文/ Leno Cavarra

特別策劃

應(yīng)對(duì)乳品生產(chǎn)的水處理挑戰(zhàn)

文/ Leno Cavarra

采用創(chuàng)新的水和污水處理技術(shù)，解決乳制品生產(chǎn)的廢液處理和回收難題——水是加工牛奶等乳制品所必需的最主要資源，面對(duì)更高的生產(chǎn)成本、競(jìng)爭(zhēng)壓力和日益嚴(yán)重的環(huán)境治理等問(wèn)題。乳制品生產(chǎn)商們一直在尋求更完美的節(jié)水和污水處理解決方案，在保證質(zhì)量和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)進(jìn)一步降低成本和提高效率。

對(duì)于富含骨骼生長(zhǎng)所需的鈣和重要營(yíng)養(yǎng)素，牛奶在健康均衡的人類飲食結(jié)構(gòu)中起到了關(guān)鍵作用。大約7 500年前，人類開(kāi)始飲用牛奶，且這一習(xí)慣一直延續(xù)至今。2015年，全球共消耗了1 074億L牛奶，意味著世界各地已經(jīng)形成了一種飲用牛奶的文化。這種有益健康的全能食品現(xiàn)已得到廣泛普及，同時(shí)也是奶酪、酸奶及冰淇淋等多種乳制品的主要原料。

隨著全球乳制品的需求持續(xù)增加，乳制品廠商不得不加緊生產(chǎn)，進(jìn)一步提高了原配料的消耗——其中一個(gè)配料就是水，加工牛奶所必需的最主要資源。除了用作原料外，水也廣泛用于消毒加工設(shè)備的沖洗、加熱和冷卻水等應(yīng)用中。

耗水大戶

牛奶生產(chǎn)需要水并不是秘密，但你是否知道生產(chǎn)1 kg的乳制品需要4 L的水？更讓人吃驚的是乳品加工會(huì)排放大量的污水，僅1 kg的乳制品就會(huì)產(chǎn)生14 L的污水。

乳制品污水往往富含有機(jī)物、脂肪、油脂（FOG）和懸浮固體，不適宜直接排入下水道系統(tǒng)或海水中。如果未經(jīng)處理，廢液中的過(guò)量可溶物就會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響，耗盡水體中的氧氣，導(dǎo)致水生生物死亡，進(jìn)而造成嚴(yán)重的水體污染。

個(gè)別情況下，奶牛場(chǎng)排出的污水為生產(chǎn)商提供了寶貴的機(jī)會(huì)，企業(yè)主不得不應(yīng)對(duì)乳制品更高的生產(chǎn)成本、價(jià)格波動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)壓力和日益嚴(yán)重的環(huán)境治理等問(wèn)題。在非接觸應(yīng)用中，污水回用具備良好的前景，他們尋求在保證質(zhì)量和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)進(jìn)一步降低成本和提高效率。

最大化生產(chǎn)和社會(huì)效益

考慮到法律、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等因素，鼓勵(lì)乳制品廠商處理他們的廢液和優(yōu)化他們的用水。越來(lái)越多的公司開(kāi)始采用創(chuàng)新的水和污水處理技術(shù)，并轉(zhuǎn)而尋求威立雅水務(wù)技術(shù)這樣專業(yè)公司的支持。

回用廢液

為幫助乳制品生產(chǎn)商降低他們外部的耗水量需求，專業(yè)的供應(yīng)商開(kāi)發(fā)出了創(chuàng)新的節(jié)水技術(shù)，通過(guò)更新內(nèi)部工藝水，優(yōu)化用水和在源頭處理水。例如，回收乳制品蒸發(fā)產(chǎn)生的冷凝液是生產(chǎn)商可以考慮的一個(gè)輕松起點(diǎn)。利用符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的反滲透（RO）系統(tǒng)，冷凝液回收的效益可擴(kuò)展到節(jié)約耗水量和熱能回收。

水汽冷凝液可回用于不同的應(yīng)用，其中包括鍋爐和冷卻塔給水、定位清洗（CIP）水、奶粉的沖調(diào)乃至干酪沖洗水。冷凝液是一個(gè)良好的熱能來(lái)源，還允許預(yù)加熱產(chǎn)品或鍋爐給水，回收熱能，從而使生產(chǎn)商顯著節(jié)省加熱成本。

用于鍋爐和蒸汽布?xì)庀到y(tǒng)的蒸汽冷凝液回收液也可降低運(yùn)營(yíng)成本、藥劑用量和鍋爐補(bǔ)水需求量。此外，一個(gè)冷凝液回水系統(tǒng)還可降低能源成本，因?yàn)椋瑹崂淠翰辉傩枰罅康闹匦录訜帷?/p>

處理污水

在排放前處理乳制品污水時(shí)，可應(yīng)用廣泛的技術(shù)，比如移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）、MBR和序批式活性污泥反應(yīng)器（SBR）。取決于乳制品污水的復(fù)雜性，能去除98%以上的COD和總懸浮固體顆粒，該創(chuàng)新技術(shù)占地空間小，在現(xiàn)場(chǎng)集成，提升廢液處理性能，可顯著節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。這些解決方案包括威立雅的Biobed?Advanced、Biobed?Modular Plants（模塊化小型厭氧反應(yīng)器）、AnoxKaldnesTMMBBR和BiosepTMMBR。

由于解決方案能夠生產(chǎn)再生能源和沼氣，這些技術(shù)還為奶農(nóng)提供了附加的綠色效益。沼氣由有機(jī)物的自然分解產(chǎn)生，是一種碳中和燃料，可以提供與燃?xì)鉄犭娐?lián)供（CHP）設(shè)備相同的優(yōu)點(diǎn)，減少了大氣中的甲烷排放量。

并非每個(gè)乳制品加工廠都以類似的方式運(yùn)營(yíng)，故專業(yè)的廢水解決方案提供商針對(duì)獨(dú)特的處理需求設(shè)計(jì)工藝總包解決方案，為生產(chǎn)商提供附加值。例如，在處理奶酪和乳清生產(chǎn)期間產(chǎn)生的高濃度廢液時(shí)，威立雅的創(chuàng)新的Memthane?厭氧MBR就是一個(gè)很有效的解決方案。此技術(shù)用錯(cuò)流超濾膜去除高化學(xué)需氧量（COD）懸浮固體（SS）和脂肪、油脂（FOG），成功處理了過(guò)去被認(rèn)為無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)工藝處理的高濃度和高固體成分廢液。

個(gè)別情況下，對(duì)于期望進(jìn)行污水進(jìn)行回用的生產(chǎn)商，他們的處理需求也不盡相同。在雀巢公司的一個(gè)早期項(xiàng)目中，威立雅安裝了Aquantis膜生物反應(yīng)器，這是一個(gè)精處理系統(tǒng)，生產(chǎn)出的濾液幾乎不含固體，并進(jìn)一步集成了一個(gè)反滲透處理工藝，以留住溶解固體和鹽分。在威立雅的支持下，雀巢公司當(dāng)時(shí)能夠?qū)⑻幚磉^(guò)的水回用于冷卻、清洗和工業(yè)用途，對(duì)每天節(jié)省160萬(wàn)L地下水做出了有效的貢獻(xiàn)，節(jié)水量相當(dāng)于6 400個(gè)墨西哥人的平均日用水量。這只是先進(jìn)污水處理技術(shù)如何幫助生產(chǎn)商減輕污水挑戰(zhàn)和提高環(huán)境績(jī)效的個(gè)例。

案例應(yīng)用

去除95%的廢液COD

Woodlands Dairy（Pty） Ltd公司位于南非東開(kāi)普省Humansdorp，在南非的東海岸，Woodlands乳品加工廠需要一個(gè)可行的處理解決方案，以減輕公司不斷增加的工藝廢液流。除了奶酪廠外，乳制品加工廠還建有一個(gè)牛奶殺菌和包裝廠。隨著生產(chǎn)量的升高，Woodlands Dairy發(fā)現(xiàn)，工藝廢液也在大量增加，以至于難以在其組合廢液池中進(jìn)行處理。

為有效地緩解生產(chǎn)商的污水處理需求，威立雅提議建一個(gè)資源回收廠（RRP），能夠每天處理3 600萬(wàn)L（MLD）廢液。RRP采用了威立雅的Biothane Memthane?技術(shù)，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的全自動(dòng)化系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，可顯著降低總運(yùn)營(yíng)成本。

組合了厭氧生物處理和膜分離的Memthane?技術(shù)是一個(gè)環(huán)保的污水處理系統(tǒng)，能夠最大化去除COD和總懸浮固體（TSS）、最小化處理成本并生成富甲烷沼氣。在威立雅的支持下，Woodlands Dairy設(shè)法處理其不斷升高的廢液需求，工廠廢液濃度完全降到市政標(biāo)準(zhǔn)以下。

創(chuàng)建第一個(gè)零碳排放的鮮奶加工廠

Arla食品（Arla）是一個(gè)全球性的乳制品公司和奶農(nóng)自有合作社，在12個(gè)國(guó)家建有生產(chǎn)廠。隨著其在英國(guó)白金漢郡艾爾斯伯里的新乳品加工廠的投產(chǎn)，Arla現(xiàn)可年處理10億L的牛奶。公司渴望引進(jìn)先進(jìn)的污水處理和水回用技術(shù)，力求創(chuàng)建全球首個(gè)零碳排放的鮮奶加工廠。為支持客戶實(shí)現(xiàn)其愿景，威立雅提議采用Biothane Memthane?生物反應(yīng)器，這是一個(gè)創(chuàng)新的技術(shù)，綜合了厭氧處理與外部錯(cuò)流超濾的優(yōu)點(diǎn)。能夠每天處理500 m3的污水，并可去除99%的COD，反應(yīng)器還最大化了TSS去除率，從而取消了處理成本并生成富甲烷沼氣。

在威立雅的支持下，Arla還能在反滲透系統(tǒng)中處理低濃度污水和灰水，用于其乳制品加工廠中回用。此外，生成的沼氣還用于給現(xiàn)場(chǎng)的熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）設(shè)備提供燃料，進(jìn)一步使客戶接近其設(shè)定的碳中和目標(biāo)。

期冀未來(lái)

污水管理對(duì)環(huán)境有積極的影響，可消除廢液流中潛在有害的污染物。雀巢公司和達(dá)能公司等領(lǐng)先的乳制品公司已在全球的工廠中實(shí)施了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，信守了他們對(duì)環(huán)境可持續(xù)性做出的承諾，給小型乳品廠樹(shù)立了榜樣，使得他們緊隨其后并遵守當(dāng)?shù)氐呐欧艠?biāo)準(zhǔn)，攜手努力減輕乳品行業(yè)面臨的污水挑戰(zhàn)。

在處理乳品廢液中，重要的是讓生產(chǎn)商明白，不能簡(jiǎn)單復(fù)制別的生產(chǎn)商的污水處理方法，原因在于，即使他們的工廠生產(chǎn)相同類型的乳制品，其污水處理需求也會(huì)有很大的差異。在集成污水處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮包括污水量、工廠規(guī)模和當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的諸多因素。對(duì)于那些試圖進(jìn)行廢液回用的生產(chǎn)商，一般需要比那些主要將處理乳品廢液進(jìn)行排放的生產(chǎn)商更復(fù)雜的解決方案。

除了能使乳制品廠商把精力放在自己的核心業(yè)務(wù)上外，專業(yè)的水處理供應(yīng)商還確保了乳品加工廠能夠符合污水處理先進(jìn)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求，保障其經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的合法性，以免遭受政府的處罰和企業(yè)公信力危機(jī)。

無(wú)疑，乳制品公司在轉(zhuǎn)而求助專業(yè)的水解決方案提供商時(shí)，會(huì)獲得很多收益。隨著乳制品消費(fèi)持續(xù)增加，生產(chǎn)商期望進(jìn)一步發(fā)展業(yè)務(wù)，通過(guò)污水處理解決方案潛在地將乳品廢液轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕Y源，造福于作為一個(gè)整體的行業(yè)和環(huán)境。

本文作者系威立雅水處理技術(shù)客戶執(zhí)行經(jīng)理。