The possibilities of recycling wash water at Vidinge

Abstract

Water is a resource of importance and with drier weather around the world, including Swe-den, there is a risk of too low levels of water to satisfy for instance households, animals and industries in the future. Fresh-cut fruit and vegetable industries are water intense and almost all process water is used in the washing process. To decrease the water consumption recircu-lation of wastewater has been proposed. Investigations in possibilities of recirculation in one of the largest processing and packaging industries of salad in Scandinavia, Vidinge, has been done.
The washing lines at Vidinge consist of several steps, including baths and sprinklers, and water is the only disinfectant used at the salad. The water flows in opposite direction to the salad to decrease both water consumption and risk of cross-contamination. Pathogens in the ready-to-eat food is a severe risk to human health and it is of importance to continuously decrease the risk of cross-contamination. Therefore, a disinfection method for removal of microorganisms before the water is recirculated back into the process is required. Today tap water from the municipal water supply is used as process water at Vidinge and in the future a recirculation system of water with drinking quality is required to be used at the last step in the washing line. However, in initial washing steps only treated water is required.
Today Vidinge uses a biological treatment applied during summertime for reduction of im-purities in the wastewater. Some of the wastewater is after being treated and disinfected by UV-C reused for irrigation on nearby fields. These treatment methods have shown good po-tential. However, as wastewater is produced during the whole year a more sustainable treat-ment system is required.
Measurements of the wastewater have shown too high concentrations of pesticides, chemical characteristics as nutrients, BOD and COD, physical characteristics as turbidity and TS and microorganisms for the water to be recirculated. In a future treatment plant biodegradation is proposed as a secondary treatment step for nutrient removal and reduction of BOD, COD and TOC after the mechanical filtration already applied at Vidinge. For reduction of metals, TSS/TS and chlorinated compounds different filtration techniques as membrane filtration and sand filtration have been investigated. With membrane filtration with low pore sizes (as RO) removal of pesticides and chlorinated compounds are achieved. Adsorption methods (as GAC) have also been reported to be effective.
Disinfection methods as UV-C, US (ultrasound) and AOP (advanced oxidation processes as an energy source (UV) in combination with an oxidant and/or a catalyst) have been investi-gated in several studies to remove microorganisms in wash water from salad. Both UV-C and AOP have shown great potential to be used in industries. Treatment of UV-C is also a rela-tively cheap method.
In conclusion, a multifunctional WWTP is required for the water to be sufficiently treated for recirculation and the most important step is disinfection of microorganisms. However, trial in pilot scale of the wastewater at Vidinge and a more accurate costal estimation are required before application.

Abstract (Swedish)

Vatten är en ständigt viktig resurs och med torrare väder runt om i världen, även i Sverige, finns en risk att för låga vattennivåer för att tillfredsställa behoven för bland annat hushåll, djur och industrier i framtiden. Industrier som producerar färsk frukt och grönsaker har hög vattenförbrukning och nästan allt processvatten används i sköljningsprocessen. För att minska vattenförbrukningen har recirkulation av avloppsvattnet blivit förslaget. Undersökningar av möjligheterna för recirkulation av vatten i en av de största process- och förpackningsindustrierna i Skandinavien, Vidinge, har gjorts.
Sköljlinjerna på Vidinge består av flertalet steg, där både bad och sprinklers ingår, och vatten är det enda desinfektionsmedlet som används på salladen. Vattnet rinner i motsatt riktning till salladen för att minska vattenkonsumtionen och risken för korskontaminering. Patogena organismer från färdigmat är en av de mest allvarliga riskerna för människans hälsa och det är viktigt att kontinuerligt förebygga risken för kontaminering. Därför är en desinfektionsme-tod för att ta bort mikroorganismer från vattnet innan det recirkuleras tillbaka till processen nödvändigt. Idag används endast kommunalt dricksvatten som processvatten på Vidinge. I ett framtida recirkulationssystem behövs vatten med dricksvattenkvalitet på sista steget i skölj-linjen, medan endast renat vatten är nödvändigt på stegen innan.
Idag använder Vidinge biologisk rening under sommartid för att rena vattnet. En del av av-loppsvattnet återanvänds sedan till bevattning genom att först renas och desinficeras med UV-ljus. Dessa reningsmetoder har visat en god reningspotential, men eftersom avloppsvat-ten produceras under hela året behövs en mer hållbar reningsmetod.
Analyser av avloppsvattnet har visat för höga koncentrationer av pesticider, kemiska egen-skaper som näringsämnen, BOD och COD, fysikaliska egenskaper som grumlighet och sus-penderande ämnen och mikroorganismer för att vattnet ska kunna recirkuleras.
I ett framtida reningsverk är biologisk nedbrytning förslagen för nedbrytning av näringsäm-nen och minskning av BOD, COD och TOC efter det mekaniska filtret som redan är installe-rat på Vidinge. För att reducera metaller, suspenderat material och klorerade föreningar har undersökningar av olika filtreringstekniker, som membran och sand, gjorts. Membranfilter med små porstorlekar (omvänd osmos) har även kapacitet att ta bort pesticider, vilket även gäller för aktivt kol.
För att ta bort mikroorganismer i tvättvatten från sallad har desinfektionsmetoder som UV-ljus, ultraljud och avancerade oxidationsprocesser (AOP, som en energikälla (ex. UV) i kom-bination med ett oxidationsmedel och/eller en katalysator) undersökts i flertalet studier. Både UV-ljus och AOP har visat mycket god potential för att användas i industriell skala och UV-ljus är dessutom en relativt billig metod.
Sammanfattningsvis behövs ett multifunktionellt reningsverk för att avloppsvattnet ska bli tillräckligt rent för att kunna recirkuleras i processen och desinfektionssteget är viktigast. Innan ett nytt reningsverk tillämpas krävs ett försök i pilot-skala och då kan även en mer exakt kostnadsberäkning göras.

Popular Abstract (Swedish)

Med flera extrema väderhändelser och minskad vattentillgång behövs nya processlösningar för att minska vattenanvändningen på flera olika industrier. Ett förslag är att återanvända processvatten. Är detta möjligt i en industri som levererar serveringsfärdig sallad och därför ställer höga krav på vattenkvaliteten?

På senare år har varmare och torrare somrar i Sverige lett till vattenbrist och förödande konsekvenser där till exempel djur har blivit nödslaktade. Vattenbristen påverkar även vattenanvändande industrier, så som grönsaksindustrin, och det är därför viktigt för dem att optimera och minska sitt vattenanvändande. Ett förslag för att minska vattenförbrukningen är att rena och återanvända en del av vattnet tillbaka in i sköljningsstegen.
Arbetet gjordes i samarbete med Vidinge, som sköljer och paketerar olika sallader. För att kunna återanvända vattnet i industrin har reningsmetoder i flera steg blivit framtagna. Krav från EU säger att vattnet som används i sista sköljsteget innan torkning och förpackning ska ha dricksvattenkvalitet och att vatten innan detta ska vara rent. 45 sjukdomsfall kunde länkas till frukt, bär och sallad 1996–2006. Patogena organismer är den viktigaste föroreningen att ta bort från salladen och därför ställs det höga krav på reningsmetoderna som används för att rena vattnet.
Idag används under sommaren en del av avloppsvattnet från Vidinge till bevattning på närliggande odlingsfält. Då sallad även sköljs på Vidinge under vintertid och det då bildas lika mycket avloppsvatten som under sommaren, behövs en hållbar lösning för hela året. Generella riktlinjer för återvunnet vatten för bevattning bestäms av EU.
Olika disinfektionsmetoder, som UV-ljus enskilt eller i kombination med katalysator och/eller ett oxidationsmedel (till exempel ozon), har visat sig ha väldigt goda potentialer för att ta bort patogener från använt tvättvatten och möjliggöra återanvändning i produktionen. För att UV-ljuset ska ha en hög effektivitet behöver bland annat partiklar i vattnet tas bort. Detta kan göras med olika filtreringsmetoder så som membranfilter och sandfilter. Genom att använda filter med små porstorlekar eller kombinera sandfiltrering med aktivt kol minskar även förekomsten av bekämpningsmedel, insektsmedel och eventuella klorerade föreningar.
Näringsämnen (som kväve och fosfor) följer också med vattnet efter sköljning av salladen. Koncentrationen av dessa kan reduceras med biologisk rening, vilket även är det första steget i ett potentiellt vattenreningsverk då det innebär att mikroorganismer används för att bryta ner ämnena. Kvarvarande mikroorganismer från detta steg tas även dem bort med bl.a. UV-ljus.
Med dagens teknik och en kombination av olika metoder är det alltså möjligt att rena avloppsvatten från en process som sköljer sallad för att återanvända det i produktionen. En möjlighet är att rena vatten för att använda det i sköljstegen innan sista steget. Detta/dessa steg kräver inte dricksvattenkvalitet, men kan antagas ha krav på minst kvaliteten för bevattning.

• author: Mauritzson, Julia
• supervisor: Michael Cimbritz
• organization: Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
• alternative title: Möjligheterna för återanvändning av sköljvatten på Vidinge
• alternative title: Återanvändning av sköljvatten – är det möjligt?
• course: VVAM05 20192
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: reuse, treatment, fresh-cut, water engineering, environmental engineering, avloppsteknik, vattenförsörjningsteknik
• report number: 2019-08
• language: English
• id: 9004204
• date added to LUP: 2020-02-25 11:06:27
• date last changed: 2020-02-25 11:06:27