در دو دهه گذشته، صنعت سیب‌زمینی رشد سریع را در سراسر جهان تجربه کرده است که با افزایش سرسام‌آور میزان پساب تولیدی همراه شده‌است. حجم زیادی از فاضلاب و ضایعات آلی در فرآوری سیب‌زمینی در نتیجه آب مورد استفاده در عملیات شستشو، پوست کندن و پردازش اضافی تولید می‌شود.
صنعت سیب‌زمینی به تولید مقادیر زیاد ضایعات آلی، معروف است. با این حال، تصفیه پساب‌های صنعتی برای حذف مواد آلی، اغلب بسیاری از خصوصیات زاید مضر دیگر را تغییر می‌دهد. تصفیه مناسب فاضلاب‌های فرآوری سیب‌زمینی برای به حداقل رساندن اثرات نامطلوب آنها بر محیط زیست ضروری است.
در حال حاضر، تقاضای فزاینده‌ای برای بهبود کیفیت منابع آب به موازات تقاضا برای محصولات نهایی بهتر وجود دارد. این الزامات صنعت سیب‌زمینی را موظف کرده است تا روش‌هایی را برای حذف مؤثر مواد جامد قابل ته‌نشینی و محلول از پساب فرآوری سیب‌زمینی، به‌منظور برآورده کردن محدودیت‌های ملی کیفیت آب، توسعه دهد. علاوه بر این، بهبود و تحقیق به کاهش ضایعات و استفاده از زباله‌های بازیافتی به‌عنوان محصولات جانبی اختصاص یافته‌است.
مطالب پیشنهادی:
فرآیند فرآوری سیب‌زمینی و منابع تولید فاضلاب آن
سیب‌زمینی خام با کیفیت بالا برای فرآوری سیب‌زمینی مهم است. کیفیت سیب‌زمینی بر محصول نهایی و میزان ضایعات تولید شده تأثیر می‌گذارد. به‌طور کلی، سیب‌زمینی با محتوای جامد بالا، محتوای قند احیا کننده کم، پوست نازک و شکل و اندازه یکنواخت برای فرآوری مطلوب است. سیب‌زمینی حاوی تقریباً 18٪ نشاسته، 1٪ سلولز و 81٪ آب است که حاوی ترکیبات آلی محلول مانند پروتئین و کربوهیدرات است.
ذخیره‌سازی
ذخیره‌سازی برای تأمین یک منبع ثابت سیب‌زمینی به خطوط فرآوری در طول فصل عملیات مورد نیاز است. کیفیت سیب‌زمینی ممکن است در ذخیره‌سازی بدتر شود، مگر اینکه شرایط کافی حفظ شود. مشکلات عمده مربوط به ذخیره‌سازی رشد جوانه، کاهش تجمع قند و پوسیدگی است. کاهش محتوای نشاسته و وزن مخصوص نیز ممکن است رخ دهد. جابجایی و نگهداری سیب‌زمینی خام قبل از فرآوری، عوامل اصلی در حفظ کیفیت بالای سیب‌زمینی و کاهش تلفات و بارهای ضایعاتی در طول فرآوری است.
شستشو
سیب‌زمینی خام باید به‌طور کامل شسته شود تا شن و ماسه و کثیفی از بین برود. شن و ماسه و کثیفی که به عملیات پوست کندن منتقل می‌شود می‌تواند باعث آسیب رساندن یا کاهش بسیار زیادی طول عمر تجهیزات پوست کن شود. مصرف آب برای شستشو از گیاهی به گیاه دیگر متفاوت است. نرخ جریان از 1300 تا 2100 گالن در هر تن سیب‌زمینی متغیر است. بسته به میزان کثیفی روی سیب زمینی‌های ورودی، فاضلاب ممکن است حاوی 100 تا 400 پوند مواد جامد در هر تن سیب‌زمینی باشد. در بیشتر موارد، مواد قابل تجزیه آلی به‌صورت محلول یا ریز پراکنده هستند و به‌ازای هر تن سیب‌زمینی دارای 2 تا 6 پوند BOD5 (نیاز به اکسیژن بیولوژیکی) است.
پوست کندن
پوست کندن سیب‌زمینی بخش عمده‌ای از بار آلی در ضایعات فرآوری سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهد. از سه روش مختلف پوست کندن استفاده می‌شود: پوست کندن سایشی، پوست کندن با بخار و پوست کندن با لیمو. کارخانه‌های کوچک به‌دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر، عموماً از عملیات دسته‌ای حمایت می‌کنند. کارخانه‌های بزرگ از پوست کندن پیوسته استفاده می‌کنند که کارایی بیشتری نسبت به پوست کندن دسته‌ای دارند، اما هزینه سرمایه‌گذاری بالایی دارند.
مشخصات فاضلاب فرآوری سیب‌زمینی
از آنجایی که فاضلاب فرآوری سیب‌زمینی حاوی غلظت بالایی از اجزای زیست تخریب‌پذیر مانند نشاسته و پروتئین‌ها است، علاوه بر غلظت‌های بالای اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، کل جامدات معلق (TSS) و نیتروژن کل (TKN)، صنعت فرآوری سیب‌زمینی مشکلات بالقوه جدی آلودگی آب را به ارمغان می‌آورد. فاضلاب فرآوری سیب‌زمینی خام می‌تواند تا 10000 میلی گرم در لیتر COD داشته‌باشد. کل مواد جامد معلق و جامدات معلق فرار نیز می‌توانند به‌ترتیب به 9700 و 9500 میلی گرم در لیتر برسند. ترکیب فاضلاب کارخانه فرآوری سیب‌زمینی به‌روش فرآوری بستگی دارد که در بالا شرح گردید.
ترکیب سیب‌زمینی مورد استفاده در عملیات فرآوری سیب‌زمینی، اجزای جریان پساب حاصل را تعیین می‌کند. اجزای خارجی که ممکن است همراه با سیب‌زمینی باشند عبارتند از کثیفی، چربی، پاک کننده و مواد شیمیایی نگهدارنده. به‌طور کلی، جریان‌های مختلف زباله پس از ترکیب شدن به‌عنوان پساب از کارخانه سیب‌زمینی تخلیه می‌شود. به‌دلیل تنوع در فرآیندهای فرآوری مختلف، تعمیم مقادیر فاضلاب تولید شده توسط عملیات خاص دشوار است.
ویژگی‌های فاضلاب فرآوری سیب‌زمینی تحت‌تأثیر عملیات فرآوری سیب‌زمینی قرار می‌گیرد. پوست کندن سیب‌زمینی اولین مرحله فرآوری سیب‌زمینی است. از سود سوزآور برای نرم کردن پوست سیب‌زمینی استفاده می‌شود تا بتوان آن را با عمل مالش دادن و پاشیدن پولیش پاک کرد. پساب مایع حاصل از پولیش، که حاوی اکثریت آلاینده‌های فاضلاب است، حدود 75 درصد از قلیایی بودن فاضلاب کارخانه را تشکیل می‌دهد.
منشأ فاضلاب
منابع اصلی فاضلاب را آب گل و لای و فاضلاب فرایندی تشکیل می‌دهند. ضایعات سیلت ناشی از عملیات شستشو و فلومینگ سیب‌زمینی خام است. فاضلاب فرآیند از عملیات فرآوری سیب‌زمینی از جمله پوست کندن، برش، بلانچ کردن و بسته بندی حاصل می‌شود. فاضلاب فرآیند شامل تخلیه پوست کن سیب‌زمینی و شستشوی بشکه، و همچنین سایر زباله‌های مایع حاصل از عملیات پردازش، از جمله آب پاک‌سازی می‌باشد.
روش‌های تصفیه فاضلاب فرآورده‌های سیب‌زمینی (چیپس)
فاضلاب کارخانه‌های فرآوری میوه و سبزیجات عمدتاً حاوی کربوهیدرات‌هایی مانند نشاسته، قندها، پکتین و همچنین ویتامین‌ها و سایر اجزای دیواره سلولی است. حدود 75 درصد از کل مواد آلی، محلول است. بنابراین، نمی‌توان آن را با وسایل مکانیکی یا فیزیکی حذف کرد. بنابراین، اکسیداسیون‌های بیولوژیکی و شیمیایی، روش‌های ارجح برای تصفیه فاضلاب هستند.
پکیج تصفیه فاضلاب شرکت آرکا گستر رسام معمولاً از سه مرحله تشکیل شده‌است: تصفیه اولیه، تصفیه ثانویه و تصفیه پیشرفته. تصفیه اولیه شامل حذف جامدات معلق و قابل ته نشینی با غربالگری، شناورسازی و ته نشینی است. تصفیه ثانویه شامل تجزیه بیولوژیکی ماده آلی است که عمدتاً حل شده‌است و پس از تصفیه توسط فرآیندهای اولیه در جریان جریان باقی می‌ماند.
تصفیه بیولوژیکی را می‌توان با فرآیندهای مکانیکی یا با فرآیندهای طبیعی انجام داد. سپس جریان واحدهای بیولوژیکی از واحدهای ته نشینی ثانویه عبور می‌کند تا جامدات بیولوژیکی تشکیل شده در واحد اکسیداسیون قبل از تخلیه نهایی پساب تصفیه‌شده، حذف شوند. در مورد پساب‌های صنعتی، اکثر آنها با توجه به ویژگی‌های پساب حاصله، نیاز به متعاد سازی (با استفاده از سپپتیک تانک) و خنثی‌سازی قبل از تصفیه بیولوژیکی دارند. برای رسیدن به استانداردهای تخلیه پساب ایران، در بسیاری از موارد به تصفیه فاضلاب برای حذف آلاینده‌هایی که با تصفیه ثانویه مرسوم حذف نمی‌شوند، نیاز است. تصفیه پیشرفته می‌تواند شامل حذف مواد مغذی، مواد جامد معلق و مواد آلی و معدنی باشد.
به حداقل رساندن مشکلات دفع فاضلاب، مستلزم کاهش مواد جامد تخلیه شده به جریان فاضلاب و کاهش آب مصرفی در پردازش و پاک‌سازی است. برای کاهش مواد جامد حمل شده به جریان فاضلاب، مراحل زیر باید انجام شود:
- بهبود عملکرد پوست کندن برای تولید سیب‌زمینی تمیزتر با اتلاف کمتر مواد جامد.
- کاهش ریزش ضایعات کف.
- جمع آوری ضایعات کف در ظروف جداگانه به‌جای شستشو و تخلیه آنها در فاضلاب.
- حذف مواد جامد سیب‌زمینی در فاضلاب برای جلوگیری از حل شدن مواد جامد.
پیش تصفیه (آشغالگیری)
به‌طور معمول، آشغالگیر اولین وسیله‌ای است که فاضلاب ورودی به پکیج تصفیه با آن مواجه می‌شود. آشغالگیری اغلب برای حذف قطعات بزرگ فاضلاب استفاده می‌شود تا بتوان از پساب در کارخانه فرآوری مجدد استفاده‌کرد. مواد جامد درشت معمولاً در یک صفحه ریز با اندازه مش 1 میلی‌متر حذف می‌شوند. ساده‌ترین نوع آشغالگیر ثابت شامل تعدادی میله است که در نهایت در کانال فاضلاب قرار می‌گیرند.
متعادلسازی (استفاده از سپتیک تانک شرکت آرکا گستر رسام)
متعادل‌سازیبا هدف به حداقل رساندن یا کنترل نوسانات در ویژگی‌های فاضلاب به‌منظور ایجاد شرایط بهینه برای فرآیندهای تصفیه بعدی انجام‌می‌شود. اندازه و نوع حوضچه / مخزن متعادلسازی مورد استفاده با مقدار فاضلاب و تغییرپذیری جریان فاضلاب متفاوت است. متعادلسازی دو هدف را دنبال می‌کند: همگن سازی فیزیکی (جریان، دما) و همگن سازی شیمیایی (pH، مواد مغذی، مواد آلی، رقیق سازی مواد سمی).
خنثی‌سازی
پساب‌های صنعتی که حاوی مواد اسیدی یا قلیایی هستند باید قبل از تصفیه بیولوژیکی یا قبل از تخلیه به پساب‌های دریافتی در معرض خنثی‌سازی قرار گیرند. برای تصفیه بیولوژیکی، pH در سیستم بیولوژیکی باید بین 6.5 تا 8.5 حفظ شود تا از فعالیت بیولوژیکی بهینه اطمینان حاصل شود. فرآیند بیولوژیکی خود خنثی‌سازی و ظرفیت با فری را در نتیجه تولید CO2 فراهم می‌کند که با مواد سوزاننده و اسیدی واکنش می‌دهد. بنابراین، درجه پیش خنثی‌سازی مورد نیاز به نسبت BOD حذف شده و اسیدیته موجود در فاضلاب بستگی دارد.
تصفیه ثانویه
تصفیه ثانویه تجزیه بیولوژیکی ترکیبات آلی محلول از سطوح ورودی 50 تا 1000 میلی گرم در لیتر BOD یا بیشتر به سطوح پساب معمولاً کمتر از 30 میلی گرم در لیتر است. در تمام موارد، واحدهای تصفیه ثانویه باید محیطی مناسب برای رشد موجودات بیولوژیکی که تصفیه فاضلاب را انجام می‌دهند، فراهم کنند. این کار معمولاً به‌صورت هوازی، در یک مخزن هوادهی باز یا تالاب انجام‌می‌شود. همچنین، فاضلاب ممکن است به‌صورت بی‌هوازی، در یک حوضچه یا یک مخزن بسته پیش تصفیه شود. پس از تصفیه زیستی، میکروارگانیسم‌ها و سایر جامدات منتقل شده اجازه ته نشین شدن دارند. کسری از این لجن در فرآیندهای خاصی بازیافت می‌شود. با این حال، لجن اضافی، همراه با مواد جامد ته نشین شده، باید پس از تصفیه دفع شوند.
فرآیندهای لجن فعال: در این فرآیندها، پساب از پیش شفاف شده به حوضچه‌ها / مخزن‌های هوادهی تخلیه می‌شود، جایی که اکسیژن اتمسفر با انتشار هوای فشرده به فاضلاب یا توسط هواده‌های سطحی مکانیکی پخش می‌شود. سپس مواد آلی محلول و نامحلول از جریان فاضلاب خارج شده و به یک سوسپانسیون میکروبی لخته ای تبدیل می‌شوند که به‌راحتی در حوضه‌های ته نشینی قابل ته نشینی است، بنابراین پساب بسیار تصفیه شده را ارائه می‌دهد.
انواع مختلفی از فرآیندهای لجن فعال مانند جریان‌ها پیستونی، اختلاط کامل، هوادهی مرحله‌ای، هوادهی گسترده، تثبیت تماسی و رآکتورهای متوالی هوازی وجود دارد. با این حال، همه اساساً به یک شکل عمل می‌کنند. این فرآیندها نتیجه آرایش واحد و روش‌های ورود هوا و فاضلاب به حوضچه هوادهی هستند و تا حد زیادی با توجه به شرایط خاص اصلاح یا توسعه‌یافته‌اند.
تصفیه پیشرفته
تصفیه پیشرفته فاضلاب شامل تعداد زیادی از فرآیندهای تصفیه فردی است که می‌تواند برای حذف آلاینده‌های آلی و معدنی از فاضلاب تصفیه شده ثانویه استفاده شود. فرآیندهای تصفیه زیر می‌توانند برای برآوردن نیازهای تخلیه پساب برای کارخانه‌های فرآوری سیب زمینی استفاده شود. اینها ممکن است شامل مواد جامد معلق، BOD، مواد مغذی و COD باشد.
- فیلتر با بستر گرانول:
فیلتراسیون گرانولی با استفاده از محیط مخلوط یا فیلترهای بستر متحرک نقش مهمی در بهبود کیفیت پساب ثانویه دارد، جایی که بیشتر BOD در جامدات باکتریایی یافت می‌شود. بنابراین حذف مواد جامد معلق، کیفیت پساب را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. فیلتراسیون دانه‌ای به‌طور کلی به میکرواسترینر ترجیح داده‌می‌شود که با مشکلات بهره برداری بیشتر و راندمان حذف مواد جامد کمتر همراه است.
- انعقاد شیمیایی به‌دنبال رسوب‌گذاری:
فسفر یک ماده مغذی برای گیاهان میکروسکوپی و ماکروسکوپی است و در نتیجه می‌تواند به اتروفیکاسیون آب‌های سطحی کمک کند. فسفر ممکن است به‌صورت بیولوژیکی یا شیمیایی حذف شود. در برخی موارد، ممکن است مواد شیمیایی به‌جای استفاده در فرآیندهای جداگانه به رآکتورهای بیولوژیکی اضافه شوند، در حالی که در موارد دیگر، فسفر غلیظ بیولوژیکی ممکن است به‌صورت شیمیایی رسوب کند. حذف شیمیایی فسفر شامل رسوب با آهک، نمک‌های آهن یا زاج است. اگر برای تنظیم pH نیز نیاز به حذف آمونیاک است، باید آهک را برای این منظور در نظر گرفت. برای غلظت‌های پایین فسفر پساب، ممکن است به‌دلیل محتوای فسفر بالای مواد جامد معلق پساب، فیلتراسیون پساب لازم باشد.
حذف بهبود یافته فسفر بدون هیچ افزودنی شیمیایی را می‌توان با یک فرآیند بیولوژیکی به‌دست آورد که از یک منطقه بدون اکسیژن یا بی هوازی قبل از منطقه هوادهی استفاده می‌کند. هنگامی که از این فرآیند برای به حداکثر رساندن حذف فسفات استفاده می‌شود (گاهی اوقات راکتور دسته‌ای متوالی نامیده می‌شود)، می‌توان محتوای فسفر را تا حدود 1 میلی گرم در لیتر کاهش داد، بدون افزودن شیمیایی.
به منظور کسب اطلاعات بیشتر، می‌توانید به کارشناسان فنی شرکت آرکا گستر رسام، تماس بگیرید.