صنایع لبنی به علت درصد بالای مواد آلی موجودی که در خود دارد ، در زمره آلوده کننده ترین صنایع غذایی محسوب میشود . در صنایع لبنیات به ازای هر لیتر شیر استفاده شده در فرآیندتولید ، بیش از 11 لیتر فاضلاب تولید میشود که با استفاده از ماشین آلات صنایع غذایی این فرآیند را میتوان به بهترین نحوه خود انجام داد . ترکیبات آلی موجود در شیر (پروتئین و چربی) بخش بزرگی از اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب صنایع لبنی را دربردارد . به طوری که باز الی فاضلاب ها بین 500 تا 1000گرم بر متر کعب میباشد . از سویی دیگر غلضت جامدات معلق و مشتقات نیتروژن آن بالا بود و تغییرات پی اچ آن شمگیر خوهد بود .
روش های کلی تصفیه پساب
از جمله روش های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی در مخزن شیر میتوان به روش های بیولوژیکی هوازی و بیهوازی مانند لجن فعال و سیستم های ترکیبی و روش های فیزیکوشیمیایی اشاره کرد. اما هریک از این روش ها دارای معایب و مشکلاتی میباشند. معایب روش های بیولوژیکی شامل مصرف بالای انرژی، تولید بالای جرم سلولی، زمین مورد نیاز وسیع و هزینه بالا میباشند. روش های تصفیه هوازی انرژی زیادی مصرف میکنند و روش های بیهوازی علیرغم اینکه انرژی مورد نیاز کمتری دارند اما در حذف نوترینت ها راندمان پایینی دارند.
در میان روش های فیزیکوشیمیایی، انعقاد و لخته سازی برای حذف جامدات معلق و مواد کلوئیدی از فاضلاب صنایع لبنی بکار برده شده اند. در برخی موارد از فرآیندهای فیزیکوشیمیایی به عنوان پیش تصفیه نیز بکار برده میشوند .
واحدهای تصفیه بیولوژیکی اعم از واحدهای بی هوازی و هوازی، نمی توانند میزان بالایی از چربی ها با زنجیره های کربنی بزرگ را حذف نمایند و این چربی ها عملکرد سیستم را مختل می نماید. از این رو استفاده از روش های حذف فیزیکی چربی و TSS در تصفیه فاضلاب صنایع لبنی ضروری است.
روش های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی عبارتند از:
- آشغالگیری : هدف از جداسازی در تصفیه فاضلاب لبنی در مخزن شیر حذف ذرات بزرگ یا ریز است که باعث تخریب پمپ ها و گرفتگی تجهیزات پایین دست می شود
- توصیه می شود که جداسازی فیزیکی فاضلاب صنایع لبنی تا حد امکان به سرعت انجام گیرد تا از افزایش غلظت COD به دلیل حل شدن جامدات جلوگیری شود .
- حوض متعادل سازی : نوسانات pH در فاضلاب صنایع لبنی بسیار بالاست در نتیجه احداث واحد متعادل ساز از ضرورت های تصفیه در این نوع صنایع می باشد.
- جداسازی چربی و روغن : در این واحد از چربی گیرهای ثقلی و یا شناور سازی با هوای محلول به منظور جداسازی چربی و روغن از فاضلاب استفاده می شود.
- سیستم شناورسازی با هوا و شناورسازی با هوای محلول: حذف مکانیکی FOG با شناورسازی هوای محلول (DAF) شامل هوادهی بخشی از فاضلاب تصفیه شده و سپس رها کردن آن در یک تانک شناورسازی حاوی پس آب های تصفیه نشده فرآیندهای لبنی است.
- فرآیندهای بیولوژیکی : این فرآیندها شامل فرآیندهای هوازی مانند سیستم لجن فعال ، تماس دهنده بیولوژیکی چرخان RBC ، راکتور ناپیوسته متوالی SBR ، لاگون ها یا حوضچه های هوادهی هستند. همچنین فرآیندهای بی هوازی مانند هضم بی هوازی ، لاگون های بی هوازی ، فرآیند تماس بی هوازی ، فیلتر های بی هوازی با جریان بالا رونده ، جریان بالارونده بی هوازی با پتوی لجن UASB نیز باعث تصفیه فاضلاب در این نوع صنایع می باشند.
نحوه تولید فاضلاب در کارخانه صنایع لبنی:
تولید فاضلاب در کارخانه لبنیات از شستشوی تجهیزات، زمین، ماشین آلات و خطوط انتقال شیر و سایر مواد لبنی ناشی می گردد. لبنیات به علت میزان چربی، کربوهیدرات و پروتئین بالا محیط بسیار مناسبی برای رشد انواع میکروارگانیزم ها، آنزیم ها و باکتری ها می باشد. بنابراین شستشوی ظروف و ماشین آلات مربوط به تولید محصولات لبنی اهمیت بسیار زیادی دارد.
میزان تولید پساب در کارخانه لبنیات به مقدار زیادی به نحوه تولید و نوع محصولات تولیدی بستگی دارد. مهمترین محصولات کارخانه لبنی شامل شیر، دوغ، ماست، کره و پنیر می باشد. 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 گردد.
امروزه با به کاربردن ماشین آلات صنعتی در تولید محصولات لبنی و مکانیزه شده فرایند تولید، ضرورت شستشوی در محل یا همان CIP تجهیزات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. یک عملیات CIP صحیح و اصولی سبب می شود باقی مانده شیر و فرآورده های آن به طور کامل از مخازن، پاتیل ها، لوله ها و دستگاه های تولید و بسته بندی خارج گردد. همچنین مانع از رشد ارگانیزم ها و باکتری ها می شود. عملیات CIP یا همان شستشوی در محل توسط محلولهای اسیدی یا بازی انجام می گیرد. به طور کلی یک شستشو دارای مراحل زیر می باشد:
1) شستشو با آب سرد
2) شستشو با محلول سود سوز آور در دمای بالا
3) شستشو با آب
4) شستشو با محلول اسید نیتریک یا اسید کلریدریک
5) شستشوی نهایی با آب
در هر کارخانه لبنیات بسته به ماهیت تولید و نوع ماشین آلات از ترکیبی از چند شستشو با مواد مختلف استفاده می گردد. به هر صورت در طراحی تصفیه فاضلاب صنایع لبنی میزان عمده پساب ناشی عملیات CIP می باشد.
کاربردهای تصفیه فاضلاب صنایع لبنی:
مهمترین مشکل زیست محیطی کشور ما در حال حاضر، مشکل کمبود آب می باشد، بنابراین استفاده از منابع تجدید پذیر مانند فاضلاب و بازگرداندن آن به چرخه محیط زیست یکی از موارد ضروری و اجتناب ناپذیر در این خصوص می باشد. استفاده از سیستم تصفیه فاضلاب صنایع لبنی با عنایت به منابع اقتصادی و ظرفیت های تولیدی به سه منظور قابل استفاده می باشد:
1- استفاده از پساب تصفیه شده پکیج تصفیه فاضلاب صنایع لبنی به منظور آبیاری و کشاورزی و اخذ تاییدیه محیط زیست در این خصوص.
2- استفاده از پساب تصفیه شده واحد تصفیه فاضلاب صنایع لبنی به منظور دفع به آبهای سطحی و یا زیر زمینی و بازگرداندن آب به چرخه محیط زیست.
3- طراحی و ساخت تصفیه فاضلاب صنایع لبنی و واحدهای تکمیلی به منظور بازگرداندن آب به ابتدای خط تولید کارخانه لبنیات.
در کارخانه های تولید محصولات لبنی حجم فاضلاب تولیدی عمدتاً به عوامل زیر بستگی دارد.
الف) حجم شیر ورودی به کارخانه: هرچه حجم شیر دریافتی کارخانه بیشتر باشد حاکی از تولید بیشتر محصولات و در نتیجه تولید بیشتر فاضلاب است.
ب) نوع محصول: بدیهی است به سبب تفاوت در فرآیند تولید محصولات مختلف لبنی حجم و کیفیت فاضلاب تولیدی آنها نیز متفاوت خواهد بود.
ج) تکنولوژی تولید: پیشرفت تکنولوژیکی معمولا در جهت تولید فاضلاب کمتر حرکت نموده است. بنابراین هرچه تکنولوژی تولید جدیدتر باشد معمولا فاضلاب کمتری از خط تولید ناشی می شود.
د) درصد ضایعات: اشکالات رخ داده در فرآیند تولید معمولا باعث تولید مقادیری محصولات غیرقابل مصرف (ضایعات) میشود. در اکثر مواقع این ضایعات وارد فاضلاب می شوند. بنابراین هرچه مقدار ضایعات کمتر باشد، فاضلاب کمتری نیز تولید خواهد شد.