تصفیه فاضلاب لبنیات (لبنی)

تصفیه فاضلاب فراورده های لبنی و محصولات بدست آمده از شیر از زیرساخت های مورد نیاز صنایع لبنی می باشد. فراورده های لبنی و محصولات بدست آمده از شیر نقش مهمی در تغذیه و تامین انرژی مصرفی مردم ایفا می کنند. به دلیل مصرف زیاد، کارخانجات و صنایع لبنی تقریبا در کلیه شهرهای متوسط و بزرگ کشور احداث شده اند که بر این اساس نیاز به تولید پکیج تصفیه فاضلاب و اجرای سیستم های تصفیه فاضلاب صنعتی در ان مناطق الزامی می باشد. ماده اولیه این صنعت شیر می باشد که در برخی از مواقع از شیر تازه و یا از شیر خشک شده و یا فراورده های لبنی استفاده گردد (مثل انواع می پنیرهای فراوری شده).

در مرحله ابتدایی تولید محصولات لبنی اجرای سیستم تصفیه آب برای تامین آب آشامیدنی مورد نیاز محصولات، توسط سیستم های آب شیرین کن یا اسمز معکوس (RO) و فیلتراسیون انجام می گردد.

با توجه به نوع محصول تولیدی، کیفیت و کمیت پساب های صنایع لبنی بسیار متفاوت است. در حالی که تولید شیر پاستوریزه و یا ماست دارای حداقل بار آلودگی می باشد، فراورده هایی مثل پنیر، مقادیر قابل توجهی فاضلاب غلیظ و چربی ایجاد می کند. ترکیباتی مثل آلبومینوئیدها، کازتین، لاکتوز و چربی شیر دارای قابلیت تجزیه بیولوژیکی زیادی بوده و در اثر تخلیه در آب های پذیرنده باعث افت شدید اکسیژن محلول و مرگ و میر آبزیان می گردند.

در اثر تجزیه مواد پروتئینی شیر، این فاضلاب سریعا سپتیک شده و بسیار متعفن می گردد. BOD5 شیر خالص در حدود 100.000 میلی گرم در لیتر است که البته بستگی به میزان چربی آن (و نوع شیر) می تواند تا حدود 50 درصد افزایش یابد. چربی شیر تازه در حدود 5 درصد است که ورود حتی بخشی از آن به فاضلاب باعث آلودگی شدید می گردد.

طراحی و اجرای سیستم تصفیه فاضلاب صنعتی متناسب و پکیج تصفیه فاضلاب متناسب با ظرفیت و کارخانه لبنی، در ابتدای پایه ریزی آن موجب کمک به حفظ محیط زیست می گردد.

صنایع لبنی در کشور را به گروههای مختلف میتوان تقسیم نمود که عبارتند از :

1. کارخانجاتی که فقط شیر پاستوریزه، خامه، ماست و دوغ تولید می کنند. این نوع کارخانجات در حد متوسط و کوچک فعالیت نموده و عموما ظرفیت تولید آنها در حدود 20 الی 200 تن در روز است .
2. کارخانجاتی که بطور عمده فقط پنیر تولید می کنند.
3. کارخانجاتی که فراورده های خاص لبنی تولید می کنند مثل بستنی و یا پنیر پیتزا و…
4. کارخانجاتی که طیف وسیعی از محصولات لبنی را تولید می کنند، این کارخانجات شیر را بعنوان ماده اولیه دریافت نموده و تبدیل به انواع فراورده اعم از ماست، پنیر، نوشابه های لبنی ، بستنی و … می نمایند که معمولا در سطح وسیعی فعالیت نموده و معروفترین آنها کارخانجات شیر پاستوریزه پگاه، کاله، رامک و …می باشد .

به این ترتیب همانگونه که مشخص می گردد بار آلودگی این صنایع بسیار متنوع است و کارخانجات مختلف با توجه به نوع تولید و میزان تولید و حتی موقعیت محلی خود، فاضلاب و پساب های صنعتی با مشخصات متفاوتی را ایجاد می کنند و نیاز به طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب  متنوع و هماهنگ با نوع خود هستند.

تصفیه فاضلاب لبنیات (لبنی): منشاء آلودگیها

بطور کلی آب آلوده یا پساب به آبی گفته می شود که در اثر مصارف گوناگون و ورود مواد خارجی کیفیت آن تغییر یافته و برای مصرف قبلی غیر قابل استفاده شده است. پساب های صنعتی در اثر مصرف آب در فعالیتهای صنعتی (مانند کارخانجات نساجی ، چرم سازی ، کشتارگاه دام و طیور، سیگارسازی ، کنسروسازی و اب میوه و مرباجات و …) و یا از منابع صنعتی و در طول مراحل مختلف تولید بوجود می آیند و بعضاً خطرناک ترین نوع پساب ها را تشکیل می دهند.

تقریباً هیچ صنعتی بدون استفاده از آب نمی تواند ادامه حیات بدهد و آب مصرف شده به همراه مواد زائد سربار تولید، تشکیل پساب را داده و باید به نحو مناسب تصفیه و سپس دفع گردد. با توجه به تنوع بسیار زیاد مواد شیمیائی مصرفی در صنعت و کاربرد روشهای گوناگون در تولید، کیفیت آلودگی پسابهای صنعتی بسیار متنوع بوده و بستگی زیادی به صنعت مربوطه دارد.

مثلاً در صنایع فلزی، فرایند تولید یا پوشش قطعات فلزی، مقدار زیادی پسابهای آلوده به فلزات سنگین از قبیل مس، کادمیوم، نقره، جیوه، کرم و یا نیکل ایجاد می کند که این عناصر از خطرناک ترین عوامل آلاینده محسوب شده و اثرات ژنتیکی و یا سرطانزائی آنها به اثبات رسیده است. یا در صنایع لبنیات مقدار زیادی چربی های محلول از بخش های مختلف واحد تولید وارد پساب شده و لزوما بایستی با روش های مخصوص جداسازی و حذف گردد.

معمولاً پساب های صنعتی به گروه های زیر تقسیم میگردند:

• پساب مربوط به خط تولید و یا فرایند صنعتی
• پساب بخش تاسیسات، مربوط به فرایند تصفیه آب، زیر آب بویلر و برج خنک کن و تاسیسات عمومی.
• پساب مربوط به شستشوی مخازن، محوطه، تخلیه ناگهانی و … که مشابه پساب خط تولید محسوب می گردد.

با توجه به اینکه ماهیت آلودگیهای فوق بعضاً متفاوت است بنابراین روشهای تصفیه پساب صنعتی نیز متفاوت می باشد.
در مورد پساب های صنعتی، معمولاً غلظت پساب را بوسیله ماده آلوده کننده می سنجند مثلاً در مورد پساب آبکاری میزان غلظت فلزات سنگین (مس ، کادمیوم ، کرم ، نیکل و ….) و یا املاح دیگری مثل سیانورها و …اندازه گیری می نمایند.

لذا در آنالیز کیفی پسابهای صنعتی عوامل مربوطه باید اندازه گیری و تعیین گردند. با این وجود بخش عمده پسابهای صنعتی نیز دارای آلودگیهائی هستند که توسط مواد آلی ایجاد شده (محلول یا نا محلول) که مهمترین شاخص آلودگی میباشند مشخص میشوند.

برحسب BOD5 و COD از روی مقادیر پارامترهای فوق می توان درجه و شدت آلودگی پساب صنعتی را به طور تقریبی تعیین نمود که در جدول زیر یک دسته بندی کلی جهت انواع پساب های صنعتی ارائه گردیده است.

علاوه بر آلودگیهای متداول که مورد اشاره واقع شدند بسیاری از ترکیبات دیگر در پسابهای صنعتی یافت میشوند که بعضاً بسیار خطرناک بوده و یا از برخی جهات مورد توجه قرار میگیرند. بنابراین اولین گام در تصفیه پساب صنعتی انجام آنالیز کیفی و تشخیص نوع آلودگی پساب می باشد.

در مرحله بعد سیستم تصفیه پساب متناسب نوع آلودگی موجود در پساب بر مبنای سه روش کلی تصفیه فیزیکی، تصفیه شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی طراحی و اجرا می گردد.
منابع آلودگی در صنایع لبنی به طور عمده ناشی از موارد زیر است :

• شست و شوی مخازن، لوله های عبور شیر و یا فرآورده، سطوح در تماس با مواد لبنی که به منظور حفظ بهداشت این عمل به طور مرتب و بعضا چند بار در روز انجام می گیرد .
• نشتی شیر و فرآوردهها از اتصالات، سرریز تانک ها، باقیمانده مواد در مخازن و همراه با جاری شدن آب و بخار مصرفی .
• شست و شوی بطری و ظروف شیشه ای (در صورت استفاده از بطری)
• پساب واحدهای تاسیساتی، پاستوریزاتور، بسته بندی، سیکل های خشک کن و … که معمولا دارای بار آلودگی کمتر ولی حجم قابل ملاحظه ای است.

در برخی از کارخانجات، شیر فاسد و یا فراورده های خارج از استاندارد را نیز در فاضلاب تخلیه می کنند که باعث افزایش بسیار قابل ملاحظه کیفیت و کمیت فاضلاب می گردد.

در کارخانجات پنیر سازی مشکل اصلی وجود آب پنیر است. آب پنیر در شرایط عادی دارای در حدود 5 درصد قند می باشد. به دلیل آلودگی قابل توجه قند (لاکتوز)، آب پنیر دارای COD بیش از 50.000 میلی گرم در لیتر است. معمولا توصیه می گردد که آب پنیر به طور مجزا جمع آوری شود و مصرف گردد.

از این جهت روش هایی از قبیل اختلاط با نوشابه های لبنی ( شیرکاکائو و… )، استفاده در خوراک دام، تولید پودر پنیر و … برای تبدیل آب پنیر پیشنهاد شده است که به تنهایی دارای توجیه اقتصادی طبیعی است ولی با توجه به هزینه های بالای تصفیه فاضلاب کاملا اقتصادی خواهد بود.
جدول زیر کیفیت پساب های صنایع لبنی را نشان می دهد:

تصفیه فاضلاب لبنیات (لبنی): کنترل آلودگیها

کنترل آلودگی ها در صنایع شیر باید از بدو ورود مواد لبنی به واحد تولیدی آغاز گردد. دستورالعمل های کلی از جمله:

• جلوگیری از تخلیه شیر خام فاسد در فاضلاب
• جلوگیری از مصرف آب زیاد
• استفاده از سیستم های شستشو درجا CIP
• جلوگیری از نشتی های احتمالی اعم از شیر آب و حتی بخار در کارخانه
• کنترل مصرف مواد شیمیایی اضافی از قبیل سود کاسنیک، اسید نیتریک و … که برای شستشو و ضد عفونی کردن و چربی گیری استفاده می شوند.

تصفیه فاضلاب لبنیات (لبنی): روش تصفیه

اصول بکار رفته در تصفیه فاضلاب ها و آبهای آلوده بر مبنای جداسازی مواد آلوده کننده معلق و محلول از آب می باشد. در بسیاری از موارد که این مواد بصورت نا محلول و شناور هستند با روشهای فیزیکی و یا ترکیبی از روشهای فیزیکی – شیمیایی عمل جداسازی و یا حذف انجام می گیرد ولی در صورتیکه مواد آلوده کننده بصورت محلول باشند، ابتدا با اعمال روشهای شیمیائی و بیولوژیکی این مواد تجزیه و یا به صورت جامد و شناور در آمده و سپس از آب جدا می گردند.

بنابراین اصول تصفیه فاضلاب های شهری و یا صنعتی تلفیقی از روشهای تجزیه شیمیائی، جداسازی فیزیکی و فیزیکی شیمیائی و یا فرایندهای بیولوژیکی است که بنابر نوع و کیفیت و کمیت آلودگی بکار گرفته می شود.

در سالهای اخیر اهمیت بیشتری به روشهای بیولوژیکی داده شده است زیرا این روش ها که از موجودات زنده ذره بینی برای تجزیه و یا جذب مواد شیمیائی استفاده می کنند اثرات جانبی کمتری داشته و معمولا ضایعات کم خطرتر و بی اثرتری از خود بجا می گذارند.

انتخاب فرایند و روش تصفیه فاضلاب های صنعتی تابعی از نوع آلودگی می باشد. بنابراین با شناخت کیفی و کمی فاضلاب و انجام آزمایشات اولیه روش تصفیه انتخاب می گردد. برخی مواقع آزمایشات تصفیه پذیری برای انتخاب روش تصفیه نیز انجام می گیرد تا مشخص گردد که چه فرایندی برای تصفیه از کارآیی بیشتر و بهتری برخوردار است.

بطور کلی از فرایندهای زیر برای حذف مواد آلاینده در فاضلابهای صنعتی استفاده میگردد:

الف- روشهای تصفیه فیزیکی

روشهای تصفیه فیزیکی برای حذف مواد معلق و شناور، کدورت، رنگ و … بکار برده می شود. این روشها شامل: آشغالگیری، ته نشینی با و یا بدون کمک مواد شیمیایی، شناور سازی، فیلتراسیون شامل: فیلتر شنی، پارچه ای و غشائی از جمله UF, MF است.

اصول کلی روشهای تصفیه فیزیکی بر مبنای قطر ذرات (جداسازی ذرات با توجه به قطر آنها مثل روش فیلتراسیون) و یا وزن مخصوص آنها صورت می گیرد ( مثل روشهای شناورسازی و یا ته نشین سازی). لازم به توضیح است که در بسیاری مواقع همراه با تصفیه فیزیکی، مراحل پیش تصفیه

شامل متعادل سازی، تنظیم pH و خنثی سازی هم انجام می گیرد.

ب- فرایندهای تصفیه بیولوژیکی

فرایندهای بیولوژیکی به فرایندهایی گفته می شود که جهت تصفیه فاضلاب از میکروارگانیزم ها و یا آنزیم ها استفاده می گردد. اگرچه تکنولوژی کاربرد آنزیمها هنوز بطور صنعتی در کنترل و تصفیه فاضلاب ها و آبهای آلوده رواج نیافته است ولی پیش بینی می شود کاربرد این مواد در حد تجارتی و صنعتی در آینده بسیار توسعه یابد.

این روش برای حذف مواد آلی محلول بکار برده میشود. استفاده از میکروارگانیزمها برای جداسازی مواد آلی محلول یکی از اصول شناخته شده و بسیار متداول در تصفیه فاضلاب ها می باشد. با تصفیه بیولوژیکی براحتی میتوان مواد آلی مثل کربوهیدراتها، پروتئینها، چربیها و بسیاری از سایر مواد آلی محلول را تجزیه و از آب حذف نمود (مشروط بر آنکه از قابلیت تجزیه بیولوژیکی برخوردار باشند).

روش تصفیه بیولوژیک برمبنای استفاده از رشد دادن میکروارگانیزمها (باکتریها) در محیط فاضلاب قرار دارد. میکروارگانیزم ها برای تغذیه و تکثیر شدن نیاز به مواد غذایی دارند که از طریق مواد آلی محلول در آب تامین می شود. این امر باعث مصرف و یا تجزیه مواد آلی (ارگانیک) در فاضلاب می گردد که در عمل باعث تصفیه فاضلاب میشود.

در برخی از مواقع با پرورش باکتریهای خاصی برای تصفیه و تجزیه مواد آلی محلول عملیات تصفیه بیولوژیکی انجام می گیرد. ولی در غالب موارد باکتریهای موجود در فاضلاب بتدریج با محیط خو گرفته و با تامین مواد غذائی خود از مواد آلی محلول در فاضلاب شرایط لازم برای رشد و تکثیر را ایجاد نموده و در ضمن باعث حذف آلاینده ها میشوند.

البته نباید فراموش شود که برخی از مواد مانند فلزات و یا مواد آلی خاص قابلیت تجزیه بیولوژیکی را ندارند و اینگونه ترکیبات را نمیتوان با روش بیولوژیکی حذف نمود.

لذا روشهای بیولوژیکی برای تصفیه پسابهایی مثل پساب کارخانجات صنایع غذایی، لبنیات، نوشابه سازی، کشتارگاه و … ایده آل و بسیار مناسب میباشند ولی در مواردی که مواد آلاینده از قابلیت تجزیه بیولوژیک برخوردار نباشند از فرایندهای شیمیایی و غیره باید استفاده شود.

بطور کلی تصفیه بیولوژیکی برای کاهش غلظت BOD5 و اکسیداسیون ترکیبات ازته و یا تجزیه مواد آلی در جامدات باقیمانده (لجن) بکار برده می شود. سیستم های تصفیه بیولوژیکی ممکن است به دو صورت هوازی )با استفاده از اکسیژن محلول( و یا بی هوازی )استفاده از اکسیژن ترکیبات شیمیایی( صورت بگیرد.

ج- فرایندهای تصفیه شیمیایی

در برخی از مواقع برای حذف مواد آلاینده استفاده از روشهای شیمیایی ضرورت پیدا میکند. این روشها بر مبنای اضافه کردن یک ماده شیمیایی به آب و انجام واکنش شیمیایی می باشد. بعنوان مثال ترکیبات سیانور را بوسیله اکسیداسیون با کلر میتوان خنثی و تجزیه نمود و یا فرمالین را به کمک آهک میتوان تبدیل به نوعی قند ( پنتوز) کرد تا قابل تجزیه گردد.

روشهای تصفیه شیمیایی در کنترل آلودگیهای مربوط به فاضلابهای شیمیایی نقش مهمی دارند. اصولا روشهای شیمیایی مکن است بر مبنای فرایند خاصی بکار گرفته شوند مثل:

• فرایند رسوب سازی ماده آلاینده – مثل حذف فلزات سنگین
• فرایند تجزیه ماده آلاینده مثل اکسیداسیون و تجزیه سیانور
• تغییر ماده آلاینده به فرم قابل تجزیه مثل تبدیل فرمالین به پنتوز
• جداسازی ماده آلاینده مثل دوفازی کردن پساب و جداسازی فاز شناور (جداسازی لاتکس و…)

ح- روشهای تصفیه فیزیکی – شیمیایی

برخی از روشهایی که در تصفیه بکار برده می شوند ترکیبی از عملیات فیزیکی و شیمیایی است. این فرایندها در مواقع خاصی بکار برده میشوند از جمله :جداسازی گازها از فاضلاب (مثل جداسازی آمونیاک و یا مواد آلی فرار- VOC – بوسیله فرایند دفع گاز (عریان سازی)، عملیات تبادل یونی برای تبادل یون فلزات مختلف مثل کرم یا جیوه و …… با یون های کم خطرتر.

فرایند تبادل یونی در صنعب آب استفاده وسیعی دارد و در تصفیه پسابه ای آبکاری نیز زیاد استفاده می شود. فرایند جذب سطحی : مثل عبور آب آلوده از روی ستونهای فیلتر کربن اکتیو که باعث رنگبری فاضلاب و یا جذب مواد آلاینده محلول می گردد.

خ- سایر روشهای دفع و حذف آلاینده ها

در برخی مواقع بدلیل ماهیت خاص پساب امکان استفاده از روشهای متداول وجود ندارد و یا دارای توجیه اقتصادی نمی باشد. لذا برخی از روشهای دفع مواد آلاینده مطرح می گردند مثل : فرایند تبخیر Evaporation (مثل تبخیر آبهای شور)، خشک کردن و سوزاندن Incineration (مثل سوزاندن روغنهای ضایعاتی و هیدروکربورهای سنگین) و یا حتی روش دفن بهداشتی ضایعات ممکن است موثرترین روش باشد (مثل دفن بهداشتی روغنهای مخصوص از قبیل پلی کلر بای فنیلها- PCB – و یا دی اکسینها).

این روش ها فقط در مواقعی بکار برده می شود که هیچ راه حل روشن و از نظر اقتصادی با صرفه ای برای دفع آلودگیها وجود نداشته باشد. همچنین روشهای در حال توسعه که فقط در شرایط خاصی بکار برده میشوند مانند: اکسایش پیشرفته یا فرایند فنتون پیشرفته که از ازن ، اشعه UV و کاتالیست اکسید تیتانیوم استفاده میگردد. غشاء ها یا ممبرانهای صنعتی از نوع UF (اولترا فیلتر) برای جداسازی مولکولهای بزرگ و یا MF (مایکرو فیلتر ) برای جداسازی ذرات معلق کلوئیدی. روشهای الکترو مغناطیسی برای جداسازی آنیون ها و کاتیون ها.

با توجه به غلظت آلودگی فاضلاب لبنیات، تصفیه فاضلاب کارخانجات لبنی ترکیبی از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. معمولا توصیه می شود در بخش بیولوژیکی از فرایندهای 2 مرحله ای استفاده شود. به هر حال با توجه به ویژگیهای این فاضلاب، روشهای متعدد و مختلفی برای تصفیه این فاضلاب وجود دارد. در کارخانجات مدرن توصیه می گردد از روشهای زیر استفاده شود:

1. متعادلسازی و خنثی سازی فاضلاب ورودی
2. چربی گیری و شناورسازی با DAF
3. فرایند بی هوازی پربار مثل UASB یا UAFB یا MAB
4. فرایند متعارف هوازی مثل لجن فعال یا بیوفیلتر
5. زلال سازی و جمع آوری لجن
6. هضم بی هوازی لجن
7. ضد عفونی کردن پساب خروجی

سیستم فوق قابلیت کاهش بار آلودگی به استانداردهای قابل قبول را داراست. در کارخانجات پنیر، به دلیل آلودگی زیاد، روش بی هوازی در ابتدای فرایند تصفیه تقریبا الزامی است. اکثرا از دو مرحله تصفیه هوازی نیز استفاده می گردد.

در کارخانجات شیر پاستوریزه معمولی که فاضلاب غلیظی ایجاد نمی کنند بجای استفاده از راکتور بی هوازی از بیوفیلترهای پربار نیز میتوان استفاده نمود که قابلیت حذف 60 درصد بار آلی را داشته باشند.

یکی از فرآیندهایی که امروزه به وفور در کشورهای مدرن مورد استفاده قرار می گیرد، سیستم بیوراکتور غشایی MBR می باشد که کیفیت تصفیه بسیار خوبی را ارایه می دهد. شرکت نهراب زیست مفتخر به طراحی و ساخت تصفیه خانه فاضلاب به روش بیوراکتور غشایی MBR می باشد.

تصفیه فاضلاب لبنیات (لبنی): سخن آخر

شرکت نهراب زیست با دارا بودن سالها تجربه در طراحی و ساخت تصفیه خانه های فاضلاب صنعتی و لبنی آماده خدمت رسانی به صنایع و کارخانه های کشور می باشد. تصفیه خانه های فاضلاب شرکت نهراب زیست تماما توسط کادر رسمی شرکت نهراب زیست طراحی و ساخته می شوند و پس از تست و اطمینان از عملکرد مناسب، راه اندازی می گردند. تمام مراحل طراحی، ساخت و نصب و راه اندازی تصفیه خانه فاضلاب لبنیات توسط پرسنل شرکت نهراب زیست صورت می گیرد. خواهشمند است جهت دریافت مشاوره بیشتر با کارشناسان شرکت نهراب زیست تماس بگیرید.