Charakterystyka ścieków mleczarskich oraz procesy i urządzenia stosowane do ich oczyszczania dr inż. Katarzyna Umiejewska
W 2011 r. wielkość produkcji wyniosła 11183 mln l mleka. Spożycie mleka w Polsce w przeliczeniu na mieszkańca w 2011 r. wyniosło 194 litry (bez mleka zużytego do produkcji masła). Według Henzego zużycie wody wynosi 0,7-2,5 m 3 /t przetworzonego mleka.
Według danych GUS w 2011 przy produkcji wyrobów mleczarskich powstało 25,4 hm 3 ścieków, z czego 13,8 hm 3 ścieków było oczyszczanych (9.0 hm 3 biologicznie, 4,8 hm 3 z podwyższonym usuwaniem biogenów) i kierowanych do wód lub do ziemi. Pozostałe 11,4 hm 3, nie wymagały oczyszczania albo po podczyszczeniu były odprowadzane do kanalizacji.
Struktura ścieków mleczarskich wg danych GUS z 2011 roku
Tabela 1 Jednostkowe ilości ścieków powstających przy produkcji różnego asortymentu wyrobów mleczarskich (m 3 /1000 l mleka) Produkcja Mleko w proszku Twarogi Sery twarde Mleko spożywcze Kazeina Sery topione Masło Ilość ścieków 1,5-3,0 5 6 6 6 12 20
Wartość BZT 5 mleka jest równa 104000 mgo 2 /l
Tabela 2. Skład ścieków mleczarskich w zależności od rodzaju produkcji Wskaźnik Rodzaj produkcji 1 2 3 4 5 6 7 Odczyn 7,0 6,4 6,6 7,5 7,6 7,2 7,2 Utlenialność go 2 /m 3 500 480 1020 200 575 485 550 ChZT go 2 /m 3 3950 1360 3420 1055 2090 1450 2090 BZT 5 g O 2 /m 3 1760 1300 1900 690 1135 875 1160 Ekstrakt eterowy g/m 3 150 31 100 75 32 375 60 Zawiesiny g /m 3 350 400 485 200 505 1980 205 Sucha pozostałość g /m 3 2020 1800 1920 1100 1090 3250 1460 1 sery 2 kazeina 3 twarogi 4- masło 5- mleko w proszku 6 sery topione 7 mleko spożywcze
Tabela 3 Składścieków z produkcji sera Wskaźnik ChZT mgo 2 /l BZT 5 mgo 2 /l Ekstrakt eterowy mg/l Azot ogólny mg/l Fosfor ogólny mg/l Ścieki bez serwatki 5312 2397 96 90 26 Ścieki wraz z serwatką 20559 5312 463 159 21
Kolejność stosowanych procesów oczyszczania przedstawia się następująco: a) Oczyszczanie wstępne - usuwanie zanieczyszczeń o dużych rozmiarach - proces cedzenia, - usuwanie związków mineralnych - sedymentacja w piaskownikach - usuwanie tłuszczów- proces flotacji, - uśrednianie składu ścieków, - koagulacja zanieczyszczeń koloidalnych, b) oczyszczanie właściwe - usuwanie zanieczyszczeń łatwo rozkładalnych - procesy biologiczne c) oczyszczanie końcowe
Do oczyszczania ścieków mleczarskich stosowane są procesy biologiczne: tlenowe: złoża biologiczne, komory przepływowe z osadem czynnym, sekwencyjne reaktory porcjowe, rowy cyrkulacyjne, stawy stabilizacyjne, złoża roślinne beztlenowe.
FLOTACJA W celu usunięcia tłuszczy ze ścieków mleczarskich stosuje się : - flotację samoistną samoistne wypływanie tłuszczy na powierzchnię, - flotację wspomaganą wynoszenie tłuszczy na powierzchnię za pomocą pęcherzyków gazu (najczęściej flotacja sprężonym powietrzem lub ciśnieniowa).
KOAGULACJA Najczęściej używanymi koagulantami w przemyśle mleczarskim są trójwartościowe sole żelaza i glinu. We wstępnym oczyszczaniu ścieków mleczarskich proces koagulacji może być stosowany przy: - odtłuszczaniu do wspomagania flotacji ciśnieniowej (koagulanty dawkowane są przed komora flotacji); - oczyszczaniu biologicznym, gdy chemiczne strącanie pozwoli na znacznie obniżenie ładunku zanieczyszczeń.
METODA OSADU CZYNNEGO Oczyszczanie ścieków metoda osadu czynnego można stosować w następujących rozwiązaniach technologicznych: jednostopniowy reaktor biologiczny współpracuje z osadnikiem wtórnym oraz z urządzeniem do recyrkulacji osadu, trzystopniowy reaktor biologiczny podział komory na trzy strefy: beztlenową, niedotlenioną i tlenowa co umożliwia realizację procesów biologicznej defosfatacji, denitryfikacji i nitryfikacji, reaktor sekwencyjny SBR.
REAKTORY SBR Komorę SBR napełnia się cyklicznie, najczęściej trzy razy na dobę. Cykl pracy przedstawia się następująco: napełnienie i mieszanie (2h) napowietrzanie (3h) sedymentacja (2h) opróżnienie komory (1h)
ZŁOŻA BIOLOGICZNE Błona biologiczna charakteryzuje się większą różnorodnością mikroorganizmów niż osad czynny. Do realizacji procesu denitryfikacji na złożach biologicznych stosuje się dwustopniowe oczyszczanie na złożach zraszanych. Na pierwszym złożu prowadzony jest proces denitryfikacji, a na drugim proces nitryfikacji. Złoża rozdzielone są osadnikiem pośrednim. Do oczyszczania ścieków mleczarskich stosowane są: złoża zraszane (spłukiwane); tarczowe; wieżowe.