پایان نامه تصفیه فاضلاب صنایع غذایی

این متن شامل 73 صفحه می باشد 

بعد از انسان آب شايد يكي از اجزاء بي نظيرجهان هستي باشد. آب ازدوعنصراكسيژن و هيدروژن تشكيل شده است كه اين دو عنصر در شرايط معمولي بصورت گاز مي باشند. عنصر هيدروژن قابل اشتغال مي باشد د رحالي كه اكسيژن براي سوختن ضروري مي باشد با اين وجود آب آتش را خاموش مي كند انسان وسايرحيوانات وهچنين گياهان بدون آب نمي توانند به حيات خود ادامه دهند صنايع بدون آب نمي توانند به موجوديت خود ادامه دهند درعين حال آب باعث مشكلات زيادي در صنايع مي شود.

در بررسي دقيق خصوصيات آب همواره سئولاتي مطرح مي شود از جمله اينكه آب چيست؟ از كجا مي آيد؟ چگونه و در چه شرايطي بايد آب را مصرف كرد؟ چگونه بايد با مشكلات ناشي از آب در صنعت مواجه شد؟ سرنوشت آب مصرف شده به كجا مي انجامد وبا جريان فاضلاب چه بايد كرد؟

آب ماده اي حياتي است كه حدود 60 تا 70 درصد وزن انسان رشد يافته را تشكيل مي دهد و بعد از اكسيژن مهمترين ماده براي زيستن مي باشد. دو سوم سطح زمين را آب گرفته است و بطور كلي مي توان گفت كه منابع موجود آب دو نوع است :

1- آبهاي زيرزميني

2- آبهاي سطحي

بر حسب نوع منبع نوع آب و مواد موجود در آن متفاوت مي باشد.

1-2-1- آبهاي سطحي

1- آبهاي جوي

آب باران در پاره اي نقاط براي مصارف عمومي مورد استفاده قرار مي گيرد مناطقي كه پوشيده از زمينهاي آذرين ويادرياچه هايي كه دراين نوع زمينها مي باشند وسفره هاي آب دارزيرزميني وجود نداشته باشد از آبهاي جوي استفاده مي شود.

2- آب رودخانه ها

رودخانه ها و نهرها بوسيله چشمه ها و آبهاي جاري تغذيه مي شوندآبدهي آنها معمولا زياد ودر فصول مختلف داراي درجه حرارت متفاوت مي باشند.

3- آب درياچه ها و مخازن

آب درياچه ها مي تواند براي مصارف شرب مورد استفاده قرا رگيرد درياچه هاي مصنوعي يا مخازن آب براي مصارف شهرهاي بزرگ ويا تنظيم آب مصرفي نيز بكار مي روند.

4- آب درياها

عظمت درياها بشر را از گذشته دور به فكر استفاده از اين منابع به منظور مصارف صنعتي وشرب كشانده است ولي مي دانيم كه اين عمل به سادگي انجام پذير نيست. آب درياها 98 % كل آب آزاد موجود در سطح زمين است.

1-2-2- آبهاي زيرزميني

چشمه هاي رگه هاي آبهاي زيرزميني مي توانند آب خالص طبيعي را با تركيبي مناسب براي شرب در اختيار انسان قرار دهند تركيب اين آبها به صورت مختلف چون چشمه جريان آبهاي زيرزميني سفره آبهاي آبرفتي و منابع عميق مي باشند. آلودگيها بسيار متنوعند واز منابع مختلف و به راههاي گوناگون وارد آب مي شوند.

علت آلودگي هر چه باشد آب را هنگامي آلوده مي ناميم كه ميزان مواد خارجي موجود در آن به اندازه اي باشد كه استفاده از آن سبب بروز اثرات زيان آور به راههاي مختلف گردد.

خواص آب به دو دسته فيزيكي وشيميايي تقسيم مي گردد:

1-3- خواص آبهاي آشاميدني

1- خواص فيزيكي آب

2- خواص شيميايي آب

1-3-1- خواص فيزيكي آب

خوش طعم وخوش بو بودن آب دليل برخوبي آن نمي باشد.چنانچه آبي ممكن است خوش طعم وخوش بو باشد منتهي قابل نوشيدن نباشد به طوركلي چهار حس انسان در مورد خواص فيزيكي آب قضاوت مي كنند:

1- حس بينايي (براي تشخيص رنگ وكدري )

2- حس چشايي ( براي تشخيص مزه )

3- حس بويايي ( براي تشخيص بو )

4- حس لامسه ( براي تشخيص حرارت آب )

1-3-2- خواص شيميايي آب

خواص شميايي آب با آزمايشهايي كه روي آن انجام مي گيرد مشخص مي گردد. مهمترين خواص شيميايي آب عبارتند از:

1- خاصيت اسيدي و بازي

2- قدرت اسيدي

3- قدرت قليايي

4- كربناتها

5- بي كربناتها

6- هيروكسيدها مثل سود و آهك

1-5- سختي آب

سختي آب مربوط به املاح خاصي است كه در آب وجود دارد مانند بيكربنات كربنات كلريد سيليكات ونيترات كه بصورت محلول در آب وجود دارند.

سختي كل شامل سختي موقت يا سختي كربناتي به اضافه سختي دائم يا سختي غير كربناتي است.سختي آب در اثر جوشاندن آب ته نشين مي شود وجرم داخل ظرف را تشكيل مي دهد.

بخش دوم

آب در صنايع غذايي

  2-1- مصرف آب در صنايع غذايي

استفاده از آب در تمام صنايع وبه ويژه صنعت غذايي امري رايج بوده وبدون حضور اين ماده حياتي انجام فعاليتهاي صنعتي غير ممكن خواهد بود.مثالهاي ارائه شده در زير نمونه هايي ازاهميت آب درعمليات كارخانه هاي صنعتي است.

1- توليد كاغذ منسوجات و همچنين مواد غذايي

2- انتقال مواد اوليه (چغندر شستشوي خاكستر و رسوبات زائد كوره هاي بلند ذوب آهن)

3- آبكشي وشستشو در صنايع (لبنيات نوشابه سازي داروسازي وآبكاري)

4- سرد كردن محصولات (صنايع آبكاري)

5- تهويه مطبوع ودهها مصرف ديگر

مقدارمصرف آب با توجه به فرآيند توليد وسطح فن آوريهاي مورداستفاده درهرواحد صنعتي متفاوت مي باشد.

موارد اصلي استفاده هاي آب در صنعت را مي توان به صورت ذيل خلاصه كرد

- توليد انرژي از طريق تهيه بخار

- انتقال حرارت

- انتقال وجا به جا كردن مواد خام يا محصولات زائد

- فعاليتهاي مكانيكي

- توليد محصول

2-2-1- آلوذگيهاي ناشي از مصرف آب در فرايندهاي صنعتي

از آنجا كه آب حلال خوبي در طي تماس با مواد آنها را در خود حل كرده و همچنين قادر است مواد معلق ريز ونامحلول را نيز با خود نمايد به همين دليل درآب مصرف شده هرفرآيند صنعتي تغييراتي حاصل مي شود كه ممكن است فيزيكي شيميايي ويا بيولوژيكي باشد . نمونه هاي زير مواردي از اين تغييرات مي باشند :

الف- افزايش دما

ب- انحلال گازها گردوغبار يا محصولات شيميايي ويا بلعكس حذف گازها

ج- سوسپانسيون شدن انواع ذرات

د- انحلال تركيبات آلي و معدني مختلف

ه- ورود روغن گريس ومواذ نرم كننذه مورد استفاده در صنعت

1-3- جنبه هاي تاريخي مصرف صنعتي آب

طي قرن گذشته رشد عظيمي درمصرف آب فرآيندهاي صنعتي روي داده است. بر اساس بررسيهاي

انجام شده علت اصلي افزايش مصرف آب صنعتي آب تا سال 1349 افزايش توليد بود بعدازسال 49اين روند شروع به تنزل نموده وحتي دربرخي موارد مصرف آب كاهش يافت دلايل كاهش مصرفمي تواند به صورت زير خلاصه شود:

1- محدوديت منابع آب وافزايش ميزان آلودگي در اثر ورود فاضلابهاي صنعتي

2- افزايش هزينه توليد آب از جمله هزينه پمپاژ وتصفيه به دليل آلودگي بالاتر

3- افزايش هزينه تصفيه فاضلاب توليد شده در صنايع به دليل فشارهاي سازمانهاي دولتي

4- تغيير و به كار گيري فن آوريهاي نوين و پيشرفته توليدي در صنعت

در زمينه كاهش مصرف آب در صنعت بايد به اين مساله توجه داشت كه مصرف ويژه آب در واحد توليد براي هرصنعت به طورچشمگيري از يك كشور به كشور ديگر واز يك ناحيه به ناحيه ديگردر در همان كشور متفاوت است . به عنوان مثال ميزان مصرف آب به ازاي هر تن محصول توليد شدهروغن نباتي دركارخانه اي واقع در تهران وكارخانه اي ديگردر يكي ازاستانهاي كشورمتفاوت استاين تفاوتها به انتخاب فناوري نوع آب وهوا در دسترس بودن آب و بسياري ازعوامل ديگربستگي دارد .

2-3-1- ميزان مصرف صنعتي آب در ايران

در جدول ميزان مصرف ساليانه آب در بخشهاي مختلف ارائه شده است.

2-4- مزاياي حاصل از كاهش مصرف آب

كاهش مصرف آب در صنايع از هر طريقي كه امكان پذير باشد مناف فراواني را براي خود صنعت و هم براي جامعه و اقتصاد كشور دربرخواهد داشت.اگر صنعتي ميزان آب خود را كاهش دهد آنگاه :

- با كاهش مصرف آب در صنعت آب بيشتري براي استفاده شرب وكشورزي در دسترس خواهدبود

- هزينه هاي برق مصرفي جهت پمپاژ آب وتصفيه خانه و همچنين ميزان مواد شيميايي مصرف شده ودر نتيجه هزينه تصفيه فا ضلاب كاهش خواهد يافت.

- با كاهش مصرف آب از حجم فاضلاب توليد شده نيز كاسته شده ودر نتيجه هزينه تصفيه فاضلاب كاهش خواهد يافت.

- با كاهش تخليه فاضلاب آ لوده صنايع منابع آبي در برابر ورود انواع آ لودگي محافظت شده و در نتيجه كيفيت خود را براي بهترين مصرف حفظ خواهد كرد.

2-4-1-استفاده مجدد آب

استفاده مجدد آب در صنعت به فرآيندي اطلاق مي شود كه توسط آن آب استفاده شده در يك فرآيند صنعتي دوباره درفرآيندي ديگرمصرف مي شود.اين امرمشروط براين است كه الزامهاي كيفي براي فرآيند دوم رعايت شده باشد بايد توجه داشت كه استفاده مجددتنها محدود به اين امرنبوده وزمينه هاي گوناگوني براي آن وچود دارد كه كارخانه هاي صنايع غذايي مي توانند بر روي آن برنامه ريزي نمايند تا ميزان مصرف آب واحد صنعتي كاهش يابد.

آب خام

فرآيند2 تصفيهفرآيند1

2-4-2- باز چرخش يا ريسايكلينگ

بازچرخش به مفهوم استفاده از پساب يك فرآيند صنعتي براي ورودي همان فرآيند است .دراين حالت آب مصرف شده درفرآيند ممكن است براساس كيفيت پس ازطي مراحل تصفيه يا بدون انجام تصفيهواگرداني شود .

آب خام

تصفيه

آب خام

فرآيند

2-5- انواع مصارف آب در صنايع غذايي

دريك تقسيم بندي كلي مصرف آب در صنايع غذايي مي تواند در يكي از 4گروه كلي زير قرار گيرد

- خنك سازي

- فرآيند

- ديگهاي بخار وتوليد بخار

- مصارف بهداشتي وخدماتي

2-5-1- آب خنك سازي

از مهم ترين كاربردهاي آب در صنعت استفاده از خاصيت آن در انتقال حرارت مي باشد. در اكثر

صنايع غذايي وجود ديگهاي بخار براي توليد آب گرم وبرجهاي خنك كننده امري ضروري ولازم

است بدون بهره گيري از قدرت انتقال حرارت آب فرآيند توليد ضنايع غذايي متوقف خواهد شد.

در كشورهاي صنعتي حدود 60 تا 70 درصد از كل مصرف آب صنايع غذايي در عمليات خنك سازي استفاده مي شود.

دونوع خنك سازي وجود دارد : خنك سازي بدون تماس وخنك سازي تماسي.

د رخنك سازي بدون تماس عمل خنك سازي به طور مستقيم ازطريق انتقال دهنده هاي حرارتي صورت مي گيرد. در اين حالت آب از لوله ها خارج نشده و هيچ تماسي با محصولات توليد شده ندارد. واغلب از فرآيند خنك سازي حرارت زايد حاصل مي شود. به منظور پيشگيري ازآلودگي يا خوردگي مواد شيميايي به آب خنك سازي افزوده مي شود.

آب خنك سازي تماسي ممكن است توسط محصولات جانبي فرآيند توليد مواد خام جزئي محصولات نهايي ويا ساير مواد شيميايي از قبيل افزودنيها وكاتاليست ها آلوده شود. بنابراين درآب خنك سازي تماسي مصرف شده هم حرارت زايد وهم آلاينده هاي شيميايي حضور خواهند داشت.آب خنك كننده معمولا از طريق سيستم هاي زير مورد استفاده قرار مي گيرد.

2-5-1-1- انواع سيستم هاي خنك سازي

الف- سيستم آب خنك كننده يكبار مصرف

در چنين سيستمي آب خنك كننده پس از انجام تبادل گرما به صورت فاضلاب در آمده ودفع مي شود با توجه به محدود بودن منابع آب چنين سيستمي براي صنايع غذايي مطلوب نمي باشد چرا كه آب مصرف شده پس از دفع حرارت در برجهاي خنك كننده مي تواند دوباره مصرف شود.

ب- سيستم آب خنك كننده گردشي باز

درچنين سيستمي آب خنك كننده