Porównawcza ocena skuteczności koagulantów chemicznych w oczyszczaniu ścieków mleczarskich: podejście wielokryterialnego podejmowania decyzji

Dlaczego zakłady mleczarskie i rzeki są powiązane

Za każdym szklanką mleka czy kawałkiem sera kryje się ukryty strumień zanieczyszczonej wody. Zakłady mleczarskie używają dużych ilości wody do płukania, czyszczenia i przetwarzania produktów, a ich ścieki są bogate w pozostałości mleka, tłuszcze i środki czyszczące. Jeśli nie zostaną odpowiednio oczyszczone, pobliskie rzeki i jeziora szybko mogą stracić tlen i mieć trudności z utrzymaniem ryb oraz innych organizmów. W tym badaniu przeanalizowano, jak duży zakład mleczarski w Bangladeszu oczyszcza swoje ścieki oraz jak proste, niedrogie środki chemiczne mogą uczynić to oczyszczanie bardziej skutecznym i łatwiejszym w zarządzaniu.

Jak zakład mleczarski oczyszcza wodę

Naukowcy skupili się na oczyszczalni ścieków podłączonej do dużego zakładu mleczarskiego w pobliżu Dhaki w Bangladeszu. Obiekt łączy dwa powszechne procesy biologiczne: jeden wykorzystujący mikroorganizmy w obecności tlenu oraz drugi działający beztlenowo. Razem rozkładają materię organiczną pozostałą po przetwórstwie mleka. Zespół pobierał próbki wody na wlocie i wylocie oczyszczalni w trakcie trzech pór roku — monsunu, zimy i lata — aby sprawdzić, czy obiekt radzi sobie przy zmiennych warunkach pogodowych i produkcyjnych.

Sprawdzanie zgodności wody z przepisami

Aby ocenić skuteczność, badacze śledzili kilka standardowych wskaźników jakości wody. Obejmowały one miary zużycia tlenu przez ścieki podczas rozkładu (BOD i COD), ilość rozpuszczonych minerałów (TDS) oraz liczbę drobnych cząstek (TSS), a także poziom kwasowości (pH). Porównali oczyszczoną wodę z nowymi krajowymi limitami odprowadzania w Bangladeszu. We wszystkich trzech porach roku zakład konsekwentnie redukował BOD i COD o około 97–98% oraz obniżał rozpuszczone i zawieszone substancje o ponad 90%. pH wody zmieniało się z lekko kwaśnego na wlocie do bezpiecznego, neutralnego zakresu na wylocie. Mówiąc prościej, istniejący system oczyszczania skutecznie przekształca bardzo zabrudzone ścieki mleczarskie w wodę wystarczająco czystą, by spełniać najnowsze krajowe normy środowiskowe.

Dlaczego warto dodać chemiczne wsparcie

Nawet przy dobrej obróbce biologicznej zakłady często korzystają z wstępnego etapu oczyszczania. W badaniu zespół zbadał taki etap oparty na koagulacji chemicznej, gdzie dodane substancje powodują zlepianie się maleńkich cząstek i niektórych rozpuszczonych substancji, które następnie osiadają. Testowano trzy powszechnie stosowane, niskokosztowe koagulanty — chlorek żelazowy, siarczan żelazawy i polichlorek glinu — w połączeniu z wapnem, które pomaga regulować kwasowość i wzmacnia tworzenie grudek. Przy pomocy testów słoikowych symulujących rzeczywiste zbiorniki próbowano różnych kombinacji dawek, a następnie mierzone były dodatkowe redukcje zanieczyszczeń. Żadna mieszanka chemiczna nie była najlepsza dla wszystkich parametrów, co stwarza praktyczny dylemat: którą opcję powinien wybrać zakład, jeśli chce jednocześnie kontrolować kilka problemów jakości wody?

Pozwolenie narzędziom decyzyjnym wybrać faworyta

Aby rozwiązać ten dylemat, badacze sięgnęli po narzędzia nauki o podejmowaniu decyzji znane jako metody wielokryterialnego podejmowania decyzji. Zamiast oceniać każdą kombinację chemiczną jedną liczbą, metody te ważą wydajność według kilku celów jednocześnie — w tym przypadku poprawę BOD, COD, TDS i TSS. Zespół zastosował trzy odrębne techniki rankingowe, każdą posługującą się innym podejściem matematycznym, ale nadającą jednakowe znaczenie wszystkim czterem wskaźnikom zanieczyszczeń. Co ciekawe, wszystkie trzy metody wskazały tego samego zwycięzcę: mieszankę wapna i siarczanu żelazawego, oba w stężeniu 100 miligramów na litr. Ta kombinacja usuwała około 94% BOD, 86% COD, 52% substancji rozpuszczonych oraz 94% substancji zawieszonych, oferując silne, zrównoważone działanie zamiast dominowania w pojedynczym wskazaniu.

Znaczenie dla czystszej wody i przystępnych kosztów oczyszczania

Dla osób niebędących specjalistami kluczowy wniosek jest taki, że stosunkowo prosta chemia, wsparta starannymi narzędziami porównawczymi, może uczynić oczyszczanie ścieków mleczarskich zarówno czystszym, jak i bardziej niezawodnym. Zakład w Bangladeszu już spełnia rygorystyczne krajowe normy, ale dodanie zoptymalizowanego etapu chemicznego wstępnego oczyszczania — szczególnie wapna w połączeniu z siarczanem żelazawym w zidentyfikowanej dawce — może odciążyć jednostki biologiczne i zapewnić margines bezpieczeństwa w miarę wzrostu produkcji. Badanie pokazuje, że zamiast zgadywać lub koncentrować się na pojedynczym wskaźniku zanieczyszczeń, operatorzy zakładów mogą stosować ustrukturyzowane metody rankingu, by wybrać recepturę chemiczną najlepiej chroniącą rzeki i społeczności przy zachowaniu przystępności i praktyczności eksploatacji.

Cytowanie: Al Jobair, A., Kwoshik, M.M.K., Ahmed, T. et al. Comparative performance evaluation of chemical coagulants in dairy wastewater treatment: a multi-criteria decision-making approach. Sci Rep 16, 13097 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42339-9

Słowa kluczowe: ścieki mleczarskie, zabieg koagulacji, przemysł Bangladeszu, normy dotyczące ścieków, metody podejmowania decyzji