Bij de productie van dranken komen verschillende processen kijken, zoals mengen, bottelen, reinigen en koelen, waarbij water in verschillende kwaliteiten en hoeveelheden wordt gebruikt. Als gevolg hiervan wordt industrieel afvalwater geproduceerd dat qua hoeveelheid en samenstelling sterk kan variëren. De behandeling van dit afvalwater is essentieel om aan de wettelijke vereisten te voldoen, de bedrijfskosten te optimaliseren en de milieuvervuiling tot een minimum te beperken. Dit artikel beschrijft in detail de specifieke eigenschappen van afvalwater in de drankenindustrie, de technologische uitdagingen en de praktische behandelingsmethoden.
Inhoudsopgave
Samenstelling van afvalwater bij de productie van dranken
Afvalwater van de drankenproductie bevat meestal een complex mengsel van organische en anorganische stoffen. Typische ingrediënten zijn
Organische ladingen:
- Suiker, zetmeel en andere koolhydraten uit de productie van frisdranken, sappen en alcoholische dranken.
- Residuen van fermentatie, vooral bij de productie van bier en wijn, zoals ethanol, methanol en gistcellen.
- Vetten, oliën en eiwitten van de verwerking van zuivelproducten in zuivelfabrieken die dranken zoals shakes of lassis produceren.
Anorganische onzuiverheden:
- Residuen van reinigingsmiddelen zoals alkaliën en zuren die worden gebruikt voor CIP (Cleaning-In-Place) reiniging van leidingen, tanks en vulsystemen.
- Zouten en mineralen uit onthard of geconditioneerd proceswater.
Vaste stoffen:
- Sediment van filtratie of persresten van vruchtensappen.
- Zwevende vaste stoffen en organische vaste stoffen van residuen in grondstoffen.
Specifieke belastingen:
- Hoge pH-waardeschommelingen door het wisselen tussen alkalische en zure reinigingsmiddelen.
- Stoffen die niet gemakkelijk biologisch afbreekbaar zijn, zoals bepaalde conserveringsmiddelen of additieven.
Technische uitdagingen
De behandeling van afvalwater van drankenproductie vereist een strategie op maat, aangezien de vervuiling sterk afhangt van het productassortiment, de productietechnologie en de gebruikte reinigingsprocessen. Typische uitdagingen zijn
Hoge COD-waarde (chemisch zuurstofverbruik):
- Organische stoffen leiden tot een hoog CZV, waardoor biologische of chemische behandeling nodig is.
Fluctuerende hoeveelheden afvalwater:
- Seizoensgebonden productie of verschillende batchgroottes kunnen leiden tot sterk variërende afvalwatervolumes, wat flexibele behandelingscapaciteiten vereist.
Schuimvorming:
- Suiker en oppervlakteactieve stoffen kunnen schuimvorming en verstoring van biologische zuiveringsprocessen veroorzaken.
Corrosie- en aangroeirisico's:
- Resten van reinigingsmiddelen kunnen systeemmaterialen aantasten en membraansystemen vervuilen.
Behandelingsprocedure
De keuze van het behandelingsproces hangt af van de samenstelling van het afvalwater en de wettelijk voorgeschreven lozingsparameters. Een combinatie van mechanische, chemisch-fysische en biologische processen is in de praktijk geschikt gebleken.
1. mechanische voorbehandeling
- Harken en zeven: Verwijderen van vaste deeltjes zoals fruitstukjes of etiketresten.
- Filtratiesystemen: afscheiding van zware deeltjes, zoals glasdeeltjes of sedimenten.
- Sedimentatie: Voorafscheiding van zwevende deeltjes om downstreamprocessen te ontlasten.
Foto: Onze ALMA FIL meerlaagse filters met stroomafwaartse ALMA ION ionenwisselaar
2. chemisch-fysische behandeling
De chemisch-fysische behandeling van afvalwater combineert chemische reacties en fysische scheidingsprocessen om opgeloste, colloïdale en fijn gesuspendeerde stoffen effectief te verwijderen. Het vormt vaak een centraal onderdeel van de voor- of tussenbehandeling van afvalwater en bereidt het water optimaal voor op de daaropvolgende biologische of mechanische processen. Hier volgen de belangrijkste methoden in detail:
Precipitatie en flocculatie
Precipitatie en flocculatie zijn bewezen processen voor het verwijderen van colloïdale en fijn gedispergeerde stoffen die niet kunnen worden afgescheiden in een zuiver mechanische behandeling.
Neerslaan: Tijdens het neerslaan worden chemische neerslagmiddelen zoals aluminiumsulfaat, ijzer(III)chloride of polyaluminiumchloride aan het afvalwater toegevoegd. Deze veroorzaken een chemische transformatie van de in het water opgeloste stoffen, wat resulteert in onoplosbare verbindingen. Deze nieuw gevormde deeltjes zijn vaak microscopisch klein en kunnen niet worden afgescheiden zonder aanvullende maatregelen.
Flocculatie: Flocculatoren (bv. polymeren) worden gebruikt om de deeltjes die gevormd worden tijdens precipitatie te combineren tot grotere, gemakkelijker te scheiden agglomeraten. Deze bevorderen de vorming van grotere vlokken, die efficiënt gescheiden kunnen worden door fysische processen zoals bezinking of flotatie.
Dit proces is vooral belangrijk bij de behandeling van afvalwater dat hoge concentraties organische of anorganische colloïdale stoffen bevat, zoals vaak het geval is bij de productie van dranken. Nauwkeurige dosering en selectie van chemicaliën is cruciaal om optimale resultaten te behalen.
Neutralisatie
Neutralisatie wordt gebruikt om pH-schommelingen te compenseren die kunnen worden veroorzaakt door productieprocessen of het gebruik van reinigingschemicaliën. Zuren of logen worden gedoseerd om de pH-waarde van het afvalwater in het neutrale bereik te brengen (pH 6,5-8,5), wat cruciaal is voor latere behandelingsprocessen.
- Praktische Durchführung: Bei stark alkalischem Abwasser (pH > 9) wird beispielsweise Schwefelsäure oder Kohlendioxid (CO₂) eingesetzt, während bei stark saurem Abwasser (pH < 6) häufig Natronlauge oder Kalkmilch zur Neutralisation verwendet werden. Moderne Anlagen verfügen über pH-Regelkreise, die die Chemikalienzufuhr automatisieren und präzise an den aktuellen Bedarf anpassen.
Een correcte neutralisatie beschermt stroomafwaartse systemen tegen corrosie of storingen en zorgt ervoor dat de wettelijke lozingslimieten worden nageleefd.
Opgeloste luchtflotatie (DAF)
DAF, of opgeloste luchtflotatie, is een fysisch proces dat speciaal werd ontwikkeld voor de scheiding van vetten, oliën en eiwitten. Deze stoffen vormen een bijzondere uitdaging omdat ze vaak aanwezig zijn op het wateroppervlak of als moeilijk te scheiden emulsies.
Hoe het werkt: Bij DAF wordt met lucht verzadigd water onder druk in het afvalwater gevoerd. Wanneer de druk wegvalt, vormen zich microscopisch kleine luchtbelletjes die zich vasthechten aan deeltjes of vlokken en deze naar het wateroppervlak transporteren. De afgescheiden stoffen kunnen dan als schuim worden afgeschept.
Praktische toepassing: Systemen zoals ALMA NeoDAF van ALMAWATECH combineren geavanceerde flotatietechnologie met nauwkeurige controle om een hoge scheidingsefficiëntie te garanderen en het gebruik van chemicaliën te minimaliseren.
Afbeelding: Ons CP-systeem met neutralisatie en actieve koolfiltratie voor de voorbehandeling van afvalwater dat zware metalen bevat vóór omgekeerde osmose
3. biologische behandeling
Biologische behandeling gebruikt micro-organismen om organische onzuiverheden in afvalwater af te breken. Het is een essentieel onderdeel van afvalwaterbehandeling, vooral voor afvalwater met een hoog chemisch en biologisch zuurstofverbruik (CZV en BZV). Afhankelijk van het type afvalwater en de doelstelling worden aerobe en anaerobe processen gebruikt, evenals hybride benaderingen zoals biofiltratie.
Aëroob proces
Aërobe processen zijn gebaseerd op de microbiële afbraak van organische stoffen in aanwezigheid van zuurstof. Micro-organismen, zoals bacteriën en schimmels, oxideren organische verbindingen tot kooldioxide (CO₂) en water.
Geactiveerd slibproces: Dit proces wordt gebruikt in systemen zoals het ALMA BHU Bio. Het afvalwater wordt toegevoerd aan een beluchte reactor waarin micro-organismen in suspensie worden gehouden als actief slib. Een continue toevoer van zuurstof en menging zorgt voor een efficiënte biologische activiteit.
Voordelen: Aërobe processen zijn bijzonder geschikt voor de behandeling van gemakkelijk afbreekbare organische stoffen zoals suiker of zetmeel. Ze kunnen een hoge CZV-reductie bereiken en produceren een stabiel overtollig slib.
Anaerobe processen
Anaerobe processen vinden plaats zonder zuurstof en zijn ideaal voor afvalwater met een hoge organische belasting. Ze maken gebruik van speciale micro-organismen die organische stoffen omzetten in biogas (methaan en kooldioxide).
Biogasreactoren: Installaties zoals de ALMA BHU GMR gebruiken dit proces om organische stoffen om te zetten in methaan. Het resulterende biogas kan worden gebruikt om energie op te wekken, bijv. stoom of elektriciteit.
Voordelen: Anaerobe processen bieden niet alleen efficiënte afvalwaterbehandeling, maar helpen ook de bedrijfskosten te verlagen door energie op te wekken. Bovendien wordt er minder slib geproduceerd dan bij aerobe processen.
Biofiltratie
Biofiltratie combineert biologische en mechanische processen om achtergebleven organisch materiaal te verwijderen.
- Hoe het werkt: In bioactieve filters zoals ALMA BHU BioFil hechten micro-organismen zich aan een dragermateriaal. Het afvalwater stroomt door het filter en de micro-organismen breken organische resten af.
- Voordelen: Deze technologie is ideaal voor de nabehandeling van afvalwater en de voorbereiding voor downstream membraanprocessen. Het vermindert biofouling en maakt zo de economische werking van omgekeerde osmosesystemen mogelijk.
Afbeelding: Onze biofiltratie voor de voorbehandeling van organisch verontreinigd afvalwater stroomopwaarts van een omgekeerd osmosesysteem
4. nabehandeling en waterrecycling
Nabehandeling wordt gebruikt om resterende sporen te verwijderen en om afvalwater te behandelen voor mogelijk hergebruik als proceswater.
Omgekeerde osmose (RO)
Omgekeerde osmose is een scheidingsproces op basis van membranen dat onder hoge druk werkt. Het verwijdert opgeloste zouten, organische moleculen en andere onzuiverheden.
- Toepassing: Het gezuiverde water kan worden hergebruikt als proceswater of voor ketelvoeding. RO-systemen zorgen ervoor dat zelfs aan de strengste waterkwaliteitseisen wordt voldaan.
Actieve koolstoffiltratie
Actieve koolfiltratie wordt gebruikt om organische sporen, geuren en smaken te verwijderen. Het wordt ook gebruikt om chloor te verminderen, dat membranen en micro-organismen kan beschadigen.
Desinfectie
Tot slot wordt het water gedesinfecteerd om microbiologische besmetting tot een minimum te beperken. Systemen zoals ALMA OXI UV gebruiken UV-licht of ozon om bacteriën, virussen en andere micro-organismen efficiënt te doden. Dit garandeert een hygiënische waterkwaliteit en voorkomt herbesmetting in de cyclus.
Afbeelding: Ons omgekeerd osmosesysteem voor intern waterhergebruik
Conclusie
Afvalwaterbehandeling bij de productie van dranken vereist oplossingen op maat die flexibel zijn aangepast aan de specifieke belasting en vereisten van de productie. Door gebruik te maken van moderne technologieën zoals biofiltratie, membraanprocessen en biogasinstallaties kunnen ecologische en economische doelen in gelijke mate worden bereikt.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
