Eλληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο

Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών: Διαχείριση Αποβλήτων

Πολύ καλή εργασία!

ΒΑΘΜΟΣ: 10

ΔΙΑ 60: 3η Γραπτή Εργασία

Μαβίδης Σάββας (Α. Μ.: 104302)

Ονοματεπώνυμο συμβούλου καθηγητή: Δημήτριος Βαγενάς

Μάρτιος 2017

0

Πίνακας περιεχομένων

Εισαγωγή...............................................................................................................2

1. Χαρακτηριστικά αποβλήτων γαλακτοβιομηχανίας...........................................2

2. Παραγωγική διαδικασία αποβλήτων.................................................................2

3. Παραγόμενα υγρά απόβλητα..............................................................................33.1 Υγρά απόβλητα από τις διεργασίες καθαρισμού χωρών και μηχανολογικού εξοπλισμού.....................................................................................................................4

-Καθαρισμός με αφρό........................................................................................................4-Καθαρισμός επι τόπου......................................................................................................4-Καθαρισμός με ακροφύσια Υψηλής Πίεσης......................................................................4-Χειρωνακτικός καθαρισμός..............................................................................................4

3.2 Υγρά απόβλητα από τις διεργασίες παραγωγής......................................................4

4. Στερεά απόβλητα γαλακτοβιομηχανίας.............................................................54.1 Παραγωγή στερεών αποβλήτων..............................................................................5

-Από τις διεργασίες παραγωγής γάλακτος..........................................................................5-Από τις βιολογικές διεργασίες καθαρισμού αποβλήτων.....................................................5-Από τα απορρίματα συσκευασιών.....................................................................................5

4.2 Επεξεργασία στερεών αποβλήτων...........................................................................5

5. Κατανάλωση ενέργειας στις γαλακτοβιομηχανίες.............................................6

6. Επεξεργασία υγρών αποβλήτων.........................................................................7

Βιβλιογραφία.......................................................................................................11

Εικόνα εξωφύλλου: Σάββας Μαβίδης

1

Εισαγωγή (70)Η παγκόσμια παραγωγή γάλακτος εκτιμάται γύρω στα 730 δισεκατομμύρια λίτρα ετησίως με την Ευρώπη να παράγει τα 156 δισεκατομμύρια L ετησίως. Επιπρόσθετα, σύμφωνα με την έκθεση της European Commission ο ετήσιος ρυθμός αύξησης της παγκόσμιας παραγωγής γαλακτοκομικών εκτιμάται στα 2,4% το χρόνο και αντιστοιχεί σε 1,4 εκατομμύρια τόνους για τα επόμενα 10 έτη. [1]

Στην Ελλάδα η βιομηχανία γάλακτος αποτελεί την σημαντικότερη αναπτυσσόμενη βιομηχανία, αφού αποτελεί το 7% των βιομηχανιών τροφίμων με κέρδη περίπου 32% του κλάδου παραγωγής τροφίμων. Είναι περίπου 893 βιομηχανίες οι οποίες διαχωρίζονται ανάλογα με το τελικό τους προϊόν σε βιομηχανίες παραγωγής γάλακτος, παραγωγής βουτύρου, προϊόντων ζύμωσης (γιαούρτι κ.α.), παραγωγής τυριού τυρόγαλου και παραγωγής παγωτού. Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι η κάθε βιομηχανία παράγει μόνο ένα προϊόν. [2] [3]

1. Χαρακτηριστικά αποβλήτων γαλακτοβιομηχανίας

Τα υγρά απόβλητα που παράγονται κατά την παραγωγική διαδικασία, αλλά και με την λειτουργία των εγκαταστάσεων γενικότερα, είναι τα πιο σημαντικά από τα απόβλητα. Τα απόβλητα αυτά παράγονται από το πλύσιμο και τον καθαρισμό των εγκαταστάσεων παραγωγής όπως οι δεξαμενές γάλακτος, ο καθαρισμός δαπέδων, απώλειες κατά την παραγωγική διαδικασία, τον καθαρισμό των βυτιοφόρων οχημάτων που μεταφέρουν το νωπό γάλα προς το εργοστάσιο, διάφορα χημικά όπως για παράδειγμα καύσιμα, λιπαντικά κ.α. που χρησιμοποιούνται στα μηχανήματα της γραμμής παραγωγής, αλλά και από τα προϊόντα που επιστρέφονται των οποίων η ημερομηνία λήξεως έχει παρέλθει.

Τα υγρά απόβλητα των γαλακτοβιομηχανιών έχουν υψηλό οργανικό φορτίο, υψηλά επίπεδα θρεπτικών συστατικών (άζωτο-φώσφορο), διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και το pH. Περιέχουν προϊόντα γάλακτος ή συστατικά απορρυπαντικών από τον καθαρισμό των μηχανημάτων. Ο όγκος τους είναι μεταβλητός, και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως ο τύπος και η πυκνότητα των προϊόντων, ο μηχανολογικός εξοπλισμός, το μέγεθος της μονάδας, οι διαδικασίες καθαρισμού που ακολουθούνται κ.α. [1] [3]

Πίνακας 1. Σύνθεση των υγρών αποβλήτων γαλακτοβιομηχανίας [4]

2. Παραγωγική διαδικασία αποβλήτων

2

Στα εργοστάσια παραγωγής γαλακτοκομικών προϊόντων, φτάνει το νωπό γάλα από τις διάφορες φάρμες. Το γάλα μεταφέρεται μέσα σε δοχεία ή βυτιοφόρα που είναι μονωμένες και υπό ψύξη. Οι διεργασίες που πραγματοποιούνται είναι οι εξής:

Διήθηση ή διαύγαση-διαχωρισμό, όπου αφαιρούνται οι διάφορες προσμίξεις όπως αιωρούμενα στερεά. Κατά την διήθηση του γάλακτος, το μικροβιακό φορτίο ενδέχεται να αυξηθεί κατά την διοχέτευσή του σε πυκνό μεταλλικό πλέγμα και έπειτα σε διηθητική επιφάνεια. Παράγονται υγρά απόβλητα όπως BOD, COD, Λίπη-έλαια, ΤΝ, ΤΡ, αλλά και στερεά όπως ιλύς.

Αποθήκευση-ψύξη, το γάλα μεταφέρεται σε δεξαμενές μονωμένες.

Θέρμανση, μια διαδικασία που ακολουθείται προκειμένου το γάλα να αποθηκευτεί σε δεξαμενές για λίγε ημέρες χωρίς να υποβιβαστεί η ποιότητά του. Η θέρμανση γίνεται για μερικά δευτερόλεπτα στους 63-65%.

Τυποποίηση, όπου διαχωρίζεται η κρέμα του γάλακτος και επανακυκλοφορίας της στη δεξαμενή αποθήκευσης.

Αποκορύφωση, Μέσα στους κορυφοτές (φυγοκεντρικοί διαχωριστές με δίσκους), φυγοκεντρείται και διαχωρίζεται το λιπαρό μέρος του γάλακτος.

Παστερίωση, θερμική επεξεργασία με σκοπό την καταστροφή των παθαγόνων και μη μικροοργανισμών, με όσο το δυνατόν μικρότερη αλλοίωση της ποιότητας του γάλακτος ως προς την δομή και την σύσταση.

Ομογενοποίηση, ομογενοποιημένο είναι το γάλα το οποίο δεν παρουσιάζει ορατό στρώμα κρέμας μετά από κατάσταση ηρεμίας για 48 ώρες. Η ομογενοποίησή του επιτυγχάνεται με μείωση του μεγέθους των λιπαρών σφαιριδίων σε μέγεθος 1-2μm ώστε να διασκορπίζονται ομοιόμορφα στο υγρό.

Αερισμός-αφαίρεση της οσμής, όπου αυτό απαιτείται.

Από τα παραπάνω στάδια, κοινά για όλες τις διαδικασίες παραγωγής δηλαδή τυριού και γιαουρτιού το μέγεθος αποβλήτων που παράγεται είναι το 0,2% της ολικής ποσότητας των υγρών αποβλήτων και συνήθως απορρίπτονται στο αποχετευτικό σύστημα. (Οδηγία 96/61ΕΚ). [5]

Για πιο εξειδικευμένα προϊόντα γάλακτος υπάρχουν και άλλες διεργασίες όπως αποστείρωση, συμπύκνωση, ξήρανση και συσκευασία, αποθήκευση και διανομή τελικών προϊόντων. [3] [6] [7]

3. Παραγόμενα υγρά απόβληταΑπόβλητα παράγονται τόσο από τις διεργασίες καθαρισμού της μονάδας και του εξοπλισμού, όσο και από τις διεργασίες παραγωγής. Ας δούμε όμως πιο αναλυτικά τα στάδια παραγωγής τους

3

3.1 Υγρά απόβλητα από τις διεργασίες καθαρισμού χωρών και μηχανολογικού εξοπλισμού.Όπως έχει ήδη αναφερθεί τα υγρά που προκύπτουν από πλυσίματα μονάδων παραγωγής γαλακτοκομικών προϊόντων, των δεξαμενών αποθήκευσης και των βυτιοφόρων μεταφοράς περιέχουν γάλα, προϊόντα γάλακτος και ή απορρυπαντικές ουσίες και είναι άμεσα συνδεδεμένα με τις τεχνικές πλυσίματος που εφαρμόζει η κάθε μονάδα.

-Καθαρισμός με αφρό Κατάλληλος για ανοικτό εξοπλισμό, όπως δάπεδα και τοίχοι. Γίνεται έγχυση του αφρού και στη συνέχεια προσκολλάται στην προς καθαρισμό επιφάνεια. Παραμένει για 10-20 min ώστε να δράσει και στη συνέχεια γίνεται έκπλυση με νερό. Και σε αυτή την περίπτωση, η μείωση κατανάλωσης νερού μπορεί να επιτευχθεί με την τοποθέτηση μόνιμου πιεστικού στα λάστιχα που χρησιμοποιούνται για πλυσίματα.

-Καθαρισμός επι τόπου προτιμάται για κλειστά κυκλώματα και δεξαμενές, γίνεται αυτόματα με τα διαλύματα καθαρισμού να διακινούνται με αντλίες και κάποιες φορές να κατανέμονται με ακροφύσια. Πραγματοποιείται σε πέντε στάδια, πρόπλυση με νερό, κυκλοφόρηση διαλύματος χημικού καθαρισμού, ενδιάμεση πλύση με νερό, απολύμανση, τελική πλύση με νερό. Με αυτήν την διαδικασία τα νερά έκπλυσης χρησιμοποιούνται και σαν νερό πρόπλυσης.

-Καθαρισμός με ακροφύσια Υψηλής Πίεσηςκατάλληλη τεχνική για ανοικτό εξοπλισμό, τοίχους, δάπεδα. Το νερό που καταναλώνεται είναι υπό πίεση 40-60bar. Η θερμοκρασία κάτω από την οποία εγχέονται οι παράγοντες καθαρισμού στο νερό είναι σχετικά μέτριες 40-60 οC. Η τοποθέτηση μόνιμου πιεστικού στα λάστιχα που χρησιμοποιούνται για πλυσίματα, μειώνει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας.

-Χειρωνακτικός καθαρισμός Ο τρόπος αυτός καθαρισμού πιθανόν να μην έχει ικανοποιητική απόδοση και παράλληλα να έχουμε μεγάλη κατανάλωση νερού και χημικών ουσιών. Συνήθως επιλέγεται η χρησιμοποίηση της αυτοματοποιημένης μεθόδου CIP, με την οποία επιτυγχάνεται μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας, νερού, χημικών ουσιών και χρόνου.[8]

3.2 Υγρά απόβλητα από τις διεργασίες παραγωγήςΣτα σύγχρονα εργοστάσια υπολογίζεται η απώλεια γάλακτος μεταξύ 0,5-2,5% και σε τυρόγαλο μεταξύ 5-15%. Η επιβάρυνση των αποβλήτων με πρόσθετο ρυπαντικό φορτίο μπορεί να ελεγχθεί αν ελαττωθεί η πρώτη ύλη που καταλήγει σε αυτά. Τα κύρια συστατικά του γάλακτος είναι νερό, λίπη, πρωτεΐνες, σάκχαρα, μεταλλικά άλατα, ενώ τα προϊόντα του που καταλήγουν στα απόβλητα μπορεί να περιέχουν επίσης αρωματικές ύλες ή/και γαλακτοματοποιητές-σταθεροποιητές.

Κατά την διαδικασία παραγωγής τυριού, το 80-90% του συνολικού όγκου γάλακτος αποτελεί το τυρόγαλο, υγρό παραπροϊόν της διαδικασίας αυτής και περιέχει πάνω από 50% των στερεών του γάλακτος, το 7,5% με μεγάλη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες και με πλούσιο οργανικό φορτίο, COD~60.000mg/L. Η κλίμακα του pH του είναι από όξινο μέχρι γλυκό (pH<5-όξινο- pH5-5.8-μετρίως όξινο, pH-5.8-6.6 γλυκό). [3] [1][6] [9]

4

Πίνακας 2. Ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων μονάδων παραγωγής γαλακτοκομικών προιόντων. [7]

4. Στερεά απόβλητα γαλακτοβιομηχανίας

4.1 Παραγωγή στερεών αποβλήτων -Από τις διεργασίες παραγωγής γάλακτοςΣτερεά που παράγονται κατά την διαύγαση του γάλακτος και τα τρίμματα τυρομάζας-τυροπήγματος και παραπέρα έλεγχος για την πιθανότητα αξιοποίησης για επαναχρησιμοποίηση ή πώληση τους.

-Από τις βιολογικές διεργασίες καθαρισμού αποβλήτωνΠεριλαμβάνει τα υπολείμματα εσχαρισμού και το πλεόνασμα βιομάζας από τους διαυγαστήρες των εγκαταστάσεων βιολογικής επεξεργασίας. Κατά την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων η ενεργός ιλύς που παράγεται, είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά και αποτελεί προϊόν υψηλής οικονομική αξίας.

-Από τα απορρίματα συσκευασιώνΑφορά όλα τα προϊόντα που επιστρέφονται είτε λόγω της ημερομηνίας λήξης, είτε καταστροφής προϊόντων κ.α. Μπορεί να συγκαταλέγονται χάρτινα δοχεία ή U.H.T γάλακτος με εσωτερική πλαστική επένδυση, πλαστικά δοχεία, ξύλινα βαρέλια, πήλινα, κονσέρβες. [8]

4.2 Επεξεργασία στερεών αποβλήτωνΗ παραγόμενη ιλύς σταθεροποιείται και οδηγείται σε χώρο υγειονομικής ταφής ή μέσω αναερόβιας χώνευσης εκμεταλλευόμαστε ενεργειακά το μεθάνιο που παράγεται. Οι τεχνιές που ακολουθούνται είναι η διάθεση στερεών διαύγασης γάλακτος, ιλύς ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της (πάχυνση, σταθεροποίηση, αφυδάτωση, διάθεση επεξεργασμένης ιλύος και μη αξιοποιήσιμων στερεών για υγειονομική ταφή), διερεύνηση χρήσης ιλύος για παραγωγή βιοαερίου, χωριστή συλλογή στερεών αποβλήτων με αστικά παρόμοιας σύστασης και ανακύκλωσή τους (Οδηγία 96/61ΕΚ). [5]

5

5. Κατανάλωση ενέργειας στις γαλακτοβιομηχανίεςΣύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την Ολοκληρωμένη πρόληψη και έλεγχο της ρύπανσης (IPPC), οι τιμές κατανάλωσης σε ενέργεια ποικίλλουν ανάλογα με τον όγκο της παραγωγής και το κλίμα της περιοχής. Σε θερμά κλίματα θα χρειαστεί ίσως περισσότερη ενέργεια για ψύξη και αντιστρόφως.

Η κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται περίπου στο 2% του συνολικού κόστους λειτουργίας μιας μονάδας. Το κόστος λειτουργίας μιας μονάδας εξαρτάται επίσης από την χώρα, τις τιμές της ενέργειας αλλά και την σχέση καυσίμου-ηλεκτρικής ενέργειας. Το 80% περίπου των ενεργειακών αναγκών μιας γαλακτοβιομηχανικής μονάδας είναι θερμική και αφορά στην παραγωγή ατμού και θέρμανση νερού και το υπόλοιπο 20% είναι ηλεκτρική και αφορά στην λειτουργία των μηχανημάτων, φωτισμό κ.α. [10]

Η κατανάλωση νερού και τα παραγόμενα υγρά απόβλητα ποικίλλουν ανάλογα π.χ. με το προϊόν, το μέγεθος της παρτίδας και τη μέθοδο καθαρισμού. Τα επίπεδα παραγωγής υγρών αποβλήτων ενδέχεται να φαίνονται χαμηλότερα συγκριτικά με τα επίπεδα κατανάλωσης νερού επειδή πολλές γαλακτοβιομηχανίες μετρούν το νερό που καταναλώνουν για ψύξη, αλλά στη συνέχεια το απορρίπτουν χωρίς να το μετρούν. Επιπλέον, σε θερμά κλίματα σημειώνονται απώλειες νερού λόγω εξάτμισης.

Πίνακας 3. Κατανάλωση ενέργειας [7]

Πίνακας 4. Συγκριτικός πίνακας τιμών κατανάλωσης ενέργειας, νερού και υγρών παραγόμενων απόβλητων. [11]

Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα στοιχεία ηλεκτρικής κατανάλωσης για κάθε τόνο παραγόμενου προιόντος στα διάφορα στάδια παραγωγής. [8]

6

Πίνακας 5. Τιμές ενεργειακής κατανάλωσης σε κάθε στάδιο διεργασιών ανά τόνο παραγόμενου προιόντος. [10] [4]

6. Επεξεργασία υγρών αποβλήτωνΗ επεξεργασία των υγρών αποβλήτων γίνεται με διάφορες τεχνολογίες που σκοπό έχουν την τελική μείωση του υψηλού οργανικού τους φορτίου. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη είναι αυτή της ενεργού ιλύος, ακολουθούμενη από χλωρίωση για καταστροφή μικροοργανισμών. Απαραίτητη διαδικασία είναι η πρωτοβάθμια επεξεργασία, Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σύστημα διαλυμένου αέρα με ρύθμιση του pH. [10]

ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΟΝ ΚΛΑΔΟ ΤΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΓΑΛΑΚΤΟΚΟΜΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ

Σωστή επιλογή σχήματος επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, ορθός σχεδιασμός, έλεγχος και λειτουργία μονάδων κατεργασίας υγρών αποβλήτων

Έλεγχος ποιοτικός και ποσοτικός των υγρών αποβλήτων με μετρήσεις σε τακτά χρονικά διαστήματα και τήρηση αρχείου.

Επιλογή κατάλληλου σχήματος επεξεργασίας, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της μονάδας, την τυχόν ανακύκλωση που εφαρμόζει, τις τοπικές ιδιαιτερότητες και όρια):

Συστήματα προεπεξεργασιας ή πρωτογενούς επεξεργασίας:

Δεξαμενές εξισορρόπησης / ομογενοποίησης

Εξουδετέρωση / Ρύθμιση pH Μηχανικός Καθαρισμός/ Εσχάρωση

και Λεπτό Κοσκίνισμα (περιστροφικά κόσκινα),

Λιποσυλλογή και Εξαφρισμό Επίπλευση (DAF) Αμμοσυλλογή

7

Συστήματα βιολογικής επεξεργασίας Αερόβια Συστήματα Αντιδραστήρες Ενεργού Ιλύος Βιολογικά Φίλτρα

(Χαλικοδουλιστήρια και Βιολογικοί Πύργοι), Βιολογικός Δίσκος

Αναερόβια Συστήματα Δεξαμενές (Λίμνες) Σταθεροποίησης

(Δεξαμενές Σταθεροποίησης και Οξείδωσης, Αεριζόμενες Δεξαμενές)

Συστήματα χημικής επεξεργασίας Απολύμανση με Χλώριο

Συστήματα φυσικής επεξεργασίας Φίλτρα άμμου.

Συστήματα επεξεργασίας/ διάθεσης στο έδαφος, όπου είναι διαθέσιμες μεγάλες εκτάσεις γης (για ημιεπεξεργασμένα απόβλητα.

Άρδευση.Επιλογή του σχήματος επεξεργασίας στερεών αποβλήτων, ορθός σχεδιασμός, έλεγχος και λειτουργία μονάδων κατεργασίας στερεών αποβλήτων

Διάθεση στερεών διαύγασης (φυγοκέντρισης) γάλακτος στα στερεά απόβλητα και όχι στα υγρά απόβλητα.

Επιλογή κατάλληλου σχήματος επεξεργασίας της ιλύος, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της:

Πάχυνση Σταθεροποίηση Αφυδάτωση με φιλτρόπρεσσα ή σε

κλίνες ξήρανσης Ασφαλής διάθεση της επεξεργασμένης

ιλύος και των μη αξιοποιήσιμων στερεών σε χώρο διάθεσης απορριμμάτων (υγειονομικής ταφή).

Διερεύνηση της πιθανής χρήση της ιλύος για την παραγωγή βιοαερίου (αναερόβια χώνευση).

Χωριστή συλλογή στερών αποβλήτων παρόμοιας σύστασης με τα αστικά (πλαστικού και χαρτιού) και ανακύκλωση τους.

Πίνακας 6. Βέλτιστες τεχνικές επεξεργασίας αποβλήτων βιομηχανιών γαλακτοκομικών προιόντων

Ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της μονάδας, η διαχείριση και επεξεργασία των υγρών αποβλήτων μπορεί να περιλαμβάνει τα συστήματα του διαγράμματος ροής της εικόνας 1. Όπου σύμφωνα με την εικόνα, ανεξάρτητα απο την προέλευση τους, όλα

8

τα απόβλητα από όλα τα μέρη του εργοστασίου θα οδηγηθούν τελικά σε μια δεξαμενή και εκεί ομογενοποιούνται, ρυθμίζεται το pH τους, και οδηγούνται για επίπλευση. Στην δεξαμενή επίπλευσης διοχετεύεται αέρας που με τις φυσαλλίδες ωθεί τα κολλοειδή και τα λίπη στην επιφάνεια όπου και απομακρύνονται με ξέστρο. Μετά την αφαίρεση των επιπλεόντων, τα λήματα οδηγούνται για επεξεργασία αερόβια ή αναερόβια. [12]

Εικόνα 1. Διάγραμμα ροής συστήματος διαχείρισης και επεξεργασίας υγρών αποβλήτων γαλακτοβιομηχανίας. [7]

Κατά την αναερόβια χώνευση, διαδικασία που πραγματοποιείται σε έλλειψη οξυγόνου, είναι η συχνότερα χρησιμοποιούμενη για απόβλητα υψηλού οργανικού φορτίου, παράγοντας μικρότερη βιομάζα συγκριτικά με την αερόβια χώνευση.

Τα βασικότερα στάδια της αναερόβιας χώνευσης είναι: α) Η υδρόλυση, όπου με την δράση ενζύμων, υδρολύονται τα οργανικά πολυμερή μακρομόρια (πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, λίπη, νουκλεϊκά οξέα) στα αντίστοιχα απλούστερα οργανικά μονομερή τους (μονοσακχαρίτες, αμινοξέα, λιπαρά οξέα, πουρίνες-πυριμιδίνες). Έπειτα, τα μονομερή αυτά εισχωρούν στο εσωτερικό του κυττάρου διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης.

β) Η οξεογένεση, η ζύμωση των διαλυτών αυτών ενώσεων σε πτητικά λιπαρά οξέα, διοξείδιο του άνθρακα, αλκοόλες, αμμωνία και υδρογόνο.

γ) Η οξικογένεση, η επόμενη φάση καταβολισμού των προϊόντων της οξεογένεσης σε οξικό οξύ, διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο.

δ) Η μεθανογένεση, όπου τα μεθανογόνα βακτήρια παράγουν μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα είτε με κατανάλωση οξικού οξέος, είτε με αναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα από το υδρογόνο. [13]

9

Εικόνα 2. Στάδια μετατροπής του οργανικού υλικού σε μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα με την διαδικασία της αναερόβιας χώνευσης. [13]

Κατά την αερόβια επεξεργασία, οι μικροοργανισμοί, για τις διάφορες βιοχημικές τους λειτουργίες, χρησιμοποιούν τις οργανικές ουσίες που περιέχονται στα απόβλητα, καταναλώνοντας ταυτόχρονα και το διαλελυμένο οξυγόνο σε αυτά και τις μετατρέπουν σε διοξείδιο του άνθρακα , νερό και ανόργανα άλατα. Τα απόβλητα στη συνέχεια οδηγούνται σε δεξαμενή καθίζισης όπου η βιολογική λάσπη καθιζάνει. Ένα μέρος της επανακυκλοφορεί, ενώ η υπόλοιπη λάσπη οδηγείται σε δεξαμενή πάχυνσης για περαιτέρω συμπύκνωση και στη συνέχεια για επιπλέον αφυδάτωση στο φυγοκεντρικό διαχωριστήρα. Η βιολογική λάσπη μετά από την επεξεργασία μπορεί να διατεθεί για κομποστοποίηση. Το καθαρό πια επεξεργασμένο υπερκείμενο απόβλητο απορρίπτεται στην έξοδο του βιολογικού καθαρισμού.

Περιγράψαμε μια μεθοδο η οποία απαιτεί μεγάλες εγκατστάσεις και με πολύ υψηλό κόστος που για μικρές γαλακτοκομικές επιχειρήσεις, την κάνει πρακτίκα ασύμφορη. Συγκριτικά και πάλι με την αναερόβια μέθοδο, απαιτεί επίσης μεγάλες ποσότητες κατανάλωσης ενέργειας και υψηλές δαπάνες συντήρησης και λειτουργίας. [14] [15][13]

10

Βιβλιογραφία

[1] W. Finnegan, J. Goggins, E. Clifford, and X. Zhan, « "Environmental impacts of milk powder and butter manufactured in the Repuplic of Ireland,,» Science of the total Environment", no. 579, 2017.

[2] «Intelligent Energy-Europe (IEE), ALTENER-Renewable heating and cooling,EIE/07/224.,» [Ηλεκτρονικό]. Available: https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/sites/iee-projects/files/projects/documents/sahc_market_analysis_for_dairy.pdf.

[3] Ι. Τουλιάτου, «Ενεργειακή κατανάλωση σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων και αστικών λυμάτων.Ανάλυση περίπτωσης εγκατάστασης επεξεργασίας αποβλήτων γαλακτοβιομηχανίας ΦΑΓΕ και ΕΕΛ Βυτίνας,» Τμήμα βιομηχανικής διοίκησης και τεχνολογίας .

[4] R. Kumar, L. Goswami, K. Pakshirajan, and G. Pugazhenthi, «Dairy wastewater treatment using a novel low cost tubular ceramic membrane and membrane fouling mechanism using pore blocking models,» Journal of water process Engineering, no. 13,, 2016.

[5] «Ο∆ΗΓΙΑ 96/61/ΕΚ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ της 24ης Σεπτεµβρίου 1996,» [Ηλεκτρονικό]. Available: http://www.bio.auth.gr/river/law/El/100_96_061.pdf .

[6] Μ. Γεωργιοπούλου, Ανάπτυξη μεθόδων για την επιλογή της καλύτερης διαθέσιμης τεχνολογίας για την επεξεργασία υγρών βιομηχανικών αποβλήτων αποβλήτων, Πανεπιστήμιο Πατρών, 2007.

[7] Ε. Νταρακάς, «Επεξεργασία Βιομηχανικών Αποβλήτων,» Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, 2006.

[8] Ε. Π. Παπαμιχαήλ, Καραϊσκος Π., «Περιβαλλοντική Μελέτη μιας Γαλακτοβιομηχανίας,» Καβάλα, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΜΘ, 2015.

[9] Π. Μπραιμιώτης, «ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟΥ ΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ –ΚΤΙΡΙΑΚΗΣ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΥΞΗΣΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ,» ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΓΑΛΑΚΤΟΚΟΜΕΙΑ ΑΕ, ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟ ΟΛΥΜΠΟΣ, 2016.

[10] Ι. Κατσαρός, «Κεντρικά ηλιακά συστήματα,» Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, 2012..

[11] «Ολοκληρωμένη πρόληψη και έλεγχος της ρύπανσης (IPPC), Έγγραφο αναφοράς Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές στις βιομηχανίες τροφίμων, ποτών και γάλακτος,» Ευρωπαική Επιτροπή, 2005.

[12] «Ε.Ε, "Η οδηγία 96/61/ΕΚ για την ολοκληρωμένη πρόληψη και περιορισμό της ρύπανσης (IPPC) και οι Ελληνικές προτάσεις για τις βέλτιστες διαθέσιμες τεχνικές

11

βιομηχανίας τροφίμων,» 2001.

[13] Ε. Πολυβίου, «Βελτιστοποίηση Μονάδας Βιολογικής Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων Τυροκομείου,» Πάτρα, 2015.

[14] Θ. Ασημακόπουλος, Διαχείριση Αποβλήτων Βιομηχανιών μεταποίησης τροφίμων-εφαρμογή για τον κλάδο της χυμοποιείας, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, 2010.

[15] Π. Καττή, «Πειραματική διερεύνηση παραγωγής βιοαερίου από μίγματα τυρογάλακτος με υγρά μηχανικού διαχωρισμού αποβλήτων χοιροστασίου διαφορετικής πυκνότητας στη μεσόφιλη περιοχή,» Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών.

Ασκήσεις

1η Άσκηση (10)

Α) Προσδιορισμός χαρακτηριστικών των αποβλήτων στην είσοδο της εγκατάστασης επεξεργασίας:

1.

Παροχή αστικών: QA= 5.000 m3/d = 5.000/24 (m3/h)= 208,33 m3/h ή 208.330 L/h

Παροχή βιομηχανικών : QΒ= 50 m3/h ή 50.000 L/h

Παροχή συνεπεξεργασίας: Q A+B= 208,33 m3/h +50 m3/h = 258,33 m3/h ή 258.330 L/h

2.

Αστικών BOD5(Α) : 200 g/ m3 ή 0.2 g/L

Βιομηχανικών BOD5(Β) : 1000 g/ m3 ή 1g/L

Συνεπεξεργασίας BOD5(Α+Β) =

QA BOD5 A +QB BOD5B

QA+QB=

208,33 m3

h200 g

m3 +50 m3

h1000 g

m3

258 m3

h

=354,84 gm3 ή 0,3548 g

L

3.

pH=−log10¿¿

12

Για τα αστικά:

pH αστ=−log10¿¿¿

Για τα βιομηχανικά :

pH βιομ=− log10¿¿¿

Συνεπεξεργασίας:

[Η+]συνεπεξ.= =QA ¿¿¿

Οπότε το pH= -log (10-6)- log (2,5)= 6-0,3979 → pH = 5,6

Β) Υπολογισμός βαθμού διακύμανσης του χρόνου παραμονής των αποβλήτων στην εγκατάσταση επεξεργασίας:

PF=Θmax

Θmin (1)

Θ= VQ (2)

Από την (1) και (2) προκύπτει PF=

VQmin

VQmax

=Qσυνεπεξεργ .

Qαστικών=258,33 m3/h

208,33 m3/h→ PF=1,24

Άρα σύμφωνα με το βιβλίο ο βαθμός διακύμανσης θεωρείται ικανοποιητικός.

2η Άσκηση (20)

Α)

Για τις πρωτεΐνες με τύπο C16H26O5N4 το ΜΒ είναι:

ΜΒπρωτ = 16*12+1*26+5*16+4*14= 192+26+80+56= 354

Για τα λίπη με τύπο C6H16O το ΜΒ είναι:

ΜΒλιπών= 6*12+16*1+16= 104

Για τους υδατάνθρακες με τύπο CH2O είναι:

ΜΒυδ/κων= 12+2+16=30

Για τις πρωτεΐνες ισχύει ότι: Στα 354 g πρωτεΐνες περιέχονται (16*12) g C

Στα 5 g χ;

13

Χ= 192*5/354=2,712 g C

Ομοίως,

για το Η έχουμε 0,367g -για το Ο έχουμε 1,13g -για το Ν έχουμε 0,79g

για τα λίπη βρίσκουμε:

C : 0,69 g -H: 0,154g -O: 0,154g

Για τους υδατάνθρακες βρίσκουμε:

C : 1,2g -H: 0,2g -O: 1,6g

Έτσι αθροίζοντας τις ποσότητες κάθε στοιχείου και διαιρώντας τες με τα ατομικά τους βάρη βρίσκουμε τον εμπειρικό τύπο C0,38H0,721O0,18N0,056 και διαιρώντας με τα άτομα του Ν έχουμε τελικά τον εξής τύπο του αποβλήτου:

C6,8H12,8O3,2N με ΜΒ= 6,8*12+12.8*1+3,2*16+14=80,4+12,8+51,2+14= 159,6

Β) θεωρητικά απαιτούμενου οξυγόνου:

C6,7H12,8O3,2N + 7,65 Ο2→ 6,8 CO2 + 4,9 H2O + NH3

NH3 + 3/2 Ο2 → HNO2 + H2O

HNO2 + 1/2 Ο2 → HNO3

Επομένως το 1 mole = 159,6 g αποβλήτου απαιτεί (7,65 +3/2+1/2)= 9,65mole ή 305,6 g Ο2

Τα 9g x;

X=308,8 9

158,4 = 17,41 g/L Ο2

Άρα το εισερχόμενο απόβλητο η συγκέντρωση του ΘΑΟ είναι 17,41 g/L

Και του επεξεργασμένου αποβλήτου είναι 17,41 * 0,25= 4,35 g/L

Γ)

από την εκφώνηση ότι το 75% από τα 9 g/L του αποβλήτου αντιδρούν προς παραγωγή βιοαερίου οπότε έχουμε 0,75*9=6,75 g/L ή 6,75/ΜΒαποβλήτου= 6,75/159,6= 0,042 mole/L αποβλήτου.

C6,8H12,8O3,2N + 2,75 H2O → 3,825 CH4 + 2,975 CO2 + NH3

1 mole αποβλήτου 3,825 mole CH4 και 2,975 mole CO2

14

Τo 1 mole 3,825 * 22,4 L CH 4 και 2,975* 22,4 L CO2

Τα 0,042 mole x; y;

X= 3,825 * 22,4 * 0.042= 3,60 L CH4

Y= 2,975* 22,4 * 0,042 = 2,8 L CO2

Άρα από 1 L αποβλήτου παράγονται 3,60+2,8=6,4 L βιοαερίου. Αφού όμως η παροχή είναι 30.000 L/d τότε η ημερήσια παροχή του βιοαερίου είναι:

6,4 L*30.000 L/d = 192.000 L/d

Υπολογισμός % σύστασης βιοαερίου:

Για το CH4 ισχύει: [3,60/(3,60+2,8)]*100= (3,60/ 6,4)*100= 56,2 %

Για το CO2 ισχύει: [2,8/(3,60+2,8)]*100= (2,8/ 6,4) * 100= 43,8%

15