مطالعه فرآیند استخراج شکر از نیشکر از منظر مصرف آب و ارائه راه‎کارهایی به‎منظور کاهش مصرف با استفاده از منابع آب نامتعارف

نوع مقاله: مقالات علمی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران- پردیس دانشکده های فنی - دانکشکده مهندسی شیمی

2 دانشگاه تهران

10.22112/jwwse.2019.187998.1159

چکیده

سالانه تقریباً 95 میلیارد مترمکعب آب در سطح کشور به ‎مصرف می‌رسد که از این مقدار حدود 8/1% آن، در بخش صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارخانجات قند و شکر جزء پرمصرف‌ترین کارخانجات از منظر مصرف آب به‎شمار می‌آیند. در کارخانجات قند و شکر ایران، به‎طور تقریبی به‎ازای هر تن نیشکر ورودی بین 22 تا 27 مترمکعب آب به ‎مصرف می‌رسد، در حالی‎که این رقم برای کارخانجات قند و شکر در سطح دنیا، حدود 11 مترمکعب به‎ازای هرتن نیشکر است. از سوی دیگر، بار آلی موجود در فاضلاب این کارخانه‎ها بسیار زیاد است. لذا تصفیه فاضلاب به‎منظور کاهش بار آلی و بازچرخانی آب امری ضروری است. با استفاده از بازچرخانی آب، میزان آب تازه مصرفی در این واحدها می‌تواند تا حد بسیار زیادی کاهش یافته و از عواقب زیست‎محیطی ناشی از این فاضلاب‎ها جلوگیری شود. در تحقیق حاضر، ضمن معرفی فرآیند تولید شکر از نیشکر و بررسی میزان آب مصرفی در بخش‎های مختلف این فرآیند، امکان کاهش مصرف آب و تولید فاضلاب در یک واحد صنعتی تولید شکر از نیشکر از جنبه‎های گوناگون مورد بررسی قرار می‎گیرد. چهار روش عمده برای کاهش مصرف آب و تولید فاضلاب در کارخانجات قند و شکر عبارتند از: جمع‌آوری آب باران، استفاده از آب موجود در نیشکر، بازچرخانی آب و تصفیه فاضلاب و بازیافت پساب که هر مورد مطالعه و بررسی شده و در هر مورد راه‎کارها و پارامترهای مهم، معرفی می‌شود. در بخش تصفیه فاضلاب، استفاده از روش‌های نوین تصفیه نظیر گرانول‌های هوازی به‌عنوان بهترین روش تصفیه خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


 

احمدی، م.، تجریشی، م.، ابریشم چی، ا.، (1384)، "مقایسه فنی و اقتصادی روش‎های متداول تصفیه فاضلاب صنایع قند در ایران"، مجله آب و فاضلاب، 16(1)، 54-61.

صراف‎زاده، م.ح.، رضایی، م.، (1393)، "ارزیابی کیفیت آب باران جمع‌آوری شده از پشت بام‌ها و روش‌های تصفیه آن"، سامانه‌های سطوح آبگیر باران، ۲(۳)، ۴۱-۵۲.

کرد، ش.، پناه‎یزدان، م.، آیت‎الهی، س.ش.، (۱۳۷۹)، "بررسی روش تصفیه پساب کارخانه طرح نیشکر هفت تپه"، سومین همایش ملی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی کرمان، کرمان.

Ahmed, W., Gardner, T., and Toze, S., (2011), “Microbiological quality of roof-harvested rainwater and health risks: A review”, Journal of Environmental Quality, 40(1), 13-21.

Aziz, A., Basheer, F., Sengar, A., Irfanullah, I., Khan, S.U., Farooqi, I.H., (2019), “Biological wastewater treatment (anaerobic-aerobic) technologies for safe discharge of treated slaughterhouse and meat processing wastewater”, Science of the Total Environment, 686, 681-708.

Bavar, M., Sarrafzadeh, M.H., Asgharnejad, H., and Norouzi-Firouz, H., (2018), "Water management methods in food industry: Corn refinery as a case study", Journal of Food Engineering, 238, 78-84.

Cakir, F., and Stenstrom, M., (2005), “Greenhouse gas production: a comparison between aerobic and anaerobic wastewater treatment technology”, Water Research, 39(17), 4197-4203.

Dilek, F.B., Yetis, U., and Gökçay, C.F., (2003), “Water savings and sludge minimization in a beet-sugar factory through re-design of the wastewater treatment facility”, Journal of Cleaner Production, 11(3), 327-331.

Duque, A.F., Bessa, V.S., Carvalho, M.F., de Kreuk, M.K., van Loosdrecht, M.C., and Castro, P.M., (2011), “2-Fluorophenol degradation by aerobic granular sludge in a sequencing batch reactor”, Water Research, 45(20), 6745-6752.

Evans, C.A., Coombes, P.J., Dunstan, R., and Harrison, T., (2007), “Identifying the major influences on the microbial composition of roof harvested rainwater and the implications for water quality”, Water Science and Technology, 55(4), 245-253.

Farreny, R., Morales-Pinzón, T., Guisasola, A., Taya, C., Rieradevall, J., and Gabarrell, X., (2011), “Roof selection for rainwater harvesting: quantity and quality assessments in Spain”, Water Research, 45(10), 3245-3254.

Fito, J., Tefera, N., Kloos, H., Van Hulle., S.W.H., (2018), “Anaerobic treatment of blended sugar industry and ethanol distillery wastewater through biphasic high rate reactor”, Journal of Environmental Science and Health, Part A, 53(7), 676-685.

Förster, J., (1996), “Patterns of roof runoff contamination and their potential implications on practice and regulation of treatment and local infiltration”, Water Science and Technology, 33(6), 39-48.

Gikas, G.D., and Tsihrintzis, V.A., (2012), “Assessment of water quality of first-flush roof runoff and harvested rainwater”, Journal of Hydrology, 466, 115-126.

Gunjal, B., and Gunjal, A., (2013), “Water conservation in sugar industry”, Nature Environment and Pollution Technology, 12(2), 325.

Hanaki, K., Matsuo, T., and Nagase, M., (1981), “Mechanism of inhibition caused by long‐chain fatty acids in anaerobic digestion process”, Biotechnology and Bioengineering, 23(7), 1591-1610.

Hosseini, M., Khoshfetrat, A.B., Sahraei, E., and Ebrahimi, S., (2014), “Continuous nitrifying granular sludge bioreactor: Influence of aeration and ammonium loading rate”, Process Safety and Environmental Protection, 92(6), 869-878.

Ingaramo, A., Heluane, H., Colombo, M., and Cesca, M., (2009), “Water and wastewater eco-efficiency indicators for the sugar cane industry”, Journal of Cleaner Production, 17(4), 487-495.

Jadhav, P., Vaidya, N., Dethe, S., (2013), “Characterization and comparative study of cane sugar industry wastewater”, International Journal of Chemical and Physical Sciences, 2(2), 19-25.  

Jordening, H.J., (2009), “Sustainable water resources management in the German sugar industry” In: International Conference on Advances in Wastewater Treatment and Reuse, Tehran, Iran.

Kim, R.-H., Lee, S., and Kim, J.-O., (2005), “Application of a metal membrane for rainwater utilization: Filtration characteristics and membrane fouling”, Desalination, 177(1-3), 121-132.

Kushwaha, J.P., (2015), “A review on sugar industry wastewater: sources, treatment technologies, and reuse”, Desalination and Water Treatment, 53(2), 309-318.

Martinson, B., and Thomas, T., (2007), Roofwater harvesting: A handbook for practitioners, IRC International Water and Sanitation Centre.

Muda, K., Aris, A., Salim, M.R., Ibrahim, Z., Yahya, A., van Loosdrecht, M.C., Ahmad, A., and Nawahwi, M.Z., (2010), “Development of granular sludge for textile wastewater treatment”, Water Research, 44(15), 4341-4350.

Nacheva, P.M., Chávez, G.M., Chacón, J.M., and Chuil, A.C., (2009), “Treatment of cane sugar mill wastewater in an upflow anaerobic sludge bed reactor”, Water Science and Technology, 60(5), 1347-1352.

Pastor, R., Abreu, L., Espuna, A., and Puigjaner, L., (2000), “Minimization of water consumption and wastewater discharge in the sugar cane industry”, Computer Aided Chemical Engineering, 8, 907-912.

Peters, A., Weidner, K., and Howley, C., (2008), “The chemical water quality in roof-harvested water cisterns in Bermuda”, Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, 57(3), 153-163.

Ramjeawon, T., (2000), “Cleaner production in Mauritian cane-sugar factories”, Journal of Cleaner Production, 8(6), 503-510.

Ramjeawon, T., (1995), “Integrated management of cane-sugar factory wastewaters in Mauritius using the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) process”, PhD Thesis, Faculty of Engineering, University of Mauritius.

Sahu, O., and Chaudhari, P., (2015), “Electrochemical treatment of sugar industry wastewater: COD and color removal”, Journal of Electroanalytical Chemistry, 739, 122-129.

Sapkal, D., and Gunjal, B., (2004), “Achieving zero wastewater discharge in cane sugar factories” Proceedings of 53rd Annual Convention of DSTA, India, pp. G36-G39.

Shariati, F.P., Heran, M., Sarrafzadeh, M.H., Mehrnia, M.R., Sarzana, G., Ghommidh, C., and Grasmick, A., (2013), “Biomass characterization by dielectric monitoring of viability and oxygen uptake rate measurements in a novel membrane bioreactor”, Bioresource Technology, 140, 357-362.

Simmons, G., Hope, V., Lewis, G., Whitmore, J., and Gao, W., (2001), “Contamination of potable roof-collected rainwater in Auckland, New Zealand”, Water Research, 35(6), 1518-1524.

Teixeira, C.A., Ghisi, E., (2019), “Comparative Analysis of Granular and Membrane Filters for Rainwater Treatment”, Water, 11(5), 1004-1019.

Willart, J., Dujardin, N., Dudognon, E., Danède, F., and Descamps, M., (2010), “Amorphization of sugar hydrates upon milling”, Carbohydrate Research, 345(11), 1613-1616.

Zver, L.Ž., and Glavič, P., (2005), “Water minimization in process industries: Case study in beet sugar plant”, Resources, Conservation and Recycling, 43(2), 133-145.