啤酒废水处理现状

某啤酒废水处理工艺设计

摘要

啤酒生产过程中常常会产生大量的固体废弃物和废水，为了达到政府规定的排放标准，这些固体废弃物和废水要经过处理后才能排放。初步估计，每生产1L啤酒需要3~10L水，这些水主要用于浸泡、酿造、水洗和冷却过程。啤酒废水富含有机物和固体悬浮物，若直接排入自然水体会对自然环境造成潜在且严峻的环境危害。在环境问题越来越重视的今天，治理好啤酒废水使其达标排放对啤酒行业健康、可持续发展至关重要。啤酒废水BOD/COD cr约为0.5，可生化性较好。国内外对中高浓度啤酒废水处理工艺做了大量研究和实践应用，每种工艺都有可取之处。本设计是对一个水量为3800m3/d的啤酒废水进行处理。通过对某啤酒厂产生的废水水质、水量和场地研究分析以及从技术角度和经济角度分析比较，本论文采用上流式厌氧污泥（UASB)和循环式活性污泥系统（CASS）联合工艺来处理该啤酒厂废水。此外，本论文对该工程项目概预算进行了分析讨论。

关键词：啤酒废水，上流式厌氧污泥床，循环式活性污泥系统，概预算

啤酒厂废水的再利用技术发展现状

摘要

啤酒酿造过程常常会产生大量的废水和固体废弃物，为了达到政府规定的排放标准，这些废水和固体废料需要用最经济和最安全的法处理后才能排放。初步估计，酿造1升啤酒需用10升水，这些水主要用于酿造、水洗和冷却过程。如此大量的水须安全处理后进行循环利用，但循环利用废水对于大多数啤酒企业来说费用昂贵，大多数啤酒厂都面临问题。因此，许多啤酒现在在寻找：(1)可以减少水在啤酒酿造过程中使用的法，(2)意味着成本效益和安全处置的啤酒废水回用。基于可用的文献，本文提供了一个检视及评估当前啤酒废水处理流程包括潜在的可回用的程序。啤酒厂污水处理和回用的主要挑战也会在本文讨论，包括对未来发展的建议。

2011 Elsevier B.V. 版权所有.

1.背景介绍

酿造工业每年要排放大量高污染废水[1、2]，但它是每个国家经济部门的重要组成部分[3、4]。啤酒是继茶、碳酸饮料、牛奶、咖啡之后世界上第五大消费饮料[3]。啤酒酿造包括两个主要步骤即酿造和产品包装[5]。这些步骤产生的副产品(混合谷物，剩余酵母等)与废水混合后造成了污染[5]。此外，清洁大容器、瓶子、机器和地板也会产生大量的污水[5]。据估计，每生产1升啤酒，生成3 - 10 L废水，根据生产和具体用水量而不同[1、3、6]。换句话说，啤酒酿造过程中会消耗大量的水。

因为大量的用水，啤酒行业每年排放大量高污染废水[1，2]。废水在单个流程步骤中是可变的，例如，洗瓶会产生大量废水，但在酿酒过程中它只包含有机物排放总量的一小部分。发酵和过滤废水富含有机物/生化需氧量(BOD)，但产量普遍偏低，约占废水总量的3%，生化需氧量（BOD）占总量的97%[7]。

啤酒污水会通过以下几种方式排放[8、9] ：(1)直接排入水道(海洋、河流、溪流或者湖泊)，(2)直接排入市政污水管道系统，(3)经过一些预处理排入水道或市政污水管道系统，(4)排入啤酒厂的废水处理厂。未经处理(或部分治理)的啤酒废水进入水体会对水体造成潜在且严峻的污染问题，因为这些废水含有好氧降解的有机化合物[10]。如果有机物含量高的水流入河流，就会使河里的细菌氧化有机物消耗氧的速度超过空气中氧溶解在水里的速度。随着法规越来越严格和水成本增加，目前循环用水的呼声获得了越来越多的支持。

关于啤酒废水处理有很多论文做过研究，如Fillaudeau 等[3]。查阅文献表明，只有在最近几年里的文献研究可用在水处理方面。必须指出的是，由于公众的认知不深和可能使啤酒质量恶化，废水回用并不是常见选择[11]。然而，水资源短缺已经成为一个严重的全球问题和环境问题，未来不可避免要回用啤酒废水，在大多数永久干旱的非洲撒哈拉沙漠以南地区水资源尤其珍贵，因此必须认真地保护每一滴水。

在这篇论文中，对可以用于处理啤酒废水回用的两个潜在应用进行了综述：(a)原生水用于生产啤酒，(b)不接触啤酒的二级水，如公用冷却水、包装过程中使用的水和一般的清洁水。一旦技术提高和关于使用再生水的观念改变，啤酒与水的比率可能会减少到1/2的比例。与啤酒废水回用(或循环)相关的难题在论文中也进行了讨论。

其他文献中已研究很多处理、恢复各种啤酒副产品(如谷物，啤酒花，盈余酵母，硅藻土污泥，残渣和废标签)的应用[3、6、8、12 - 14]，因此本文不予以讨论。本文的组织

结构如下：首先提出了立法的背景和环境管理系统，之后连续的提出了啤酒废水预处理和处理法。然后讨论难题和未来前景，最后提供一个概要总结全文。

2.立法和环境管理系统

酿酒行业同其他行业一样，要遵守许多政府法规。在生产、分配、标签、广告、交易和定价行为、信贷、容器特点、酒精含量等方面有相关规章制度[9]。政府征收法定费用和其他类似的费用等各种税，可能需要债券以确保企业遵守法律和法规。

现在民众对管理环境问题越来越感兴趣。民众有了解社会上重要环境影响的需要，然后将各级环境管理联系起来考虑相关的优点和缺点[15]。这意味着酿酒行业也必须遵守许多环境保护法律。对酿酒行业高要求显示了环境保护意识的提高和可持续生产流程的需要[16]。大多数国家政府签署并批准了《京都议定书》，旨在减少温室气体排放[17]。通过环境管理体系(EMS)，比如：（1）ISO 14001，(2)生态管理和审计计划(复合)，(3)国际安全评级系统(ISRS)，啤酒厂应该积极主动的治理它们对环境的影响。环境管理体系(EMS)应该帮助啤酒厂有效且高效的管理当前和未来的环境影响。国际金融公司(IFC)也有啤酒厂环境、健康和安全(EHS)指南[18]。

3.传统的啤酒废水预处理方法

啤酒废水中含有很多高化学需氧量（COD）的有机组分（糖、可溶性淀粉、乙醇、挥发性脂肪酸等）[9]。由于清洗和消毒过程中使用的化学品数量和类型（氢氧化钠、磷酸、硝酸等等）的影响，废水中的ph一般在2~12[9、16、19]。氯化物具有消毒的化学性质，保证酿造行业和公共消费啤酒表层不受到有害微生物的侵害。氮、磷含量主要取决于原料的处理和废水中酵母的数量[9、16、19]。表1是印度联合啤酒厂啤酒废水的物理化学特征[20]。

表1 是印度联合啤酒厂啤酒废水的物理化学特征