تصفیه فاضلاب صنایع تولید روغن گیاهی، مواد غذایی و صنایع وابسته
در این مطلب در مورد فاضلاب های ناشی از فرآوری مواد خام با منشأ گیاهی (که برای تولید محصولات متناسب با مصرف انسانی به کار می روند) بحث می کند. این صنایع شامل صنایع تولید روغن گیاهی، کنسرو میوه، تولید گلوکز مایع و نشاسته، شیرینی پزی و صنایع فرآوری قهوه و برنج می باشد.
۱- صنایع تولید روغن گیاهی
مواد خام مورد استفاده ممکن است دانه کتان، آفتابگردان، سویا، خردل، سبوس برنج، ماهوا، کنجد و غیره باشد. مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند تولید شامل اسیدهای معدنی، سود سوزآور، خاک رنگبر، نمک، کاتالیست نیکل، اسید فسفریک و دیگر موارد می باشد. محصولات نهایی شامل روغن واناسپاتی، صابون، روغن ها و اسید هستند. معمولاً ۳۰ تا ۴۰ درصد از آب مصرفی در نهایت به فاضلاب تبدیل می شود که دربرگیرنده فاضلاب فرآیندهای جانبی، تخلیه ناگهانی از بویلرها، فاضلاب حاصل از تصفیه خانه آب، آب حاصل از شستشوی تجهیزات و سطوح و غیره می باشد [۱و۲]. منابع اصلی تولید فاضلاب: واحد هیدروژن دهی، آب به کار رفته در شستشوی صافی ها، واحد تولید صابون، جریان روغن اسیدی، روغن مصرفی در پمپ خلأ و سایر موارد می باشد.
از جدول ۱ می توان دریافت که فاضلاب ها قبل از تخلیه به محیط نیازمند برخی مراحل تصفیه شامل جذب روغن و گریس، اصلاح pH، حذف جامدات معلق و تصفیه بیولوژیکی هستند. کادام و واشی [۲] با استفاده از برخی فرآیندهای تصفیه مثل واحد کفروب روغن، افزایش pH تا ۹ توسط آهک و انعقاد با سولفات فروس و کلرید آهن، توانستند ۸۲٫۹ درصد از روغن، ۴۱٫۹ درصد از BOD و ۶۹٫۸ درصد از COD را حذف کنند.
سولفات فروس منعقد کننده بهتری نسبت به کلرید آهن بوده اما میزان آهک مصرفی آن بالا و در حدود ۲۰۰۰ میلی گرم در لیتر بوده است. ته نشینی ساده به همراه هوادهی گسترده موثر نبود. کفروبی روغن، انعقاد و ته نشینی به همراه هوادهی گسترده به عنوان مؤثرترین فرآیند تصفیه شناخته شد. این فرآیند پسابی با BOD و COD به ترتیب ۴۵ و ۹۰ میلی گرم در لیتر و فاقد روغن و گریس تولید کرد.
جدول ۱ ویژگی های فاضلاب [۲]
۱-۱- پالایش روغن خرما
فرآیندهای پالایش روغن خرما را می توان به این گروه ها تقسیم کرد: ۱- پالایش فیزیکی و جداسازی خشک (A)، ۲- پالایش فیزیکی و جداسازی دترجنت (B) و ۳- پالایش فیزیکی و شیمیایی به همراه جداسازی خشک و جداسازی دترجنت (C). برای تولید هر تن روغن، میزان جریان تولیدیشامل ۰٫۲ تن حاصل از پالایش فیزیکی و ۱٫۲۲ تن حاصل از پالایش شیمیایی و مخزن جداسازی صابون می باشد. فاضلاب تولید شده شامل آب حاصل از فرآیند خنثی سازی، مایعات مصرف شده، آب خنک کننده، تخلیه بویلرها، شستشوی سطوح، مایعات حامل مقادیر جزئی و ناخواسته روغن و پسماندهای روغنی هستند [۳]. ترکیب فاضلاب تولیدی در جدول ۲ داده شده است؛
جدول ۲ ترکیب فاضلاب
تصفیه فاضلاب توسط انعقاد و لخته سازی با آهک، آلوم و پلی الکترولیت و سپس ته نشینی و به دنبال آن شناورسازی توسط هوای محلول انجام می شود. کاهش تا ۹۰ درصد قابل دستیابی است، اما فرآیند تصفیه، حجم بالایی از لجن را تولید می کند. تصفیه بیولوژیکی توسط فرآیند کربن فعال درمورد فاضلابی با MLSS برابر با ۲۰۰۰ – ۱۵۰۰ میلی گرم در لیتر، نسبت F/M برابر با ۰٫۵ – ۰٫۲ ، HRT برابر با ۲۴ ساعت و SRT برابر با ۳ تا ۱۰ روز پسابی با BOD و جامدات معلق کمتر از ۵۰ میلی گرم در لیتر تولید می کند [۵].
آگاموتو [۶] جزئیات دقیقی از فرآیند تولید روغن خرما، حاصل از خوشه های نورس میوه (FFB) را بیان نموده است. تقریباً ۶۰ درصد از FFB به صورت پساب از دستگاه آسیاب روغن خرما (POME) خارج می شود، که در حدود ۳ برابر روغن خرمای تولید شده است. علاوه بر مایع خروجی، سایر زائدات شامل قطعات خرد شده بدنه خرما، برگ های خرما، شاخه های تو خالی و الیاف و پوسته می باشد. POME خام دارای BOD در حدود ۲۵۰۰۰ تا ۳۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر و COD در حدود ۶۲۰۰۰ تا ۶۸۰۰۰ میلی گرم در لیتر می باشد. سایر مشخصات فاضلاب در جدول ۳ داده شده است.
۲-۱- تصفیه فاضلاب
صنایع تولید روغن خرما از فرآیندهای زیر برای تصفیه فاضلاب بهره می برند:
(۱) سیستم برکه تثبیت فاضلاب (۲) هاضم های روباز به همراه هوادهی گسترده (۳) هاضم های سربسته با سیستم بازیابی گاز و استفاده از زمین، یا (۴) فرآیند ترموفیلیک بی هوازی تماسی.
۱) برکه های ثبیت فاضلاب: برکه ها برای حذف جامدات معلق و تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به کار می روند. جریان فاضلاب به داخل یک تانک حذف روغن وارد شده و سپس بوسیله یک برکه بی هوازی به عمق ۵ تا ۷ متر دنبال می شود. جریان خروجی از برکه بی هوازی وارد یک برکه اختیاری به عمق ۱ تا ۱٫۵ متر می شود. پس از یک دوره زمان ماند ۶۶ روزه، پساب تصفیه شده دارای BOD ای کمتر از ۱۵۰ میلی گرم در لیتر می باشد. غلظت جامدات معلق در فاضلاب خام بالاست. بنابراین، حذف لجن از برکه بصورت مداوم و آبگیری آن بر روی بسترهای لجن خشک کن ضروری است.
۲) هضم روباز همراه با هوادهی گسترده: در این سیستم، هاضم های سرباز دو مرحله ای با بار آلی ۰٫۸ تا ۱ کیلوگرمBOD در متر مکعب در روز به همراه سیستم هوادهی گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. جامدات ته نشین شده باید بصورت مداوم حذف شوند و معمولاً به عنوان کود در مزارع به کار می روند.
۳) هاضم سربسته با سیستم بازیابی گاز و کاربرد در زمین: این سیستم پسابی با BOD برابر با ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ میلی گرم در لیتر تولید می کند، که به عنوان کود به کار می رود. بار آلی ورودی ۴٫۸ کیلوگرم جامدات فرار در متر مکعب در روز و ماند هیدرولیکی ۸ تا ۱۰ روز و دمای بهره برداری ۴۲ تا ۵۰ درجه سانتی گراد می باشد. اختلاط بوسیله چرخش گاز انجام می شود.
۴) هضم ترموفیلیک: در دمای ۵۵ درجه سانتی گراد، زمان ماند به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد اما این فرآیند معمولاً به کار نمی رود [۶]. سایر مصارف POME شامل کاربرد تنه درخت خرما برای تولید کاغذ، تهیه پوشال از الیاف برای پرورش قارچ، استفاده از فاضلاب خام برای پرورش قارچ، استفاده از فاضلاب خام برای پرورش آسپرژیلوس نیجر و نوروسپورا سیتوفیلا، استفاده از مایع فیلتر شده تولیدی در طول فرآیند تصفیه برای پرورش ساکارومیسز سروزیه و استفاده از پساب هضم شده برای تولید اوگلنا و کلرلا می باشد [۶]. سیتالدی و همکارای [۷] تأثیر بازچرخش پساب تصفیه شده به روش بی هوازی بر عملکرد یک راکتور بی هوازی دارای مانع را اثبات کرده و دریافتند که میزان جریان برگشتی به نسبت ۱۵ برابر جریان ورودی به منظور حفظ pH در بالای ۶٫۸ (بدون نیاز به افزودن قلیائیت) مناسب است.
جدول ۳ آنالیز تقریبی POME (پس از تصفیه جزئی) [۶]
از کیک لجن حاصل از دانه های روغنی غیر خوراکی مثل کرچک، کرانجا، کوزوم، ماهوا، نیم، سال و غیره پس از استخراج روغن می توان به نحو کارآمدی برای تولی بیوگاز استفاده کرد. رائو و کونور [۷A] دریافتند که در حدود ۳٫۵ کیلوگرم از کیک لجن کرچک و ۳۰ لیتر از مایع برای تولید ۱٫۲ متر مکعب گاز کافی است، که می تواند جوابگوی نیازهای پخت و پز یک خانواده ۵ نفره باشد.
۵) فاضلاب های خروجی ازدستگاه روغن گیری زیتون و تصفیه آنها با ذکر جزئیات توسط افراد متعددی مورد مطالعه قرار گرفته است. شکل معمول و مورد قبول تصفیه شامل هضم بی هوازی، تصفیه هوازی و تصفیه ثالثیه می باشد که پساب تصفیه شده بازچرخش شده و یا مورد استفاده مجدد قرار می گیرد.
۲- صنایع فرآوری میوه
این صنایع فصلی هستند. مراحل اصلی در فرآوری شامل موارد زیر می باشند [۸]:
۱- آماده سازی مواد اولیه بوسیله پاک سازی کلی به منظور حذف خاک، مواد خارجی، میوه های خشک شده، حشرات و مواد شیمیایی باقیمانده
۲- دسته بندی براساس رنگ و درجه رسیدگی میوه ها
۳- ایجاد برش به منظور حذف قسمت های لکدار
۴- پوست گیری و هسته گیری
۵- شستشو با مواد قلیایی رقیق
۶- شستشو با فشار بالای آب به منظور حذف پوست میوه و قلیای اضافی
۷- کنسروسازی و بسته بندی
ممکن است از میوه های خام پردازش شده حجم بالایی از زائدات جامد (گاهی تا ۵۰ درصد) تولید شود. روش های دفع آنها شامل موارد زیر می باشد:
(۱) انبار کردن (۲) تولید الکل (۳) خشک کردن و استفاده به عنوان خوراک دام (۴) استفاده از آب میوه فشرده شده به عنوان شربت بعد از انجام تصفیه کافی (۵) کمپوست کردن (۶) سوزاندن (۷) تخلیه به جریان تصفیه خانه (این عمل می تواند سبب افزایش بار آلی تصفیه خانه تا ۶۰ درصد شود که این امر به علت فصلی بودن صنعت مطلوب نیست)؛ (۸) دفع به اقیانوس، و (۹) وارد نمودن جامدات زائد خرد شده به داخل زائدات مایعی که در آبیاری افشانه ای به کار می روند [۸].
حجم مایعات زائد تولیدی معادل با مقدار آب مصرفی منهای آب تلف شده در اثر بخیر، نشت و آب موجود در محصول نهایی می باشد. جداسازی آب خنک کننده از فاضلاب باقیمانده به منظور کاهش اندازه تصفیه خانه سودمند است. فرآیند تصفیه فاضلاب شامل تصحیح pH، انعقاد و ته نشینی، به همراه تصفیه بی هوازی و هوازی می باشد. غلظت بالای فاضلاب کنسروسازی می تواند فرآیند لجن فعال را مختل کند، در حالی که صافی های چکنده به راحتی توانایی پذیرش این بارها را ندارند. فاضلاب ها قبل از تصفیه بیولوژیکی نیازمند تکمیل نوترینت هستند. تصفیه شیمیایی با آهک و سولفات فروس به تنهایی، فقط ۲۰ درصد کارایی در کاهش BOD نشان داده است [۸]. مزیت تفکیک جریان های تولیدی مختلف در مرحله طراحی توسط کابرا [۹]، در یک واحد فرآوری مواد غذایی شرح داده شد که حجم فاضلاب در آن تا ۵۰ درصد کاهش یافت. در واحد کنسروسازی میوه، آب خنک کننده خروجی از تبخیر کننده ها و سیستم تقطیر را می توان برای شستشوی اولیه قوطی ها به کار برد. ماشین های پوست کن خشک به جای پوست کن های مصرف کننده آب تحت فشار نصب شدند. شیلنگ های شستشو با فشار کم و حجم خروجی بالا با شیلنگ های نازل دار با فشار بالا که دارای قطع کن در خروجی بودند، جایگزین شدند. این اقدامات توانست سبب کاهش خروجی آب خنک کننده تا ۶۳ درصد، آب مورد نیاز برای پوست کنی میوه ها ا ۵۹ درصد و آب شستشوی سطوح تا ۶۰ درصد شود. رائو و همکاران [۱۰] مطالعه ای را که در محل یک کارخانه فرآوری میوه در طی فصول فرآوری انبه و گوجه فرنگی انجام دادند، مشخصات مربوط به فاضلاب ترکیب شده در جدول ۴ داده شده است.
فاضلاب با ۵۰۰ میلی گرم در لیتر آهک و ۴۰۰ میلی گرم در لیتر آلوم تصفیه شد که میزان کاهش BOD برابر با ۵۹٫۹ درص بو. این پساب نیمه تصفیه شده با فاضلاب خانگی مخلوط شده و به مدت ۱۲ تا ۲۴ ساعت هوادهی شد. فاضلاب دچار کمبود نیتروژن و فسفر بود که این کمبود به نحو مقتضی جبران شده و نسبت C به N به P در فاضلاب ۱۰۰ به ۵ به ۱ گردید. هوادهی در یک لاگون هوادهی به مدت ۴ روز پسابی با کیفیت مناسب و مشابه با پساب حاصل از ۱۲ تا ۲۴ ساعت هوادهی را نتیجه داد.
جدول ۴ فاضلاب حاصل از فرآوری میوه
راجو و رامالینگایاه [۱۱] مجموعه مطالعاتی را در مورد هضم بی هوازی فاضلاب های حاصل از فرآوری پرتقال انجام دادند. مواد زائد جامد شامل پوسته های کنده شده، دانه ها، گوشت میوه، برگ ها و سایر مواد بودند که ذخیره شده و به منظور حذف هوا از آن فشرده شدند. بیوراکتورهای بی هوازی با غشای ثابت (AFFB) (با کاربرد موادی نظیر صدف حلزون، پوسته سوخته نارگیل، سنگ پومیس، پلاگ PVC به عنوان بستر) مورد استفاده قرار گرفتند. در یک زمان ماند ۲۰ روزه، با یک جریان ورودی ناپیوسته حاوی ۴ درصد جامدات، در تمامی موارد میزان تولید متان مشابه و میزان تولید گاز بین ۰٫۷ تا ۰٫۷۲ مترمکعب به ازای هر کیلوگرم جامدات افزوده شده بود. بیشترین میزان متان نیز ۷۴ درصد بود.
کالینز و همکاران [۱۲] به منظور دستیابی به استانداردهای کیفی پساب در طول یک سال، از فرآیند لجن فعال با کاربرد اکسیژن خالص به منظور تصفیه مشترک فاضلاب شهری و فاضلاب حاصل از کنسروسازی میوه و سبزی در طول فصول کنسروسازی و نیز سک صافی چکنده (یا فرآیند تصفیه لجن فعال) در باقیمانده سال استفاده کردند. آنها ادعا کردند که این سیستم ترکیبی بیشترین بازدهی انرژی را دارد. وارن و همکاران [۱۳] راکتور UASB با بار زیاد را به همراه راکتور کنقطع متوالی (SBR) برای تصفیه فاضلاب حاصل از فرآوری سیب و آب میوه به منظور کاهش BOD از ۹۰۰۰ – ۶۰۰۰ میلی گرم در لیتر به کمتر از ۱۰ میلی گرم در لیر به کار بردند. ماهادواسوامی و ونکاتارامان [۱۴] روشی بی هوازی را برای تصفیه زائدات ناشی از فرآوری میوه به منظور تولید گاز و به دنبال آن استفاده از پساب تصفیه شده به این روش برای پرورش ماهی مطرح کردند.
تصفیه و دفع زائدات ناشی از فرآوری سبزیجات نیز به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است. تدالدیو گلدمن [۱۵] مشکل برخاسته از تصفیه زائدات ناشی از سبزیجات را مطالعه کردند. پساب خروجی از برکه ته نشینی فاضلاب با پلیمر کاتیونی تصفیه شده و پساب حاصل قبل از دفع در زمین های مجاور به شکل آبیاری، به منظور حذف بو به واحد شناورسازی با هوای محلول هدایت شد. گو و لین [۱۶] فاضلاب حاصل از فرآوری سیب زمینی را با یک روش ترکیبی متشکل از یک راکتور UASB به همراه یک صافی بی هوازی با جریان رو به بالا تصفیه کردند. آنها توانستند از ۹۵ درصد از COD و جامدات معلق را کاهش دهند. میزان تولید گاز ۰٫۳۱ متر مکعب متان به ازای هر کیلوگرم COD حذف شده بود.
تای [۱۷] از روش بیولوژیکی به شکل فرآیند لجن فعال برای تصفیه فاضلاب حاصل از دانه سویا استفاده کرد و موفق به حذف BOD و TSS و نیتروژن و فسفر به ترتیب تا ۹۵ ، ۹۰ ، ۶۷ ، ۵۷ درصد شد. تصفیه هوازی فاضلاب حاصل از فرآوری سیب زمینی بوسیله فرآیند لجن فعال با اختلاط کامل در MLSS با غلظت بین ۲۰۰۰ تا ۸۰۰۰ میلی گرم در لیتر، نسبت BOD به MLVSS ، ۰٫۱۵ تا ۰٫۴۷ ، زمان ماند هیدرولیکی ۰٫۹ تا ۸٫۷ روز و بار آلی بین ۰٫۱۶ تا ۱٫۹۲ کیلوگرم در مترمکعب در روز شرح داده شده است [۱۸]. دمای پایین هوا اثر نامطلوبی بر فرآیند نداشت. حذف BOD بیش از ۹۰ درصد، زمانی که سیستم به صورت لجن فعال بهره برداری شود، ۸۰ – ۷۰ درصد، زمانی که سیستم بدون برگشت جریان و بدون زلال ساز ثانویه بهره برداری شود، و بیش از ۹۶ درصد حذف کلیفرم نیز حاصل شد. منون گریمز [۱۸A] یک سیستم کاروسل در مقیاس آزمایشگاهی و در مقیاس کامل را برای تصفیه فاضلاب حاصل از فرآوری سیب زمینی ایجاد کردند، و در زمان ماند هیدرولیکی ۵٫۲ روز و MLSS برابر با ۴۱۷۰ میلی گرم در لیتر، ۹۲ درصد از TKN و ۵۸ درصد از فسفر را حذف کردند.
منون و همکاران [۱۹] از یک راکتور بی هوازی با بستر سیال برای تصفیه فاضلاب حاصل از فرآوری مواد غذایی استفاده کردند و توانستند ۷۷ درصد از COD را در بار حجمی ۴۰ کیلوگرم COD در مترمکعب در روز حذف نمایند.
۳- سایر صنایع فرآوری مواد غذایی
در میان سایر محصولات غذایی، فاضلاب های نیازمند تصفیه شامل فاضلاب های ناشی از برنج، قهوه، شیرینی پزی، نشاسته و گلوکز هستند.
۱-۳- برنج
بانرجی و پندی [۲۰] مطالعات تصفیه پذیری را در مورد فاضلاب ناشی از برنج نیم پز شده انجام دادند. فاضلاب حاصل دارای بوی گندیدگی، pH برابر با ۴٫۹، جامدات کل برابر با ۳٫۹۶ گرم در لیتر، جامدات کل محلول برابر با ۳٫۷۵ گرم در لیر، کلرید برابر با ۰٫۵۳ گرم در لیتر، سولفات برابر با ۰٫۲ گرم در لیتر، فلوراید برابر با ۲۰ میلی گرم در لیتر، سدیم برابر با ۰٫۴۱ گرم در لیتر، پتاسیم برابر با ۰٫۹۲ گرم در لیتر، کلسیم برابر با ۰٫۲۲ گرم در لیتر، COD برابر با ۲۷۳۶ میلی گرم در لیتر، BOD برابر با ۱۵۷۶ میلی گرم در لیتر، نیتروژن کجلدال برابر با ۱۵ میلی گرم در لیتر و فسفر برابر با ۸ میلی گرم در لیتر بود. تصفیه شیمیایی با پودر رنگبر، آلوم و آهک، همراه با هوادهی به مدت ۱۵ دقیقه، ۵۸ درصد از COD و ۳۰٫۷ درصد از کل جامدات محلول (TDS) را حذف کرد. تماس با ۵ گرم زغال سبوس برنج به مدت ۲۴ ساعت و به دنبال آن تصفیه با پودر رنگبر، آلوم و آهک؛ ۶۱٫۱ درصد از TDS و ۸۷٫۷ درصد از COD را حذف کرد.
زمانی که زغال فعال جایگزین زغال سبوس دار شد، با حفظ سایر مراحل تصفیه، میزان حذف TDS به میزان ۷۵٫۷ و میزان حذف COD به میزان ۹۷٫۸ درصد بود. در تمامی موارد، بوی گندیدگی به طور کامل حذف گردید. کیم و چوی [۲۱] ظرفی جذب سطحی کربن فعال پوسته برنج را با کربن فعال تجاری موجود در بازار مقایسه کردند. آنها دریافتند که کربن پوسته برنج ظرفیت جذب بالاتری نسبت به کربن تجاری در جذب فنول دارد. به علاوه، کربن پوسته برنج توانست نیتروژن آمونیاکی را نیز حذف نماید در حالی که کربن تجاری قادر به انجام این امر نبوده است. نایتینگل [۲۲] کاربرد هوادهی گسترده با یک سیستم هوادهی دیفیوزری با زنجیره متحرک و زمان ماند طولانی جامدات را شرح داد. حذف BOD به میزان ۹۹٫۷ درصد بود. در مطالعه ای دیگر [۲۳] با کاهش در غلظت سدیم و افزودن میکرونوترینت ها، در راکتورهای بی هوازی در مقیاس پایلوت که فاضلاب حاصل از فرآوری برنج را تصفیه می کردند، میزان حذف COD تا ۹۳ درصد افزایش یافت.
۲-۳- قهوه
دشپاندی، گادکاری و کائول [۲۴] فرآیندهای خشک و مرطوب فرآوری میوه قهوه را شرح داده و مطالعاتی در مقیاس آزمایشگاهی در مورد تصفیه فاضلاب تولیدی در این روش ها انجام دادند. متوسط آب مورد نیاز، ۴۶ مترمکعب به ازای هر تن قهوه فرآوری شده بود. فاضلاب تولیدی دارای طبیعت اسیدی با میزان pH برابر با ۳٫۵ تا ۳٫۹ و COD برابر با ۷۲۳۵ میلی گرم در لیتر و BOD برابر با ۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر بود. فاضلاب به یک واحد ته نشینی ساده هدایت شد که پس از ۴ ساعت ته نشینی، ۲۰ تا ۲۳ درصد از COD و ۱۷ درصد از BOD و ۵۷٫۵ درصد از جامدات معلق حذف شدند. تصفیه شیمیایی شامل افزودن ۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر آهک و ۳۰۰ میلی گرم در لیتر کلرید فریک بود. نتایج آزمایش جار تنها ۳۰ درصد حذف COD و ۱۰ درصد حذف BOD را نشان داد. حجم بالایی از لجن تشکیل شد، که بعد از ۳ – ۲ ساعت شناور شد. بنابراین در آزمایشات بعدی از آهک تنها به منظور افزایش pH تا ۷ استفاده شد. تصفیه بیولوژیکی مورد آزمایش شامل لاگون سازی بی هوازی به مدت ۴ روز بود که میزان bod را تا ۸۵ درصد کاهش داد. در یک زمان ماند ۲۰ روزه میزان کاهش BOD برابر با ۹۶ درصد بود. تکمیل نوترینت ها به منظور حفظ نسبت BOD به N به P در ۱۰۰ به ۲٫۵ به ۰٫۵ ضروری است. پساب حاصل از تصفیه به داخل یک لاگون هوازی با مدت زمان ماند ۳ روزه و MLSS برابر با ۵۰۰ میلی گرم در لیتر انتقال یافت. در این مرحله نیز تکمیل نوترینت ها ضروری اس اما پساب، از نظر تخلیه به آب های سطحی داخلی (غیر ساحلی) مناسب بود. تصفیه مستقیم فاضلاب با فرآیند لجن فعال با هوادهی به مدت ۱۲ ساعت و MLSS برابر با ۴۰۰۰ میلی گرم در لیتر، ۸۰٫۳ درصد از BOD و ۶۸٫۸ درصد از COD را حذف کرد. با افزایش زمان هوادهی به ۶۰ ساعت، میزان حذف BOD به ۹۸٫۲ درصد رسید. نویسندگان ۳ گزینه را برای تصفیه پیشنهاد کرده اند: (۱) آشغال گیری، متعادل سازی جریان، ۸ روز لاگون سازی بی هوازی، به همراه هوادهی گسترده در بار ۰٫۱ کیلوگرم BOD به ازای هر کیلوگرم MLSS یا KgBOD/KgMLSS و میزان MLSS برابر با ۴۰۰۰ میلی گرم در لیتر، (۲) همانند روش قبل، فقط جایگزینی هوادهی گسترده با لاگون سازی هوازی به مدت ۳ روز، به همراه برکه جلادهی، (۳) آشغال گیری، لاگون سازی بی هوازی به مدت ۹ روز، فیلتراسیون بی هوازی دو مرحله ای به ترتیب با بارهای ۰٫۵ کیلوگرم و ۰٫۱۵ کیلوگرم BOD در مترمکعب، و یک برکه جلادهی با زمان ماند ۵ روز
دینسدیل و همکاران [۲۵] مطالعاتی را درمورد هضم مزوفیلیک بیهوازی پیوسته درمورد فاضلاب حاصل از فرآوری قهوه محتوی قهوه آسیاب شده انجام دادند. در میزان بار برابر با ۱٫۳ کیلوگرم COD در مترمکعب در روز، میزان کاهش COD و کل جامدات فرار درمورد هر یک ۶۰ درصد بود.
۳-۳- صنعت شیرینی پزی
صنعت شیرینی پزی بخش مهمی از صنایع پردازش مواد غذایی را تشکیل می دهد. این صنعت فاضلابی با غلظت بالا از مواد با قابلیت تجزیه بیولوژیکی تولید می کند که به راحتی توسط روش های بی هوازی و هوازی تصفیه می شود. تیونی و همکاران [۲۶] مشخصات و قابلیت تصفیه پذیری فاضلاب حاصل از یک واحد شیرینی پزی که شیرینی کرم دار شکلاتی، قطعات کارامل پوشیده با کرم شکلاتی، ویفر شکلاتی، قطعات میوه پوشیده شده با شکلات و کرم شکلاتی تولید می کرد را بررسی کردند. خصوصیات فاضلاب در جدول ۵ داده شده است.
تصفیه شیمیایی فاضلاب با آلوم و آهک (۲۵۰ میلی گرم در لیتر)، ۳۰ درصد از COD را کاهش داد. سولفات آهن و آهک (۷۵۰ میلی گرم در لیتر) نیز ۴۰ درصد از BOD را کاهش داد. این پساب پس از تکمیل نوترینت ها به روش بیولوژیکی در یک راکتور منقطع متوالی (SBR) مورد تصفیه قرار گرفت.میزان بار COD به کار رفته ۰٫۶۶ گرم COD در هر گرم MLSS و میزان کاهش COD تا ۹۷ درصد بود. با کاهش بیشتر میزان بار ورودی، هیچ گونه بهبودی در میزان کاهش COD مشاهده نشد. فرآیند تصفیه پیشنهاد شده توسط نویسندگان شامل: آشغال گیری، متعادل سازی جریان، تصفیه شیمیایی، تصفیه توسط SBR، تصفیه شیمیایی برای کاهش بیشتر COD، آماده سازی لجن با آهک و آبگیری در یک صافی فشاری بود.
جدول ۵ مشخصات فاضلاب شیرینی پزی
۴-۳- نشاسته
یکی از فراوان ترین نوترینت های کربوهیدارته طبیعی، متشکل از واحدهای متصل گلوکز D- ، که به صورت انبوه در دانه ها، میوه ها، غده ها، ریشه ها و مغز ساقه گیاهان یافت می شود و کاربردهای فراوانی در صنعت داروسازی، صنایع غذایی و تغذیه، صنعت نساجی و غیره دارد. فاضلاب های بوجود آمده در طول فرآیند تولید، بسته به مواد خام مصرفی به عنوان منبع نشاسته، در کیفیت و حجم متغیر هستند. فرآیند درجه اول فرآوری نشاسته تاپیوکا (Tapioca)، از درجه بالایی از مکانیزاسیون بهره می برد، در حالی که فرآیند درجه دوم بیشتر کارگر محور می باشد [۲۷]. خصوصیات شیمیایی فاضلاب های حاصل از نشاسته درجه اول و درجه دوم در جدل ۶ داده شده است.
جدول ۶ مشخصات شیمیایی فاضلاب های حاصل از فرآوری نشاسته تاپیوکا
تولید پودر نشاسته نیازمند ۳۰ تا ۵۰ مترمکعب آب به ازای هر تن می باشد، در حالی که تولید خلال و برگه های سیب زمینی یک فرآیند خشک است. تولید نشاسته ساگو (Sago)، جریان فاضلابی با ترکیب ارائه شده در جدول ۷ تولید می کند.
جدول ۷ ترکیب فاضلاب حاصل از تولید نشاسته ساگو
تصفیه فاضلاب نشاسته معمولاً بوسیله روش های بیولوژیکی انجام می شود، که در آن یک مرحله تصفیه بی هوازی شامل لاگون سازی بی هوازی، به همراه برکه های اختیاری و برکه های تثبیت هوازی، پسابی با کیفیت قابل قبول تولید می کنند. پساب تصفیه شده را می توان برای پرورش اسپیرولینا (Spirulina)، که یک غذای مفید برای دام است، به کار برد [۲۸]. تصفیه بی هوازی با استفاده از صافی های با جریان رو به بالا و رو به پایین، UASB، راکتورهای با بستر سیال و غشاء ثابت نیز انجام شده است. ظرفیت واحدهای UASB از ۵ تا ۱۵ کیلوگرم COD در مترمکعب، در دمای ۳۵ – ۳۰ درجه سانتیگراد متغیر است [۲۹]. این فاضلاب ها دچار کمبود نیتروژن و فسفر هستند. بنابراین تکمیل نوترینت ها ضروری است. نشاسته یک ماده نسبتاً نامحلول بوده که می تواند با نصب زلال سازهای اولیه از فاضلاب بازیابی شود [۲۷].
تصفیه فاضلاب نشاسته به منظور کنترل آلودگی، تولید بیوگاز و استفاده از پساب تصفیه شده در آبیاری و کاربرد لجن به عنوان احیا کننده خاک به نحو کارآمدی توسط یک کارخانه در تایلند تشریح شد. در سال ۲۰۰۱، این کارخانه روزانه ۵۵۰ تن نشاسته تولید می کرد و پساب حاصل از آن به داخل لاگون های روباز که ۲۰۰ هکتار زمین با ارزش را اشغال می کرد تخلیه می شد. فاضلاب به روش بی هوازی هضم شده اما گاز تولید شده به اتمسفر تخلیه می شد. به همین منظور، کارخانه لاگون هایی را بصورت خطی ساخت و سطح آنها را با یک غشای پلاستیکی پوشاند، گاز حاصل از هضم بی هوازی به این روش جمع آوری شده و برای خشک کردن نشاسته و تولید انرژی به کار رفت. در حدود ۸۶ درصد از انرژی مورد نیاز برای عملکرد کارخانه از گاز تولید شده بدست آمد. در سال ۲۰۰۳، گاز تولیدی ۸۰۰۰۰ مترمکعب در روز بود. انتظار می رفت که با افزایش تولید نشاسته تا ۷۵۰ تن در روز، افزایش مشابه در حجم فاضلاب تولید شده میزان تولید گاز را تا ۱۲۰۰۰۰ مترمکعب در روز افزایش دهد، که برای تأمین انرژی مورد نیاز کارخانه کافی بود. مزیت دیگر طرح این بود که بیش از ۳۶۰۰۰۰ تن کربنی که در سال به اتمسفر راه می یافت، ذخیره شد [۳۰]. نمونه مشابه دیگری از تولید بیوگاز و استفاده از فاضلاب حاصل از تولید گلوکز و نشاسته توسط تیواری [۳۱] ارائه شده است. کارخانه مورد نظر هر سال ۴۰۰۰۰ تن ذرت و ۲۵۰۰۰ تن غده تاپیوکارا فرآوری کرده و روزانه ۱۶۰۰ مترمکعب فاضلاب با BOD ای در حدود ۶۰۰۰ میلی گرم در لیتر، COD ای برابر با ۱۲۰۰۰ میلی گرم در لیتر و pH ای بین ۴٫۸ تا ۵٫۵ تولید می کرد. یک راکتور UASB میزان BOD را تا ۸۰ و COD را تا ۷۰ درصد کاهش داده و ۸۰۰۰ مترمکعب گاز در روز تولید کرد، که این گاز در بویلرها به منظور تولید بخار به کار رفت. میزان صرفه جویی خالص ۳۲ لخ روپیه (RS-32 Lakh) در سال درمورد سوخت و ۱۶ لخ روپیه درمورد مواد شیمیایی بود که قبل از راه اندازی راکتور UASB مورد نیاز بود. دوره بازپرداخت در حدود ۴ سال و با ارزشی بیش از ۱٫۸ کرور روپیه درمورد خروجی تصفیه خانه بود. رائو و همکاران [۳۲] مشخصات و تصفیه فاضلاب حاصل از یک واحد تولیدی با ظرفیت تولید ۲۰ تن گلوکز مایع را مورد مطالعه قرار دادند. کارخانه روزانه ۲۵۵۰ مترمکعب آب استفاده کرد که ۱۵۰۰ مترمکعب در روز از آن، آب کندانسور بارومتریک بود. مواد اولیه به کار رفته شامل خلال سیب زمینی، نشاسته، غده های تاپیوکا و ذرت خوشه ای بودند. مشخصات فاضلاب به جزء آب کندانسور بارومتریک و آب احیا شده واحد تعویض یون، در جدول ۸ نشان داده شده است.
جدول ۸ خصوصیات فاضلاب
نتایج حاصل از بررسی ها در مقیاس آزمایشگاهی بر روی فاضلاب، ۹۵ درصد کاهش جامدات معلق، ۳۳ درصد کاهش BOD و ۳۰ درصد کاهش COD را در مدت زمان ۴ ساعت ته نشینی ساده نشان داد. لاگون بی هوازی، بذردهی شده با ۲۰ درصد لجن در یک زمان نگهداری ۴ تا ۱۵ روزه و میزان بار BOD برابر با ۰٫۳۸ تا ۱٫۴ کیلوگرم در متر مکعب در روز، ۸۳ تا ۹۷ درصد از BOD و ۸۷ تا ۹۴ درصد از COD را کاهش داد. تصفیه هوازی در یک کانال اکسیداسیون، با بارگذاری ۰٫۱۹۵ کیلوگرم BOD به ازای هر کیلوگرم MLSS (واحد آن MLSSKgBOD/Kg)، در یک زمان هوادهی ۱۲ ساعته و MLSS برابر با ۴۰۰۰ میلی گرم در لیتر به ترتیب ۹۶ و ۸۴ درصد از BOD و COD را کاهش داد.