Tecnologia, conhecimentos práticos e soluções para a redução de gorduras (FOG), variações de pH e CSB
As águas residuais das fábricas de lacticínios estão entre as águas residuais industriais mais exigentes: contêm elevadas cargas orgânicas, teores variáveis de gordura, proteínas e produtos químicos de limpeza provenientes de processos CIP. Ao mesmo tempo, a composição e o caudal variam frequentemente de forma significativa ao longo do dia, entre linhas de produtos e dependendo dos regimes de produção e limpeza. Um pré-tratamento fiável antes da descarga no esgoto não é, portanto, apenas uma questão de cumprimento dos valores-limite, mas, acima de tudo, uma alavanca para a segurança operacional, a estabilidade das taxas e a previsibilidade dos processos.
Este artigo mostra onde e por que razão as águas residuais são geradas na indústria leiteira, como os fluxos de águas residuais diferem consoante o produto e quais as técnicas comprovadas que se estabeleceram no pré-tratamento, com especial enfoque nas substâncias lipofílicas (gorduras/óleos/FOG), controlo do pH e redução do CBO.
Índice
Por que é necessário pré-tratar as águas residuais das fábricas de laticínios
O sistema de esgotos municipal e a estação de tratamento de águas residuais são sensíveis às características típicas das águas residuais de laticínios:
CSB/BSB elevado devido aos componentes do leite (lactose, proteínas, gorduras)
Gorduras/óleos (FOG) que obstruem tubagens, interferem com bombas e provocam depósitos
Fortes variações de pH devido ao CIP (alcalino/ácido), que perturbam os processos biológicos e atacam os materiais
Partículas em suspensão e flocos que sedimentam nas tubagens ou flutuam/formam espuma na instalação
Cargas de choque (Slug Loads) – picos curtos determinam frequentemente o dimensionamento e o risco de taxas/perturbações
O objetivo de um pré-tratamento é, portanto, geralmente:
reduzir significativamente o FOG/TSS, estabilizar o pH e eliminar uma parte relevante do CSB (particular) já no local, se possível com CAPEX/OPEX gerenciáveis e alta robustez.
Onde são geradas as águas residuais na indústria leiteira? Locais típicos de geração de águas residuais
Nas fábricas de laticínios, as águas residuais não são geradas «num único local», mas sim distribuídas por várias áreas. Para planear um pré-tratamento, é fundamental conhecer essas fontes, pois elas geram características e picos diferentes:
1) Receção de leite e logística
Água de lavagem e limpeza proveniente das áreas de receção de leite
Limpeza de camiões-cisterna (interior/exterior)
Perdas durante o transvase (derrames): carga orgânica frequentemente variável, picos de gordura parciais, picos relativamente «curtos».
2) Linhas de processo (produção)
Separadores, homogeneizadores, pasteurização/UHT
Esvaziamentos, trocas de produto, devoluções: Depende do produto: as proporções de gordura/proteína variam muito; frequentemente emulsões.
3) Limpeza CIP (Cleaning-in-Place) – o impulsionador de pico
limpeza alcalina (normalmente NaOH)
limpeza ácida (dependendo da operação, por exemplo, para descalcificação)
Etapas de desinfecção, tensioativos: Provocam variações bruscas de pH, picos de temperatura e, frequentemente, emulsões estáveis que dificultam a separação.
4) Enchimento, limpeza do piso, troca de turno/produto
Água de limpeza com resíduos do produto
Espuma, partículas finas, componentes de açúcar/aromas (em sobremesas/iogurtes): carga muito variável, frequentemente picos elevados de CBO.
5) Scrubber/lavador de ar de exaustão (para leite em pó/secagem)
Água de lavagem proveniente de sistemas de despoeiramento: partículas finas, cargas variáveis, geralmente bem tratáveis por flotação/precipitação (dependendo da composição).
6) Salmoura/Brine (típica na produção de queijo)
Condutividade/cloreto parcialmente elevados: importante para a escolha do material, proteção contra corrosão e condução do processo.
Por que as águas residuais variam tanto de produto para produto?
A gama de produtos de uma leitaria determina de forma decisiva se predominam as gorduras, as proteínas ou os compostos orgânicos dissolvidos – e, consequentemente, qual o pré-tratamento mais eficaz.
Queijo e quark
elevado teor de proteínas/soro de leite
frequentemente CSB/BSB elevados, em parte cargas relevantes para P
Dependendo da linha, mais sólidos (resíduos de fragmentação): instalação de flotação com precipitação/floculação muito eficaz para partículas; as partículas dissolvidas permanecem parcialmente.
Manteiga, natas, produtos lácteos
Teor de gordura muito elevado, emulsões: «Disciplina de excelência» clara para a flotação DAF (redução de FOG), quando o pH/emulsões são controlados.
Iogurte, sobremesas, mistura para gelado
Açúcar, estabilizadores, viscosidade parcialmente elevada: maior proporção de matéria orgânica dissolvida, que , no entanto, pode ser removida através da dosagem de precipitantes e flotação por descompressão.
Leite UHT/ESL
Mudanças frequentes de produto, CIP regular: predominância de picos de pH e temperatura; compensação/neutralização tornam-se decisivas. Em alguns casos, basta uma instalação simples de neutralização de CO2 com descarga controlada pela carga de CBO.
Leite em pó/secagem por pulverização
Limpeza intensiva, água de depuração: partículas finas que mudam frequentemente; recomendável através de etapas preliminares robustas + flotação.
Os principais objetivos do pré-tratamento: substâncias lipófilas, pH e CSB
Na prática, o pré-tratamento de águas residuais de laticínios pode ser resumido em três «principais inimigos»:
Substâncias lipófilas (FOG/gordura/óleo): causam depósitos, flutuação, formação de espuma, perturbações.
Variações de pH: dificultam a precipitação/floculação, aumentam a necessidade de produtos químicos e sobrecarregam os canais/instalações.
CSB: parâmetros de taxas e descargas; principalmente o CSB particulado pode ser separado economicamente por flotação.
Técnica de melhores práticas: cadeia de processos para o pré-tratamento de laticínios
1) Triagem/peneiramento fino: a proteção para tudo o que vem a seguir
Uma peneiração fina automática (por exemplo, peneira de tambor, frequentemente na faixa de poucos milímetros) protege bombas, válvulas e a flotação. Especialmente no caso de águas residuais de laticínios, fibras, grumos ou resíduos de produtos podem causar rapidamente avarias.
O que importa:
Limpeza automática/retrolavagem fiável
construção de fácil manutenção
Estratégias sensatas de redundância/bypass para operação contínua
2) O reservatório tampão: suficientemente grande, mas não demasiado grande
Um reservatório tampão/compensador com dimensões adequadas é frequentemente o elemento mais importante para a redução de custos nas fábricas de lacticínios:
Ele suaviza o pH e o transporte da produção e do CIP.
Isso reduz o consumo de agentes neutralizantes (por exemplo, NaOH) e torna a precipitação/floculação mais estável.
Mas: o recipiente não pode ser superdimensionado. As águas residuais de laticínios podem acidificar quando permanecem por muito tempo no recipiente. Nesse caso, parte dos componentes orgânicos não dissolvidos é transformada em matéria orgânica dissolvida.
A matéria orgânica dissolvida não pode mais ser removida de forma tão fácil e econômica por flotação com precipitação/floculação.
Princípio prático:
Configure o buffer de forma a «amortecer» as flutuações com segurança, mas sem criar tempos de permanência desnecessariamente longos.
Foto: O dimensionamento correto de um tanque de mistura e compensação com ventilação externa é fundamental para uma operação eficiente da instalação e uma degradação semibiológica do CBO.
3) Por que a ventilação no amortecedor é tão importante (4 razões)
Um reservatório tampão ventilado é frequentemente a forma mais económica de «condicionamento» para águas residuais de laticínios:
Combater a acidificação: o oxigénio retarda os processos anaeróbicos.
Conservação e prevenção de odores: menos H₂S/odores «fétidos», melhores condições de trabalho.
Redução parcial do CSB: ao operar com volume residual, pode formar-se uma pequena biologia que já degrada parte do CSB.
Melhores propriedades de flotação: alimentação mais uniforme, separação mais estável no DAF.
4) Neutralização: controlo do pH como fator de estabilidade
A neutralização (normalmente com NaOH, frequentemente fornecido pelo operador) é fundamental para:
Cumprir os requisitos iniciais,
estabilizar a precipitação/floculação a jusante,
Tornar as emulsões mais fáceis de manusear.
É importante ter uma estratégia de regulação clara, com medição e registo:
O pH, a temperatura e o caudal devem ser medidos e registados – para funcionamento, otimização e comprovação.
Foto: Aqui pode ver-se uma instalação de neutralização de águas residuais através de CO2 em construção contentorizada (ALMA Neutra). A vantagem da neutralização com CO2 é a mineralização particularmente sustentável e a ligação permanente do CO2 nas águas residuais.
5) Flotação por descompressão DAF + precipitação/floculação: o cerne da redução de gordura/TSS
Para águas residuais de laticínios, a flotação DAF é uma das etapas de pré-tratamento mais eficazes e económicas quando se trata de substâncias lipófilas e CBO particulado.
Princípio técnico:
Uma corrente de reciclagem é saturada com ar sob pressão (água branca).
A redução da pressão gera bolhas muito finas.
As bolhas acumulam-se em flocos, gotículas de gordura e partículas → flutuabilidade → separação como floculato.
Além disso, um sistema de drenagem de sedimentos pode remover de forma fiável as partículas depositadas no fundo.
Especialmente nas fábricas de laticínios, é fundamental que a saturação do ar e a tecnologia das válvulas não se tornem um gargalo, mesmo com a carga de gordura/proteína.
6) Flotado/lama e desidratação: 18–20 % TS apenas com desidratação
Em muitos projetos, é desejável um elevado teor de matéria seca na lama (por exemplo, 18-20 % MS). Na maioria das vezes, isso não é realista sem tecnologia adicional.
Esses teores de MS geralmente só podem ser alcançados com a desidratação da lama.
Por isso, adesidratação de lamas é frequentemente o fator decisivo para:
Reduzir o volume de resíduos
Simplificar a logística
Reduzir os custos operacionais de forma sustentável
As vantagens dos nossos produtos no pré-tratamento de laticínios
Asflotações de alívio de pressãodaALMAWATECHoferecem várias vantagens técnicas que garantem alta eficiência e segurança operacional:
Válvulas de expansão sem obstrução: O fluxo de água saturada de ar é misturado uniformemente através de válvulas pneumáticas que funcionam sem obstrução.
Sistema de saturação de ar patenteado e energeticamente eficiente: oefeito Venturimistura o ar com a água de forma eficiente, reduzindo o consumo de energia.
Bubble Booster System: Este sistema patenteado assegura a formação de microbolhas com eficiência energética e garante o tamanho ideal das bolhas para maximizar a formação de flocos e a separação de poluentes.
Dosagem proporcional à carga dos meios operacionais: A dosagem em linha nas nossas instalações é controlada por umamedição CSB online, que ajusta com precisão os precipitantes e floculantes à carga das águas residuais. Isto resulta empoupanças significativasnos custos operacionais.
Formação de flocos aerófilos: O refluxo do fluxo de água saturada de ar para o reator de floculação promove a formação deflocos aerófilos, que têm melhor flutuabilidade e chegam mais rapidamente à superfície.
Todas as nossas flotações por descompressão são equipadas com um sistema de controlo de processos integrado, baseado nosoftware ALMA Visionnoportal Siemens TIA, bem como commeios operacionais ALMA AQUA especialmente desenvolvidospara precipitantes, neutralizantes e floculantes. A seleção dos meios operacionais ideais é feita após um teste laboratorial abrangente, a fim de atender da melhor forma possível às necessidades específicas das suas águas residuais.
Foto: Uma das nossas instalações de flotação com dosagem proporcional de CSB de precipitantes e o nosso sistema patenteado ALMA Bubble-Booster.
Conclusão
Um pré-tratamento moderno das águas residuais de laticínios antes do escoamento para o esgoto baseia-se num princípio claro:
Primeiro estabilizar (filtragem, tampão, aeração, neutralização) – depois separar de forma eficiente (flotação DAF) – e, opcionalmente, desidratar de forma económica.
Desta forma, é possível reduzir de forma fiável as substâncias lipófilas, as flutuações de pH e uma parte relevante do CSB – com um funcionamento robusto e custos previsíveis.
Foto: Vista frontal da nossa célula de flotação ALMA NeoDAF, desenvolvida internamente, com drenagem de sedimentos
