بخشی از مقاله
چکیده
اختلاف آبوهوایی و سلیقه، نوشابه را به یکی از کالاهای پرمصرف تبدیل نموده و موجب شده است که این صنعت، روند رو به رشدی در سراسر جهان داشته باشد. اما مواد آلاینده در پساب کارخانههای نوشابهسازی باعث مشکلات زیست محیطی متعددی میشود که از نظر شاخصهای آلودگی مانند C.O.D، T.D.S و N.T.U تفاوت قابل ملاحظه ای با فاضلاب شهری دارد و نباید به سادگی در آن تخلیه شود. متاسفانه در ایران به آلودگی ناشی از پساب این صنعت توجه زیادی نمی شود . در این مقاله ضمن ارزیابی فرآیندهای حذف آلایندهها از پساب کارخانه نوشابهسازی و مراحل آن، به بررسی روشهای نوین در مقایسه با روشهای مرسوم مثل لجن فعال برای حذف آلایندهها پرداخته شده است . سپس یکی از سیستمهای نوین، روش راکتورهای بیولوژیکی غشائی، مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که با استفاده از این روش راندمان حذف آلاینده های TOC، COD و BOD در این صنعت بالای 90 درصد خواهد بود. در این پژوهش به مروری بر روشهای تصفیه فاضلاب صنایع نوشابه سازی پرداخته میشود و در برخی موارد مطالعه موردی آورده شده است و روشهای حاضر را با هم مقایسه میشوند. خواهیم دید که با روش های جذب سطحی با استفاده از ستون کربن فعال میتوان پساب مرحله بطری شویی را تصفیه کرد و به مصارف عمومی مانند فضای سبز و شستشوی سالن به چرخه مصرف برگردانده شود که از این راه تا %40 در مصرف آب صرفهجویی می-شود. نتایج نشان میدهند که راکتورهای غشایی بیولوژیکی میتوانند تا TOC % 94 و COD و تا BOD % 97 را کاهش دهند. روشهای بیولوژیکی اگرچه برای حذف آلودگی از پساب این صنعت بازده قابل قبولی را از خود نشان داده اند، اما پژوهشهای بیشتری در آینده در این زمینه جهت دستیابی به تکنولوژی پیشرفته تر و رسیدن به درصدهای پایین تر از شاخص های آلودگی مورد نیاز است.
کلمات کلیدی: صنایع نوشابه سازی، تصفیه فاضلاب، لجن فعال، راکتور UASB، راکتورغشایی بیولوژیکی
-1 مقدمه
آشامیدنیها بدلیل اینکه حاوی بسیاری از مواد مغذی مثل ویتامین ها هستند، از اهمیت زیادی در زندگی روزمره برخوردار هستند . صنعت نوشابه سازی با سابقه بیش از 50 سال در ایران و حضور 132 واحد تولیدی از یکی از کالاهای مصرفی در مباحث اقتصادی و اجتماعی حائز اهمیت است. تعداد محدودی از واحدها تحت لیسانس بوده و مابقی بصورت مستقل عمل می کنند. در ایران، میزان تولید نوشابه گازدار 2,4 میلیارد لیتر در سال است که مصرف سرانه هر نفر معادل 33 لیتر است. از مهمترین واحدهای نوشابه سازی میتوان به گروه نوشابه سازی پپسی، زم زم ایران، خوشگوار و ارم نوش اشاره کرد . نوشابه شامل آب، شکر، ترکیبات طعم دهنده یا آب میوه، مقداری دی-
۱
اکسیدکربن و سایر افزودنیها است. یکی از آلایندههای مهم محیط زیست پساب کارخانه نوشابهسازی میباشد که آلاینده این پساب شامل مواد آلی قابل تجزیه و ترکیبات آلی فرار و فلزات سمی و میکروارگانیسم های بیماری زا و مواد قلیایی و شوینده است که می توان با صرفه جویی و اعمال روش های کارآمد در جهت تصفیه آب های مصرفی در کارخانه ها زمینه مصرف آنها در جاهای دیگر فراهم کرد.
مقصودی و قبادی نژاد (1383)، از میان میکروارگانیسم هایی که از سطوح کارخانه نوشابه سازی و لجن فعال آن جدا شد، مخمرها را به دلیل فعالیت در محیطی با غلظت زیاد قندی و PH قلیایی انتخاب نمودند. از میان مخمرها، پیچاساتیوP1P0F بیشترین کاهش (%87 ,5) TOC در دمای 30 درجه سانتی گراد از خود نشان داد.
آب در صنعت نوشابه سازی سه نوع مصرف دارد.
-1 آبی که از تصفیه شیمیایی گذرانده میشود و برای تهیه نوشابه استفاده می شود.
-2 آبی که تصفیه صنعتی (سختی زدایی) شده برای دیگ های بخار و بطری شویی استفاده میشود. -3 آبی که برای مصارف عمومی مانند فضای سبز و شستن سالن و... بکار میرود.
علیرغم اینکه کارخانههای تولیدی صنایع غذایی از میزان بالای آلودگی آلی و بیولوژیکی برخوردار می باشد، صنعت نوشابه سازی نسبت به سایر صنایع حداقل آلودگی زیست محیطی را دارد که فاضلابعمدتاً حاصل از شستشو شیشه-های نوشابه، شستشوی ماشین آلات و مخازن سالنهای تولید است. با توجه به اینکه برای شستشوی شیشههای نوشابه از سود استفاده می شود، فاضلاب این واحدهامعمولاً قلیایی میباشد.
در پژوهش صادقی فرد و کربلایی قمی (1387)، در یک دوره 5 ماهه عملکرد کربن فعال در جذب آلایندههای موجود در پساب مرحله بطری شوی مورد بررسی قرار گرفت و متناسب با آن ایزوترم های جذب لانگمیرP1F2P و فروندلیچP3P2F ترسیم شد. نتایج حاصل از داده های جذب نشان می دهد که مدل لانگمیر از همبستگی بهتری نسبت به فروندلیچ برخوردار میباشد، علاوه بر این ظرفیت جذب کربن فعال با کاهش PH بطور چشم گیری افزایش می یابد.
-2 منابع اصلی فاضلاب
منابع اصلی فاضلاب در کارخانه نوشابه سازی عبارتند از:
الف) فاضلاب حاصل از اتاق شربت: از این محوطه % 50 از کل مقدار BODP3F4P که به فاضلاب تخلیه می شود در اینجا تولید می شود و این به خاطر غلظت شکر در شربت است.
ب) فاضلاب حاصل از عملیات تغییر روش و عملیات پر کردن: تغییر روشها هم باعث تخلیهی زیاد BOD و ورود آن به سیستم فاضلاب می شود. اگرچه رویکردها مثل ترکیدگی خطوط و اندازهگیری حتی آخرین قطرهی شربت در راستای بهینه سازی فرآورده اتخاذ می شوند، باز هم مقادیر زیادی از BOD در سیستم تخلیهی فاضلاب دیده میشوند که این به خاطر ماهیت غلیظ شربت است. طی انجام عملیات پر کردن نیز اصلیترین منبع تولید BOD همان چکهها و نشتی-ها هستند که معمولاً به خاطر تجهیزات قدیمی یا سیستم های ضعیف نگهداری است. درزهایی که نشتی دارند،
اتصالات، واشرها و غیره همگی در این کار تاثیر دارند.
ج) فاضلاب حاصل از خرد کردن بطری : این مرحله هم می تواند مقادیر زیادی BOD در طرح تولید کند. قوطیهایی که نشتی دارند، آ نهایی که کم یا زیاد پر شده اند، آنهایی که مشخصات ندارند و یا از بازار برگشت خوردهاند معمولاً خود ظرف کنار گذاشته و خرد می شود و محتوی داخل آن هم به سیستم فاضلاب ریخته خواهد شد.
د) فاضلاب حاصل از سیستم گندزدائی: این سیستم منبع اصلی و مهم تولید BOD نیست، چون اغلب مواد شیمیائی گند زدا (مواد گندزدا، مواد فعال در سطح و غیره) با غلظت های اندک استفاده می شوند.
Pichia Satoi ۱ Longmire ۲ Frond lich ۳
Biochemical Oxygen Demand ٤
۲
BOD، پاسخ سریع به
با توجه به اینکه اکثر کارخانه ها خطوط تولیدی خود را از بطری شیشه ای به ظروف یکبار مصرف PET5P4F تغییر دادهاند، لذا به تناسب آن حجم فاضلاب تولیدی واحدها به حداقل رسیده است. هرچند که تولید و بسته بندی نوشابه در ظروف یکبار مصرف PET هم مشکلات زیست محیطی قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت.
-3 تصفیه فاضلاب کارخانه نوشابه سازی
برای فاضلاب صنایع نوشابهسازی بهترین روش، تصفیه رویکرد بیولوژیک است؛ چون میزان شکر در این نوع فاضلابها بالاست و هیچگونه پروسهی تصفیه دیگری (لختگی، اکسیداسیون شیمیائی- ازون، کلرین یا کربن فعال شده) برای آنها مناسب نیستند.
دو نوع پروسهی اصلی عمل آوری بیولوژیکی وجود دارد:
الف) نوع هوازی که در حضور اکسیژن انجام می شود و با معادلهی ساده شدهی زیر نشان داده می شود:
CRxRHRyRORzR + OR2R + Bacteria ≥ COR2R + HR2RO + Bacteria (1)
ب) نوع بی هوازی که در غیاب اکسیژن انجام می شود و با معادله ی ساده شدهی زیر نشان داده می شود:
CRxRHRyRORzR + Bacteria ≥ COR2R + CHR4R + Bacteria (2)
هر دو معادله نمایانگر این موضوع است که باکتری برای کاهش مواد ارگانیک به مواد ساده تر و با آلایندگی کمتر نیاز است.
الف) پروسه های تصفیه هوازی دو رویکرد در تصفیه هوازی وجود دارند، رشد پیوسته و رشد معلق. رشد پیوسته؛ یعنی مایع روی یک لایهی باکتریایی
لجنی در گردش باشد و به سطحی چسبیده باشد. BOD در لایهی لجنی منتشر شده و از طریق متابولیسم به PHR2RO6P5F و PCOR2R7P6F تبدیل میشود که در حقیقت از این لایه شسته می شوند. این لایه ی لجنی در شرایط هوازی با هوا یا اکسیژن محلول در آب ساخته شده و روی لایه در چرخش است که بیوفیلترP8P7F یکی از نمونه های این نوع رویکرد است. رشد معلق؛ یعنی اینکه باکتری ها در مایع به شکل معلق هستند و اکسیژن هم از طریق حباب زدن هوا به مایع تامین می-شود. رشد باکتریها معمولاً بیولجنP9P8F نامیده میشود که از مایع کاملاً جداست. پروسه های هوازی به مواد مغذی، نیتروژن و فسفر نیاز دارند تا غلظت و تراکم مورد نیاز را داشته باشند و حامی رشد باکتریها باشند و میزان PH را در حد خنثی 6,5) تا (9,0 نگه دارند.
-1 بیو فیلتر:
بیوفیلتر شبیه یک برج خنککنندهP10P9F است که در آن آب روی محیط پلاستیکی که سطح تماس بالایی دارد، در گردش است. در بیوفیلترها، باکتری یا لجن به سطح محیط پلاستیکی چسبیده است. پروسهی کارآمد و دارای هزینه-های مناسب برای حذف60 تا 80 درصدی BOD و تا از نظر فضا هم در 30 فوت میتواند بنا شود. اگرچه حذف بالای
80 درصد به رویکردهای عظیمتری نیاز دارد.
مزایای رویکرد بیوفیلتر عبارتند از؛ شروع بکارسریع، تعدیل سازی جریانات نوساندار و بارهای شوکهای سمی و تولید کمتر رسوبات بیولوژیکی در مقایسه با سایر پروسه های هوازی.
