تصفیه فاضلاب نوشابه سازی و نوشیدنی

عناوین مطالب:

آب به عنوان یکی از منابع طبیعی ضروری زمین، عمدتاً در بخش‌های خانگی، کشاورزی و صنعتی مورد نیاز است. صنایع نوشیدنی/نوشابه، به عنوان یکی از مواد اولیه ضروری، مقادیر زیادی آب شیرین مصرف می‌کنند و در نتیجه، حجم زیادی آب فاضلاب تولید می‌کنند. عمده عوامل اتلاف آب شیرین در صنعت نوشیدنی عبارتند از شستشوی بطری‌ها، تمیز کردن ماشین‌ها و تجهیزات، تلفات خط تولید، پساب‌های فیلتراسیون و پساب‌های مواد اولیه. این فعالیت‌ها آب تخلیه شده را با فسفات‌ها، نیترات‌ها، سدیم، مواد آلی، ذرات معلق، افزایش BOD (تقاضای اکسیژن بیولوژیکی)، COD (تقاضای اکسیژن شیمیایی)، pH بالا آلوده می‌کنند و در نتیجه آن را برای استفاده مجدد نامناسب می‌سازند.

مدیریت بهبود یافته پساب، برای آینده پایدار ضروری است و بر سه اصل استوار است: کاهش، استفاده مجدد و بازیافت. این مطلب، مروری بر فعالیت‌های اصلی تولید پساب در صنایع نوشیدنی/نوشابه ارائه می‌دهد. شیوه‌ها/استراتژی‌های مقرون به صرفه‌ برای تصفیه/مدیریت پساب به منظور استفاده مجدد و صرفه‌جویی در منابع آب شیرین و در نتیجه کاهش بار آلودگی، از جمله چالش‌های اصلی هستند که نیاز به بررسی دقیق دارند.

فاضلاب کارخانه نوشابه سازی

فاضلاب کارخانه نوشابه سازی معمولا حاصل از شستشوی مخازن خط تولید، شستشوی محوطه سالن های تولید و دستگاه ها و تجهیزات و بطری ها می باشد. آلودگی این نوع فاضلاب ها حاصل از ترکیبات قندی می باشد. کمیت فاضلاب نوشابه سازی متغیر می باشد ولی به طور نرمال به ازای تولید هر لیتر نوشابه 2 الی 4 لیتر فاضلاب تولید می شود. از نظر کیفیت مقدار BOD این نوع فاضلاب ها بین 900 تا 1400 میلیگرم در لیتر و مقدار COD این فاضلاب ها بین 1600 تا 2500 میلیگرم در لیتر می باشد.

به دلیل شستشوی دوره ای (CIP) بطریها، مخازن و تجهیزات با سود معمولا pH این نوع فاضلاب ها قلیایی می باشد. سیستم تصفیه فاضلاب نوشابه سازی بر مبنای روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب می باشد که به دلیل بار آلی بالا باید از فرآیندهای هوازی و بی هوازی به صورت توام استفاده شود.

معرفی انواع نوشابه‌ها

نوشابه‌ها انواع نوشیدنی‌های غیر الکلی هستند که با افزودن شیرین‌کننده‌ها، طعم‌ها، گاز کربنیک و رنگ به آب تولید می‌شوند. صنعت نوشابه در فرآیند تولید و بسته‌بندی، حجم قابل توجهی فاضلاب تولید می‌کند که تصفیه آن برای حفظ محیط زیست و استفاده مجدد از منابع، ضروری است.

روش‌های تولید انواع مختلف نوشابه‌ها و آلاینده‌های موجود در فاضلاب آن‌ها، متفاوت است. برخی از انواع رایج نوشابه‌ها عبارتند از:

نوشابه‌های گازدار
نوشابه‌های گازدار بدون قند
نوشابه‌های گازدار با طعم‌های میوه‌ای
آب‌های معدنی
چای یخ زده
نوشابه‌های انرژی‌زا
نوشابه‌های مرکبات
نوشابه‌های گیاهی

این نوشیدنی‌ها معمولاً در بطری‌های پلاستیکی یا شیشه‌ای و قوطی‌های فلزی عرضه می‌شوند. سیستم‌های تصفیه فاضلاب در کارخانه‌های تولید نوشابه، نقش حیاتی در حفاظت از محیط زیست و استفاده مجدد از منابع دارند.

آلاینده‌های پساب صنایع نوشابه‌ سازی

پساب آب نوشابه متشکل از نوشابه‌ها و شربت‌های دور ریخته شده، آب شستشوی بطری‌ها و قوطی‌ها (حاوی مواد شوینده و قلیایی)، و روان‌کننده‌های مورد استفاده در ماشین‌آلات می‌باشد. در نتیجه، آلاینده‌های قابل توجه مرتبط با این پساب شامل جامدات معلق کل (TSS)، تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی 5 روزه (BOD5)، تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD)، نیترات‌ها و فسفات‌ها خواهد بود. همانطور که نتایج نشان می‌دهند، محتوای بالای مواد آلی در این پساب، امکان‌پذیری تصفیه بی هوازی را تأیید می‌نماید.

تولید نوشابه‌های گازدار شامل مراحل متعددی است که هر یک از آن‌ها می‌توانند منجر به آلودگی آب فاضلاب شوند. شستشوی بطری‌ها یکی از منابع اصلی آلودگی محسوب می‌شود، اما سایر فرآیندها مانند گرم کردن، خنک کردن، پر کردن محصول، تمیز کردن در محل، تولید، مخلوط کردن، بسته‌بندی، کربن‌دار کردن و ضدعفونی کردن کف‌ها نیز می‌توانند به آلودگی آب کمک کنند.

آلاینده‌های موجود در پساب صنایع نوشابه‌ سازی می‌توانند تأثیرات منفی بر محیط زیست داشته باشند. به عنوان مثال، تخلیه این پساب‌ها به منابع آبی می‌تواند باعث آلودگی آب، کاهش کیفیت آب و آسیب به اکوسیستم‌ها شود. بنابراین، مدیریت مناسب و تصفیه این پساب‌ها برای حفظ سلامت محیط زیست بسیار مهم است.

برای جلوگیری از آلودگی محیط و اطمینان از رعایت استانداردهای زیست‌محیطی، تأسیسات تولید انواع نوشیدنی ها باید مجهز به سیستم‌های تصفیه آب فاضلاب کارآمد باشند. این سیستم‌ها قادر به حذف آلاینده‌ها از آب قبل از تخلیه یا استفاده مجدد آن در کارخانه هستند.

تولید نوشابه‌های گازدار منجر به تولید طیف وسیعی از آلاینده‌ها می‌شود، از جمله:

تقاضای شیمیایی اکسیژن (COD)
تقاضای بیولوژیکی اکسیژن (BOD)
جامدات معلق کل (TSS)

این اصطلاحات کلی شامل آلاینده‌های متعددی می‌شوند که در پساب در طول فرایند تولید یافت می‌شوند. فهرست آلاینده‌های بالقوه گسترده است و شامل موارد زیر می‌شود:

فروکتوز
چربی‌ها
شیرین‌کننده‌های مصنوعی
مواد طعم‌دهنده
قندهای حل‌شده
مواد رنگ‌زا
روغن‌ها
کنسانتره آبمیوه
مواد نگهدارنده
سدیم
مواد شوینده
ساکاروز
شربت‌ها
پتاسیم
نوشیدنی دور ریز
نیترات‌ها
روان‌کننده‌های ماشین‌ها

از دیگر آلاینده‌های رایج می‌توان به لاکتوز، گریس، قلیایی‌ها و بی کربنات‌ها اشاره کرد. هر یک از این محصولات می‌توانند در طول مراحل مختلف فرآیند تولید وارد پساب شوند.

جدول 1 – فهرست انرژی و محتوای شیمیایی هر اونس مایع

نوع طعم	کالری	کربوهیدرات (گرم)	قندهای کل (گرم)	سدیم (میلی‌گرم)	پتاسیم (میلی‌گرم)	فسفر (میلی‌گرم)	کافئین (میلی‌گرم)	آسپارتام (میلی‌گرم)
کولای معمولی یا نعنایی	12–14	3.1 –3.6	3.1 –3.6	0–2.3	0–1.5	3.3–6.2	2.5–4.0	0
کولای بدون کافئین یا نعنایی	12–15	3.1 –3.7	3.1 –3.7	0–2.3	0–1.5	3.3–6.2	0	0
کولای گیلاسی	12–15	3.0 –3.7	3.0 –3.7	0–1.2	0–1.0	3.9–4.5	1.0–3.8	0
لیمویی (شفاف)	12–14	3.0 –3.5	3.0 –3.5	0–4.6	0–0.3	0–0.1	0	0
پرتقال	14–17	3.4 –4.3	3.4 –4.3	1.1–3.5	0–1.4	0–5.0	0	0
سایر مرکبات	10–16	2.5 –4.1	2.5 –4.1	0.8–4.1	0–10.0	0–0.1	0–5.3	0
ریشه جو	12–16	3.1 –4.1	3.1 –4.1	0.3–5.1	0–1.6	0–1.6	0	0
زنجبیل	10–13	2.6 –3.2	2.6 –3.2	0–2.3	0–0.3	0–trace	0	0
آب تونیک	10–12	2.6 –2.9	2.6 –2.9	0–0.8	0–0.3	0–trace	0	0
سایر نوشیدنی‌های معمولی	12–18	3.0 –4.5	3.0 –4.5	0–3.5	0–2.0	0–7.8	0–3.6	0
آبمیوه افزوده	12–17	3.0 –4.2	3.0 –4.2	0–1.8	2.5–10.0	0–6.2	0	0
رژیمی
کولای رژیمی یا نعنایی	1	0–0.1	0	0–5.2	0–5.0	2.1–4.7	0–4.9	0–16.0
کولای رژیمی بدون کافئین یا نعنایی	1	0–0.1	0	0–6.0	0–10.0	2.1–4.7	0	0–16.0
کولای رژیمی گیلاسی	1	0–0.04	0–trace	0–0.6	1.5–5.0	2.3–3.4	0–3.8	15.0–15.6
لیمون-آهک رژیمی	1	0–0.1	0	0–7.9	0–6.9	0–trace	0	0–16.0
ریشه جو رژیمی	2	0–0.4	0	3.3–8.5	0–3.0	0–1.6	0	0–17.5
سایر نوشیدنی‌های رژیمی	6	0–1.5	0–1.5	0–8.0	0.3–10.1	0–trace	0–5.8	0–17.0
آب گازدار، آب معدنی گازدار	0	0	0	0–8.1	0–0.5	0–0.1	0	0
آبمیوه رژیمی افزوده	3	0.1 –0.5	0.1 –0.5	0–1.8	0–9.0	0–5.0	0	11.4–16.0

جدول زیر ویژگی‌های مختلف فاضلاب تولید شده در کارخانه‌های نوشابه را نشان می‌دهد. این اطلاعات به صورت غلظت مواد مختلف در هر لیتر فاضلاب (میلی‌گرم بر لیتر) بیان شده است. این داده‌ها برای طراحی و بهره‌برداری از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و همچنین ارزیابی اثرات زیست‌محیطی این پساب‌ها بسیار مهم هستند.

جدول ویژگی‌های فاضلاب نوشابه سازی

پارامتر	مقدار (میلی‌گرم بر لیتر)	توضیحات
COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی)	1200-8000	شاخصی از میزان مواد آلی قابل اکسیداسیون در فاضلاب است.
BOD5 (اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی در 5 روز)	600-4500	نشان‌دهنده میزان اکسیژنی است که میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه مواد آلی قابل تجزیه زیستی در فاضلاب طی 5 روز مصرف می‌کنند.
قلیائیت	1000-3500	توانایی فاضلاب در خنثی‌سازی اسیدها را نشان می‌دهد.
TSS (جامدات معلق کل)	0-60	مجموع مواد جامدی که در فاضلاب معلق هستند را نشان می‌دهد.
VSS (جامدات معلق فرار)	0-50	بخش آلی جامدات معلق را نشان می‌دهد.
آمونیاک نیتروژنی (NH3-N)	150-300	نشان‌دهنده میزان نیتروژن موجود در فاضلاب به صورت آمونیاک است.
فسفات (PO4-P)	20-40	نشان‌دهنده میزان فسفر موجود در فاضلاب به صورت فسفات است.
سولفات (SO4)	7-20	نشان‌دهنده میزان سولفات موجود در فاضلاب است.
پتاسیم (K)	20-70	نشان‌دهنده میزان پتاسیم موجود در فاضلاب است.
آهن (Fe)	10-20	نشان‌دهنده میزان آهن موجود در فاضلاب است.
سدیم (Na)	1500-2500	نشان‌دهنده میزان سدیم موجود در فاضلاب است.
نیکل (Ni)	1.2-2.5	نشان‌دهنده میزان نیکل موجود در فاضلاب است.
مولیبدن (Mo)	3-8	نشان‌دهنده میزان مولیبدن موجود در فاضلاب است.
روی (Zn)	1-5	نشان‌دهنده میزان روی موجود در فاضلاب است.
کبالت (Co)	3-8	نشان‌دهنده میزان کبالت موجود در فاضلاب است.

سیستم‌های تصفیه فاضلاب نوشابه‌ های گازدار

سیستم‌های تصفیه پساب مناسب برای کارخانه‌های تولید نوشابه‌های گازدار به عوامل مختلفی از جمله وضعیت سیستم موجود بستگی دارد. گزینه‌های پیشنهادی عبارتند از:

سیستم‌های قابل بازیابی: این سیستم‌ها با افزودن به سیستم‌های موجود، راندمان تصفیه را افزایش می‌دهند. مزیت اصلی این سیستم‌ها، سهولت تمیز کردن به دلیل امکان برداشتن بخشی از شبکه بدون توقف کل سیستم است.
سیستم‌های هوادهی ثابت: این سیستم‌ها به دلیل طول عمر بالا و نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری، گزینه مناسبی برای کارخانه‌های تولید نوشابه‌های گازدار هستند.
غشاهای PTFE: غشاهای چند لایه PTFE، با ترکیب لایه زیرین EDPM و لایه سطحی PTFE، راه حل‌های کارآمد و بادوام برای این صنعت به شمار می‌آیند.
راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR): این سیستم‌ها به دلیل کاهش هزینه‌های عملیاتی، صرفه‌جویی در فضا، و کنترل آسان، گزینه مناسبی برای تصفیه پساب در کارخانه‌های تولید نوشابه‌های گازدار هستند.

روش های تصفیه فاضلاب کارخانه های نوشابه سازی

براساس نوع تولیدات کارخانجات تولید انواع نوشابه میتوان روش های مختلفی را برای تصفیه پساب تولیدی مورد استفاده قرار داد که در ادامه به معرفی هر کدام پرداخته شده است.

تصفیه بیولوژیکی

به دلیل محتوای آلی بالای پساب‌های کارخانجات نوشابه‌ سازی، تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به عنوان روش غالب برای تصفیه این نوع پساب‌ها شناخته شده است (جدول 7.3). با توجه به سطوح متوسط BOD5 و COD در این پساب‌ها، تصفیه بی‌هوازی به دلیل مزایای متعدد خود نسبت به روش‌های هوازی، ترجیح داده می‌شود. تصفیه بی‌هوازی می‌تواند BOD5 و COD را از چند هزار به چند صد میلی‌گرم در لیتر کاهش دهد. برای دستیابی به پسابی با کیفیت مطابق با مقررات، استفاده از تصفیه هوازی پس از تصفیه بی‌هوازی توصیه می‌شود. پساب‌های با غلظت بالا معمولاً جریان کمی دارند و می‌توان آن‌ها را با استفاده از فرآیند بی‌هوازی تصفیه نمود. پساب‌های با غلظت پایین می‌توانند به همراه پساب خروجی از تصفیه بی‌هوازی، با استفاده از یک فرآیند هوازی تصفیه شوند.

یک سیستم تصفیه بیولوژیکی کامل ممکن است شامل مراحل اختیاری غربالگری، خنثی‌سازی/یکسان‌سازی، تصفیه بی‌هوازی و هوازی یا فقط تصفیه هوازی، جداسازی لجن (مانند ته نشینی یا شناورسازی هوازی محلول)، و دفع لجن باشد. فرآیندهای تصفیه شیمیایی و فیزیکی (مانند انعقاد و ته نشینی/شناورسازی) گاهی برای کاهش محتوای آلی قبل از ورود پساب به فرآیند تصفیه بیولوژیکی استفاده می‌شوند. با توجه به محتوای بالای قند در این پساب‌ها، احتمال رشد باکتری‌های رشته‌ای با چگالی کمتر وجود دارد. بنابراین، شناورسازی هوازی ممکن است به عنوان جایگزینی برای ته نشینی رایج‌تر استفاده شود.

فرآیند تصفیه هوازی

به دلیل محتوای بالای مواد آلی، پساب نوشابه معمولاً با روش‌های بیولوژیکی تصفیه می‌شود. تصفیه هوازی فاضلاب به ندرت برای این نوع پساب استفاده می‌شود. با این حال، در صورتی که محتوای آلی پساب پایین باشد، تصفیه هوازی به دلیل سادگی و کارآمدی آن می‌تواند گزینه مناسبی باشد. حذف BOD و COD را می‌توان با استفاده از روش‌های رشد معلق یا متصل (فیلم ثابت) هوازی انجام داد. تماس کافی بین پساب و میکروارگانیسم‌ها، همراه با سطوح مناسب اکسیژن محلول و مواد مغذی، برای دستیابی به نتایج مطلوب تصفیه ضروری است. بیوراکتور غشایی هوازی (MBR) یک فناوری نوین است که برای حذف مواد آلی و جداسازی زیست جامدات در تصفیه پساب کاربرد دارد.

فرایند تصفیه هوازی رشد معلق

فرایندهای تصفیه هوازی رشد معلق، شامل فرایندهای لجن فعال، رآکتورهای دسته بندی متوالی (SBR) و حوضچه های هوادهی، برای تصفیه فاضلاب های حاوی بار آلی بالا به کار می روند. با توجه به ویژگی های این نوع فاضلاب، زمان تماس بین پسماندهای آلی و میکروارگانیسم ها باید بیشتر از فاضلاب خانگی باشد. بنابراین، فرایندهایی با زمان ماند هیدرولیکی (HRT) و زمان ماند جامدات (SRT) بالاتر، مانند هوادهی گسترده و حوضچه هوادهی، توصیه می شوند.

فرآیندهای تصفیه رشد چسبیده هوازی

فرآیندهای تصفیه رشد چسبیده هوازی، شامل فیلتر چکنده و تماس بیولوژیکی چرخشی (RBC) می‌باشند. در این فرآیندها، میکروارگانیسم‌ها به یک ماده بی‌اثر متصل شده و یک بیوفیلم تشکیل می‌دهند. با تأمین هوا، اکسیداسیون پسماندهای آلی صورت می‌گیرد که منجر به حذف BOD5 و COD می‌شود.

در یک فیلتر چکنده، مواد پرکننده شامل سنگ، شن، سرباره، ماسه، چوب سرخ و طیف گسترده‌ای از مواد پلاستیکی و سایر مواد مصنوعی می‌باشند. تجزیه بیولوژیکی پسماندهای آلی در هنگام عبور از بیوفیلم متصل صورت می‌گیرد. برای رشد مناسب میکروارگانیسم‌های هوازی، هوا از طریق پخش‌کننده‌های هوا به فرآیند تامین می‌شود.

یک RBC شامل یک سری دیسک‌های دایره‌ای نزدیک به هم از پلی استایرن یا پلی وینیل کلراید غوطه‌ور در فاضلاب است؛ این دیسک‌ها در فاضلاب چرخش می‌یابند. بنابراین، تجزیه بیولوژیکی در طول چرخش امکان‌پذیر است.

تصفیه فاضلاب به روش بی هوازی

فرآیند تصفیه بی هوازی فاضلاب یک روش بیولوژیکی موثر برای تصفیه فاضلاب و هضم لجن است که قادر به تجزیه انواع مختلف مواد آلی می‌باشد. این روش، به دلیل عدم وابستگی به انتقال اکسیژن، برای تصفیه فاضلاب‌هایی با بار آلی بالا (بیش از 5 گرم COD/L) بسیار مناسب است. با این حال، فرآیند بی هوازی نیز با چالش‌هایی همچون راه‌اندازی کند، زمان ماند طولانی، تولید گازهای نامطبوع مانند سولفیت هیدروژن و مرکاپتان‌ها، و پیچیدگی بیشتر در مقایسه با روش‌های هوازی همراه است.

میکروبیولوژی فرآیند بی هوازی بر پایه فعالیت میکروارگانیسم‌های اختیاری و بی هوازی استوار است که در محیط فاقد اکسیژن، مواد آلی را به ترکیبات ساده‌تری مانند دی اکسید کربن و متان تبدیل می‌کنند. این فرآیند شامل دو مرحله اصلی تخمیر اسیدی و تشکیل متان می‌باشد.

در مرحله تخمیر اسیدی، مواد آلی پیچیده (پروتئین‌ها، لیپیدها، کربوهیدرات‌ها) توسط آنزیم‌های خارج سلولی باکتری‌های بی هوازی به محصولات محلول کوچک‌تر (تری گلیسیریدها، اسیدهای چرب، اسیدهای آمینه، قندها و غیره) تجزیه می‌شوند. این محصولات کوچک‌تر سپس تحت فرآیندهای تخمیر، اکسیداسیون بتا و سایر واکنش‌های متابولیکی قرار می‌گیرند تا به ترکیبات ساده آلی مانند اسیدهای زنجیره کوتاه (فرار) و الکل‌ها تبدیل شوند. لازم به ذکر است که در این مرحله، هیچ کاهش قابل توجهی در شاخص‌های BOD5 یا COD مشاهده نمی‌شود، زیرا تنها تبدیل مولکول‌های پیچیده به مولکول‌های ساده‌تر صورت می‌گیرد.

در مرحله دوم، یعنی تشکیل متان، اسیدهای چرب زنجیره کوتاه به استات، گاز هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل می‌شوند (استوژنز). سپس، باکتری‌های کاملاً بی هوازی، گاز هیدروژن را به متان تبدیل می‌کنند و دی اکسید کربن را نیز کاهش می‌دهند.

پکیج تصفیه فاضلاب نوشابه سازی

مانند بسیاری از صنایع تولیدی دیگر استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب در این صنعت هم بسیار کارآمد و مفید و مقرون به صرفه خواهد بود.

شرکت مهندسی فراب زیست فراز با بهره گیری از فرآیندهای نوین تصفیه فاضلاب طراح و سازنده انواع سیستم و دستگاه های تصفیه فاضلاب صنایع نوشابه سازی می باشد. از جمله مزایای پکیج های تولیدی این شرکت راندمان بسیار بالای تصفیه، ابعاد کوچک و حداقل نیاز به اپراتوری. لطفا جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس حاصل فرمایید. تلفن: 88775033-021

همچنین پیشنهاد میکنیم از محصول مرتبط دیگر در صنعت نوشابه سازی یعنی آب شیرین کن صنعتی، که بسیار پرکاربرد و مورد نیاز این صنعت است را بررسی نمایید.

شرکت مهندسی فراب زیست فراز با بهره گیری از فرآیندهای نوین تصفیه فاضلاب توانایی طراحی و اجرای انواع تصفیه خانه های فاضلاب تولید صنایع نوشیدنی مطابق استاندارد های سازمان حفاظت از محیط زیست را دارا می باشد. از جمله مزایای سیستم های تولیدی این شرکت طراحی دقیق و عملی، راندمان بسیار بالای تصفیه، ابعاد کوچک و بهینه سازی برای انواع فضاها و عدم نیاز به راهبری و نگهداری پیچیده می باشد.

این شرکت با سابقه و تجربه مفید در زمینه تجهیز و ساخت سیستمهای تصفیه خانه های فاضلاب، تخصص لازم را در طراحی و ساخت انواع پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی را دارا میباشد. لطفا برای اطلاعات و جزئیات بیشتر در مورد محاسبه ظرفیت و قیمت سیستمهای تصفیه فاضلاب و سایر تجهیزات مورد نیاز در مورد نیازهای تصفیه فاضلاب صنایع با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.