المقدمة
صناعة الألبان لها أهمية كبيرة في الاقتصادين البرازيلي والعالمي. تعتبر البرازيل سادس أكبر منتج للحليب في العالم وتمتلك القدرة على أن تصبح واحدة من أكبر مصدري منتجات الألبان بفضل مزاياها التنافسية مثل توافر المياه والأراضي وانخفاض تكلفة الإنتاج. لتحقيق هذا الهدف، يجب على صناعة الألبان في البرازيل إضافة قيمة إلى منتجاتها وإيجاد عمليات إنتاج أكثر كفاءة واستدامة. إحدى القضايا الرئيسية التي يجب معالجتها هي الإمداد المستدام بالمياه، حيث تعاني البرازيل، مثل العديد من الدول الأخرى، من نقص المياه في بعض المناطق على الرغم من وفرتها في مناطق أخرى. لذا، فإن إعادة استخدام المياه تعد حلاً مهمًا للحفاظ على الموارد المائية.
مياه الصرف في صناعة الألبان
جاءت مياه الصرف المستخدمة في هذه الدراسة من مصنع ألبان كبير في ولاية ميناس جيرايس في البرازيل، ينتج الحليب المعقم، والزبادي، والجبن “الميناس”، والريكويجاو (جبن الكريمة)، وبيتيس سويس. تبلغ سعة معالجة الحليب في المصنع 800 متر مكعب يوميًا، وتنتج 77% من النفايات السائلة من عمليات تنظيف وحدات العمل و23% من أنظمة التبريد والتدفئة، وتنظيف المناطق الخارجية، والغسيل ومياه الصرف الصحي من مراحيض المباني الإدارية. يستخدم النظام الحالي لمعالجة مياه الصرف الفرز، وتعويم الهواء المذاب، والمعالجة البيولوجية للحمأة المنشطة.
النظام التجريبي
تم بناء نظام MBR-NF باستخدام أغشية PAM انتقائية من ألياف البولي إميدميد المجوفة (HF) بقدرة نفاذية تبلغ 177 لتر/متر مربع/ساعة/بار. استخدم النظام خزان تخزين سعة 13.4 لتر وخزان بيولوجي سعة 4.4 لتر وصهاريج تخزين مياه ناتجة سعة 4.0 لتر. تمت معالجة المياه باستخدام مضخة فراغية ومضخة غشائية للتدفق الخلفي. تم تلقيح MBR بالحمأة من خزان الحمأة المنشطة للمصنع. بعد فترة تأقلم مدتها 28 يومًا، تم تشغيل النظام بشكل مستمر لمدة 40 يومًا.
النتائج
أظهرت النتائج أن MBR قادر على إزالة حوالي 99% من COD، في حين أن NF أزال 88% من COD المتبقية. كانت جودة المياه الناتجة من NF كافية لاستخدامها في التبريد وتغذية الغلايات. تمت إزالة 93% من المواد الصلبة الكلية و74% من القلوية و94% من النيتروجين الكلي و89% من الصوديوم، مما يجعل المياه الناتجة صالحة لإعادة الاستخدام في المصنع أو التصريف المباشر إلى البيئة دون معالجة إضافية.
الجدوى الاقتصادية
تم حساب صافي القيمة الحالية (NPV)، ومعدل العائد الداخلي (IRR)، وفترة الاسترداد للاستثمار على أساس فترة 15 عامًا. تضمنت التكاليف الأولية الاستثمار في النظام، ورواتب المهندسين والفنيين، ومعالجة الحمأة، واستهلاك الطاقة، والمواد الكيميائية لتنظيف الأغشية، وصيانة واستبدال الأغشية. تم حساب NPV وIRR لكل حالة بناءً على تدفق مياه الصرف الصحي من 1000 متر مكعب يوميًا واسترداد 450 متر مكعب يوميًا من المياه المعالجة. أظهرت النتائج أن النظام قادر على تحقيق عائد إيجابي على الاستثمار في فترة زمنية قصيرة نسبيًا، مما يجعله خيارًا اقتصاديًا مجديًا.
الخلاصة
تظهر الدراسة أن نظام MBR-NF يمكن أن يكون فعالًا في معالجة مياه الصرف في صناعة الألبان، مما يوفر مياه عالية الجودة يمكن إعادة استخدامها في المصنع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنظام أن يحقق فوائد اقتصادية كبيرة من خلال تقليل تكاليف المياه والصرف الصحي. لذلك، يعتبر الاستثمار في هذا النظام خيارًا مستدامًا وذو جدوى اقتصادية لصناعة الألبان في البرازيل.
أقراء ايضا تصميم محطات معالجة المياه باستخدام تقنية MBBR: أهم المعاملات التي يجب مراعاتها