آلودگی آب و خاک توسط برخی مواد شیمیایی صنعتی منبع مهمی برای تخریب محیط زیست است. با این حال، مصرف روغن‌های گیاهی در جهان رو به افزایش است. مصرف روغن‌های گیاهی که در طول زمان افزایش می‌یابد، با افزایش چشمگیر مصرف آب و تولید فاضلاب در سراسر جهان همراه است. در حال حاضر، آلودگی فاضلاب صنعتی مقدار قابل توجهی از گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن تولید می‌کند که تأثیر قابل توجهی بر تغییرات آب و هوا در مقیاس بین المللی دارد.
مطالب پیشنهادی:
واحدهای روغن‌نباتی صنعتی مقدار قابل توجهی پساب مملو از آلاینده‌های سمی برای محیط زیست به‌ویژه روغن‌ها، چربی‌ها، فنل ها، مواد شوینده، ترکیبات نیتروژنی در مقادیر زیاد و… تولید می‌کنند. صنعت پالایش روغن‌نباتی یکی از منابع اولیه آلاینده‌ها می‌باشد. در واقع رفع آلودگی آب تولیدی واحدهای صنعتی تولیدکننده روغن‌های گیاهی که در حال افزایش است، برای حفظ محیط زیست ضروری است.
منابع اصلی تولیدکنندگان روغن‌نباتی شامل سویا، بادام‌زمینی، کلزا، آفتابگردان، گلرنگ، پنبه‌دانه، نارگیل، خردل، سبوس برنج و غیره است. کارخانه‌های فرآوری روغن خوراکی، موضوع اصلی نگرانی‌های زیست‌محیطی تقریباً در جهان هستند. در کشورهای در حال توسعه مانند ایران، پساب خروجی از پالایشگاه روغن‌نباتی به‌دلیل وجود مواد آلی و معدنی بالا در آن، باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی از نظر تهدید آبزیان می‌شود. فاضلاب صنعت خوراکی یا تولید روغن‌نباتی از مراحل صمغ زدایی، بو زدایی، اسید زدایی، جداسازی صابون، شستشوی کف و خنثی‌سازی در عملیات پالایش تولید می‌شود. اسید چرب آزاد در مرحله خنثی‌سازی به‌دلیل استفاده از اسیدسولفوریک تولید می‌شود که فاضلاب اسیدی و با محتوای روغنی بالا تولید می‌کند.
یک کارخانه فرآوری روغن خوراکی مقدار زیادی فاضلاب با مواد شیمیایی با نیاز به اکسیژن بالا (COD) همراه با نیاز بیولوژیکی اکسیژن (BOD) تولید می‌کند. پساب صنعت پالایش روغن‌نباتی معمولاً مستقیماً در آب‌های زیرزمینی تخلیه می‌شود. مطالعات مختلف نشان داده است که مواد چرب و یا مواد آلی موجود در فاضلاب این صنعت به آسانی قابل تجزیه زیستی هستند و از این رو این پساب‌ها به تصفیه بیولوژیکی وارد می‌شوند. به‌طور متوسط، پالایشگاه با سایر فرآیندها روزانه حدود 200 مترمکعب فاضلاب تولید می‌کند که شامل فاضلاب اسیدی (60 تا 80 مترمکعب در روز) و فاضلاب مربوط به فرآیندهای تولیدی (90 تا 120 مترمکعب در روز) است.
پساب پالایشگاه روغن‌نباتی چیزی نیست جز یک مخلوط پیچیده متشکل از گستره ذرات آلی با توزیع گسترده که بر هر واحد فرآیند تصفیه تأثیر می‌گذارد. از این رو مقادیر BOD و COD تایید می‌کنند که فاضلاب پالایشگاه روغن‌نباتی دارای بار آلودگی آلی بالا است. با توجه به محتوای بالای چربی و روغن این فاضلاب‌ها، تخلیه تصفیه نشده آنها می‌تواند بر زندگی آبزیان تأثیر بگذارد. فرآیند تصفیه روغن‌نباتی مراحل مختلفی را طی می‌کند که مقادیر زیادی فاضلاب تولید می‌کند که ترکیب آن بسته به نوع روغن فرآوری شده متفاوت است.
فاضلاب صنعت روغن‌نباتی به تصفیه کافی برای حذف روغن و چربی، اصلاح pH، حذف جامدات معلق و حذف مواد مغذی نیاز دارد. می‌توان آن را به‌صورت جداگانه یا ترکیبی از روش‌های بیولوژیکی و شیمیایی تصفیه کرد. در حالی که فرآیند لجن فعال یک جایگزین آسان و مقرون به صرفه برای تصفیه شیمیایی است، فرآیند انعقاد و لخته‌سازی یکی از مؤثرترین روش‌ها برای حذف آلاینده‌ها از پساب صنعت روغن‌های گیاهی است. تعیین خصوصیات پساب (مانند روش جار تست) برای طراحی پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی شرکت آرکا گستر رسام مناسب بسیار مهم است.
علاوه بر این، محتوای بالای روغن و گریس به‌راحتی قابل تجزیه زیستی نیست و از این رو باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی نامطلوب می‌شود. همچنین، فاضلاب صنایع تولید روغن‌نباتی باعث آلودگی شدید آب‌های زیرزمینی و سطحی، سمیت گیاهی، تغییر رنگ آب، تغییر کیفیت خاک و ایجاد بو می‌شود.
روش‌های فیزیکوشیمیایی، بیولوژیکی و الکتروشیمیایی برای تصفیه پساب تولید شده از روغن خوراکی به کار گرفته شده‌است. اگرچه می‌توان از روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای تصفیه فاضلاب استفاده‌کرد، اما به‌عنوان مرحله پیش تصفیه و اغلب همراه با تصفیه بیولوژیکی برای حذف کامل لیپیدهای امولسیون شده یا کلوئیدی استفاده می‌شود. علاوه بر این، فناوری‌های الکتروشیمیایی مانند انعقاد الکتریکی به‌عنوان روش‌های امیدوارکننده برای تصفیه فاضلاب روغنی پیشنهاد شده‌اند. به‌عنوان راه حل مشکلات زیست‌محیطی، می‌توان از این روش‌ها برای کاهش بار آلی فاضلاب استفاده‌کرد.
منابع فاضلاب، ترکیب و خصوصیات
فاضلاب صنایع روغن خوراکی عمدتاً در طول تولید و فرآوری روغن از طریق مراحل مختلف از جمله صمغ زدایی، اسید زدایی، بو زدایی و خنثی‌سازی تولید می‌شود. همچنین تصفیه روغن‌های گیاهی به‌ویژه به‌روش شیمیایی منجر به تولید حجم زیادی فاضلاب می‌شود. به‌طور خلاصه، در هنگام تصفیه روغن‌نباتی، مقدار زیادی فاضلاب نیز در عملیات واحد مانند اسیدی کردن انبار صابون، شستشوی معکوس فیلتر و شستشوی تجهیزات تولید می‌شود. با این حال، حجم فاضلاب ممکن است بسته به فناوری پردازش و نوع و کیفیت مواد خام مورد استفاده در طی فرآوری متفاوت باشد.
به‌طور کلی، فاضلاب پالایشگاه‌های روغن خوراکی منبع اصلی غلظت بالای لیپیدها یعنی بیش از 100 میلی گرم در لیتر است. فاضلاب صنایع روغن‌های خوراکی حاوی مواد شیمیایی آلی و معدنی بالا و مواد مغذی از جمله روغن، گریس، فسفات و سولفات می‌باشد. نمک‌های سدیم اسیدهای چرب موجود در صابون تولید شده در مرحله خنثی‌سازی، محتوای فسفات و سولفات موجود در فاضلاب را معرفی می‌کند. به‌دلیل استفاده از مقدار زیادی اسید فسفریک در فرآیند صمغ‌زدایی، سطح فسفر بالایی نیز در پساب روغن‌های گیاهی یافت می‌شود. علاوه بر این، مخلوط پیچیده‌ای از آب، کربوهیدرات‌ها و ترکیبات فنلی نیز در فاضلاب تولید شده از کارخانه‌های تولید روغن وجود دارد.
نوع روغن فرآوری شده و شرایط بهره برداری در تأسیسات می‌تواند بر میزان و ویژگی‌های محتویات آلی موجود در فاضلاب تأثیر بگذارد. بنابراین، کمیت و ویژگی‌های پساب از یک صنعت به صنعت دیگر متفاوت است. مقدار COD در فاضلاب روغن نباتی ممکن است از 2000 تا 30000 میلی گرم در لیتر متغیر باشد. به‌طور کلی، فاضلاب تخلیه شده از صنایع فرآوری روغن خوراکی دارای BOD، TDS، هدایت الکتریکی و TSS بالایی است. در فرآیند خنثی‌سازی، نمک‌های سدیم اسید چرب آزاد (ذخایر صابون) تولید می‌شود که تجزیه آنها با استفاده از اسیدسولفوریک منجر به تولید فاضلاب بسیار اسیدی و روغنی می‌شود.
پکیج تصفیه فاضلاب کارخانه روغن نباتی ساخت شرکت آرکا گستر رسام
روش‌های مختلفی برای تصفیه فاضلاب روغن خوراکی استفاده می‌شود، از جمله فیزیکو شیمیایی (به‌عنوان مثال انعقاد و لخته‌سازی)، تصفیه غشایی، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته و تصفیه بیولوژیکی (هضم هوازی و بی‌هوازی).
تصفیه فیزیکو شیمیایی
تصفیه فیزیکوشیمیایی، مانند انعقاد و لخته‌سازی، جذب عمدتاً بر جداسازی ذرات کلوئیدی موجود در فاضلاب متمرکز است. با این حال، هزینه شیمیایی بالا و مدیریت دشوار لجن از معایب عمده روش‌های فیزیکوشیمیایی است. چنین روش‌هایی را می‌توان به‌عنوان فرآیند قبل یا پس از تصفیه استفاده‌کرد.
روش انعقاد و لخته‌سازی
تصفیه فیزیکوشیمیایی را می‌توان با استفاده از مواد شیمیایی مختلف به نام منعقد کننده (انعقاد) و لخته (لخته‌سازی) به‌دست‌آورد. در فاضلاب، این مواد شیمیایی حالت فیزیکی کلوئیدها را تغییر می‌دهند که باعث بی ثباتی آنها می‌شود که منجر به تشکیل ذرات یا لخته می‌شود. این روش بار ذرات کلوئیدی و معلق را در پساب کاهش می‌دهد و به کاهش ترکیبات آلی و در نتیجه COD و BOD کمک می‌کند. بیشترین منعقدکننده‌ها عبارتند از: کلرید آلومینیوم، سولفات آلومینیوم (آلوم)، پلی آلومینیوم کلراید (PAC)، آهک هیدراته و سولفات آهن. این منعقدکننده‌ها به‌دلیل کارایی، مقرون به صرفه بودن، سهولت استفاده در تصفیه فاضلاب، طراحی نسبتاً ساده و مصرف کم انرژی شناخته‌شده‌اند. بیشترین استفاده از آلوم و PAC است که به‌دلیل هزینه کم و بازیابی آسان آنها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روش جذب سطحی
جذب سطحی یکی دیگر از روش‌های فیزیکوشیمیایی است که به‌طور مؤثر برای تصفیه پساب صنایع روغن‌های خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌طور کلی، جذب فرایندی است که در آن مولکول‌های ماده محلول روی سطح یک جاذب (معمولاً جامد) جمع می‌شوند و به آن می‌چسبند. فرآیند جذب زمانی اتفاق می‌افتد که نیروهای جاذبه در سطح جاذب بر نیروهای جاذبه مواد محلول موجود در مایع غلبه کنند. برهمکنش بین جاذب و جذب شونده می‌تواند فیزیکی (جذب فیزیکی) یا شیمیایی (جذب شیمیایی) باشد. از طریق این فعل و انفعالات، ماده ناخواسته به جاذب متصل می‌شود و از سیستم خارج می‌شود. این تکنیک سازگار با محیط زیست است که شامل استفاده از جاذب‌های مختلف مصنوعی و طبیعی است، به‌عنوان مثال. کیتوزان، کربن فعال و زئولیت. جذب سطحی همچنین در حذف روغن و گریس از جمله فلزات سنگین از فاضلاب مؤثر است.
تصفیه به‌کمک روش‌های غشایی
اخیراً تصفیه غشایی (جداسازی و فیلتراسیون غشایی) به‌دلیل توانایی آن در حذف حجم زیادی از مواد شیمیایی و میکروب‌ها از فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، عیب اصلی آن این است که پدیده رسوب باعث کاهش عملکرد غشا با گذشت زمان می‌شود. رسوب غشایی پیچیده است و ممکن است شامل مسدود شدن منافذ غشا، گرفتگی، گرفتگی، تخریب شیمیایی و تشکیل کیک روی سطح غشاء به‌دلیل میکروب‌ها یا ناخالصی‌های موجود به‌شکل مواد آلی و معدنی باشد. علاوه بر این، این فرآیند باعث طول عمر کوتاه‌تر غشا می‌شود. به‌عنوان یک راه‌حل، می‌توان از پیش تصفیه خوراک و اصلاح خواص سطح غشاء برای آب دوست‌تر شدن استفاده‌کرد. تصفیه غشاهای مختلفی مانند اولترافیلتراسیون، نانو فیلتراسیون، سیستم غشایی بی‌هوازی، اسمز معکوس و میکرو فیلتراسیون برای تصفیه فاضلاب استفاده شده‌است.
تصفیه بیولوژیکی
به‌طور کلی فاضلاب صنایع روغن خوراکی ابتدا با روش‌های فیزیکوشیمیایی و سپس تصفیه بیولوژیکی تصفیه می‌شود. روش‌های بیولوژیکی برای کاهش / حذف گریس امولسیون شده (محصول نهایی تصفیه فیزیکوشیمیایی) که در صورت تصفیه نشدن باعث مسدود شدن لوله‌های فاضلاب و همچنین پمپ‌ها می‌شوند، مهم هستند. روش‌های بیولوژیکی به‌دلیل مزایایی مانند سادگی و هزینه کم ترجیح داده می‌شوند. بر اساس نیاز اکسیژن، روش‌های بیولوژیکی به دو روش هوازی و بی‌هوازی تقسیم می‌شوند که به‌تنهایی یا به‌صورت ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فرآیند بی‌هوازی شامل عدم وجود اکسیژن است و با زمان ماند بالاتر همراه با رشد آهسته میکروبی مشخص می‌شود. به‌طور کلی، فرآیند هضم بی‌هوازی را می‌توان از طریق چهار مرحله (هیدرولیز، اسیدزایی، استوژنز و متانوژنز) به‌دست‌آورد که منجر به تجزیه محتویات آلی و تبدیل آنها به متان و دی‌اکسید کربن می‌شود. هضم بی‌هوازی را می‌توان در مخزن هاضم بی‌هوازی بسته، مخزن هاضم باز یا تالاب‌های سرپوشیده به‌دست‌آورد. برای تصفیه فاضلاب آلی بالا (به‌عنوان مثال، فاضلاب روغن خوراکی)، تجزیه بی‌هوازی با تولید بیوگاز به‌عنوان یک روش جایگزین مؤثر یافت می‌شود. همچنین در مقایسه با روش‌های هوازی، روش‌های بی‌هوازی از نظر کم‌هزینه و سودمندی برای تبدیل فاضلاب‌ها به محصولات مفید، مؤثرتر هستند. بنابراین، روش‌های بی‌هوازی مانند راکتور بستر سیال (FBR)، راکتور لجن بی‌هوازی با جریان بالا (UASB)، راکتور مخزن همزن پیوسته (CSTR) به‌طور گسترده برای تصفیه فاضلاب صنایع تولید روغن (25-35 درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌شود. با این حال، تنظیم pH برای کاربرد موفقیت‌آمیز آن، مهم است.
راکتور UASB برای تصفیه جریان فاضلاب از صنایع‌غذایی (به‌عنوان مثال صنعت روغن خوراکی) کارآمد و مقرون به صرفه است. تحت بارهای آلی بالا، راکتور UASB توانایی خود را در تصفیه فاضلاب رقیق نشده ثابت کرده است. UASB در واقع گسترش هضم بی‌هوازی است و از این نوع راکتورها در چندین کشور گرمسیری استفاده می‌شود. در مقایسه با فرآیندهای بی‌هوازی، تشکیل لجن دانه‌ای ویژگی اصلی UASB است. در دسترس بودن لجن دانه‌ای راندمان حذف COD را تعیین می‌کند. در راکتور، ته نشین شدن لجن و زیست توده رخ می‌دهد و همزمان تماس بین ماده آلی و لجن غالب می‌شود و در نتیجه هضم / تخریب شده دیگر اجزای UASB شامل ورودی‌ها، جداکننده‌های گاز، پوشش لجن، پمپ قطعات نمونه برداری جمع آوری و خروجی و غیره است.
CSTR همچنین به‌عنوان رآکتورهای زیست توده معلق شناخته می‌شود برای تصفیه بی‌هوازی استفاده می‌شود. این یک هاضم بسته است که قادر است در جریان مداوم واکنش دهنده و محصولات با ترکیب ثابت در راکتور کار کند. CSTR همچنین شامل همزن مکانیکی است که تماس بیشتری با زیست توده ایجاد می‌کند که منجر به افزایش تولید گاز می‌شود.به‌غیر از این روش‌ها، فناوری‌های مختلفی مانند راکتور فیلم ثابت لجن بی‌هوازی بالا، FBR، راکتور ناپیوسته توالی بی‌هوازی (ASBR)، سیستم بی‌هوازی غشایی فراصوت، و بستر لجن دانه‌ای منبسط‌شده (EGSB) برای تصفیه بیولوژیکی پساب‌های صنعتی روغن خوراکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
به‌طور کلی، تصفیه بی هوازی به زمان ماندگاری طولانی‌تر همراه با سطح بزرگ‌تر برای هاضم‌کننده‌های معمولی و رآکتورهای دانه‌بندی به‌دلیل راه‌اندازی کند نیاز دارد. علاوه بر این، در مقایسه با تصفیه هوازی، فناوری بی هوازی راندمان حذف بالاتر و همچنین تشکیل لجن کمتر (20 برابر کمتر) دارد. با این حال، تصفیه هوازی منفرد بی‌اثر است و به‌منظور افزایش اثربخشی، نیاز به انجام عملیات اضافی است. بنابراین، فرآیند هوازی برای حذف بیشتر مواد آلی و مواد مغذی از جریان‌های با غلظت کمتر استفاده می‌شود. علاوه بر این، وجود روغن و ترکیبات فنلی ضد میکروبی می‌تواند برای روش‌های بیولوژیکی مشکلاتی ایجاد کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر، با کارشناسان فنی آرکا گستر رسام در تماس باشید.