تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر: راهکارها و اهمیت آن

کارخانه‌های قند و شکر از جمله صنایع کلیدی در حوزه تولید مواد غذایی هستند که در فرآیند تولید خود، حجم زیادی از فاضلاب با بار آلودگی بالا تولید می‌کنند. این فاضلاب‌ها حاوی مقادیر زیادی مواد آلی، جامدات معلق، مواد قندی و نوسانات pH هستند. عدم تصفیه مناسب این فاضلاب می‌تواند آسیب جدی به محیط‌زیست وارد کند. در این مقاله به بررسی روش‌های تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر و اهمیت آن پرداخته‌ایم.

میزان آب مصرفی و تولید فاضلاب در صنعت قند و شکر

صنعت قند و شکر یکی از صنایع پرمصرف در زمینه آب است که در طی فرآیندهای شست‌وشو، استخراج شکر از چغندرقند یا نیشکر، و خنک‌سازی به حجم زیادی آب نیاز دارد. در کنار این، حجم قابل توجهی از فاضلاب با بار

آلودگی بالا نیز تولید می‌شود. در ادامه به بررسی این دو موضوع پرداخته شده است:

میزان آب مصرفی در صنعت قند و شکر

میزان آب مصرفی به نوع ماده اولیه (چغندرقند یا نیشکر)، ظرفیت تولید کارخانه، و فناوری‌های به‌کاررفته بستگی دارد.

آمار کلی آب مصرفی:

برای چغندرقند: به طور متوسط بین 8 تا 15 مترمکعب آب به ازای هر تن چغندر مصرف می‌شود.

برای نیشکر: میزان مصرف آب به دلیل آب زیاد موجود در نیشکر معمولاً کمتر از چغندرقند است، اما همچنان حدود 3 تا 5 مترمکعب به ازای هر تن نیشکر گزارش شده است.

مصارف اصلی آب:

• شست‌وشوی چغندرقند یا نیشکر: یکی از پرمصرف‌ترین مراحل.
• استخراج شکر از مواد خام: نیاز به آب گرم برای شست‌وشو و جداسازی.
• خنک‌سازی تجهیزات: در فرآیندهای حرارتی، حجم زیادی از آب برای خنک‌سازی استفاده می‌شود.

میزان تولید فاضلاب در صنعت قند و شکر

تولید فاضلاب در این صنعت عمدتاً به دلیل فرآیندهای شست‌وشو و استخراج است. حجم فاضلاب تولیدی نیز به مواد اولیه، ظرفیت کارخانه، و سیستم‌های مدیریتی بستگی دارد.

حجم فاضلاب تولیدی:

به طور متوسط، هر کارخانه قند و شکر به ازای تولید هر تن شکر، حدود 2 تا 4 مترمکعب فاضلاب تولید می‌کند.

این میزان در کارخانه‌های مدرن و با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته می‌تواند کمتر باشد.

مشخصات فاضلاب تولیدی:

• COD و BOD بالا: ناشی از قندها، ترکیبات آلی و بقایای مواد خام.
• جامدات معلق: شامل گل و لای، خاک ناشی از شست‌وشوی چغندر یا نیشکر.
• بو و رنگ تیره: ناشی از مواد آلی تجزیه‌شده.

مشخصات پارامترهای فاضلاب کارخانه قند و شکر

فاضلاب تولیدی در کارخانه‌های قند و شکر، حاوی مقادیر بالایی از مواد آلی و معدنی است که بر اساس فرآیند تولید، مواد اولیه (چغندر قند یا نیشکر)، و میزان آب مصرفی متفاوت است. در ادامه به بررسی حدود معمول

پارامترهای pH، BOD، COD، نیتروژن و فسفر پرداخته‌ایم:

1. مقدار pH

محدوده معمول: 4.5 تا 11

بسته به فرآیند تولید، فاضلاب کارخانه ممکن است اسیدی یا قلیایی باشد.

در مرحله شست‌وشو و استخراج قند، pH معمولاً به سمت قلیایی متمایل است، اما تخلیه پساب نهایی ممکن است به دلیل تخمیر مواد آلی اسیدی شود.

2. مقدار BOD (Biochemical Oxygen Demand)

محدوده معمول: 2000 تا 6000 میلی‌گرم در لیتر

BOD نشان‌دهنده میزان اکسیژن موردنیاز برای تجزیه مواد آلی در فاضلاب است.

این مقدار بالا به دلیل وجود قندها، ترکیبات آلی و بقایای مواد خام است.

3. مقدار COD (Chemical Oxygen Demand)

محدوده معمول: 4000 تا 10,000 میلی‌گرم در لیتر

COD بیانگر میزان اکسیژن لازم برای اکسیداسیون شیمیایی تمام مواد آلی موجود در فاضلاب است.

مقدار COD معمولاً حدود دو برابر BOD است، زیرا شامل مواد آلی تجزیه‌ناپذیر نیز می‌شود.

4. مقدار نیتروژن (Nitrogen)

محدوده معمول: 30 تا 120 میلی‌گرم در لیتر

نیتروژن موجود در فاضلاب عمدتاً از پروتئین‌ها و ترکیبات آلی نیتروژن‌دار ناشی از مواد خام حاصل می‌شود.

مقدار زیاد نیتروژن می‌تواند باعث یوتروفیکاسیون در منابع آبی شود.

5. مقدار فسفر (Phosphorus)

محدوده معمول: 10 تا 50 میلی‌گرم در لیتر

فسفر معمولاً از افزودنی‌های شیمیایی یا خاک موجود در چغندر قند و نیشکر وارد فاضلاب می‌شود.

این پارامتر نیز در یوتروفیکاسیون منابع آبی نقش دارد و باید کنترل شود.

روش‌های تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر

تصفیه فاضلاب این کارخانه‌ها معمولاً به صورت ترکیبی از روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی انجام می‌شود. در ادامه مراحل اصلی این فرآیند توضیح داده شده است:

1. پیش‌تصفیه (جداسازی مواد معلق)

در این مرحله، از صافی‌های مکانیکی و حوضچه‌های ته‌نشینی برای حذف ذرات معلق و جامدات سنگین استفاده می‌شود.

2. تصفیه بی‌هوازی

راکتورهای UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) یکی از روش‌های مؤثر در کاهش بار آلی هستند.

این روش، علاوه بر کاهش COD و BOD، منجر به تولید بیوگاز می‌شود که می‌تواند به عنوان منبع انرژی بازیافت شود.

3. تصفیه هوازی

در این مرحله از فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده برای حذف مواد آلی باقی‌مانده استفاده می‌شود.

این روش باعث تثبیت بیشتر فاضلاب و کاهش آلودگی می‌شود.

4. تصفیه شیمیایی (تنظیم pH و حذف رنگ)

برای کنترل pH و کاهش رنگ فاضلاب، از مواد شیمیایی مانند آهک و کلر استفاده می‌شود.

5. تصفیه نهایی و تخلیه

در انتها، پساب تصفیه‌شده از طریق فیلترهای شنی و کربنی تصفیه می‌شود تا قابل تخلیه به محیط‌زیست یا استفاده مجدد باشد.

مزایای تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر

حفظ محیط‌زیست: جلوگیری از آلودگی منابع آبی و خاکی.

رعایت استانداردهای زیست‌محیطی: تخلیه ایمن پساب مطابق با مقررات.

بازیابی منابع: تولید بیوگاز و امکان استفاده مجدد از آب تصفیه‌شده.

کاهش هزینه‌ها: تصفیه بهینه می‌تواند هزینه‌های دفع فاضلاب را کاهش دهد.

راهکارهای کاهش مصرف آب و تولید فاضلاب

• بازچرخانی آب: استفاده از سیستم‌های مدرن بازچرخانی آب برای کاهش مصرف آب تازه.
• بهینه‌سازی فرآیندهای شست‌وشو: کاهش میزان آب مورد نیاز در این مراحل.
• تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد: تصفیه بیولوژیکی و شیمیایی برای بازگرداندن آب تصفیه‌شده به چرخه تولید.
• استفاده از تجهیزات مدرن: به‌کارگیری فناوری‌هایی که مصرف آب را کاهش می‌دهند، مانند سیستم‌های خنک‌کننده بسته.

نتیجه‌گیری

مصرف آب و تولید فاضلاب در صنعت قند و شکر، چالش‌های زیست‌محیطی و اقتصادی مهمی ایجاد می‌کند. همچنین تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر یکی از گام‌های اساسی برای حفاظت از محیط‌زیست و کاهش هزینه‌های زیست‌محیطی است. استفاده از روش‌های ترکیبی بی‌هوازی و هوازی به همراه سیستم‌های پیشرفته پیش‌تصفیه و تصفیه نهایی می‌تواند تضمین‌کننده تخلیه ایمن و پایدار پساب به طبیعت باشد. با استفاده از فناوری‌های مدرن، بازچرخانی آب و تصفیه مؤثر فاضلاب، می‌توان مصرف آب را به حداقل رسانده و آسیب به محیط‌زیست را کاهش داد.