرفي بسـتگي دارد.
فاضلاب هاي صنايع لبني به سه گروه عمده تقسيم مي گردند:
- آب مصرفي در طي فرايند توليد كه شامل آب به كار رفته براي سرد كردن و گرم كـردن فراينـدها است. اين فاضلابها معمولاً عاري از آلاينده بوده و با حداقل تصفيه ميتـوان آنهـا را مـورد اسـتفاده مجدد قرار داده و يا به درون كانال جمع آوري آبهاي ناشي از بارش دفع نمود.
- فاضلاب ناشي از تميز كردن كه عمدتاً از تميز كردن تجهيزاتي كه در تمـاس بـا شـير، محصـولات شيري، ريخت و پاش شير و محصولات آن، آب پنير، آب ناشي از فشرده سازي پنير، آب نمك و آب ناشي از تجهيزات توليد و حتي خطاهاي بهره برداري است. اين فاضلاب ممكـن اسـت حـاوي كليه تركيبات شير، پنير، آب پنير و آبهاي ناشي از زلال سازي لبنيات، آب به كار رفته براي رقيق سازي، مايه ماست، آب ميوه ها و تركيبات تثبيت كننده باشد.
- فاضلاب بهداشتي كه به طور معمول مستقيماً به تصفيه خانه فاضلاب هدايت مي گردد.
فاضلاب حاصل از تميز كردن همچنين حاوي تعداد زيادي از عوامل استريل كننده و انواع مختلفي از پاك كننده هاي اسيدي و قليايي است. بنابراين pH فاضلاب به طور معني داري متغير بوده و به استراتژي تميز كردن تجهيزات بستگي دارد. عمدهترين تركيبات شيميايي كه براي تميز كردن تجهيزات به كار ميروند عبارت از سود سوز آور، اسيد نيتريك، اسيد فسفريك و هيپو كلريد سديم ميباشند.
اين مواد اثرات قابل توجهي در pH فاضلاب دارند. از ديگر نگرانيهاي مـرتبط بـا شستشـو و تميـز كـردن تجهيزات خط توليد شـامل مـواد قابـل تجزيـه بيوشـيميايي(BOD) و اكسـيژن مـورد نيـاز بـراي تركيبـات شيميايي(COD) است. به طور معمول كمتر از 10% كل BOD فاضلاب موجود در تصـفيه خانـه مربـوط بـه شوينده ها است. تركيبات فسفردار موجود در پاك كننده ها و فسفر ناشي از مصرف اسـيد فسـفريك از منـابع ورود فسفر به فاضلاب هستند. فسفر دفعي وارد حجم بالاي آب مصرفي براي تميز كردن و بهسازي ميشـود. اين فاضلاب بيش از 30% كل فاضلاب توليدي كارخانه را شامل ميشود بنابراين يك نگراني عمومي در مورد قابليت تجزيه پذيري بيولوژيكي پاك كننده ها و سميت آنها روي فرايندهاي تصفيه فاضلاب و محيط زيسـت وجود دارد.
فاضلاب صنايع لبني عموماً در ميانه خط توليد ايجاد ميشود، بنابراين مقدار جريان و خصوصيات فاضلاب در كارخانجات مختلف، متفاوت است و به نـوع محصـول توليـدي و روش بهـره بـرداري از كارخانـه بسـتگي دارد اين خصوصيات متفاوت روي انتخاب واحدهاي تصفيه فاضلاب تأثير ميگذارند. بـه طـوري كـه بـا تغييرات بارگذاري آلي، سيستمهاي بيولوژيكي انتخابي دچار مشكلات بهره برداري ميگردند.
گزينه هاي تصفيه فاضلاب شیر
تغيرات شديد دبي، pH و جامدات معلق فاضلاب صنايع لبني، انتخاب يك روند مناسب جهت تصفيه آن را دچار مشكل مي نمايد. چون فاضلابهاي لبني به راحتي قابل تجزيه بيولوژيكي ميباشند، مـيتـوان آنهـا را بـا بكارگيري سيستمهاي تصفيه بيولوژيكي به طور مؤثري تصفيه نمود. اما چنانچه اين فاضلابها بـه طـور كامـل تصفيه نشوند يك خطر بالقوه براي محيط زيست محسوب ميگردنـد. سـه گزينـه عمـده بـراي تصـفيه فاضلاب صنايع لبني شامل:
- تخليه به شبكه جمع آوري فاضلاب شهري جهت تصفيه در تصفيه خانه فاضلاب شهري.
- حذف زايدات ويژه و نيمه جامد از فاضلاب در كارخانه.
- تصفيه فاضلاب كارخانه با احداث تصفيه خانه در داخل كارخانه.
روش های تصفیه فاضلاب صنعت شیر
تصفیه فاضلاب کارخانه لبنیات این دو بخش را باید داشته باشد :
- حذف فیزیکی چربی و ذرات جامد معلق (TSS)
- حذف بیولوژیکی عوامل COD و BOD توسط واحدهای هوازی و بی هوازی
چنانچه چربی وارد واحدهای تصفیه بیولوژیکی گردد، عملکردشان مختل می شود. پس از پیش تصفیه فیزیکی جهت حذف چربی فاضلاب استفاده می شود. حداکثر غلظت COD ورودی به فرآیندهای هوازی نباید بیش از mg/lit 2000باشد پس با توجه به مقدار بالای COD این صنعت، اول با استفاده از فرآیند بی هوازی 60 تا 70% از بار آلودگی را کاهش داده و در ادامه از فرآیند هوازی با راندمان بالای 90% استفاده می کنند و برای تصفیه از چند واحد بیولوژیکی به صورت سری استفاده می شود.
كنترل pH
تغييرات شـديدي در pH فاضـلاب كارخانجـات مختلف صنايع لبني ديده ميشود. اين تغييرات به نوع روش تميز سازي به كار رفته در كارخانه بستگي دارد.
پاك كننده هاي قليايي عموماً براي صابوني سازي چربيها و حذف مؤثرتر مواد پروتئيني به كار ميرونـد كـه معمولاً داراي pH بين 14 – 10 ميباشند.
دبي و تقليل خصوصيات فاضلاب
چون فاضلاب صنايع لبني داراي دبي، بار آلي، درجه حرارت، pH و مقـدار مـواد مغـذي بسـيار متغيـري هستند، تنظيم جريان و خصوصيات شيميايي اينگونه فاضلابها از اولـين نيازهـاي فراينـد تصـفيه بيولـوژيكي است . تنظيم pH و دبي فاضلاب با ايجاد يك حوض متعادل سازي با زمان مانـد حـداقل 12 -6 ساعت امكـان پذير است .
فاضلاب تثبيت شده، به روشهاي گوناگوني قابل تصفيه خواهد بود. حوض متعادل سازي بايستي داراي اختلاط كافي باشد بطوري كه محتويات فاضلاب را بخـوبي يكنواخـت نمـوده و از تـه نشـيني جامدات جلوگيري نمايد. اين هدف با هواده هاي مكانيكي دست يافتني است. يكي ديگـر از عوامـل بحرانـي، اندازه حوض متعادل سازي است. اندازه اين حوض بايستي دقيقاً محاسبه گردد تـا قـادر بـه متعـادل كـردن جريانات متغير روزانه كارخانه لبني باشد. همچنين توصيه ميشود كه اندازه اين حوض به قدري بزرگ باشـد كه بتواند بارهاي هيدروليكي و آلي حداكثري را كه ممكن است غير قابل پيش بينـي باشـد تحمـل نمايـد و واحدهاي صنعتي مجبور به تخليه اينگونه جريانات به سيستم جمع آوري فاضلاب شهري نباشند.
حذف چربي، روغن و گريس
وجود چربي، روغن و گريس(FOG) در فاضـلاب حاصـل از فـراوري لبنيـات باعـث ايجـاد مشـكلاتي در سيستمهاي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب ميگردد. بنابراين ضروري است تا در صورت عدم حذف كامل چربـي، روغن و گريس، تا حد امكان مقدار آن كاهش يابد. كارخانجـات فـراوري شـير از قبيـل كارخانجات شير، كارخانجات توليد پنير و كره، بزرگترين مشكلات مربوط بـه FOG در دوره بهـره بـرداري از تصفيه خانه فاضلاب را تجربه می کنند. فراوري سر شير به ندرت باعث ايجاد مشكلات ناشي از FOG ميشود. همانگونه كه قبلاً اشاره شد متعادل سازي جريان فاضلاب كارخانجات توليد لبنيات توصيه مـيگـردد. واحـد تصفيه روغن، چربي و گريس را ميتوان قبل يا بعد از حوض متعادل سازي پيش بيني نمود.
اگر حوض متعادل سازي قبل از واحد حذف FOG قرار گيرد، چون فاضـلاب ورودي بـه حـوض متعـادل سازي در طي دوره زمان ماند در اين حوض خنك ميگردد، بـدين ترتيـب ذرات معلـق چربـي بـه يكـديگر چسبيده و تشكيل تكه هاي بزرگ را ميدهند و در اين حوض تجمع مييابند. اگر حوض متعادل سازي بعد از واحد حذف FOG قرار گيرد، واحد چربي گير بايستي به حد كافي بـزرگ باشـد تـا بتوانـد نوسـانات جريـان فاضلاب ورودي به واحد را تحمل نمايد.
واحد متعادل سازي بايستي قبل از واحد حذف FOG باشد. سيستمهـاي معمـول حـذف FOG شامل موارد زير است:
- چربي گيرهاي ثقلي: اين سيستم در حذف FOG بسيار مؤثر بوده و داراي سـاختمان سـاده و بهـره برداري خودكار است. اين واحد از يك سري سلولهايي تشكيل شده است كه فاضلاب از بين آنهـا عبور نموده و FOG معمولاً در سطح فاضلاب شناور ميگردد. بدليل پيش بيني زمـان مانـد، FOG درون سلولها بدام افتاده و بصورت دستي يا مكانيكي حـذف مـيگـردد. از معايـب ايـن سيسـتمها ميتوان به نياز به پايش دائمي، نياز به تميز كردن آنها بطور دائمي بـراي جلـوگيري از بـالا آمـدن FOG و كاهش راندمان حذف FOG در pH بالاتر از 8 اشاره نمود .
- شناورسازي با هوا و شناورسازي با هواي محلول: حذف مكانيكي با استفاده از شناورسازي با هواي محلول (DAF) شامل هوادهي قسمتي از فاضلاب برگشتي، تحت فشاري در حدود kpa 600 -400 در واحد فشار، سپس وارد كردن آن به درون حوض شناورسازي حاوي فاضلاب لبني خام ميباشد. هواي محلول در فشار معمول اتمسفري به حبابهاي ريز هوا تبـديل مـي گـردد. جامـدات سنگين تشكيل رسوب ميدهند در حاليكه حبابها به ذرات چربي چسبيده و در سطح پساب معلـق باقي ميمانند. لايه چربي ايجاد شده در سطح بصورت مكانيكي حذف شـده و اگـر در يـك حوض ذخيره گردد باعث ايجاد بوهاي نامطبوع ميشود. اين پسماند ناپايدار بوده و چون آبگيري آن بسيار سخت است، نبايستي با لجن ناشي از فرايندهاي بيولوژيكي و شيميايي مخلوط گردد.
پسماند FOG بايستي جمع آوري و به كمك روش هاي مناسب دفـع گـردد . تأسيسـات DAF نيـاز بـه نگهداري منظم و مرتب دارند و هزينه هاي بهره برداري از آنها نسبتاً بالا است. شناورسازي به كمك هوا يكي از گونه هاي بسيار اقتصادي DAF است. حبابهاي هوا مستقيماً و توسط يك هواده مكنده كه به يك پروانه دوار متصل است به حـوض شناورسـازي حـاوي فاضـلاب تصـفيه نشـده وارد ميگردند. سيستمهاي شناورسازي با الگوهاي مختلف شناورسازي در بازار موجود هستند. چند نـوع از آنهـا شامل Robosep ،Hydrofloat، شناورسازي مكشي، شناورسازي الكتريكي و سيستمهاي zeda ميباشند. از معايب اصلي سيستم DAF اين است كه فقط جامدات معلق (SS) و FOG آزاد را حـذف مـينمايـد. بنابراين براي افزايش راندمان جداسازي و حذف مواد محلول و FOG امولسيون شده بايستي از فراينـد هـاي فيزيكو شيميايي استفاده نمود، بطوريكه آب آزاد شده و ذرات روغن به يكديگر چسبيده و تشـكيل جامـدات درشت دهند و بدين ترتيب براحتي حذف گردند. اين هدف با باز چـرخش فاضـلاب قبـل از تصـفيه توسـط DAF و با استفاده از مواد منعقد كننده متداول مثل كلرور فريك، سولفات آلومينيوم و پلي الكتروليتها دست يافتني است. در بعضي از موارد، قبل از شناورسازي اصلاح pH لازم است. زيرا براي حذف مؤثر FOG به pH حدود 5,6 نياز است.
- هيدروليز آنزيمي FOG از محصولات آنزيمي حاوي ليپاز كه توسط گونه Penicillium Restrictum توليد ميشود، براي هيـدروليز FOG موجود در فاضلاب كارخانجات لبني، قبل از هضم بي هوازي استفاده ميگردد. راندمان بـالا در حـذف COD و همچنين كيفيت بهتر پساب در مقايسه با فاضلابي كه بدون انجـام هيـدروليز مقـدماتي توسـط UASB مورد تصفيه قرار ميگيرد، مشاهده شده است .
واحدهای تصفیه فاضلاب صنایع شیر به شرح ذیل می باشند:
1- واحد متعادل ساز و چربی گیر اولیه: معمولا تولید فاضلاب در ساعات محدودی اتفاق می افتد ولی ورودی تصفیه خانه بصورت 24 ساعته طبق یک رژیم و دبی مشخص باید وارد آن شود و گرنه سیستم دچار شوک هیدرولیکی شده و مختل می شود. ما یا باید یک تصفیه خانه با چند برابر ظرفیت بسازیم و هزینه هنگفتی انجام دهیم تا حجم زیاد فاضلاب تولیدی طی چند ساعت را جوابگو باشد یا یک مخزن نگهدارنده فاضلاب بسازیم و از آن فاضلاب تولیدی طی 8 ساعت فعالیت کارخانه را به آرامی طی 24 ساعت وارد تصفیه خانه فاضلاب کنیم. فاضلاب بخاطر شستشوی دوره ای مخازن فرآوری شیر با استفاده از اسید و باز طی زمان های خاصی دچار نوسان شدید pH و سایر پارامترها می شود. پس با ساخت مخزن متعادل ساز فاضلاب را هم از لحاظ کمی و هم کیفی متعادل سازی می کنیم. در فاضلاب مواد معلق نامحلول داریم که دانسیته بیشتر یا کمتر از آب دارند پس به راحتی مواد سبک در سطح شناور شده و مواد سنگین در کف ته نشین می شوند.
2- واحدهای پیشرفته چربی گیر و حذف ذرات معلق: در این واحدها، چربی محلول و همچنین ذرات جامد معلق فاضلاب به صورت فیزیکی یا شیمیایی حذف می گردند، مهمترین این روشها شامل، چربی گیر DAF، انعقاد و لخته سازی شیمیایی، انعقاد الکتریکی و یا چربی گیر CPI می باشند.
3- فرآیند بی هوازی تصفیه فاضلاب لبنیات: به علت میزان بالای غلظت COD، نمی توان فاضلاب کارخانه لبنی را مستقیم وارد فرآیند هوازی نمود، زیرا هم راندمان واحد را به شدت کاهش می دهد و هم میزان لجن تولیدی افزایش می یابد. هم مصرف انرژی و تولید هوا بشدت افزایش می یابد پس با طراحی فرآیند بی هوازی بارآلودگی فاضلاب تا 70% کاهش داده می شود روشهای مرسوم تصفیه بی هوازی UASB, UABR, UAFBR, SGSB می باشد.
4- فرآیند هوازی تصفیه فاضلاب صنایع شیر: فرآیند هوازی تا 95% COD و BOD فاضلاب را حذف می کند. متداول ترین روش هوازی تصفیه فاضلاب معروف به لجن فعال می باشد که با تغییراتی سیستم های هوادهی گسترده، رشد چسبیده ماننده MBBR و PBBR و یا IFAS از دل آن بیرون آمده است.
فرآیند تصفیه فاضلاب
مهمترین کار طراح سیستم تصفیه فاضلاب، انتخاب فرآیند مناسب تصفیه می باشد و انتخاب فرآیند نامناسب منجر به افزایش هزینه سرمایه گذاری اولیه یا بهره برداری برای کارفرما می شود و حتی پساب خروجی هم ممکن است کیفیت مورد تائید محیط زیست را نداشته باشد و کل سرمایه پروژه را هدر دهد. عوامل موثر در انتخاب فرآیند تصفیه عبارتند از:
- حجم فاضلاب (طبق آمار مصرف آب یا بررسی واحد های تولیدی مشابه بعنوان ظرفیت روزانه تصفیه خانه فاضلاب تعیین می شود)
2- غلظت هریک از آلاینده ها به خصوص دو شاخص مهم BOD5 و COD( نمونه برداری و آنالیز مشخصات فاضلاب توسط آزمایشگاه معتبر باید انجام شود.)
3-نسبت BOD5 به COD( اگر سهم بیولوژیکی کم باشد باید از روشهای شیمیایی استفاده کرد).
4-محیط پذیرنده یا محل تخلیه پساب تصفیه شده ( پساب تصفیه شده را برای چه کاری می خواهید استفاده کنید و به کجا تخلیه می شود).
5-سهولت راهبری و بهره برداری از سیستم با توجه به شرایط پروژه( امکانات و نیروی فنی کارفرما در چه حدی می باشد.)
6-دوره طرح یا طول عمر پروژه با رویکرد توسعه آینده( این تصفیه خانه تا چند سال قرار است کار کند آیا توسعه هم در پیش داریم؟)
7-هزینه ساخت و بهره برداری از سیستم( هزینه ساخت تصفیه خانه بالا هزینه بهره برداری کم یا هزینه ساخت کم هزینه بهره برداری بالا)
مخزن ته نشینی اولیه
از آنجایی که بخشی از مواد آلاینده فاضلاب بصورت معلق بوده و قابلیت رسوب در کف یا شناورشدن بر روی سطح را دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر واحدهای بعدی تصفیه بهتر است که ابتدا از یک مخزن ته نشینی اولیه استفاده شود. بدین ترتیب بخش عمده ای از ذرات معلق طی فرآیند رسوب و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کم و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا می شوند. مواد شناور یا رسوبی در این مخزن باید براحتی امکان لایروبی و تخلیه داشته باشد.
با توجه به اینکه حجم و کیفیت فاضلاب تولیدی کارخانجات لبنی در ساعات مختلف دارای نوسان زیادی است، حجم نسبتاً زیاد ته نشینی اولیه باعث می شود که عملیات یکنواخت سازی فاضلاب از لحاظ حجم و کیفیت به خوبی انجام شده و فاضلاب خروجی از ته نشینی اولیه با کیفیت و حجم یکنواخت وارد سیستم تصفیه بیولوژیکی بشود. مواد معلق نامحلول در فاضلاب دیر تجزیه بوده و منجر به گرفتگی پمپ ها و لوله های بین مخازن می شوند
حجم مخزن یکنواخت سازی را در صنایع لبنی حداقل 35% حجم کل فاضلاب روزانه در نظر می گیرند. بدیهی چنانچه حجم مخزن ته نشینی اولیه بیش از این مقدار باشد، راندمان آن بیشتر بوده و از بار وارده بر واحدهای بعدی کاسته خواهد شد.
شکل 1: نمای کلی فرآیند تصفیه فاضلاب در صنعت شیر
در مرحله بعد با توجه به آنکه بخش عمده آلودگی فاضلاب بخاطر مواد آلي آن است و این مواد توسط باکتری های موجود در طبیعت قابل تجزيه هستند، از فرآیندهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. وقتی نسبت BOD5 به COD بيش از 50% باشد، استفاده از روش هاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها و هزینه کمتر مواد مصرفی اولويت دارد. بدیهی است هرچه این نسبت بالاتر باشد، راندمان فرآیندهای بیولوژیکی افزایش می یابد.
کاهش نسبت BOD5 به COD در فاضلاب با وجود چربی و روغن از آن جهت است که روغن و چربی ها به علت حلالیت بسیار کم در آب، به سختی توسط میکرو ارگانیسم ها و باکتری ها تجزیه می شوند. از سوی دیگر ذرات روغن و چربی با احاطه باکتری ها مانع جذب مواد به داخل سلول شده و قابلیت تجزیه بیولوژیکی را کاهش می دهند.
از این رو حذف روغن و چربی از فاضلاب صنایع شیر قبل از واحدهای تصفیه بیولوژیکی، نقش اساسی در کارایی آنها دارد. تجربیات عملی نشان می دهد که اغلب مشکلات سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع شیر ناشی از ورود مقادیر زیادی از روغن و چربی به واحدهای تصفیه بیولوژیکی است.
به منظور چربی گیری این فاضلاب بسته به حجم فاضلاب و شرایط هرپروژه از سیستمهای مختلفی از قبیل چربیگیر ثقلی، API، CPI و DAF می توان استفاده نمود.
پس از مرحله حذف روغن و چربی نسبت BOD5 به COD فاضلاب به حدود 75%-70% میرسد که برای استفاده از روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب مناسب است. اما چون غلظت BOD5 فاضلاب در این مرحله معمولاً بیشتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بی هوازی که در غلظت های بالا کارایی دارند، از لحاظ فنی و اقتصادی بهتر است.
از میان فرآیندهای بیهوازی بیولوژیکی تصفیه فاضلاب در صنایع شیر معمولا از فرآیند UASB یاABR استفاده میشود. این فرآیندها با وجود نیاز به انرژی بسیار کم (در برخی موارد امکان تولید انرژی دارند) راندمان بسیار قابل توجهی را در تصفیه فاضلاب دارند
البته به منظور دستیابی به راندمان بیشتر در فرآیندهای بیهوازی لازم است که فاضلاب ورودی به این واحدها تنظیم شوند. عملیات تنظیم شامل pH، دما و افزودن مقداری قلیائیت برای پیشگیری از کاهش pH می باشد.
پساب خروجی واحدهای بیهوازی معمولاً دارای BOD5کمتر از 800 میلیگرم در لیتر هستند. از این رو میتوان برای تکمیل فرآیند تصفیه در این مرحله از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی استفاده نمود. از میان روش های هوازی بیولوژیکی با توجه به کارایی و سهولت نسبی در بهره برداری آن فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده پیشنهاد می شود.
بدین ترتیب فاضلاب خروجی واحد بیهوازی وارد مخزن هوادهی شده و در آنجا با انجام هوادهی، اکسیژن موردنیاز میکروارگانیسم ها و باکتری ها برای انجام فعالیت های بیولوژیکی تأمین می گردد. در مخزن هوادهی باکتریها بخش عمدهای از مواد آلی را جذب خود کرده به کمک واکنش های بیوشیمیایی درون خود به سلولهای جدید و انرژی تبدیل کرده و باعث تصفیه فاضلاب می شوند.
مخلوط فاضلاب و باکتری ها به مخزن ته نشینی (زلال سازی) هدایت شده و در آنجا با نیروی ثقل، توده باکتری و میکروارگانیسم ها از آب جدا میشود. بخشی از این توده باکتری (لجن بیولوژیکی) برای ادامه فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی به مخزن هوادهی برگشت داده میشود که به همین سبب به این روش لجن فعال میگویند. مازاد لجن نیز به هاضم لجن انتقال می یابد.
پساب شفاف مخزن ته نشینی احتمالا محتوی مقدار زیادی باکتری و تخم انگل است. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه خطر بهداشتی ناشی از تخلیه پساب در محیط از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف باکتری و ویروس ها استفاده می شود.
ثبت ديدگاه