Przemysł mleczarski należy do głównych kierunków produkcji rolniczej w Europie. Produkcja mleka
w Polsce, będącej trzecim na świecie jego producentem, a piątym eksporterem, w latach 1980
÷ 1988 wynosiła średnio 15 mln m

3

. W latach 2003÷2006 produkcja mleka spadła o 3 mln m

3

,

stanowiła jednak około 2% światowej produkcji. Typowa polska mleczarnia odprowadza
450÷600 m3/d ścieków, zawierających przeciętnie 200÷700 g O2/m3 BZT5, maksymalnie
3 000÷5 000 g O

2

/m3 BZT5. Ilość odprowadzanych ścieków zależy od wielkości zakładu i rodzaju

produkcji.

Gospodarka wodno - ściekowa
przemysłu mleczarskiego

prof. dr hab. inż. Anna M. Anielak

Katedra Technologii Wody i Ścieków, Politechnika Koszalińska

Ogólna charakterystyka ścieków
i źródeł ich powstawania

W zależności od rodzaju przerobu mleka

rozróżnia się:

•

zlewnie mleka – gdzie przyjmuje się mleko

od producentów i, po schłodzeniu, przesyła

się je do dalszej przeróbki,

•

małe zakłady mleczarskie – w których

wytwarza się mleko pasteryzowane, śmie-

tany, kefi ry, jogurty, twarogi,

•

średnie i duże zakłady mleczarskie

o rozszerzonym lub pełnym profi lu pro-

dukcyjnym (mleko spożywcze, twarogi,

sery topione i długo dojrzewające, masło,

mleko w proszku, lody itp.).

Z ilością odprowadzanych ścieków łączy

się jednostkowe zużycie wody, które zależy od

wielkości zakładu mleczarskiego i charakteru

produkcji. Zużycie wody w zlewniach wynosi

średnio 0,3÷0,5 m

3

/m

3

mleka oraz 5÷15 m

3

/m

3

w zakładach mleczarskich.

Ścieki poprodukcyjne, mleczarskie po-

wstają głównie w procesie mycia i płukania.

Głównym ich zanieczyszczeniem są substancje

organiczne, takie jak resztki mleka, serwatka

i tłuszcze. W zlewniach mleka ścieki powstają

w wyniku mycia naczyń, urządzeń i cystern,

którymi mleko jest transportowane. Są to

ścieki rozcieńczone, zawierające substancje

myjące. W mleczarniach mleko transportowa-

ne jest przewodami, które myte są okresowo

chemicznymi, kwasowymi lub alkalicznymi

substancjami myjącymi. Są to preparaty znane

pod różnymi nazwami handlowymi, takimi

jak: alkaliczny MANUREN (>30% węglan sodu

+ 5÷15% metakrzemian dwusodowy, pH 10

w 1% roztworze), kwasowy FAL (20÷70% kwas

azotowy + 10÷25% kwas fosforowy, pH 1,6

w 1% roztworze), alkaliczny P3-mip SP (15÷30%

wodorotlenek sodu, 5÷15% + wodorotlenek

potasu, pH 12,5÷13,1, w 1% roztworze), kwa-

Fot. 1. Komora wstępnego napowietrzania ze szczotkami napowietrzającymi

Tab. 1. Średni skład ścieków przemysłu mleczarskiego

57

Agro Przemysł

2/2008

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

2_2008_agro_spady.indd 57

2008-03-21 12:31:44

sowy CIP ACIDAN (>60% kwas fosforowy + <5% niejonowe substancje

powierzchniowo-czynne, pH 1,9 w 1% roztworze), kwasowy P-3 – ultrasil

110 (1÷5% wodorotlenek sodu + 15÷30% etylenodiamonitetraoctowy

+ 1÷5% alkilobenzylosulfonian) i inne.

Ścieki z wytwórni kazeiny w proszku mają dużo zawiesiny - od

9÷14 g/L, zawierają około 160 mg/L azotu ogólnego, od 2 do 3 mg/L

fosforu ogólnego oraz od 3 do 4 mg/L związków potasu. Ścieki z se-

rowni zawierają 20% serwatki, trudnej do usunięcia ze ścieków przed

ich odprowadzeniem do odbiornika. W wytwórni mleka w proszku po-

wstają ścieki, które pochodzą głównie z mycia naczyń i urządzeń oraz

ze skraplacza barometrycznego.

Ścieki przemysłu mleczarskiego łatwo ulegają procesowi fermen-

tacji, w wyniku której zachodzi znaczne obniżenie pH (nawet do 4,5) i

intensywne zużycie tlenu w wodach odbiornika. Substancje organiczne

łatwo ulegają biodegradacji i są dobrą pożywką do rozwoju mikro-

organizmów i grzybów ściekowych, obrastania brzegów i tworzenia

się osadów dennych. Dlatego ścieki przemysłu mleczarskiego, przed

odprowadzeniem do odbiornika, powinny być poddane procesowi

oczyszczania.

Metody oczyszczania ścieków mleczarskich

Do oczyszczania ścieków przemysłu mleczarskiego stosowane są

różne metody:

•

Nawadnianie pól i łąk, metodą bruzdową i rozdeszczawiania.

Metoda ta jest prosta, posiada jednak wady. Gleba po kilku latach

nawadniania staje się niezdatna do uprawy, a dowożenie ścieków

jest uciążliwe i kosztowne. Ze względu na wegetację roślin, rolni-

cze wykorzystanie serwatki może być tylko okresowe. W procesie

rozkładania się białka wydziela się siarkowodór i amoniak. Istnieje

niebezpieczeństwo wtórnego zarażenia gruźlicą bydła wypasanego

na nawadnianych polach.

•

Złoża biologiczne stosowane były głównie w latach 50. Znaczne

obciążenie złoża substancjami organicznymi przyczynia się do

Tab.2. Fizyczno-chemiczna charakterystyka pracy oczyszczalni
ścieków w OSM Chojnice (badania wyk. 26 lipca 2000 r.)

Fot. 2. Rów cyrkulacyjny o objętości 1980 m

3

Fot. 3. Rów cyrkulacyjny stosowany do oczyszczania ścieków mleczarskich

58

2/2008

Agro Przemysł

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

2_2008_agro_spady.indd 58

2008-03-21 12:32:04

silnego rozwoju mikroorganizmów. Dlatego wskazana jest recyrku-

lacja ścieków oczyszczonych od 1:5 do 1:10, stężenie BZT

5

ścieków

rozcieńczonych powinno wynosić poniżej 300 mgO

2

/L. Obciążenie

300–800 gBZT

5

/(m

3

d) limituje skuteczność oczyszczania. Oprócz re-

cyrkulacji ścieków oczyszczonych złoża można stosować w układzie

naprzemiennym, szeregowym.

•

Rowy cyrkulacyjne stosowane są od lat 60. W 1972 roku było ich

72, a w 1975 już ponad 120. Prędkość przepływu ścieków w rowie

cyrkulacyjnym powinna wynosić v ≥ 0,25 m/s. Do napowietrzania

ścieków stosowane są głównie szczotki napowietrzające, najlepiej

typu klatkowego (fot.1 i 2 ). Odcinek prosty za szczotką jest

ˆ 5 m,

odstępy między szczotkami

x 100 m, czas zatrzymania ścieków od

3 do 10 dni. Efekt obniżenia BZT

5

ścieków w rowach cyrkulacyj-

nych wynosi około 95÷99%. Wartość BZT

5

ścieków oczyszczonych

waha się w granicach od 8 do 40 g O

2

/m

3

. Ścieki oczyszczane są,

najczęściej, w układzie technologicznym: piaskownik, komora na-

powietrzania (fot.1), rów cyrkulacyjny (fot. 2 i 3), osadnik wtórny,

poletka osadowe. Efektywność oczyszczania zależy od wielu czyn-

ników, przede wszystkim od jakości i ilości ścieków w stosunku do

wydajności układu i związanym z tymi wielkościami, czasem zatrzy-

mania ścieków w poszczególnych węzłach układu technologicznego.

W tabeli 2 przedstawiono charakterystykę pracy oczyszczalni ście-

ków OSM Chojnice.

•

Układy oczyszczalni ścieków z osadem czynnym mogą stanowić:

oczyszczalnie jednostopniowe, dwustopniowe, oczyszczalnie

z biosorpcją i biostabilizacją, oczyszczalnie trzystopniowe,

z zastosowaniem chemicznego doczyszczania oraz oczyszczalnie

wielofazowe.

•

Oczyszczalnie typu SBR (Sekwencyjne Biologiczne Reaktory) – fot.

4, zbudowane są z reaktorów pracujących w układzie cyklicznym,

trwającym najczęściej 6, 8, 12 godzin. Każdy cykl składa się z faz pro-

cesowych: fazy napełniania, mieszania, napowietrzania, sedymentacji

i dekantacji. Czas trwania poszczególnych faz może być różny, a fazy

tlenowe i beztlenowe mogą występować naprzemiennie.

•

Oczyszczanie i frakcjonowanie składników organicznych, zawartych

w ściekach i serwatce, metodami membranowymi. Serwatka jest

cennym białkiem, zazwyczaj odprowadzanym ze ściekami. Koncen-

trat serwatki może być wykorzystany w przemyśle spożywczym do

produkcji lodów, odżywek i jako substancja wzbogacająca różne

produkty spożywcze. Instalacje membranowe stosowane do zatę-

żania i frakcjonowania serwatki działają od 1971 (Nowa Zelandia).

Obecnie takie instalacje stosowane są w USA, Australii, w Europie

Zachodniej. W latach 80. metodami membranowymi przerabiano

15% serwatki na koncentraty białkowe. W instalacjach wykorzysty-

wane są: mikrofi ltracja (wstępna obróbka serwatki), ultrafi ltracja

(otrzymywanie koncentratu białka), osmoza odwrócona (otrzy-

mywanie koncentratu laktozy, zatężanie serwatki), elektrodializa

i nanofi ltracja (demineralizacja serwatki).

Podsumowanie

Ścieki przemysłu mleczarskiego zawierają substancje organiczne,

łatwo ulegające biodegradacji. Zanieczyszczenia te, ze względu na szybko

zachodzące w nich procesy fermentacji, muszą być usunięte ze ścieków

przed odprowadzeniem ich do odbiornika. Do unieszkodliwiania ście-

ków przemysłu mleczarskiego głównie stosuje się procesy biologiczne.

W ostatnich latach istnieje tendencja do zamykania oczyszczalni przyza-

kładowych i odprowadzania ścieków mleczarskich do zbiorczej miejskiej

oczyszczalni mechaniczno biologicznej.

Do nowoczesnych metod należy membranowe frakcjonowanie oraz

zatężanie serwatki i laktozy.

Literatura

1. A.M.

Anielak:

Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczania ścieków. PWN

(2002).

2.

Burak Demirel, Orhan Yenigun, Turgut T. Onay: Anaerobie treatment of dairy

wastewaters: a review. Process Biochemistry 40 (2005) 2583-2595.

3. T.L. Wierzbicki, W. Dąbrowski, L. Magrel; Oczyszczanie ścieków, unieszkodli-

wianie i przeróbka osadów ściekowych pochodzących z zakładów przetwórstwa

mleczarskiego. Projekt badawczy Nr 7 TO7G 029 11. Politechnika Białostocka

(1998).

4. B.

Bartkiewicz,

Oczyszczanie ścieków przemysłowych. PWN (2002).

5.

Wywiad własny, przeprowadzony w Zakładzie Arla Foods (2008).

6.

Wywiad własny, przeprowadzony w OSM w Chojnicach (2007).

7. R.

Chmielarski.

Ścieki przemysłu mleczarskiego. Praca dyplomowa magisterka.

Politechnika Koszalińska (2001), promotor A.M. Anielak

8.

A.M. Anielak, K. Piaskowski: Modifi ed zeolites in the process sof biological sew-

age purifi cation in sequencing batch reaktor. Rinok Instalacij. No 3, 98 (2005)

39-42.

9. B.

Koziorowski:

Oczyszczanie ścieków przemysłowych. W N-T, W-wa (1980).

10. De Boer R., J. Hiddink: Membrane proceses in the dairy industry. State of the

art, Desalination, 35, (1980), 168-192.

11. M. Cheryn., J.R. Alverez: Food and beverage industry applications in “Membrane

Separations Technology. Principles and Applications”, Elsevier Science B.V.,

Amsterdam (1995), 415-465.

Fot. 4. Widok z góry na SBR ze ściekami mleczarskimi

59

Agro Przemysł

2/2008

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym

2_2008_agro_spady.indd 59

2008-03-21 12:32:11