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工业废水处理技术及发展趋势_能源/化工_工程科技_专业资料。啤酒工业废水处理技术及发展趋势 摘 要: 啤酒工业产生的废水含有大量的有机物 ,若直接排放将对环境造成污 染。通过对啤酒废水和处理技术进行研究,文章阐述啤酒废水的来源、特点和常 用处理方法。结论是单一

啤酒工业废水处理技术及发展趋势 摘 要: 啤酒工业产生的废水含有大量的有机物 ,若直接排放将对环境造成污 染。通过对啤酒废水和处理技术进行研究,文章阐述啤酒废水的来源、特点和常 用处理方法。结论是单一的处理技术都存在不足之处,只有将多种技术结合使用, 才能达到经济效益和环境效益的双赢。这也是啤酒废水处理技术的发展趋势。 关键词:啤酒工业废水;UASB-SBR 法;啤酒废水土地利用;植物净化 中国作为最大啤酒生产国,拉动全球总产量连续 29 年刷新最高纪录,啤酒 工业迅速发展的同时,啤酒工业废水的排放量也相应增加,污染程度加重。每生产 1t 啤酒需要 10~30t 新鲜水,相应地产生 10~20t 废水。 我国现在每年排放的啤酒 废水已达 115 亿 t。由于这种废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、碳水化 合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分,排入天然水体后将消耗水中的溶解氧, 既造成水体缺氧,还能促使水底沉积化合物的厌氧分解,产生臭气,恶化水质。 另外, 上述成分多来自啤酒生产原料,弃之不用不仅造成资源的巨大浪费,也降低了啤酒 生产的原料利用率。 1 啤酒厂废水概况 1.1 啤酒厂废水主要来源 麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固 物洗涤水; 糖化过程的糖化、过滤洗涤水 ;发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水 ; 罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;冷却水和成品车间洗涤水;以及来自办公楼、食 堂、单身宿舍和浴室的生活污水。 1.2 啤酒工业废水分类 (1)清洁废水:冷冻机、麦汁和发酵冷却水等。这类废水基本上未受污染。 (2)冲洗废水:如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、 漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗 水等。这类废水受到不同程度的有机污染。 (3)啤酒废水:在灌装酒时,机器的跑冒滴漏时有发生, 还经常出现冒酒。废水中掺人大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋,啤酒 升温引起瓶内压力上升,“爆瓶”现象时有发生,因此大量啤酒洒散在喷淋水中。 循环使用喷淋水为防止生物污染而加人防腐剂,因此被更换下来的废喷淋水含防 腐剂成分。 (4)洗瓶废水:清洗瓶子时先用碱性洗涤剂,然后用压力水初洗和终洗。瓶子清 洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。1.3 啤酒厂废 水特点 啤酒厂总排水属于中、 高浓度的有机废水,呈酸性,pH 值为 4.5~6.5,其中的主 要污染因子是化学需氧量 (CODcr)、生化需氧量 (BOD5) 和悬浮物 (SS), 浓度分别为 1000 ~ 1500mg Π l,500 ~ 1000mg Π l 和 220 ~ 440mg Π l 。啤酒废水的可生化性 (BOD5Π CODcr)较大,为 0.4~0.6,因此很多治理技术的主体部分是生化处理。 2 传统啤酒废水处理方法 国内外普遍采用生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气,可把 生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。 好氧生物处理是在氧气充足的条件下,利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒 废水中的有机物,其产物是二氧化碳、水及能量(释放于水中)。这类方法没有考虑 到废水中有机物的利用问题,好氧生物处理对温度、微生物菌种、湿度等外界条 件的要求很高,因此处理成本较高,活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代 表性的好氧生物处理方法。 厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(CODcr2000mgΠ l,BOD51000mgΠ l)。 它是在无氧条件下,靠厌气细菌的作用分解有机物。在这一过程中,参加生物降解 的有机基质有 50%~90%转化为沼气(甲烷),而发酵后的剩余物又可作为优质肥料 和饲料。 厌氧生物处理包括多种方法,但以升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒废 水的治理方面应用最为成熟。 由于好氧生物处理对温度、微生物菌种、湿度等外界条件的要求很高,而厌 氧处理其不足之处是出水 CODcr 的浓度仍达 500mgΠ l 左右,需进行再处理或与好 氧处理串联才能达标排放。因此,工程上还广泛采用好氧与厌氧相结合的处理方 法,并取得了很好的效果。 升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒废水的治理方面应 用最为成熟。UASB 的主要组成部分是反应器,其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌 氧污泥构成的污泥床,上部设置了一个专用的气-液-固分离系统(三相分离室)。废 水从反应器底部加入,在上向流、穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解,同时生 成沼气(气泡)。气、液、固(悬浮污泥颗粒)一同升入三相分离室,气体被收集在气 罩里,而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部,水则经出流堰排出。 SBR 是序列间歇式(序批式)活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行 的活性污泥污水处理技术。 与传统污水处理工艺不同,SBR 技术采用时间分割的操 作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉 淀替代传统的动态沉淀。 它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR 技术的 核心是 SBR 反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回 流系统。通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低,同时,废水处理时间也短于普通 活性污泥法。 UASB-SBR 法是 UASB 法和 SBR 法的结合,分为好氧和厌氧两个阶段。厌氧阶 段采用上流式厌氧污泥床 UASB,处理成本为好氧法的 1Π 3。 好氧阶段采用序批式 活性污泥法 SBR。SBR 工艺的每一个周期按污染物浓度高低可划分为进水期、高 浓度反应期、低浓度反应期、闲置期,各阶段由于营养物含量、溶解氧等环境条 件的区别,加速了微生物种类的选择与驯化,因此各阶段均得到优势菌种的净化作 用。沉淀、排水时处于静止状态,可以避免短路、异重流影响泥水分离效果,出水 水质优于一般二沉池。SBR 工艺的每一个周期,从时间上讲,池内任一空间为推流 式,而池内某一时刻的水流状态又是完全混合式。 车间高浓度啤酒污水由厂区污水管道收集后,经粗、细格栅去除污水中的漂 浮物和大的悬浮物,然后进入水解酸化池进行预处理。为改善 UASB 的进水条件, 水解酸化池出水进入平流式沉淀池沉淀 ,污水沉淀后进入 UASB,去除大部分有机 物,出水至 SBR 污泥反应池,在其中将有机物彻底降解,废水经过处理后达标排放。 桂林漓泉啤酒有限公司采用整改前工艺(水解Π 酸化-SBR 工艺)时,水解 I 酸化 反应池出水夹带大量的腐败菌进人 SBR 反应池,造成膨胀问题使 SBR 反应池不能 正常运行,后整改为 UASB-SBR 工艺才获得成功。 工程实践表明,UASB-SBR 工艺是一种有效地处理啤酒废水的工艺;UASB 池中 颗粒化污泥成熟后,系统有很强的 pH 缓冲能力,不必加碱调节碱度;尽管啤酒废水 缺乏氮源,UASB-SBR 系统中的微生物能适应水质环境,处理后水质可达到国家排 放标准。 3 啤酒废水处理新技术及其发展 3.1 清洁生产 啤酒厂的特点是消耗高,除有机物污染外几乎不产生对环境有毒害的物质。 啤酒厂的清洁生产重点应考虑如何使资源消耗最小,如何提高生产效率。我国啤 酒厂的清洁生产潜力很大,表现在:3.1.1 节约原料 (1) 节约原料: 原料大麦应科学保存 ,严格进出仓管理。大麦进仓前先进行清 麦、除杂,然后测定水分含量,水分只有在 12%以下的大麦才可进仓,否则应日光摊 晒或低温干燥;水分不同的大麦应分堆保存;做好通风、灭虫杀菌工作;应有专人负 责,经常检查,并做好记录。此外,在运输途中应防止洒落。 (2)麦汁过滤:麦汁在糖化后,必须在最短时间内与不溶解的酒糟分离。采用板 框式压滤机可以较好地解决上述问题。缩短 1Π 2 左右的过滤时间,排污量减少 80%,麦汁质量大为提高,对环境有利,是较典型的清洁生产技术。 (3)灌装生产线的残留啤酒应回收 ,怎样继续使用,取决于残留啤酒的质量 ,但 应避免直接排入下水道。3.1.2 节约水耗 生产用水包括工艺用水、冷却用水、冲洗用水等 3 个方面。国内每生产 1t 啤酒水消耗量约为 10~30t,而国外已达到 8t 以下,可见我国水资源浪费的严重程 度。相应的,这也是清洁生产潜力较大的地方,为降低生产用水量,主要从回收角度 考虑,回收措施主要用于冷却用水和冲洗用水。3.2 啤酒废水土地利用 废水的土地利用在国内外都有悠久的历史。其目的不单纯是废水农田灌溉, 而是根据生态学原理 ,在充分利用水资源的同时 ,科学地运用土壤-植物系统的净 化功能,使该系统起到废水的二、三级处理作用。废水的土地利用一般有快速渗 滤和地表漫流 2 种方法。 前者的特点是加入的废水大部分都经过土壤渗透到下层, 因而仅限于在砂及砂质粘土之类的快渗土壤上使用,植物对废水的净化作用较小, 主要是由土壤中发生的物理、 化学和生物学过程使废水得到处理。后者是一种固 定膜生物处理法,废水从生长植物的坡地上游沿沟渠流下,流经植被表面后排入径 流集水渠。 废水净化主要是通过坡地上的生物膜完成的。这种方法对于渗透较慢 的土壤最为适用。经调查,啤酒废水经过土地利用系统后,水质明显改善,能够达到 农田灌溉水质标准的要求 ;同时又可节省水源,增加农田土壤的有机质含量 ,提高 农作物产量。其经济效益在干旱地区更能得到体现。3.3 啤酒废水的植物净化 啤酒废水中有机碳含量丰富,氮、磷的含量也有一定水平,可以为植物生长提 供必要的营养物质。通过利用啤酒废水对普通丝瓜、多花黑麦草、水雍菜、金针 菜等植物进行水培试验,发现这些植物长势良好并能完成其生活史,既创造了经济 效益,同时又显著降低了废水中多种污染物(COD 除外)的浓度。 这为啤酒废水的资 源化处理开拓了一条新思路。 水培植物对废水中 COD 的去除率不高,主要是因为废水中 C 的含量大大高于 N,P,而植物是按照一定的 C,N,P 比例来摄取营养物质的。从这一点来看,水培植物 用于生物处理后出水(含 C 量已大为降低)的深度净化更为合理。 4 结论 好氧生物处理、厌氧生物处理在处理啤酒废水过程中都存在着不足,要想取 得良好的处理效果,必须将 2 种或 3 种技术结合使用,这是解决啤酒废水污染问题 的根本出路。可以把厌氧和好氧处理池串联使用(如 UASB-SBR 法),依靠前者把废 水的高负荷降低,再以后者把低浓度废水处理达标,其动力消耗则可由前一过程的 质能转化予以补偿。 随着科技的进步 ,啤酒废水处理工艺已经越来越倾向于清洁生产 ,生物处理 , 低耗处理, 也可把生物处理与土地利用结合起来 , 既能有效净化废水,还能起到互 补作用,产生更高的经济效益。 参考文献: [1] 刘芳,左永泉.啤酒工业废水治理技术研究[J].啤酒科技,2000,(6):84-85. 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