Technika, praktické znalosti a riešenia na redukciu tukov (FOG), kolísania pH a CSB

Odpadové vody z mliekarní patria medzi najnáročnejšie priemyselné odpadové vody: obsahujú vysoké množstvo organických látok, meniace sa množstvo tukov, bielkovín a čistiacich chemikálií z CIP procesov. Zároveň sa ich zloženie a prietok často výrazne menia v priebehu dňa, medzi produktovými radmi a v závislosti od výrobných a čistiacich režimov. Spoľahlivá predbežná úprava pred vypúšťaním do kanalizácie je preto nielen otázkou dodržiavania limitných hodnôt, ale predovšetkým prostriedkom na zabezpečenie prevádzkovej bezpečnosti, stability poplatkov a plánovateľných procesov.

Tento príspevok ukazuje, kde a prečo vznikajú odpadové vody v mliekarenskom priemysle, ako sa líšia toky odpadových vôd v závislosti od produktu a aká osvedčená technika sa etablovala v predúpravách, so zvláštnym zameraním na lipofilné látky (tuky/oleje/FOG), reguláciu pH a redukciu CSB.

Prečo je potrebné predbežne čistiť odpadové vody z mliekarní

Komunálna kanalizácia a čistiarne odpadových vôd citlivo reagujú na typické vlastnosti odpadových vôd z mliekarenského priemyslu:

• Vysoká hodnota CSB/BSB v dôsledku zložiek mlieka (laktóza, bielkoviny, tuky)

• Tuky/oleje (FOG), ktoré upchávajú potrubia, narušujú čerpadlá a vedú k usadzovaniu

• Silné kolísanie pH v dôsledku CIP (alkalické/kyslé), ktoré narúša biologické procesy a poškodzuje materiály

• Plávajúce látky a vločky, ktoré sa usadzujú v potrubiach alebo plávajú/penia v zariadení

• Nárazové zaťaženia (Slug Loads) – krátke špičky často určujú konštrukciu a riziko poplatkov/porúch

Cieľom predbežnej úpravy je preto zvyčajne:výrazné zníženie FOG/TSS (
), stabilizácia pH a odstránenie relevantnej časti (časticového) CSB už na mieste, pokiaľ možno s prehľadnými CAPEX/OPEX a vysokou odolnosťou.

Kde vznikajú odpadové vody v mliekarenskom priemysle? Typické miesta vzniku odpadových vôd

V mliekarňach nevznikajú odpadové vody „na jednom mieste“, ale sú rozložené do viacerých oblastí. Pre plánovanie predbežnej úpravy je dôležité poznať tieto zdroje, pretože majú rôzne vlastnosti a vytvárajú rôzne špičky:

1) Prijímanie mlieka a logistika

• Voda na umývanie a čistenie z priestorov na príjem mlieka

• Čistenie cisternových vozidiel (vnútorné/vonkajšie)

• Straty pri prelievaní (rozliatie): Často sa meniaci organický náklad, čiastočne mastné vrcholy, relatívne „krátke“ vrcholy.

2) Procesné linky (výroba)

• Separátory, homogenizátory, pasterizácia/UHT

• Vyprazdňovanie, výmena produktov, vrátenie: V závislosti od produktu: Obsah tuku/bielkovín sa výrazne líši; často emulzie.

3) CIP čistenie (Cleaning-in-Place) – hlavný hnací motor

• alkalické čistenie (typicky NaOH)

• kyslé čistenie (v závislosti od prevádzky, napr. na odstránenie vodného kameňa)

• Dezinfekčné kroky, povrchovo aktívne látky: Vedie k výkyvom pH, teplotným špičkám a často k stabilným emulziám, ktoré sťažujú separáciu.

4) Plnenie, čistenie podlahy, výmena vrstvy/produktu

• Čistiaca voda s zvyškami produktu

• Pena, jemné častice, cukor/aromatické zložky (v prípade dezertov/jogurtov): Veľmi premenlivý náklad, často vysoké hodnoty CSB.

5) Scrubber/pračka odpadového vzduchu (pri sušení mliečneho prášku)

• Voda z pračiek z odprašovacích systémov: jemné častice, meniace sa náklady, väčšinou dobre riešiteľné flotáciou/precipitáciou (v závislosti od zloženia).

6) Soľný nálev/brina (typický pre výrobu syra)

• čiastočne vysoká vodivosť/chlorid: dôležité pre výber materiálu, ochranu proti korózii a riadenie procesu.

Prečo sú odpadové vody jednotlivých produktov tak odlišné?

Sortiment mliekarne rozhoduje o tom, či prevládajú tuky, bielkoviny alebo rozpustené organické látky, a tým aj o tom, aká predbežná úprava je obzvlášť účinná.

Syr a tvaroh

• vysoký obsah bielkovín/srvátky

• často vysoká hodnota CSB/BSB, čiastočne relevantné zaťaženie fosforom

• v závislosti od linky viac tuhých látok (úlomky): flotačné zariadenie s precipitáciou/flokuláciou veľmi účinné pre častice; rozpustené častice čiastočne zostávajú.

Maslo, smotana, smotanové výrobky

• Veľmi vysoký obsah tuku, emulzie: Jasná „parádna disciplína“ pre DAF flotáciu (redukcia FOG), ak sú pod kontrolou pH/emulzie.

Jogurty, dezerty, zmrzlinové zmesi

• Cukor, stabilizátory, čiastočne vysoká viskozita: Vyšší podiel rozpustených organických látok, ktoré však možno odstrániť dávkovaním zrážacích činidiel a tlakovou flotáciou. 

UHT/ESL mlieko

• Časté zmeny produktov, pravidelné CIP: prevládajú špičky pH a teploty; vyrovnávanie/neutralizácia sa stávajú rozhodujúcimi. V niektorých prípadoch stačí jednoduché zariadenie na neutralizáciu CO2 s vypúšťaním riadeným CSB.

Sušené mlieko/rozprašované sušenie

• Intenzívne čistenie, voda zo scrubberov: Často sa meniace jemné častice; vhodné prostredníctvom robustných predstupňov + flotácia.

Hlavné ciele predbežnej úpravy: lipofilné látky, pH a CSB

V praxi sa predbežná úprava odpadových vôd z mliekarní dá zhrnúť do troch „hlavných nepriateľov“:

1. Lipofilné látky (FOG/tuk/olej): spôsobujú usadzovanie, plávanie, penenie, poruchy.

2. Kolísanie pH: sťažuje zrážanie/flokovanie, zvyšuje spotrebu chemikálií a zaťažuje kanalizáciu/zariadenia.

3. CSB: Poplatky a parametre vypúšťania; najmä časticový CSB sa dá ekonomicky oddeľovať flotáciou.

Technika osvedčených postupov: Procesný reťazec pre predbežnú úpravu mliečnych výrobkov

1) Triedenie/jemné triedenie: ochrana pre všetko, čo nasleduje

Automatické jemné sitovanie (napr. bubnové sito, často v rozsahu niekoľkých milimetrov) chráni čerpadlá, ventily a flotačné zariadenia. Práve v prípade odpadových vôd z mliekarní môžu vlákna, hrudky alebo zvyšky produktov rýchlo viesť k poruchám.

Na čom záleží:

• spoľahlivé automatické čistenie/ spätné preplachovanie

• konštrukcia s jednoduchou údržbou

• zmysluplné stratégie redundancie/bypassu pre nepretržitú prevádzku

2) Nádrž s vyrovnávacou pamäťou: dostatočne veľká – ale nie príliš veľká

Dostatočne dimenzovaný vyrovnávací zásobník je v mliekarňach často najdôležitejším prvkom na zníženie nákladov v prevádzke:

• Vyrovnáva pH a náklad z výroby a CIP.

• Tým sa znižuje spotreba neutralizačných prostriedkov (napr. NaOH) a zrážanie/flokulácia sa stáva stabilnejšou.

Ale: Nádrž nesmie byť predimenzovaná. Mliekarenské odpadové vody môžu pri dlhšom zotrvaní v nádrži okyslieť. V takom prípade sa časť nerozpustných organických zložiek premení na rozpustné organické látky.
Rozpustné organické látky sa potom nedajú tak ľahko a lacno odstrániť flotáciou s precipitáciou/flokuláciou.

Praktický princíp:
Nastavte vyrovnávaciu nádrž tak, aby spoľahlivo „tlmila“ kolísania, ale nevytvárala zbytočne dlhé doby zdržania.