تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ و خمیر مایع

فاضلاب کارخانه خمیر مایه

فاضلاب خروجی از کارخانه خمیر مایه حاوی مقادیر زیادی موادآلی ورنگ است که برای محیط زیست مضر و خطرناک است .دفع مستقیم ومستمر این پساب درخاک موجب کاهش کیفیت خاک و از بین رفتن محصولات کشاورزی می شود .درصورت تخلیه در رودخانه یا دریا حیات آبزیان را در معرض تهدید جدی قرار می دهد.

معرفی خمیرمایه

خمیر مایه از نوعی مخمر بنام ساکارومیسس سرویزیه تشکیل شده است. خمیر مایه موجود زنده‌ای است تک سلولی که طی روند پیچیده‌ای نشاسته و قندهای موجود در آرد را نهایتاً تبدیل به گاز کربنیک و الکل می‌نماید. گاز کربنیک تولید شده موجب متخلخل شدن بافت خمیر و انبساط آن می‌شود که به اصطلاح خمیر «ور» می‌آید. الکل تولید شده در هنگام پخت تبخیر شده و یکی از عوامل اسفنجی شدن نان است.

خمیر مایه به علت شکستن زنجیره‌های بلند نشاسته هضم نان را برای دستگاه گوارش آسان می‌کند.(همانطور که تجربه کرده‌اید نان‌های خمیری که درست تخمیر نشده باشند یا با جوش شیرین تهیه شده باشند، در اغلب موارد موجب سوء هاضمه و یا به اصطلاح «ترش کردن» می‌شدند. اما نان‌هایی که به مدت طولانی تخمیر شده باشند مانند سنگگ این حالت را ایجاد نمی‌کنند)

عملکرد خمیرمایه

در پوسته گندم اسیدی وجود دارد به نام اسید فیتنیک که با مواد معدنی مثل آهن و کلسیم ترکیب می‌شوند و آنها را غیر محلول در آب و در نتیجه غیر قابل جذب برای انسان می‌کند اما این اسید به وسیله آنزیم فیتاز که بر اثر تخمیر به وجود می‌آید از بین می‌رود و این مواد قابل جذب برای انسان باقی می‌مانند. نان‌هایی که در آن جوش شیرین استفاده می‌شود و یا تخمیر کوتاهی دارند به علت همین واکنش و ترکیب با جوش شیرین، مواد معدنی موجود در این گونه از نان‌ها غیر قابل هضم باقی می‌مانند.

خود خمیر مایه حاوی مقدار زیادی پروتئین‌ها و مواد کانی و ویتامین‌ها است که آن‌ها را به نان می‌افزاید. واضح‌ترین عمل خمیرمایه برای مصرف کننده ایجاد عطر و طعم مخصوص نان است که به علت ایجاد اسیدهای آروماتیک به وسیله خمیرمایه ایجاد می‌شود.

ماده اولیه تولید خمیر مایه

ماده اولیه تولید خمیر مایه جهت تغذیه ورشد این مخمرهرنوع ماده قندی می تواند باشد که امروزه از ملاس چغندرونیشکری که تفاله حاصل از استحصال شکر می باشد به عنوان اصلی ترین ماده اولیه تولید خمیر مایه بکار میرود.تولید خمیر مایه درکارخانه های مدرن صورت میگیرد به گونه ای که در محیطی کاملا استریل وبهداشتی بذر اولیه ونارس با ماده قندی ،تغذیه شده وپس از تکمیل مراحل رشد در واحد های سپراتور وفیلتر پرس به صورت خمیر وارد دستگاه خشک کن گردیده وپس از فرآیند خشک سازی ،بسته بندی وآماده عرضه به بازار می گردد.

فرآیند تهیه و تولید خمیر مایه

نگهداری ملاس و مواداولیه

آماده‌سازی، رقیق‌سازی و پاستوریزه کردن ملاس

آماده‌سازی مواد شیمیایی

تخمیر آزمایشگاهی

بخش تخمیر ملاس در خط تولید

جدایشگرها

نگهداری شیر خمیر مایه

واحد آبگیری و رشته‌سازی

واحد خشک کن

بسته بندی

نگهداری ملاس و مواد اولیه

مواد اولیه اصلی خط تولید را ملاس نیشکر یا چغندر قند تشکیل می‌دهد که ملاس در مخازن ورق سیاه با قطر 14 متر نگهداری می‌شود.سایر مواد شیمیایی در بشکه، کیسه و یا بسته‌بندی‌های مخصوص در انبار مواد اولیه نزدیک به خط تولید نگهداری می‌شود.

آماده‌سازی،رقیق‌سازی و پاستوریزه کردن ملاس

در این بخش از فرایند تولید خمیر مایه، ملاس رقیق شده و پس از پاستوریزه کردن آن در دمای حدود 110 درجه سانتیگراد و سپس سرد کردن، آماده ارسال به بخش تخمیر می‌گردد و همزمان عملیات زلال‌سازی روی محصول صورت گرفته تا لجن و سایر ذرات حل نشدنی از ملاس جدا شود.

آماده‌سازی مواد شیمیایی

در این بخش یک سری مواد شیمیایی و امولسیفایر و مواد معدنی تهیه می‌شود و جهت ارسال به مخازن بخش تخمیر و شستشو و ضد عفونی خط تولید آماده می‌گردد.

تخمیر آزمایشگاهی

محرک اولیه درآزمایشگاه میکوبیولوژی کشت ،تکثیرواصلاح نسل می گردد.کشت مخمر خالص در محیطی کاملا استریل آزمایشگاهی صورت می گیرد ومحموله آماده شده به خط تولید منتقل می شود .

جدا کننده ها:

با استفاده از سپراتورهای گریز از مرکز ،خمیر مایه از محیط کشت جدا شده و طی چند مرحله به قسمت شیر خمیرمایه منتقل می‌گردد.

نگهداری شیر خمیر مایه

محلول خمیر مایه با استفاده از آب سرد رقیق شده و با حرارت پائین در مخازن نگهدارنده شیر خمیر مایه جمع‌آوری می‌گردد.

واحد آبگیری و رشته‌سازی

بمنظور افزایش غلظت (جرم خشک) محلول خمیرمایه از فیلترهای افقی رد شده و میزان جرم خشک آن به 28 الی 32 درصد افزایش پیدا می‌کند.محصول بدست آمده از این قسمت را کیک خمیر مایه می‌نامند که به دستگاه رشته‌سازی هدایت می‌گردد.

آب جدا شده در این قسمت به سیستم فاضلاب هدایت می‌گردد. در دستگاه رشته‌ساز محصول با قطر خاص بصورت رشته درآمده و به داخل دستگاه خشک کن هدایت می‌گردد.

واحد خشک کن:

در مرحله اول خط خشک کن از دستگاه‌های خشک کن پیوسته استفاده می‌شود. گرانول‌های خمیر مایه در این دستگاه‌ها توسط هوای خشک و بدون رطوبت خشک شده و میزان جرم خشک تا حد 91% افزایش پیدا می‌کند و بصورت پیوسته به داخل ایستگاه دوم خشک کن رانده شده و در آنجا از طریق هوای خشک میزان رطوبت آن به کمتر از 5% تقلیل پیدا می‌کند.

میزان جرم خشک بالای 95% و فعال بودن خمیرمایه از مهمترین ویژگی‌های سیستم خشک کن بکار گرفته شده می‌باشد.

بسته بندی:

خمیر مایه فوری خشک (Instant dry yeast) فعال از قسمت خشک کن به بونکرهای قسمت بسته بندی هدایت شده و در دو خط جهت ارائه به بازار بسته‌بندی می‌گردد.

انواع بسته‌بندی، در خلأ جهت بازارهای خاص داخلی و صادرات و بسته‌بندی کیلوئی بصورت فله (در کیسه‌های P.P) جهت مصارف نانوائی‌ها و کارخانجات نان در نظر گرفته می‌شود.محصول بسته‌بندی شده در سردخانه مخصوص جهت ارسال به مراکز مصرف نگهداری می‌گردد.به طور کلی به ازاء هر 5/4 کیلوگرم ملاس یک کیلوگرم خمیرمایه خشک (حاوی 96-95% ماده‌خشک) تولید می‌شود.

مواد تشکیل دهنده پساب خمیرمایه

درطی تولید خمیر مایه ،شکر موجود درملاس منبع اصلی کربن وانرژی می باشد ،اما قسمت عمده سایر مواد آلی دست نخورده ،مستقیما به صورت پساب خارج می شود .

موادشیمیایی افزوده شده حین فرآیند

مقداری از مخمر تولید شده ومتابولیت های مخمر دیگر مواد تشکیل دهنده پساب می باشند .

مشکلات پساب خمیر مایه

پساب خمیر مایه به علت دارابودن غلظت CODوBOD بالا یکی از عمده آلودگی های صنعتی محیط زیست محسوب می شود .عمده مشکل پساب خمیر مایه، غلظت بالای COD،رنگ قهوه ای تیره ،بو ولجن ایجادشده در حین فرآیند تصفیه می باشد .حدود 25% از هزینه تولید خمیر مایه مربوط به تصفیه پساب میباشد.

بخشهای مختلف تولید فاضلاب در کارخانه خمیر مایه

فاضلاب فرآیند تولید

فاضلاب ماشین آلات ودیگ بخار

فاضلاب بهداشتی

فاضلاب خط تولید خمیر مایه

بخش تهیه محلول های شیمیایی اوره ودی آمونیوم فسفات

آماده سازی محلول ملاس –ساخت محلول کربنات سدیم می باشد .

کشت خالص خمیر مایه(شامل آماده سازی محیط کشت برای عملیات تخمیر ،کشت خالص مخمر وعملیات شستشو باسود داغ می باشد)

تخمیر خمیر مایه مادر و تجارتی

سپراتورها (جداکننده ها )

شستشوی درجا

فاضلاب حاصل از شستشوی تانک ها ومخازن و خطوط لوله

فاضلاب تولیدی سپراتورها

بیشترین حجم فاضلاب مربوط به این گروه می باشد .دراین قسمت جداسازی ناخالصی ها ازکرم خمیر مایه صورت می گیرد که شامل ملاس ،اوره و فسفات می باشد.

فاضلاب تولیدی بخش فیلتراسیون

فاضلاب این بخش ناشی از فیلتر پرس که شامل مخمر زنده وشستشوی زمین می باشد.

فاضلاب ماشین آلات ودیگ بخار

این فاضلاب که از بخش هایی مانند پمپها والکتروموتورها که درجریان خط تولید وجود دارند حاصل میگردد وحاوی روغن وگریس است .روغن وگریس اساس یک فاضلاب صنعتی را تشکیل می دهند.

فاضلاب انسانی

فاضلاب انسانی حاصل از دستشویی ها ،حمامها ، آشپزخانه وامکانات رفاهی است که مورد استفاده پرسنل قرار می گیرد .این پساب یکی از پساب هایی است که وارد پساب نهایی کارخانه می شود.

بررسی روش های تصفیه پساب کارخانه خمیر مایه و کارتن سازی

تصفیه بیولوژیکی به روش هوازی

تصفیه بیولوژیکی به روش بیهوازی (UASB)

تصفیه شیمیایی

تصفیه به روش الکتروکئوگولاسیون

فیلتراسیون

به دلیل بالا بودن بار آلی فاضلاب صنایه خمیر مایه و کارتن سازی، از روش شیمیایی و یا الکترو شیمیایی جهت کاهش بار آلی استفاده می گردد.

تصفیه فاضلاب کارخانه کارتن سازی به روش الکتروکئوگولاسیون

روش الکترو شیمیایی دارای مزایای متعددی می باشد که شرح مختصر آن در زیر آمده است.

1- انجام 3 فرآیند در یک راکتور ( انعقاد و لخته سازی، چربی گیری، اکسیداسیون پیشرفته)

2- عدم نیاز به مواد شیمیایی

3- راندمان بسیار بالا رد حذف بار آلی، رنگ، TSS و …

4- کاهش هزینه تصفیه

5- و … .

تصفیه فاضلاب کارخانه کارتن سازی به روش الکتروکئوگولاسیون

تصفیه بیولوژیکی به روش بیهوازی( UASB)

با تصفیه بیهوازی ،مواد آلی موجود در پساب در نهایت به گازCO2 و CH4 تبدیل می شوند .بیو گاز تولید شده در گاز گیرهای موجود در راکتور UASB جمع آوری شده و می تواند به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرد .یکی از پارامترهای کلیدی در عملکرد موفق راکتورهای UASB تولید لجن گرانولی می باشد .وجود این گرانول ها که قدرت ته نشینی بسیار بالایی دارند افزایش قابل توجه بار آلی دررآکتور UASB را امکان پذیر می سازد.

تصفیه شیمیایی به منظور حذف رنگ و TSS

درفاضلاب صنعتی این کارخانه ذرات معلقی وجود دارد که به سادگی شناور ویا ته نشین نمی شوند .این ذرات به دلیل اینکه یکدیگر را دفع و یا اینکه دارای قطر بسیارکمی هستند به راحتی از آب جدا نمی شوند .دربرخی کارخانه ها برای ازبین بردن رنگ نهایی مواد شیمیایی خاصی اضافه می کنند تا آنها را کوآگوله کنند و بتوانند رنگ را تا درصدی کاهش دهند.

تصفیه با فیلتراسیون

فرایندهای اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون ،فرآیندهای با فشار کم هستند. که می توانند ذرات جامد معلق، ماکرومولکول ها و کلوئیدها را ازدرون جریان حذف نمابد . میکروفیلتراسیون با توجه به هزینه پایین می تواند به عنوان یک فرآیند پیش تصفیه مورداستفاده قرارمیگیرد.میزان جداسازی به ظرفیت یک غشا در تبادل یونی بستگی دارد که در نانوغشاها میزان بالای برگشت یون ها وعدم اجازه عبور یون ها سبب افزایش کیفیت فرآیند جداسازی می شود. در تصفیه پساب خمیرمایه ابتدا توسط یک میکروفیلتراسیون ،یک فرآیند پیش تصفیه انجام شده و سپس پساب از درون غشا نانوفیلتراسون عبورداده میشود .دراین فرآیند میزان COD،بو و رنگ پساب بیش از 90 درصد می باشد.

روش مناسب جهت تصفیه فاضلاب با بار آلی بالا

بهتر است جهت تصفیه فاضلاب بابارآلی بالا ابتدا استفاده از روش های شیمیایی و الکترو شیمیایی و سپس استفاده از از روش بیهوازی وسپس هوازی استفاده می باشد. زیراباکتریهای هوازی برای رشد نیاز به غذای زیادی ندارند وبامقدار کم نیز رشد می کنند .هرچقدر موادآلی بیشتر باشد امکان رشد باکتریهای بیهوازی بیشتر است به دلایل زیر:

برای اینکه باکتریهای هوازی رشد کنند نیاز به اکسیژن می باشد هرچقدر ماده آلی بیشتر باشد اکسیژن مورد نیاز بیشتری لازم است ،حال اگر موادآلی زیاد باشد چون اکسیژن محلول محدوداست (حداکثر حلالیت اکسیژن باتوجه به قانون هنری دربیشترین فشار و کمترین دما 14.78 میلی گرم درلیتر است )وما نمی توانیم بیشتراز حلالیت اکسیژن به فاضلاب اکسیژن بدهیم بنابراین موادآلی باید ابتداتوسط باکتریهای بیهوازی شکسته شوند وبه موادساده تری تبدیل شوند وهمچنین جرم سلولی کمی نیز تولید کنند.هرچقدر ماده آلی راساده تر کنند یعنی آن را کمترکرده ونیاز به اکسیژن محلول کمتری می باشد ودرنتیجه شرایط هوازی حاکم می شود.