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Jul 16, 2023

Weiterentwicklung der Abwasseraufbereitung für Milchprodukte

Von der Produktion bis zur Reinigung und Abwasserentsorgung produzieren Molkereibetriebe Abwasser aus vielen Quellen, das typischerweise hohe Mengen an Verunreinigungen, Schwebstoffen, organischen Verbindungen und Ammoniak enthält

Von der Produktion bis zur Reinigung und Abwasserentsorgung produzieren Molkereibetriebe Abwasser aus vielen Quellen, das typischerweise hohe Mengen an Verunreinigungen, Schwebstoffen, organischen Verbindungen, Ammoniakverbindungen sowie Fetten, Ölen und Fetten (FOG) enthält. Diese Verbindungen und Schadstoffe können erhebliche Auswirkungen auf Ökosysteme und die öffentliche Gesundheit haben, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden.

Angesichts all dieser Faktoren ist die Entwicklung einer wirksamen Lösung zur Abwasseraufbereitung von entscheidender Bedeutung – sei es zur Einhaltung von Branchenvorschriften oder zur Erfüllung Ihrer Geschäftsziele. Gleichzeitig handelt es sich jedoch nicht immer um einen eindeutigen Prozess, der die richtige Kombination physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse erfordert und nicht eine Einheitslösung.

Um Ihnen bei der Auswahl des besten Abwasserbehandlungsplans für Ihre Milchverarbeitungsanwendung zu helfen, bietet dieser Artikel einen hilfreichen Überblick über die Arten von Verunreinigungen, denen Sie begegnen werden. Darüber hinaus werden integrierte Abwassertechnologien untersucht, die nicht nur die Schadstoffe effektiv entfernen, sondern auch Kosten-, Energie- und Leistungsvorteile bieten.

Die Rolle von Wasser in Milchanwendungen

Milchbetriebe benötigen für viele Anwendungen große Wassermengen. Beispielsweise verwenden Molkereibetriebe Wasser zum Verdünnen von Milch für Pasteurisierungs-, Homogenisierungs- und Trennprozesse, die bei der Herstellung von Milch, Käse, Butter und Joghurt eine Rolle spielen. Molkereien nutzen Wasser auch zum Reinigen und Desinfizieren von Böden und Geräten sowie zum Transport von Abfällen.

Das bei all diesen Prozessen entstehende Abwasser muss gründlich behandelt werden, um den Vorschriften zu entsprechen, die Umwelt zu schützen und die öffentliche Gesundheit zu schützen. Viele Regierungsbehörden versuchen beispielsweise, die Menge an Schadstoffen, einschließlich biochemischem Sauerstoffbedarf (BSB), Stickstoff und Phosphor, die in Gewässer eingeleitet werden, zu begrenzen und so zu verhindern, dass Schadstoffe das Leben im Wasser schädigen und die Wasserqualität verschlechtern. Die Behandlung des Abwassers aus diesen Anwendungen verhindert auch die Ausbreitung schädlicher Krankheitserreger wie E. coli, Salmonellen und Listerien.

Um die optimale Behandlungslösung festzulegen, ist es wichtig, mit den spezifischen Schadstoffen im Molkereiabwasser und den Technologien vertraut zu sein, die Lösungen für diese Herausforderungen bieten. Hier sind einige Behandlungsmethoden:

Physikalische Trennmethoden

Die Entfernung von FOG und Gesamtschwebstoffen (TSS) aus dem Abwasser kann mithilfe der DAF-Technologie (Dissolved Air Flotation) gelöst werden, bei der nichtlösliche organische Stoffe durch Auflösen von Druckluft in Wasser und Bildung winziger Mikrobläschen entfernt werden. Wenn diese Blasen in die Flotationszone innerhalb des DAF-Systems gelangen, lagern sich Schadstoffpartikel an den Blasen ab, verringern die Partikeldichte und führen dazu, dass sich FOG und andere nicht lösliche organische Stoffe aus dem Abwasser trennen und an die Oberfläche steigen. Die oberste Oberflächenschicht der abgetrennten Verunreinigungen wird dann abgeschöpft und in einem Schlammtrichter gesammelt.

Während die meisten Molkereibetriebe diese Behandlung zur Einhaltung der Vorschriften erfordern, sind nicht alle DAF-Systeme gleich. Die besten zeichnen sich durch ein kompaktes Design, niedrige Chemie- und Energiekosten im Betrieb sowie eine hohe Entfernungseffizienz aus. Das System verfügt über ein Querstromdesign, das geringere Wassergeschwindigkeiten und eine bessere Feststoffabscheidung ermöglicht. Um den Aufbereitungsprozess zu optimieren, verfügt der Zulaufsammler über mehrere Einspritzpunkte, die die Einführung von Siebwasser ermöglichen – einem hochgesättigten, unter Druck stehenden Luftstrom und DAF-Zulauf, der ein Polymerflockungsmittel enthält. Der Ideal DAF verfügt über ein konisches Bodendesign zur einfachen Entfernung von abgesetztem Schlamm.

Dank seiner robusten und dennoch leichten Konstruktion aus Polypropylen (PP) hält der Ideal DAF auch anspruchsvollen Umgebungen stand. Diese PP-Konstruktion verlängert nicht nur die Lebensdauer des Systems, sondern bietet auch eine hervorragende Korrosions-, pH- und Temperaturbeständigkeit sowie eine Toleranz gegenüber insgesamt gelösten Feststoffen (TDS) und Salzwasser.

Bekämpfung biologischer Schadstoffe

Zusätzlich zu FOG, TSS und unlöslichen organischen Verbindungen enthält das Abwasser aus der Milchverarbeitung hohe Mengen an biologischen Verunreinigungen wie BSB, Ammoniak-Stickstoff (NH3-N) und Phosphor. Eine gängige biologische Behandlungsmethode ist das Belebtschlammverfahren, bei dem Abwasser mit Bakterien behandelt wird.

Diese Mikroorganismen fördern ihren Stoffwechsel und ihr Wachstum, indem sie das organische Material abbauen. Während sie wachsen, verbrauchen sie organische Stoffe, Nährstoffe und andere Schadstoffe im Abwasser und produzieren dabei Kohlendioxid, Wasser und Biomasse. Dieses ausgefaulte Abwasser fließt dann durch Schwerkraft zu einem Nachklärbecken zur Sedimentation der Bakterien. Die Bakterien kehren zum Kopf des Belebungsbeckens zurück, während das geklärte Wasser aus der Anlage abfließt. Ein Teil des Rücklaufschlamms, sogenannter Abfallbelebtschlamm (WAS), wird verschwendet und entsorgt.

Eine andere biologische Behandlungsmethode verwendet einen Bewegtbett-Biofilmreaktor (MBBR), einen Festfilmprozess, der sich mit der BSB-Entfernung sowie der Nitrifikation und Denitrifikation befasst. Diese Methode basiert auf speziell entwickelten Biomedien im MBBR-Tank, die das Bakterienwachstum ermöglichen. Die große, geschützte Oberfläche des Mediums bietet ausreichend Platz für das Wachstum von Biofilmen. Diese Biofilme verdauen die organische Substanz im Abwasser und wandeln lösliches Material in Biomasse um, die stromabwärts entfernt werden kann. Nahe der Oberseite des Tanks sorgt ein Edelstahlsieb dafür, dass Wasser aus dem Reaktor austreten kann, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Biomedien austreten.

Behandlungen zur Phosphorentfernung

Schadstoffe wie Phosphor und andere Nährstoffe müssen entfernt werden, bevor das Abwasser in die Umwelt eingeleitet wird – eine Herausforderung, die mit physikalisch-chemischen Lösungen gelöst werden kann. Durch die Zugabe von Gerinnungs- und Flockungsmitteln zum Abwasser können beispielsweise suspendierte Feststoffe entfernt werden, während physikalisch-chemische Prozesse wie die Fällung von Eisenchlorid und Polyaluminiumchlorid (PAC) den Phosphor entfernen können.

So erzielen Sie Erfolg

Durch die Implementierung wirksamer Abwasserbehandlungsmethoden kann Ihre Milchverarbeitungsanlage neue Vorschriften einhalten, Geschäftsziele erreichen, Ihre Behandlungskosten senken und die Umweltbelastung minimieren. Für zusätzliche Unterstützung lohnt es sich, mit Abwasseraufbereitungsexperten zusammenzuarbeiten, die über eine langjährige Erfahrung und nachweisliche Erfolgsbilanz verfügen, damit Sie die Herausforderungen der Branche meistern und eine optimale Lösung bereitstellen können.

SIDEBAR #1:

Bleiben Sie den sich entwickelnden Standards immer einen Schritt voraus

Viele Vorschriften schreiben vor, dass Molkereien sowohl die Mengen als auch die Art der anfallenden Abfälle überwachen und melden müssen. Bedenken Sie, dass der Standort einer Anlage sowie die spezifischen Milchprodukte bestimmte Einschränkungen bestimmen können.

In den Vereinigten Staaten legt die Environmental Protection Agency (EPA) nationale Abwasserstandards im Rahmen des Clean Water Act fest. Diese Behörde erlegt den Anlagen abhängig von der Art der Milchprodukte – Butter oder Käse – unterschiedliche Abwasserbeschränkungen auf. Die Vorschriften können auch je nach Größe einer Anlage und dem Ort, an dem das Abwasser eingeleitet wird, variieren. Alle diese Vorschriften können sich im Laufe der Zeit ändern. Um die Einhaltung von Vorschriften und den Umweltschutz zu gewährleisten, ist es wichtig, über die neuesten Vorschriften und Best Practices auf dem Laufenden zu bleiben.

SIDEBAR #2:

Lasttolerante und kompakte MBBR-Systeme

Das WWW Ideal MBBR ist ein biologisches Aufbereitungssystem mit einer der kleinsten Stellflächen in der Branche. Es zeichnet sich durch eine hervorragende Toleranz gegenüber Lastschwankungen und vorübergehendem Lastentzug aus. Am Boden des Aerobic-Reaktors ist ein Belüftungsverteiler aus Edelstahl installiert, um den gelösten Sauerstoff für die BSB-Entfernung und Nitrifizierung bereitzustellen. Für Denitrifikationsanwendungen werden die gleichen Biomedien in einer anoxischen Umgebung eingesetzt. Durch mechanisches Mischen entsteht anstelle von Gebläseluft eine anoxische Umgebung, die eine bessere Medienmischung und Fluidisierung ermöglicht. Dieses System ist äußerst belastbar, einfach zu bedienen, erfordert geringe Kapitalinvestitionen und kann bestehende Systeme problemlos nachgerüstet werden.

SIDEBAR #3:

World Water Works bietet integrierte Lösungen

World Water Works ist auf die Entwicklung erfolgreicher, bewährter und belastbarer Lösungen in der Milchindustrie spezialisiert. Wir kombinieren unsere innovativen Technologien mit erfahrenen Design- und Ingenieurteams, um maßgeschneiderte Abwasseraufbereitungssysteme zu entwickeln, die Zufriedenheit und Compliance gewährleisten. Zur Trennung von Biomasse und Feststoffen ist die Platzierung eines Ideal DAF-Systems hinter einem MBBR-Tank eine kompakte Lösung.

Mit unseren Lösungen können auch bestehende Abwasseraufbereitungsanlagen problemlos nachgerüstet oder modernisiert werden, z. B. durch die Aufrüstung von Lagunensystemen mit einem MBBR oder durch die Hinzufügung von MBBR zu überlasteten Belebtschlammsystemen. Darüber hinaus kombinieren wir unsere Ideal EQ-, MBBR- und DAF-Technologie mit unserem Schlammentwässerungssystem als integrierte Lösung und bieten unseren Kunden eine schlüsselfertige Lösung für die Abwasserbehandlung in der Molkerei.

Foto mit freundlicher Genehmigung von World Water Works.

Anmerkung des Herausgebers: Die in dieser Kolumne geäußerten Ansichten sind ausschließlich die des Autors.

Chandler Johnson ist Chief Technical Officer von World Water Works, Inc. (WWW) und leitet die globale Prozessanwendung der WWW-Geräte im industriellen und kommunalen Abwasseraufbereitungsmarkt. Im Rahmen seiner Rolle als CTO ist Chandler maßgeblich an WWWs äußerst erfolgreichem Komplettlösungsangebot für die biologische Abwasseraufbereitung und seinen Fähigkeiten beteiligt, die von der BSB-Entfernung über die Nitrifikation bis hin zur Denitrifikation und Anammox-basierten Nebenstrom- und Hauptstromangeboten reichen.