Rening av avloppsvatten från vinindustrin

• 1. Avloppsvatten vid vinframställning
• 2. Utsläpp från vinindustrin
• 3. Rening av avloppsvatten som uppstår vid vinframställning
• 4. Återvinning av avfall
• 5. Sammanfattning

1. Avloppsvatten vid vinframställning

Det avloppsvatten som uppstår vid vinproduktion har en betydande miljöpåverkan på grund av branschens stora vattenförbrukning och höga föroreningshalter.

Anläggningar för rening av avloppsvatten från vinproducenter kräver en hög grad av anpassning, på grund av utsläppens varierande sammansättning, den höga COD-halten och förekomsten av komplexa organiska föreningar, som ibland är svåra att rena.

Den största mängden avloppsvatten uppstår under skördetiden. Detta avloppsvatten måste renas på rätt sätt för att undvika miljöproblem på grund av dess höga organiska belastning, surhetsgrad och förekomst av fenolföreningar.

2. Utsläpp från vinindustrin

Egenskaperna hos det avloppsvatten som uppstår i en vinkällare varierar beroende på tillverkningsprocessen, vilken typ av vin som framställs och vilken tid på året det är.

Vattnet förorenas vid följande aktiviteter:

• Tvätt och rengöring av tankar och rörledningar.
• Tvätt av fat och utrustning.
• Flasktvätt.
• Pressnings- och jäsningsprocesser.
• Utsläpp av avfall i form av produkter eller slam.
• Golvstädning och skurning.
• Förluster av vin, must och biprodukter.
• Förorenat kylvatten.

De flesta föroreningarna i avloppsvattnet från vinkällare är av organisk natur, men man kan även hitta:

• Mineralrester
• Mark
• Fetter
• Rengörings- och desinfektionsmedel
• Exogena giftiga ämnen som finns i druvorna,
• osv.

Förutom föroreningar som härrör från rengöringsåtgärder kännetecknas dessa avloppsvatten av en hög föroreningsbelastning som härrör från mustens eller vinets torrsubstans eller från mikroorganismer. Det handlar främst om färgämnen, tanniner, proteiner, organiska syror, kolhydrater och mikroorganismer (jäst, mjölksyra- och ättiksyrabakterier, svampar etc.). De mineraliska resterna består vanligtvis av kaliumtartrat som fälls ut under vinframställningsprocessen.

De grundläggande egenskaperna hos dessa utsläpp kan sammanfattas enligt följande:

• Hög halt av BOD₅ och biologiskt nedbrytbar COD.
• Surt pH-värde i avloppsvattnet från vinkällaren och basiskt pH-värde i avloppsvattnet från tappningsanläggningen.
• Höga halter av totala suspenderade fasta ämnen (TS), varav många förekommer i kolloidal form.
• Låg toxicitet.
• Fetter, oljor och jord från skörden, som spolas med i de processer och maskiner som används vid skörden.
• Rengöringsmedel såsom: oorganiska syror, organiska syror,  anjoniska, katjoniska och amfotera tensider, komplexbildare och desinfektionsmedel såsom klor och dess föreningar, kvartära ammoniumföreningar, oxidationsmedel såsom ozon, väteperoxid etc.
• Det förekommer även rester av växtskyddsmedel i druvorna. Dessa giftiga ämnen överförs till musten och vinet, men de flesta av dem avlägsnas under de olika processerna, såsom pressning, omhällning och stabilisering av vinet.

Följande tabell visar typiska värden för avloppsvatten som uppstår vid vinframställning:

PARAMETER	ENHET	SAMLING
pH	–	3,5–6,5
COD	mg/l	2 000 – 12 000
DBO5	mg/l	1 000 – 6 000
SST	mg/l	200 – 2 000
Ledningsförmåga	µS/cm	500 – 5 000
Fenoler	mg/l	10 – 100
Näringsämnen (N, P)	mg/l	Låga halter

Säsongsvariationer och ojämnheter är två utmärkande egenskaper som påverkar volymen och sammansättningen av dessa utsläpp. Detta påverkar variabler som:

• Frekvensen för inlämning av råvaror.
• Använd teknik.
• Druvsorter som används i produktionen.
• Källarens storlek m.m.

Dessutom präglas vår årliga säsongsvariation av skördetiden, som är den period på året då den största mängden avloppsvatten genereras.

Ett tydligt exempel är att gränsvärdena för KBO och kväve uppfylls när

3. Rening av avloppsvatten som uppstår vid vinframställning

För det första är det avgörande att införa en strategi för att sortera och minimera de avloppsvatten som uppstår under produktionsprocessen. De viktigaste punkterna att beakta är:

• Strömseparering: Det är avgörande att separera rent vatten (såsom icke-förorenat regn- eller kylvatten) från process- och rengöringsavloppsvatten. Detta beror på att 80 % av den kemiska syreförbrukningen (KSB) i allmänhet finns i det senare. Denna metod möjliggör en effektivare rening genom att avloppsvattnet hanteras separat.
• Minskad vattenförbrukning: Genom att införa metoder som torrrengöring och CIP-system (Clean-In-Place) kan man minska både avloppsvattenmängden och föroreningsbelastningen.
• Utjämning av avloppsvatten: Genom att använda utjämningstankar kan man dämpa toppflöden och späda ut höga koncentrationer av föroreningar, vilket möjliggör en mer stabil och effektiv rening.

Dessutom bidrar användningen av ekologiska filter och återvinningen av biprodukter som tartrater till att minska förekomsten av förorenande fasta ämnen och vätskor, vilket därmed minskar den organiska belastningen i avloppsvattnet.

Avloppshanteringssystemet kan delas upp i följande steg:

• Första kemtvätten av utrustning och ytor.
• Slutstädning med högtryckstvätt.
• Införande av en handlingsplan för att förebygga läckage och spill.
• Planering av utsläpp för att undvika överbelastning av systemet.
• Övervakning av pH och COD som ett effektivt kontrollverktyg.

Eftersom avloppsvattenproduktionen på vinodlingar är säsongsbetonad är det vanligt att ha två parallella reningslinjer eller att utforma anläggningar med flexibel driftskapacitet som kan anpassas efter flödesvariationerna under året.

En vanlig process för avloppsrening på vinodlingar ser ut enligt följande:

3.1. Primär fysikalisk-kemisk rening

Först sker en fysisk avskiljning av de större föroreningarna, och för detta används:

• Galler eller silar som fångar upp grova fasta partiklar (druvrester, blad, stjälkar, kärnor). Denna fas, där fasta ämnen separeras från vätskan, är nödvändig för att undvika risken för igensättning i rörledningar, pumpar och övriga delar av vattenreningssystemet.
• Sandavskiljare/fettavskiljare, som gör det möjligt att avskilja jord, tunga fasta partiklar samt fett och olja.
• Homogenisering i utjämningstank för att justera pH-värdet, samtidigt som flödena och föroreningsbelastningen utjämnas.
• Koagulering-flockning är en fysikalisk-kemisk process som består i kontrollerad tillsats av koaguleringsmedel (såsom aluminium- eller järnsalter) och flockningsmedel (organiska eller oorganiska polymerer) i syfte att destabilisera och agglomerera de kolloidala partiklarna och föroreningarna i avloppsvattnet. Denna behandling främjar bildandet av flockar med större storlek och densitet, som sedan kan separeras genom sedimentering eller flotation, vilket avsevärt förbättrar reningsprocessens effektivitet.
• Flotation med upplöst luft (DAF), som uppnår en reningsgrad på över 95 % när det gäller avlägsnande av suspenderade ämnen, oljor och fetter, samt en minskning av kemiskt syrebehov (CSB) på minst 50 %.

Ett system för flotation med upplöst luft tar mindre plats än en sedimenteringsbassäng och ger högre utbyte, eftersom det slam som separeras av DAF-systemet uppnår en hög torrsubstanshalt (3–4 %), vilket underlättar hanteringen och bortforslingen.

3.2. Efterbehandling med biologisk reaktor

Beroende på reningsverkets storlek och avloppsvattnets organiska belastning kan olika tekniker användas, bland vilka följande kan nämnas:

Aeroba system

I allmänhet är avloppsvattnet från vinerier näringsfattigt (N, P, K), varför man ofta tillsätter salter som är rika på dessa ämnen:

• Aktivslama: Det är ett mycket effektivt system för avloppsvatten med hög biologisk nedbrytbarhet, men reaktorerna tar upp betydligt med utrymme och slamproduktionen är hög
• Sekventiell biologisk reaktor (SBR): Mycket lämplig för ojämna flöden och kräver dessutom mindre utrymme eftersom den inte behöver någon sekundär sedimentering, men dess reningsgrad är inte särskilt hög.
• Biologisk membranreaktor (MBR): Ger en effektiv rening som minskar föroreningarna, vilket resulterar i ett avloppsvatten av hög kvalitet som är lämpligt för återanvändning. Systemet omfattar en filtreringsprocess med mikro- eller ultrafiltreringsmembran, som ersätter den traditionella sekundära sedimenteringsbassängen med dess slamförtjockare.

Här är de viktigaste fördelarna med en membranbioreaktor:

1. Mindre volym i den biologiska reaktorn.
2. Mindre slamproduktion, cirka 50–60 % jämfört med rening med aktivslam med låg belastning.
3. Bättre kvalitet på det renade vattnet.
4. Efterlevnad av strikta miljökrav

Andra tekniker för efterbehandling

Biologisk rening med rörligt bäddsystem (MBBR)

Det rör sig om mindre reaktorer som uppnår hög effektivitet. Systemet bygger på användning av olika filtermedel (bärare) och reningssteg, där vissa bakterier dominerar över andra för att optimera den biologiska reningen. En sedimenteringsbassäng måste installeras för att avlägsna det slam som bildas.

Anaeroba system

Lämpliga för höga organiska belastningar. Även om deras verkningsgrad inte är särskilt hög (70–80 %) eftersom vattnet inte är uppvärmt, har de en rad fördelar:

• De kräver få näringsämnen (N, P).
• De tar liten plats.
• De ger upphov till nästan ingen slam.
• De producerar biogas som kan användas för att generera energi.

De vanligaste typerna är: UASB och EGSB.

3.3. Tertiär rening

Om man vill återanvända det renade avloppsvattnet kan det vara nödvändigt att genomföra en tertiär rening. De vanligaste metoderna är:

• Filtrering genom sand eller andra fyllnadsmaterial (behövs inte vid MBR-anläggningar)
• Desinfektion (UV, O3 eller klor)
• Avsaltning genom nanofiltrering (NF) eller omvänd osmos (RO)

Hantering av slam

Det slam som uppstår vid den fysikalisk-kemiska processen uppnår höga koncentrationer (cirka 4 % torrsubstans) och kan i vissa fall återvinnas som biprodukter.

Det slam som uppstår vid MBR-rening (membranbioreaktor) har lägre halter av fasta ämnen jämfört med primärslam. Det går dock att blanda dem för att behandla dem gemensamt i ett mekaniskt avvattningssystem, till exempel en filterpress. Denna process gör det möjligt att uppnå en torrhalt på över 30 %.

På grund av sin beskaffenhet kan dessa slam också användas för kompostering inom jordbruket.

4. Återvinning av avfall

Vinindustrin genererar stora mängder biprodukter som är rika på bioaktiva ämnen såsom tanniner, polyfenoler, antocyaniner och växtfibrer. Dessa ämnen, som finns i restprodukter som pressrester, jästfällning och avloppsvatten, kan återvinnas med hjälp av tekniker som möjliggör utvinning och återanvändning, vilket därmed bidrar till en mer hållbar och lönsam produktion. Dessa föreningar kan användas inom livsmedels-, kosmetik-, läkemedels- och jordbrukssektorn.

Dessutom går det att återanvända det renade vattnet till ändamål som bevattning, tvättning, bruksvatten och till och med processvatten.

Det finns andra sätt att återvinna avfallet från vinodlingar:

• Biogasproduktion: Organiskt avfall (bottenavlagringar, slam, jäsningsrester) är i hög grad biologiskt nedbrytbart och lämpar sig väl för anaerob nedbrytning och produktion av biogas, som kan användas för processuppvärmning eller elproduktion.
• Kompostering och användning inom jordbruket: Det stabiliserade slammet och de avskilda fasta ämnena kan komposteras tillsammans med pressrester och annat fast avfall, vilket ger upphov till organiska gödningsmedel för vingårdar.
• Återvinning av värdefulla ämnen: Vissa processer gör det möjligt att återvinna naturliga antioxidanter från jästfällningen och vätskeavfallet, vilka är användbara inom kosmetik- och livsmedelsindustrin.
• Andra värdefulla produkter som förtjänar att särskilt nämnas är:

AVFALL	ANVÄNDNING
Tanniner	Antioxidanter, naturliga konserveringsmedel, garvningsmedel, kosmetika och fodertillsatser.
Antocyaniner	Naturliga färgämnen i livsmedel och kosmetika
Flavonoider	Antiinflammatoriska läkemedel och kosttillskott
Polysackarider	Livsmedelsstabilisatorer och skönhetsprodukter.
Pumpafröolja	Kosmetika och hälsosam kost (rik på linolsyra)

5. Sammanfattning

Vinindustrin spelar en framträdande roll både ekonomiskt och näringsmässigt på global nivå. Den har traditionellt förknippats med europeiska länder, men under de senaste decennierna har en mycket konkurrensutsatt global marknad vuxit fram, driven av uppsvinget i tillväxtländerna. Denna tillväxt har påverkats av klimatförändringar och framsteg inom den tekniska kunskapen om skörd, druvplockning och produktionsprocesser.

Denna bransch kännetecknas av en hög vattenförbrukning, särskilt under vinframställningen och rengöringen. Detta leder till utsläpp med hög organisk belastning (högt COD-värde) och en mängd olika föroreningar, allt från rester av rengöringsmedel och växtskyddsmedel till restsocker och tanniner.

Konventionella reningsmetoder har ofta svårt att anpassa sig till dessa avloppsvattens säsongsvariationer, variationer och instabilitet. Mot denna bakgrund uppstår behovet av att optimera produktionsprocesserna för att minimera både volymen och föroreningsbelastningen i utsläppen. Dessutom kan separering av mer koncentrerade flöden underlätta den efterföljande återvinningen.

Vinproduktionen genererar stora mängder avloppsvatten, främst från tvätt av utrustning, jäsning, vinframställning och rengöring av anläggningar. En korrekt hantering och återvinning av detta avloppsvatten gör det inte bara möjligt att minska miljöpåverkan och uppfylla gällande lagstiftning, utan också att återvinna värdefulla resurser som vatten, energi och biprodukter.

Införandet av hållbara strategier och avancerad behandlingsteknik bidrar inte bara till att minska miljöpåverkan, utan utgör även en möjlighet till innovation och lönsamhet. Övergången till en cirkulär ekonomimodell inom vinsektorn är både tekniskt och ekonomiskt genomförbar, och framstår som en avgörande faktor för att upprätthålla sektorns konkurrenskraft i en miljö som ställer allt högre krav på hållbarhet.

Litteraturlista och källor

• Codorniu Group – Hållbarhetsrapport 2023.
• OIV (Internationella organisationen för vinodling och vin) – Teknisk handbok om hållbarhet.
• Ministeriet för ekologisk omställning – Riktlinjer för god miljöpraxis på vingårdar.
• Behandling och återvinning av avloppsvatten från jordbruksindustrin.
• Tidskriften ”Ingeniería del Agua”, vol. 29, nr 4, 2024.