پروژه کاهش مصرف آب در کارخانه لبنی کاله آمل
رشد روزافزون جمعیت جهان و کاهش سرانه آب، افزایش شهرنشینی و توسعه صنعت و کاهش منابع تجدیدشونده آب و ... موجب افزایش توجه جامعه بشری به مقوله مدیریت مصرف آب و استفاده بهینه از آن گردیده است. از دیگر سو با توجه به قرارگیری کشور ایران در عرض جغرافیایی مشخص و کمبود ریزش‌های جوی و عدم توزین مناسب این بارش‌ها و پراکنش زمانی و مکانی آن در زمره کشورهای نیمه‌خشک و خشک جهان قرار می‌گیرد. مدیریت بهینه مصرف آب علاوه بر کاهش احتمال بروز خشک‌سالی در آینده خود موجب کاهش مصرف انرژی در بسیاری از بخش‌ها نیز می‌گردد. هدف از انجام پروژه کاهش مصرف آب در کارخانه لبنی کاله مطالعات مدیریت مصرف آب ، شناسایی و معرفی روش‌های مناسب جهت کاهش مصرف و استفاده بهینه از آب در تمامی بخش‌های کارخانه می‌باشد. از دیگر سو با انجام روش های پیشنهادی موجبات کاهش مصرف آب فراهم گردد. در این مقاله بهینه‌سازی مصرف آب مصرفی در کارخانه لبنی کاله آمل و روش‌های کاهش مصرف آب موردتوجه قرار خواهد گرفت. همچنین مقایسه‌ای با دیگر کشورهای جهان در رابطه با میزان مصرف بهینه آب صورت گرفته است. در مطالعات انجام‌گرفته در کارخانه لبنی کاله نسبت میزان آب مصرفی به محصول تولیدی به میزان 3.9 می‌باشد که با تغییرات اصولی در خط این میزان به 3.1 کاهش پیداکرده است. علاوه بر این، این میزان مصرف می‌تواند به نسبت 2.3 کاهش پیدا کند که در محدوده مصرفی کارخانه های جهان قرار دارد.
معرفی
شرکت کاله آمل فراورده‌های لبنی مانند انواع شیر به همراه مکمل‌های آن، کره، پنیر، ماست، دوغ تولید می‌کند. کاله با داشتن 16 گروه تولیدی حجم زیادی از بازار لبنی ایران را در اختیار دارد تا جایی که بزرگ‌ترین تولیدکننده فراورده‌های لبنی در کشور و بزرگ‌ترین واحد صادرکننده فراورده‌های لبنی ایران خوانده‌شده است. همچنین این شرکت بیش از 160 نوع گروه محصول می‌کند که در زمره شرکت‌هایی با بیشترین میزان گروه محصول در دنیا به شمار می‌رود. با توجه به حجم تولیدی این کارخانه و همچنین تنوع گروه‌های محصولی آن و از طرفی ویژگی‌های صنعت لبنیات، استفاده از میزان بالای آب قابل پیش‌بینی می‌باشد. به‌نحوی‌که روزانه حجم بالایی از آب در این کارخانه مصرف می‌گردد.
ارتباط تنگاتنگی بین صنعت لبنیات و چرخه آب وجود دارد. آب به‌عنوان یک منبع طبیعی عنصری حیاتی و ضروری در شستشوی و تولید نیرو در تأسیسات تولید بخار این صنعت می‌باشد. عمده‌ترین محل مصرف آب در صنایع لبنی شامل شست و شوی ماشین‌آلات، تجهیزات، دستگاه‌ها و سالن تولید می‌باشد همچنین آب در بعضی از محصولات تولیدی همانند دوغ نیز مورد استفاده قرار می‌گردد. که در زیر درصد میزان مصرف آب مصرفی در واحدهای کارخانه لبنی کاله آمل آورده شده است.
میزان مصرف آب در کارخانه‌های لبنی جهان
در کارخانه‌های تولید محصولات لبنی حجم آب مصرفی عمدتاً به عوامل زیر بستگی دارد.
- حجم شیر ورودی به کارخانه: هرچه حجم شیر دریافتی کارخانه بیشتر باشد حاکی از تولید بیشتر محصولات و درنتیجه موجب افزایش مصرف آب می‌گردد. از طرفی با افزایش میزان تولید در یک کارخانه مشخص به‌طورمعمول درصد میزان آب مصرف‌شده به شییر ورودی کاهش می‌یابد.
- نوع محصول: بدیهی است به سبب تفاوت در فرآیند تولید محصولات مختلف لبنی حجم و کیفیت آب مصرفی متفاوت خواهد بود.
- تکنولوژی تولید: پیشرفت تکنولوژیکی معمولاً در جهت مصرف آب کمتر حرکت نموده است. بنابراین هرچه تکنولوژی تولید جدیدتر باشد معمولاً آب مصرفی خطوط تولید کاهش می یابد.
معمولاً به‌منظور برآورد حجم آب مصرفی یک کارخانه لبنی از یک ضریب تبدیل حجم آب مصرفی به حجم شیر دریافتی استفاده می¬شود. همچنین در محصولات لبنی که در آن‌ها از آب استفاده می‌گردد ( دوغ بستنی نوشیدنی و ...) از نسبت آب مصرفی به محصول تولیدی برای مقایسه میزان مصرف استفاده می‌گردد. از طرفی در محصولاتی همانند پنیر و شیر خشک که نسبت تبدیل محصول به شیر ورودی به واحد بسیار اندک می‌باشد به‌طورمعمول از نسبت تبدیل آب به شیر ورودی استفاده می‌گردد. در کارخانه‌های تولیدی جهان مقدار این ضریب با توجه به عوامل گفته‌شده برای محصولات مختلف عددی بین 1 – 10 در نظر گرفته می¬شود که در زیر میزان این ضریب برای کشورهای مختلف آورده شده است. [1]
میزان مصرف آب در کارخانه لبنی کاله امل در سال 95
با توجه به مصرف حجیم آب در واحدهای کارخانه و افزایش روزافزون حجم تولید و همچنین نگرانی‌های ایجادشده به دلیل مشکلات کم‌آبی در سال‌های آینده شرکت کاله آمل به‌منظور کاهش میزان آب مصرفی پروژه‌هایی را مورد مطالعه قرارداده است. بدین منظور ابتدا شرایط فعلی کارخانه با کشورهای دیگر دنیا مورد ارزیابی قرار گرفت که در زیر میزان درصد آب به محصول تولیدی و همچنین آب مصرفی به شیر ورودی به واحد نشان داده‌شده است.
به‌منظور کاهش میزان آب مصرفی در کارخانه فعالیت‌های مدیریتی مصرف آب تعریف گردید که در زیر آورده شده است.
- عایق‌کاری که موجب کاهش کندانس بخار می‌شود.
- سیستم برگشت آب کندانس
- سیرکوله کردن آب برای پمپ‌ها وکیوم‌ها و هموژن ها
- بهینه‌سازی و اتوماسیون سازی فرآیند شستشوی تجهیزات
همچنین پروژه‌های اساسی به‌منظور کاهش مصرف آب و یا استفاده مجدد از آب‌های مصرفی انجام گردید که در زیر به‌تفصیل شرح داده می‌شود.
تصفیه و برگشت کندانس شیر از واحد تغلیظ
به‌طور میانگین 90 درصد از حجم شیر بدون چربی از آب تشکیل‌شده و مابقی آن را شامل ماده خشک ازجمله کلسیم پروتئین و ... می‌باشد. در فرایند تولید شیر خشک، شیر ابتدا به اواپراتور منتقل می‌شود که در آن حدود یک‌سوم از آب آن حذف می‌شود. این موضوع به دو دلیل مهم است. اول، آنکه آب شیر در دمای کافی و پایین تبخیر می‌شود که در این صورت به شیر آسیب نمی‌رساند. و دوم، هزینه‌های قابل‌توجهی را کاهش می‌دهد.با توجه به بدون املاح بودن کندانس این بخار، کندانس بخار ایجادشده در این مرحله پس از یک مرحله تصفیه برای استفاده در دیگ‌های بخار برای ایجاد بخار فرستاده می‌شود. که این امر نه‌تنها باعث کاهش مصرف انرژی گشته بلکه از هدر رفت حجم زیادی از آب جلوگیری می‌کند. به‌طور متوسط روزانه 400 مترمکعب آب از این روش در کارخانه استحصال می‌گردد. در تصویر زیر شماتیکی از فرایند تولید شیر خشک آورده شده است.
- شستشوی اولیه توسط WFI (آب مقطر)(water for injection) و یا PW (purified water) که به‌منظور خیس کردن سطح داخلی تانک و از بین بردن باقیمانده‌ی مواد انجام می‌شود.
- شست شوی با محلول سود سوزآور
- شستشوی ملایم و متوسط مجدد توسط WFI و یا PW
- شستشو با محلول اسیدی – برای از بین بردن باقیمانده‌ها پروتئینی و یا رسوبات معدنی انجام می‌شود.
- شستشوی نهایی با WFI و یا PW – جهت خارج کردن باقیمانده‌ی مواد و محلول‌های پاک‌کننده از دستگاه انجام می‌شود.
یکی از روش‌های کاهش میزان آب مصرفی در فرایند CIP استفاده از تانک ریکاوری آب می‌باشد. با توجه به قابلیت استفاده مجدد از اب شستشوی پس از فرایند سود و اسید این اب آب در تانک های مخصوص ریکاوری ذخیره گردیده تا در فرایند های بعدی به‌منظور آب شستشوی اولیه مورداستفاده قرار گیرد. حجم متوسط آب استحصالی به کمک تانک‌های ریکاوری در حدود 600 متر مکعب در روز می‌باشد.
استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه‌شده به‌منظور استفاده درزمینه های تأسیساتی مجموعه
یکی از روش‌های استفاده از آب‌های تصفیه‌شده مجموعه تصفیه‌خانه فاضلاب استفاده از آب‌خروجی تصفیه خانه فاضلاب در مجموعه‌های تأسیساتی کارخانه می‌باشد که آب استفاده‌شده در این بخش‌ها نیازمند الزامات بالای بهداشتی نمی‌باشد. این امر با توجه به استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه‌شده موجب کاهش استفاده از ذخایر آب زیرزمینی می‌گردد که به‌صورت میانگین حجم آبی در حدود 400 مترمکعب آب به‌صورت روزانه کمتر از ذخایر زیرزمینی برداشت می‌گردد.
نتیجه‌گیری و جمع‌بندی
مدیریت مصرف آب یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های قرن حاضر است. با توجه به نیاز روز افزون به آب و کمبود منابع مورد نیاز، عدم مدیریت زمینه‌ساز بحران‌های جهانی و منطقه‌ای خواهد بود. به دلیل کمبود منابع اب، قرار گیری ایران در شرایط بحرانی و همچنین افزایش قیمت استحصال آب و به‌تبع آن افزایش قیمت آب مورد مصرف فرآیندهای صنعتی، لزوم کاهش مصرف آب و بازیافت فاضلاب تولیدی آن به‌طورجدی احساس می‌شود.
با توجه به خشک‌سالی‌های سالیان اخیر کاهش میزان مصرف آب مورد شدت قرار گرفته است. با اقدامات انجام‌گرفته در دو سال گذشته در شرکت کاله امل کاهش چشمگیری در مصرف آب کارخانه صورت گرفته است. این اقدامات نه‌تنها موجب کاهش میزان آب مصرفی و هزینه‌های موردنیاز برای خرید آب گردیده است بلکه موجب کاهش هزینه‌های بخش انرژی در دیگر بخش‌ها شده است.
به‌طورکلی سیاست‌های کاهش مصرف آب در شرکت را می‌توان در چهار دسته بیان کرد.
- فعالیت‌ها و پروژه‌هایی که منجر به بهینه‌سازی مصرف و کاهش هدر رفت آب می‌گردد.
- فعالیت‌ها و پروژه‌هایی که منجر به استفاده مجدد از آب‌های مورداستفاده در مجموعه می‌گردد.
- فعالیت‌ها و پروژه‌هایی که منجر به استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه‌شده می‌گردد.
- فعالیت‌ها و پروژه‌هایی که منجر به احیاسازی و تولید آب می‌گردد.
با توجه به فعالیت‌ها و پروژه‌های انجام‌شده میزان حجم آب مصرفی در واحدهای کارخانه کاهش محسوسی داشته است که در نمودار زیر نمایان شده است. از طرفی استفاده از مجدد از فاضلاب مورد تصفیه قرارگرفته شده موجب کاهش میزان آب‌های زیرزمینی گردیده است.
بر اساس آمار میزان نسبت آب به شیر مصرفی در کل کارخانه 3.1 می‌باشد که نسبت به 2 سال گذشته با نسبت 3.9 بهبود نسبی را نشان می‌دهد. بر اساس هدف گذاری های شرکت این میزان میباست در دو سال اینده به 2.3 کاهش یابد. از طرفی بر اساس نمودار در تمامی واحدها بهبود نسبی درزمینه حجم آب مصرف‌شده دیده می‌شود.
منابع
[1]-Determinants of water consumption in the dairy industry. Polish Journal of Chemical Technology, 15, 2, Pol. J. Chem. T 61 — 72, 10.2478/pjct-2013-0025ech., Vol. 15, No. 2, 2013
گروه: صنایع کلمات کلیدی: