تصفیه فاضلاب صنایع غذایی (اهمیت+روشها)

تصفیه فاضلاب صنایع غذایی

اهمیت و ضرورت تصفیه فاضلاب صنایع غذایی

صنایع غذایی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان آب در بخش صنعت هستند و حجم قابل توجهی فاضلاب با بار آلودگی بالا تولید می‌کنند. صنایع نوشابه‌سازی، روغن نباتی، لبنیات و داروسازی به ترتیب با تولید ۳۴%، ۳۰.۳۱%، ۱۴.۴۴% و ۵.۶۶% بیشترین سهم را در تولید فاضلاب دارند (محوی et al., 2005). آلوده‌ترین فاضلاب تولیدی از نظر بار آلی مربوط به کارخانجات الکل‌سازی با BOD5 برابر با ۴۴۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر می‌باشد (محوی et al., 2005). به دلیل توانایی بالقوه فاضلاب‌ها در آلوده‌سازی منابع غذایی و آب‌ها، تصفیه فاضلاب صنایع غذایی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است (بیرگانی et al., 2017).

ویژگی‌های فاضلاب صنایع غذایی

فاضلاب صنایع غذایی دارای ویژگی‌های خاصی است که تصفیه آن را چالش‌برانگیز می‌کند:

• بار آلی بالا (BOD و COD بالا)
• نوسانات شدید در میزان و ترکیب فاضلاب
• وجود چربی و روغن در برخی صنایع غذایی
• تغییر در کیفیت فاضلاب با توجه به فصل، زمان، نوع و میزان محصول (جاوید et al., 2015)

در مطالعه‌ای که در کارخانه مینو خرمدره انجام شد، دامنه تغییرات pH، مواد معلق کل، BOD، COD، چربی و روغن در قسمت‌های مختلف کارخانه به ترتیب ۳.۹۵-۱۰.۹۶، ۰-۱۶۳۷.۷، ۱.۹-۵۹۶۷۴، ۶-۹۹۶۰۰، ۰-۱۰۰۸ میلی‌گرم بر لیتر اندازه‌گیری شد که نشان‌دهنده تنوع بالا در ترکیبات فاضلاب صنایع غذایی است (جاوید et al., 2015).

روش‌های تصفیه فاضلاب صنایع غذایی

۱. روش‌های بیولوژیکی

الف) سیستم لجن فعال

سیستم لجن فعال یکی از رایج‌ترین روش‌های تصفیه فاضلاب صنایع غذایی است. در مطالعه‌ای در شهرک صنعتی آمل، عملکرد سیستم لجن فعال تلفیقی با بستر ثابت در تصفیه فاضلاب صنایع غذایی با ظرفیت ۱۷۰۰ مترمکعب در روز بررسی شد. نتایج نشان داد که بازده حذف COD بین ۹۸ تا ۹۹ درصد به‌دست آمد که نشان‌دهنده کارایی بالای این روش است (عظیمی & طاهریون, ۲۰۱۳).

ب) بیوراکتورهای غشایی (MBR)

بیوراکتورهای غشایی نسبت به روش‌های متداول تصفیه فاضلاب صنعتی از کارایی بالاتری برخوردارند. مطالعات نشان داده‌اند که این سیستم‌ها می‌توانند بیش از ۹۸% BOD و ۹۹% COD را حذف کنند. همچنین راندمان حذف مواد معلق (TSS) نیز بیش از ۹۰% است (Garg & Chaudhry, 2017).

ج) لاگون‌های هوادهی

لاگون‌های هوادهی به دلیل قابلیت انعطاف قابل ملاحظه و توانایی تحمل شوک‌های آلی و هیدرولیکی، کاربرد وسیعی در تصفیه فاضلاب‌های صنایع غذایی دارند. در تحقیقی که بر روی لاگون‌های هوادهی در شهرک صنعتی بوعلی همدان انجام شد، راندمان حذف TSS، BOD، COD و کلیفرم‌ها به ترتیب ۷۳.۵۶%، ۹۱.۵۸%، ۸۹.۹۵% و ۹۹.۹۶۸% بود که نشان‌دهنده کارایی قابل قبول این سیستم است (ندافی et al., 2005).

د) برکه‌های تثبیت

برکه‌های تثبیت نیز برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی پربار نظیر فاضلاب کشتارگاه‌ها و صنایع لبنی و غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، مطالعه‌ای که بر روی برکه‌های تثبیت در تصفیه فاضلاب کشتارگاه کرمانشاه انجام شد، نشان داد که کیفیت پساب خروجی به استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست نمی‌رسد و نیاز به اصلاحاتی مانند بهره‌برداری مناسب، جداسازی خون از فاضلاب خام و استفاده از برکه‌های تکمیلی دارد (کیا, ۲۰۰۵).

ه) روش ترکیبی بی‌هوازی-هوازی (AO)

روش ترکیبی بی‌هوازی-هوازی (AO) یکی از مؤثرترین روش‌های بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب است. در پژوهشی که بر روی تصفیه بیولوژیکی فاضلاب صنعتی با استفاده از این روش انجام شد، کارایی حذف برای نیتروژن کل و TSS به‌ترتیب برابر با ۵۱.۳۵% و ۹۲.۲۱% بود (محمدی et al., 2021).

و) استفاده از میکروجلبک‌ها

استفاده از میکروجلبک‌ها یک روش نوین در تصفیه فاضلاب است. در پژوهشی، عملکرد میکروجلبک کلرلا ولگاریس در تصفیه فاضلاب خانگی مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که در شرایط بهینه رشد و در زمان ماند ۷۲ ساعت، این میکروجلبک قادر به حذف ۸۲% از BOD فاضلاب است (بیرگانی et al., 2017).

ز) پیل سوختی میکروبی (MFC)

پیل سوختی میکروبی به عنوان فناوری انرژی تجدیدپذیر چندمنظوره می‌تواند همزمان در تصفیه فاضلاب‌های مختلف و تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. توان خروجی پیل سوختی میکروبی و میزان تصفیه فاضلاب در آن به شرایط عملیاتی نظیر نوع فاضلاب، دبی ورودی، دما، pH، میزان بارگیری آلی و زمان ماند هیدرولیکی وابسته است (نوربخش et al., 2018).

۲. روش انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد و لخته‌سازی یکی از روش‌های فیزیکی-شیمیایی است که در تصفیه فاضلاب صنایع غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش به ویژه برای حذف ذرات کلوئیدی و مواد معلق مؤثر است (محمودآبادی et al., 2019).

هزینه‌های کنترل آلودگی و استفاده مجدد از پساب

هزینه‌های کنترل آلایندگی آب در صنایع غذایی قابل توجه است. در مطالعه‌ای که بر روی صنعت تولید قند و شکر انجام شد، مشخص شد که این صنعت به‌طور میانگین از لحاظ محیط زیستی ۶.۵ درصد ناکارآمد بوده است. با تصفیه مناسب فاضلاب و استفاده مجدد از آن، می‌توان موجب کاهش برداشت از آب‌های زیرزمینی شد (حسنی et al., 2020).

استفاده مجدد از پساب تصفیه شده

استفاده مجدد از پساب تصفیه شده یکی از راهکارهای مدیریت منابع آب است. در تحقیقی که بر روی پساب تصفیه شده تصفیه‌خانه پرکندآباد مشهد انجام شد، مقادیر میانگین شاخص‌های TSS، BOD5، COD، کروم، مس و روی در پساب خروجی با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست ایران مورد مقایسه قرار گرفت و مشخص شد که این پساب قابلیت استفاده جهت کشاورزی را دارد (مهرآوران et al., 2015).

نتیجه‌گیری

تصفیه فاضلاب صنایع غذایی یک ضرورت زیست‌محیطی است. با توجه به حجم بالای فاضلاب تولیدی و بار آلی زیاد آن، استفاده از روش‌های کارآمد تصفیه مانند بیوراکتورهای غشایی، سیستم‌های لجن فعال و روش‌های ترکیبی بی‌هوازی-هوازی توصیه می‌شود. با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین مانند پیل‌های سوختی میکروبی و استفاده از میکروجلبک‌ها، می‌توان علاوه بر تصفیه فاضلاب، از محصولات جانبی آن نیز بهره برد. همچنین، استفاده مجدد از پساب تصفیه شده در کشاورزی و فضای سبز می‌تواند به کاهش فشار بر منابع آبی کمک کند.

منابع

1. زارعی محمودآبادی، ط., طالبی، پ., احرامپوش، م. ح., جلیلی، م. (۲۰۱۹). بهینهسازی فرآیند انعقاد و لخته سازی در تصفیه فاضلاب صنایع غذایی: یک مطالعه آزمایشگاهی. مجله تحقیقات علوم پزشکی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان. بازیابی شده از https://journal.rums.ac.ir/article-1-4437-fa.html
2. محوی، ا. ح., مسافری، م., ناصری، س., حسین، م. (۲۰۰۵). بررسی کمی و کیفی فاضلاب صنایع غذایی و دارویی تهران بزرگ. مجله مهندسی محیط زیست دانشگاه علم و صنعت ایران. بازیابی شده از https://jest.srbiau.ac.ir/article_401.html
3. Garg, S., Chaudhry, S. (2017). Treatment of Wastewater of Food Industry by Membrane Bioreactor. International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology, ۴(۶), ۳۵-۳۹. https://doi.org/10.17148/iarjset.2017.4628
4. عظیمی، ن., طاهریون، م. (۲۰۱۳). عملکرد فرایند لجن فعال تلفیقی با بستر ثابت در تصفیه فاضلاب صنایع غذایی (مطالعه موردی: تصفیهخانه شهرک صنعتی آمل). مجله مطالعات مدیریت آب و فاضلاب. بازیابی شده از http://www.wwjournal.ir/article_3113_b27158e6a3d94ea70ddfeaedcb7c6073.pdf
5. جاوید، ا. ح., حسنی، ا. ح., گهواربند، س. (۲۰۱۵). بررسی کیفیت و کمیت فاضلاب های صنایع غذایی و تاثیر آن بر عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب (مطالعه موردی :کارخانه مینو- خرمدره). مجله مهندسی محیط زیست دانشگاه علم و صنعت ایران. بازیابی شده از https://jest.srbiau.ac.ir/article_6535_4b38ed3e53a38e25ac6bd498d0a5456d.pdf
6. عباسی بیرگانی، م., علیزاده، ر., طهماسبی انفرادی، س., سلطانیان، س. (۲۰۱۷). تصفیه بیولوژیکی فاضلاب خانگی با استفاده از میکروجلبک کلرلا ولگاریس در مقیاس آزمایشگاهی. مجله علوم و مهندسی محیط زیست. بازیابی شده از https://www.jewe.ir/article_46035_6d06919e2e52e073aebca6183e181f12.pdf
7. محمدی، ا., حیدرپور، م., کهن سال، م. م., حسام، م. (۲۰۲۱). تصفیه بیولوژیکی فاضلاب صنعتی (صنایع فلزی) با استفاده از روش ترکیبی بیهوازی-هوازی. مجله مهندسی و علوم محیط زیست. بازیابی شده از https://jise.scu.ac.ir/article_17151.html
8. خواجه حسنی، م., شهرکی، ج., شهیکی تاش، م. ن. (۲۰۲۰). ارزیابی هزینههای کنترل آلایندگی آب صنعتی: مطالعه صنعت تولید قند و شکر. مجله علوم و مهندسی محیط زیست دانشگاه سمنان. بازیابی شده از https://jem.semnan.ac.ir/article_4544_aa3d79ac82ed5930f3d4f1f50fc235ee.pdf
9. ملکوتیان، م., امین، م. م., جعفری منصوریان، ح., جعفرزاده، ن. ا. (۲۰۱۲). تولید الکتریسیته از طریق تصفیه فاضلاب شبیه سازی شده صنایع غذایی با استفاده از سلول سوخت میکروبی دو محفظه ای با استفاده از غشای نافیون. مجله بهداشت محیط. بازیابی شده از https://ijhe.tums.ac.ir/files/site1/user_files_693d76/tums-A-10-25-45-b6b1947.pdf
10. ترابیان، ع., مهجوری، م. (۲۰۰۵). بررسی وضعیت فاضلابهای صنعتی- تولیدی در صنایع استان تهران. مجله مطالعات مدیریت آب و فاضلاب. بازیابی شده از http://www.wwjournal.ir/article_2519_937d1d26b5705d96c5478460194c5196.pdf
11. ندافی، ک., واعظی، ف., فرزادکیا، م., کیمیایی طلب، ع. (۲۰۰۵). بررسی عملکرد لاگونهای هوادهی در تصفیه فاضلاب شهرک صنعتی بوعلی همدان. مجله مطالعات مدیریت آب و فاضلاب. بازیابی شده از http://www.wwjournal.ir/article_2135_16.html
12. مهرآوران، ب., انصاری، ح., بهشتی، ع. ا., اسماعیلی، ک. (۲۰۱۵). بررسی امکان استفاده از پساب تصفیه شده در آبیاری با توجه به اثرات زیست محیطی آن (مطالعه موردی پساب خروجی تصفیه خانه پرکندآباد مشهد). مجله توسعه تحقیقات در علوم کشاورزی. بازیابی شده از http://idj.iaid.ir/article_55013_20d9980228920b077035c2a0ae25a8f2.pdf
13. Valta, K., Kosanovic, T., Malamis, D., Μουστάκας, Κ., Loizidou, M. (2014). Overview of water usage and wastewater management in the food and beverage industry. International Journal of Environmental Science and Technology, ۱۱(۳), ۷۵۳-۷۷۰. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.934100
14. نوربخش، ف., ذوالفقارزاده، ف., پازوکی، م., رضایانی، م. ج. (۲۰۱۸). جایگاه فناوری پیل سوختی میکروبی در تصفیه انواع فاضلابهای صنعتی، خانگی و شهری. مجله مهندسی شیمی ایران. بازیابی شده از https://www.ijche.ir/article_112639_1db89e6a0a351837d57b6fb0adda3e5b.pdf
15. فرزاد کیا، م. (۲۰۰۵). بررسی کارایی برکههای تثبیت در تصفیه فاضلاب کشتارگاه شهر کرمانشاه. مجله مطالعات مدیریت آب و فاضلاب. بازیابی شده از http://www.wwjournal.ir/article_2505_375.html