تصفیه فاضلاب صنایع لبنی و روش های آن

تصفیه فاضلاب کارخانه لبنیات یکی از موارد حیاتی در حفظ محیط زیست و پاسخگویی به نیازهای صنعتی است. با توجه به تعداد بالای کارخانه‌های لبنیات در ایران و جهان، آلایندگی فاضلاب صنایع لبنی به دلیل وجود مقادیر زیادی از مواد آلی، می‌تواند به مشکلات جدی در منابع آبی و محیط زیست منجر شود. برای پاسخگویی به این چالش، پکیج های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی با استفاده از تکنولوژی روز و تجهیزات مدرن، به راه حلی کارآمد برای تصفیه فاضلاب و پساب کارخانه‌های لبنیات تبدیل شده اند. با این روش، علاوه بر حفظ محیط زیست، می‌توان در مصرف آب نیز صرفه‌جویی کرد.

انواع فاضلاب صنایع لبنی

• فاضلاب‌ غیرآلوده: در سیالات و واحدهای سرمایشی، گرمایشی، پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون از گردش آب استفاده می‌شود. بخشی از این آب استفاده شده، حدود نیم درصد از فاضلاب صنایع لبنی را تشکیل می‌دهد که معمولاً عاری از هرگونه آلاینده است و می‌توان با فرایند تصفیه فاضلاب صنایع لبنی بخشی از آن را به چرخه تولید بازگرداند.
• فاضلاب بخش بهداشتی: این نوع از فاضلاب صنایع لبنی و کارخانجات مربوطه، به آب مصرفی توسط کارکنان و فاضلاب سرویس‌های بهداشتی و عمومی است که میزانی حدود سه و نیم درصد از پساب تولیدی این صنایع را تشکیل می‌دهد.
• فاضلاب بخش صنعتی: این نوع فاضلاب عمده‌ترین بخش و حدود 96 درصد از پساب صنایع لبنی را تشکیل می‌دهد. فاضلاب بخش صنعتی ناشی از فرایند شستشوی تجهیزات، خطاهای بهره‌برداری مانند نشت شیر، فرایند تولید مانند آب ناشی فشرده‌سازی پنیر، فرایند رقیق‌سازی و زلال سازی محصولات لبنی می‌باشد.

در مقاله انواع فاضلاب به بررسی انواع مختلف فاضلاب ها پرداخته ایم.

منابع تولید فاضلاب لبنی در صنایع لبنی

از عمده‌ترین منابع تولید پساب صنایع لبنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آب مورد استفاده در خنک‌کن‌ها و دی اریتور
• زیرآب دیگ‌های بخار
• خطوط تولید CIP
• شستشوی تجهیزات، سالن محیط تولید و مخازن تولید و حمل شیر

مشخصات فاضلاب صنایع لبنی

• پساب‌های فراوری شیر دارای دما و تغییرات زیادی در سطوح pH، TSS، اکسیژن‌خواهی بیولوژیکی (BOD)، اکسیژن‌خواهی شیمیایی COD، نیتروژن کل (TN)، فسفر کل (TP) و چربی، روغن و گریس (FOG) هستند. به طور معمول، فاضلاب لبنیات، سفید رنگ است (آب پنیر زرد مایل به سبز) و دارای بوی نامطبوع و کدر است. با دمای سالانه 17 تا 25 درجه سانتیگراد، جریان زباله‌های لبنی گرمتر از فاضلاب شهری (10 تا 20 درجه سانتیگراد) است که منجر به تخریب بیولوژیکی سریع‌تر در مقایسه با تصفیه‌خانه‌های فاضلاب می‌شود.
• برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب لبنیات، سطح pH باید بین 6 تا 9 باشد.
• کارخانه‌های شیر و کره دارای پساب‌هایی با سطح PH نزدیک به خنثی (pH=6.8-7.4) هستند. در کارخانه‌هایی که مقدار مشخصی آب پنیر تخلیه می‌شود، pH پساب به زیر  6.2کاهش می‌یابد. در تولید پنیر، آب پنیر شیرین کمی اسیدی و PH آن بین  5.9-6.6است، در حالی که انعقاد اسید معدنی، آب پنیر اسیدی با pH = 4.3-4.6 تولید می‌کند.
• افزایش شدید pH کوتاه مدت جریان کل تا 10-10.5 به تخلیه محلول‌های تمیز کننده قلیایی نسبت داده می‌شود. قرار گرفتن طولانی مدت فاضلاب در شرایط بی‌هوازی (در شبکه فاضلاب با مخزن) باعث اسیدی شدن مایع توسط تخمیر اسید لاکتیک می‌شود که منجر به کاهش pH می‌شود.
• اگرچه فاضلاب‌های لبنی دارای غلظت کمی از مواد جامد قابل ته نشینی هستند، اما ممکن است این مواد لوله‌های فاضلاب را مسدود کنند. بیشتر سیستم تعلیق وارد مرحله اولیه تمیزکردن تجهیزات می‌شود. بخش عمده‌ای از رسوبات (90%) مواد آلی معمولاً منشأ پروتئینی دارد، یعنی ذرات فراوری شیر جامد (تکه‌های پنیر، شیر منعقد شده، ریز کشک یا مواد طعم دهنده و غیره) و سایر ناخالصی‌ها (خاک یا شن) که در حین شستشو یا بسته بندی تجهیزات وارد سیستم فاضلاب می‌شوند.
• تشکیل رسوبات پروتئین و چربی در داخل لوله‌ها مستلزم تمیزکردن دوره‌ای با آماده‌سازی شیمیایی یا باکتریایی مناسب است. مزیت اصلی در کاربرد چنین باکتری‌هایی این است که در مراحل بعدی تصفیه فاضلاب به فعالیت خود ادامه می‌دهند و اثر تصفیه را افزایش می‌دهند.
• بیشترین مقدار کل جامدات (TS) در آب پنیر با مقدار ناچیزی مواد فرار گزارش شده است. چربی‌ها در پساب‌های صنایع لبنی به مقدار کمی به شکل امولسیون با قطر قطرات 1 تا 10 میکرومتر یافت می‌شوند. در طول همگن‌سازی، اندازه گلبول‌های چربی شیر به 1 تا 2 میکرومتر کاهش می‌یابد. امولسیون پایدار به‌دست‌آمده، هنگام عبور از پساب‌های لبنی، به دلیل جداسازی دشوار، بر سیستم مکانیکی تصفیه فاضلاب تأثیر می‌گذارد.
• بنابراین، چربی‌های باقی‌مانده در فاضلاب آب پنیر می‌تواند فلوتاسیون نامطلوبی ایجاد کند که منجر به شستشوی لجن فعال در طی فرایندهای بیولوژیکی می‌شود. در تولید محصولات پرچرب (خامه، خامه ترش و کره)، به دلیل ادغام و بزرگ شدن آنها و همچنین تخریب پوسته پروتئین، گلبول‌های چربی بزرگتری از شیر استخراج می‌شود. به همین دلیل است که ناخالصی‌های چربی موجود در پساب حاصل از این تولیدات از نظر نوع و غلظت تفاوت محسوسی دارند و حذف آنها با ته‌نشین شدن کارایی بیشتری نسبت به سایر پساب‌های لبنی دارد.
• غلظت FOG در فاضلاب کارخانه‌های لبنی متخصص در تولید محصولات پرچرب 0.2-0.4 گرم در لیتر است اگرچه مقادیر بالاتری تا 2.88 گرم در لیتر در کارخانه کره گزارش شده است. در فاضلاب سایر کارخانه‌های لبنی، معمولاً از 0.1 گرم در لیتر تجاوز نمی‌کند.
• بالاترین غلظت COD و BOD آب پنیر به ترتیب بین 60 تا 80 و 30 تا 50 گرم در لیتر گزارش شده است. حدود 90٪ از بارگیری BOD و COD توسط لاکتوز ایجاد می‌شود، در حالی که حذف پروتئین تنها به حدود 12٪ از کاهش COD آب پنیر کمک می‌کند. حلالیت بالای لاکتوز باعث افزایش قسمت COD محلول می‌شود که بیشتر توسط واحدهای بیولوژیکی حذف می‌شود. شیر و آب پنیر دارای بار COD بالایی هستند، زیرا سرشار از لاکتوز هستند که امکان تخلیه مستقیم در آب را از بین می‌برد.
• هر پساب شیر دارای غلظت‌های متفاوت TN و TP است. نیتروژن عمدتاً به شکل گروه‌های آمینه از پروتئین‌های شیر وجود دارد. سایر ترکیبات نیتروژنی شامل اوره، اسیدهای اوریک، و یون‌های NH4+، NO2¯ و NO3¯ می‌شوند. مقادیر کمی از نمک‌های آمونیوم نیتروژن که از کمپرسورهای آمونیاک منشأ می‌گیرند نیز در این ترکیبات یافت می‌شود.
• ترکیبات فسفر عمدتاً غیر آلی، فسفات (PO43-) و دی فسفات (P2O74-) هستند، اما می‌توانند به شکل آلی نیز وجود داشته باشند.
• شوری زیاد پساب‌های لبنی صنعتی باعث افزایش محتوای جامد معلق غیرفرار در لجن اولیه و ثانویه می‌شود. ناخالصی‌های معدنی در فاضلاب لبنیات توسط یون‌های Na+، K+، Ca2+ و Cl¯ نشان داده می‌شوند که بیشترین مقدار آن‌ها در تولید پنیر به میزان 10%، NaCl و KCl (بیش از 50%) و همچنین Ca3 (PO4) است که از قبل، در آن نمک اضافه می‌شود.

اگر قصد خرید پکیج های تصفیه را دارید به صفحه پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی مراجعه کنید.

روش‌های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی

روش‌های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی به دلیل مشخصات خاص این فاضلاب‌ها، شامل انواع زیر هستند:

تصفیه مکانیکی یا تعدیل سازی

تصفیه مکانیکی مواد جامد معلق را از فاضلاب حذف می‌کند. روش‌های 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 پساب‌های لبنی می‌تواند باعث بی ثباتی تأسیسات تصفیه بعدی شود. یکسان سازی کافی نوسانات جریان، بارگذاری آلی، pH و دما را تعدیل کرده، مواد پاک کننده باقیمانده را خنثی می‌کند و اکسیدکننده‌های اضافی را کاملاً از بین می‌برد. در عمل، یک الگوی جریان 24 ساعته در بالاترین بار را می‌توان به طور مؤثر با تعدیل سازی پساب برای حداقل 6 تا 12 ساعت با ابعاد حوضه از 25 تا 50 درصد از حجم کل پساب کنترل کرد.

برای صنایع نیز پکیج های خاصی وجود دارد که در صفحه پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی می توانید اطلاعات بیشتری در این باره کسب کنید.

تصفیه فیزیکوشیمیایی

تصفیه فیزیکوشیمیایی باعث از بین رفتن و کاهش کلوئیدهای چربی شیر و پروتئین در فاضلاب لبنیات می‌شود. حذف FOG یک مشکل عمده در کارخانه‌های تولید شیر بدون چربی، جداسازی شیر و آب پنیر، تولید پنیر و کره و همچنین بطری‌سازی شیر است.

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 کم‌چربی، امکان حذف آسان آن از سطح فاضلاب را فراهم می‌کند. افزایش دمای فاضلاب می‌تواند توانایی جداسازی چربی را کاهش دهد. فلوتاسیون هوای محلول مؤثرتر است زیرا بارگذاری آلی را از طریق بی ثباتی کلوئیدی پروتئین و چربی با منعقدکننده‌ها (Al2(SO4)3، FeCl3 و FeSO4) و لخته سازها کاهش می‌دهد.

با این وجود، این روش به مواد شیمیایی گران‌قیمت و مصنوعی نیاز دارد که باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی و حذف مواد محلول به میزان کمتری می‌شود. آبگیری کف به دست آمده بسیار سخت است و ترکیب آن با لجن فعال توصیه نمی‌شود. اگر مواد شیمیایی معدنی و مصنوعی با پلیمرهای زیستی کربوکسی‌متیل سلولز (CMC) یا کیتوزان جایگزین شوند، لجن فراوری شده می‌تواند به عنوان یک ماده غذایی حیوانی استفاده شود.

در مقاله تصفیه فاضلاب صنایع غذایی اطلاعات بیشتری درباره این فاضلاب ها می توانید کسب کنید.

تصفیه شیمیایی

تصفیه شیمیایی عمدتاً کلوئیدها و آلاینده‌های محلول را از پساب‌های فراوری شیر حذف می‌کند. این روش شامل اکسیداسیون یا اصلاح سطح pH است. در طی واکنش فاضلاب پنیر با FeSO4 و H2O2، تا 80 درصد چربی (غلظت اولیه 1.93 گرم در لیتر) حذف می‌شود. مقادیر زیاد pH فاضلاب لبنیات زیر 6.5 و بالاتر از 10 می‌تواند خوردگی لوله‌ها را افزایش داده و برای مجموعه‌های میکروبیولوژیکی در فرایندهای بیولوژیکی بسیار مضر باشد؛ بنابراین برای کاهش عوارض جانبی باید اصلاح شوند. اگر از واحد فلوتاسیون هوای محلول (DAF) استفاده شود، کنترل pH یک گام ضروری برای دستیابی به شرایط منعقدکننده بهینه است. با این حال، منعقدکننده‌ها در pH اسیدی بهترین عملکرد را دارند که نیاز به تنظیم دوم pH به مقدار خنثی قبل از تصفیه بیولوژیکی دارد. جمع‌آوری محلول‌های مستقل CIP و خروج مداوم آنها در طول کل بهره‌برداری کارخانه فاضلاب بسیار مناسب است.

پیشنهاد می کنیم برای آشنایی با روش های نوین تصفیه مقاله جدیدترین روش تصفیه فاضلاب را مطالعه کنید.

تصفیه بیولوژیکی

یکی از مطمئن‌ترین روش‌ها برای تصفیه پساب‌های لبنی، حذف بیولوژیکی است. چنین روش‌هایی می‌توانند تمام اجزای فاضلاب لبنیات را جذب کنند؛ اما بیشتر از ترکیبات محلول و کلوئیدهای کوچک استفاده می‌کنند. تصفیه بیولوژیکی بسته به نیاز اکسیژن دو شاخه اصلی دارد: فرایندهای هوازی و بی‌هوازی.

اکثر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب لبنی هوازی هستند، اگرچه کارایی کمتری دارند، عمدتاً به دلیل رشد رشته‌ای و اسیدی شدن سریع ناشی از سطوح بالای لاکتوز و ظرفیت بافر کم آب است. مشکلاتی که به طور کلی در فرایندهای لجن فعال با آن مواجه می‌شوند، حجیم‌شدن و کف کردن هستند که ته‌نشین شدن لجن، بارش Fe3+ و CO32-، تولید بیولوژیکی توده اضافی و همچنین فعالیت ضعیف در دماهای پایین را کاهش می‌دهد. چند ماه طول می‌کشد تا سازگاری لجن قبل از رسیدن به ظرفیت عملیاتی کامل. نیتروژن NH3 به راحتی تجزیه می‌شود. حذف فسفر کمتر کوثر است و به شرایط محیطی متکی است. باکتری‌های هوازی در مقایسه با باکتری‌های بی‌هوازی در استفاده از کلوئید کمتر مفید هستند. کاهش شدید O2 (بیش از 3 کیلوگرم O2 به‌ازای هر کیلوگرم BOD5) نیاز به انرژی زیادی در طی تصفیه هوازی فاضلاب غلیظ لبنی (بیش از 2 گرم COD در هر لیتر) دارد.

فیلترهای هوازی به میزان کمتری در تصفیه پساب‌های لبنی با مقاومت بالا و غنی از FOG استفاده می‌شود. در این روش، احتمال انسداد بیوفیلم با چربی بالا و سنگین وجود دارد که منجر به از دست دادن زیست‌توده، افزایش رسوب فیلتر و کاهش بهره‌وری می‌شود.

در مقاله تصفیه فاضلاب پتروشیمی به بررسی اطلاعات مفیدی در این زمینه پرداخته ایم.

مزایای تصفیه فاضلاب صنایع لبنی

از آنجایی که صنایع لبنی یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فاضلاب به شمار می‌روند، تصفیه فاضلاب این صنایع شامل مزایا زیر است:

• حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی و مسمومیت آب‌های زیرزمینی و سطحی
• استفاده پساب تصفیه شده برای مصارف کشاورزی و باغبانی و حفظ منابع آبی
• بازگرداندن پساب به چرخه تولید و کاهش مصرف آب
• جلوگیری از آسیب و فشار به سیستم فاضلاب شهری
• حفظ سلامت کارکنان و جلوگیری از عفونت‌های باکتریایی و ویروسی

کاربردهای تصفیه فاضلاب صنایع لبنی

تصفیه فاضلاب کارخانه لبنیات کاربردهای بسیاری دارد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یکی از کاربردهای اصلی تصفیه فاضلاب در صنعت لبنی استفاده مجدد از آب حاصل از تصفیه فاضلاب است. آب حاصل از تصفیه فاضلاب می‌تواند مجدداً برای فرایندهای تولیدی و همچنین برای سایر مصارف مانند آبیاری استفاده شود.
• تصفیه فاضلاب به شرکت‌های لبنی کمک می‌کند تا هزینه‌های خود را بابت تخلیه فاضلاب کاهش دهند. این هزینه‌ها می‌توانند شامل جریمه‌های پرداختی به دلیل عدم رعایت مقررات زیست‌محیطی، هزینه‌های مربوط به دفع فاضلاب و هزینه‌های مرتبط با مصرف آب برای استفاده در فرایندهای تولیدی باشند.
• با تصفیه فاضلاب صنایع لبنی، شرکت‌های لبنی می‌توانند بازدهی فرایندهای تولیدی خود را افزایش دهند. به‌عنوان مثال، تخلیه فاضلاب بدون تصفیه می‌تواند باعث کاهش کیفیت محصولات و خرابی تجهیزات شود که هر دو به کاهش بازدهی منجر می‌شوند.
• در تصفیه فاضلاب صنایع لبنی می‌توان فاضلاب را به منابع انرژی از جمله بیوگازها تبدیل کرد.

اگر تمایل دارید درباره روش تصفیه فاضلاب دامداری اطلاعات کسب کنید از مقاله تصفیه فاضلاب دامداری دیدن کنید.

سخن پایانی

شرکت پاک پساب اقلیم با تکیه بر دانش فنی و تخصص کارشناسان خود توانایی طراحی، ساخت و اجرای روش‌های تصفیه فاضلاب کارخانه های لبنیات را دارا می‌باشد. با بهره‌گیری از سیستم‌های تصفیه فاضلاب شرکت پاک پساب اقلیم، می‌توان از اثرات منفی و آلودگی محیط زیست به دلیل دفع فاضلاب صنعتی لبنیات جلوگیری کرده و به سلامت جامعه کمک کرد.

جهت دریافت اطلاعات بیشتر در مورد سیستم‌های تصفیه فاضلاب صنایع لبنی ، می‌توانید با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.