我国啤酒工业废水处理工艺

我国啤酒工业废水处理工艺浅析

1.前言

啤酒行业是最耗水行业，其产生的污水量占总耗水量80%。啤酒工业废水为高浓度有机、无毒废水，其成分组成随酿造工艺的不同而改变。啤酒工业废水主要包含乙醇、可溶性淀粉、脂肪、蛋白质、酒花残渣、废酵母液等无毒有机成分。BOD/COD1一般超过0.5。pH值也非定值，随清洁系统的试剂种类、用量的不同而变化。且啤酒废水氮磷无机盐含量很高，直接排入自然水体，会使水体富营养化，微生物藻类大量繁殖，造成水体缺氧，加快水底沉积化合物厌氧分解过程，产生臭气[1]。严重污染地表与地下水质，对我国水产养殖、工农业造成经济损失，并且饮用水源的污染，严重危害我国人民的生存与发展。针对啤酒废水含有高浓度有机物这一特点，通常使用生化法进行处理。目前我国啤酒工业废水处理工艺通常分为好氧和厌氧两大类。这里浅析好氧的活性污泥法，SBR法，CASS法，生物接触氧化法，生物转盘法和生物滤池法。厌氧生物处理方法

2啤酒工业废水的产生及来源

啤酒是以麦芽和啤酒花为原料，经过发酵后产生二氧化碳的低酒精浓度的饮料。其生产工艺相对比较简单，主要分为四个部分：制麦、糖化、发酵、灌装。第一步先将干净的大麦制作成麦芽，然后使用机器将麦芽粉碎再与经过糊化的大米使用温水进行混合均匀后过滤煮沸，待降温后加酒花进行糖化。当糖化阶段结束后回旋沉淀来除去麦糟。煮沸麦汁确保定型后除去酒花糟。等待温度下降后静置澄清，一般待温度下降到6.5-8.0℃，对其进行接种酵母，然后密闭发酵，发酵过程一般可分为主发酵和后发酵这两部分。经过发酵后就会变成成熟的酒，然后进行过滤，去除残余的酵母和蛋白质，得到比较洁净的成熟酒。然后使用细小过滤膜对成熟酒再次进行过滤，最后的成品就就是鲜（生）啤酒。啤酒生产工艺流程图见图1。各个工艺都将产生废弃物和大量废水[2]。

图2.1啤酒生产工艺流程图

在进行制麦和酿造这两个阶段都产生大量的冷却水，经过检测，这些冷却水比较干净，到达可再利用的标准，可用于浸洗麦子工序[3]。啤酒废水按照污染程度一般可以分为低中高，可分成三类[4]：1）清洁废水。这类水污染较低，可循环使用，用于浸洗麦工序。如冷冻机冷却水，在制冷、发酵、冷却水和灌装车间均有冷冻机。又如洗瓶机最后冲洗水等。2）清洗废水。含有不同浓度的有机物以及无机物。例如废硅胶藻，废酵母，除菌剂和清洗剂等。多为各车间清洗生产装置水、洗瓶机冲洗水、酵母漂洗水。3）含渣废水。这类污水来自发酵车间、糖化车间、灌装车间的含麦槽。含有冷热凝固物、剩余酵母等有机悬浮性固体。来自灌装车间的含渣废水带有商标碎片和酒瓶碎渣等无机物。

啤酒厂有机污染物的主要来源见表1。

表1 啤酒厂有机污染物来源

污染麦汁

过

滤槽

沉

淀槽

发酵罐

硅

藻土

清

酒罐

来源

煮

沸锅

过

滤机

灌

酒机

污染物麦汁残

余

麦

汁和

酵母残硅藻土

啤

酒糖

化醪

凝

固物

余物和

酵

母、

残

余物

沉

渣

凝固物

蛋

白质

沉渣等

沉

淀等

2.2啤酒废水的性质特点[5]

1）耗水量大，随生产水平、生产工艺和管理方式而不同。

2）废水类型多样，来源复杂。

3）废水中主要污染物成分: 如脂肪、糖、氨基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白化合物及包装车间的有机物以及少量无机盐类等。其BOD5/ COD cr较高, 一般超过0.5。

并有大量悬浮物, 如麦渣。也常在消毒清洁过程中投入的碱性清洗剂、杀菌剂等。

4) 生产周期决定着水质水量。因此水质水量并非固定不变而是具有波动性的，生产

期废水量极大，COD cr比较高，可达数千, pH 值多为以微碱至中碱性。生产间歇期废水量少, 主要是生活污水,COD cr是生产期的十分之一, pH 值变为微酸性。值得指出的是，

现代啤酒厂常年生产不存在间歇期。

啤酒工业废水的来源与浓度见表2

表2 啤酒工业废水的来源与浓度 mg/L

工 序废水中COD cr浓度排放方式

浸麦工序500-800 间歇排放

糖化工序20000-40000 间歇排放

发酵工序2000-300 间歇排放

包装工序400-800 连续排放

3.啤酒废水治理技术现状

根据啤酒废水可生化处理特点，好氧生物处理应用较为广泛。但啤酒废水有机负荷过高，好氧生物处理设备占地面积大等局限性，厌氧生物处理被进一步应用。厌氧生物处理其优点在于适用于高有机负荷废水，缺点在于出水需要处理，在处理过程中还需添加药剂。因此厌氧-好氧生物联合处理作为新兴技术出现，效果显著[6]。目前，国内外常用的好氧处理方法有活性污泥法，以及改进后的SBR法。生物氧化法也是常见的好氧生物处理法。国外普遍使用的啤酒废水处理工艺为传统活性污泥法、升流式流化床等。上世纪70年代出现的UASB反应器( Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)处理技术，因其经济性而广泛应用于欧洲诸国，并被引进亚洲。该技术的处理设施建设费和运行费用相较传统工艺更低廉。为降低使用成本，提高经济效益，提高利用率。在以UASB反应器处理技术为基础的前提条件下研发了许多新技术，例如厌氧颗粒污泥膨胀床( Expanded Granular Sludge Bed, EGSB) 和厌氧内循环反应器( Internal Cycle, IC) 反应器。这两种反应器具有较好的实用性，目前这两者在啤酒生产过程中的废水处理起到了非常重要的作用，并取得很好的处理效果7]。

3.1啤酒废水的好氧处理

好氧处理按照处理的具体要求可分为可分为悬浮态处理和附着态处理两种不同类型。活性污泥法一般属于悬浮态，生物膜法一般属于为附着态。啤酒废水处理采用的好氧处理工艺有活性污泥法、序批式活性污泥反应器法、CASS法、高负荷生物滤池和接触氧化法。

3.1.1活性污泥法

传统活性污泥法因其工艺技术成熟在八十年代被广泛采用。其最大的优点可以节省很大一部分的投资资金，比较容易启动，特别适合于浓度比较低的废水处理过程，对中低度效果最明显。其技术指标要求相对简单，进水要求CODCr一般为1 000 ~ 1 500 mg/L 时, 出水CODCr 可降至50 ~100 mg/L, 去除率为92% ~ 96%,处理效果好。目前国内很多家酒厂都采取这种技术工艺进行处理。如烟台啤酒有限责任公司、武汉啤酒有限责任公司、长春啤酒有限责任公司、珠江啤酒有限责任公司和益民啤酒有限责任公司等[8]。但