啤酒是世界通用性飲料,我國啤酒行業(yè)迅速崛起。啤酒生產(chǎn)過(guò)程需水量大,而且主要是使用大量的新鮮水;從而就會(huì )產(chǎn)生大量的廢水。目前,不同生產(chǎn)廠(chǎng)家有著(zhù)不同的生產(chǎn)工藝,同時(shí)產(chǎn)生的廢水的水質(zhì)水量也不同,生產(chǎn)每噸啤酒的耗水量在國際先進(jìn)水平為6 t多,在國內的一些廠(chǎng)家高達12t,但是一些用新型生產(chǎn)工藝的啤酒廠(chǎng)可以達到5-6t水平。啤酒生產(chǎn)過(guò)程用水量很大,特別是釀造、灌裝工序過(guò)程中,使用大量新鮮水,相應廢水量也較大。其中主要是有機廢水,富含可供微生物生長(cháng)的營(yíng)養物質(zhì)。啤酒生產(chǎn)包含糖化、麥芽發(fā)酵、過(guò)濾以及包裝工序,其中階段的廢水含有一定量的麥槽等有機物質(zhì);發(fā)酵階段的廢水含有廢酵母、冷熱蛋白凝固物質(zhì)等,同時(shí)廢水中含有啤酒殘液、費硅藻土、食物殘渣、碎土石渣等物質(zhì)不同生產(chǎn)工序,所消耗的新鮮水及產(chǎn)生廢水的水質(zhì)不同,其中水質(zhì)的變化幅度一般為pH在5-7(顯微酸性),水溫在20℃-25℃,CODcr在1200-2300mg/L,BOD5為700-1400mg/L,SS為300-600mg/L,TN30-70mg/L。水量平均為每生產(chǎn)1噸啤酒,廢水的排放量在10m3-20m3,平均為15m3。
一、啤酒廢水處理工藝
國內常用的處理工藝有:活性污泥法、水解酸化-SBR處理藝、UASB-好氧接觸氧化處理工藝、新型接觸氧化和生物接觸氧化處理工藝、內循環(huán)UASB反應器+氧化溝處理工藝以及吸附降解法和EGSB/生物接觸氧化法等。
(一)活性污泥處理工藝
活性污泥處理工藝的主體構筑物是曝氣池和沉淀池。在啤酒廢水通過(guò)格柵井和初沉池后,在曝氣調節池中與活性污泥(含有大量好氧微生物)混合,通過(guò)向其中通入適量氧氣,活性污泥就會(huì )吸附并氧化分解廢水中的有機物。同時(shí)在沉淀池中,則可實(shí)現污泥和水的分離。在活性污泥法中多采用間歇性污泥法,它是通過(guò)間歇曝氣,根據水量水質(zhì)情況而選擇曝氣頻率。這樣可以顯著(zhù)降低動(dòng)力消耗,而且處理時(shí)間比普通活性污泥法短,CODcr的去除率達96%以上。但是隨著(zhù)科技的發(fā)展,周期循環(huán)活性污泥法(CASS)悄然而生,這種方法以好氧-厭氧-好氧的狀態(tài)進(jìn)行周期循環(huán)運行,其不僅保證了處理效果的穩定而且提高了容積利用率。普通活性污泥法的運行,動(dòng)力消耗大,在處理中常出現污泥膨脹。膨脹的原因是啤酒廢水中的碳水化合物過(guò)高,且N、P、Fe等營(yíng)養物質(zhì)缺乏,微生物得不到合適的營(yíng)養而不能正常生長(cháng)甚至死亡。目前通常投加N、P等化學(xué)藥劑,這將大大增加公司的運營(yíng)成本。對此,可將含N、P較高的生活污水通入啤酒廢水中,達到補充微生物所需營(yíng)養的目的。但是該方法在處理中低濃度的有機廢水時(shí),具有投資小,效益大等優(yōu)點(diǎn)(相比好氧處理)。這讓啤酒企業(yè)既得經(jīng)濟效益有可得環(huán)境效益。國內一些大企業(yè)大都引進(jìn)先進(jìn)啤酒生產(chǎn)工藝,產(chǎn)生的廢水濃度低,活性污泥法處理啤酒廢水市場(chǎng)大。
(二)厭氧水解酸化-二段接觸氧化處理工藝
厭氧水解酸化-二段接觸氧化處理工藝通過(guò)厭氧水解酸化作為接觸氧化的預處理,這可以將啤酒廢水中的大分子有機物降解為小分子有機物,如此將大大提高了廢水的可生化性,而且有利于后續的一、二段接觸氧化處理,充分將廢水中的污染物去除,達到排放標準。同時(shí)該工藝的第一段接觸氧化為高負荷接觸氧化,第二段為低負荷接觸氧化。這工藝在我國啤酒工業(yè)中得到廣泛應用,常見(jiàn)工藝流程如圖所示。
由于該工藝已經(jīng)在國內許多大型啤酒長(cháng)及其它食品企業(yè)的廢水處理中得到了實(shí)際應用,并且取得了良好的處理效果,而且該工藝耐沖負荷高;在CODcr、BOD5等方面的去除率分別達96%、98.7%,廢水處理均能達到《啤酒工業(yè)污染排放標準》(GB19821-2005)排放標準。厭氧水解酸化-二段接觸氧化處理工藝,產(chǎn)生的污泥量比普通的活性污泥法少,同時(shí)具有投資小、運行費用較低、管理操作方便、占地面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前許多大型的企業(yè)已將該工藝應用,由于其優(yōu)點(diǎn),中國的小型企業(yè)更加要引進(jìn)并加以應用。如此將大大有利企業(yè)的發(fā)展,是一中大眾型的廢水處理技術(shù)。
(三)EGSB+生物接觸氧化處理工藝
啤酒廢水中有機物含量高,懸浮物多及溫度高、pH變化大。據理論實(shí)踐,采用單一的好氧或厭氧處理工藝時(shí),形成的水質(zhì)較差難以達到排放標準。而厭氧處理中,EGSB最為成熟,在該技術(shù)中的膨脹顆粒污泥床根據廢水流量處于部分或全部“膨脹”狀態(tài),因此具有容積負荷高,處理效果好等特點(diǎn)。在厭氧處理后,廢水中的COD和TN仍然較高,需對廢水進(jìn)一步好氧處理,如此才能保證出水水質(zhì)達到排放標準。常見(jiàn)工藝流程如圖所示。
厭氧和好氧相結合的工藝中,EGSB—生物接觸氧化處理工藝較成熟。在EGSB反應器中將產(chǎn)生沼氣,可將其回收利用。經(jīng)過(guò)EGSB處理后,進(jìn)入生物接觸氧化池的有機物含量大大減少,因此就會(huì )降低好氧處理階段的能耗及污泥產(chǎn)量,整個(gè)廢水處理過(guò)程的費用大幅度減少。所以該工藝有投資小、效益高等特點(diǎn),而且在占地面積及運行費用上比厭氧水解酸化—二段接觸氧化處理工藝低。該工藝非常適合于在資金上不是很雄厚的那些中小企業(yè)。
(四)UASB+SBR處理工藝
UASB+SBR處理工藝在處理啤酒廢水時(shí),廢水通過(guò)格柵截留大顆粒懸浮物及一些難溶性固體,從而減少后續性生化處理的有機負荷,繼而通過(guò)調節池調節廢水的水量水質(zhì)。在UASB反應器中采用間歇性進(jìn)水,經(jīng)其處理,CODcr去除率達72%。大大降低SBR反應器的處理負荷,同時(shí)能產(chǎn)生沼氣。UASB的出水經(jīng)SBR好氧曝氣處理后,水和污泥在污泥濃縮池分離,有利于水的回流。工藝流程圖如圖。
啤酒廢水經(jīng)UASB+SBR工藝處理,95%的有機污染物被去除。整個(gè)工藝流程投資省,運行費用低,污泥量少,運行穩定,容易實(shí)現資源的可持續性利用。同時(shí)該工藝對進(jìn)水有機物濃度波動(dòng)有較強的緩沖能力,適用于水質(zhì)變化較大的工業(yè)廢水。但是由于該工藝中的UASB啟動(dòng)較慢,不適合中小型啤酒廠(chǎng)生產(chǎn)淡季的啟動(dòng)要求。然而近年來(lái)許多小型啤酒廠(chǎng)采用了厭氧復合床反應器(UBF)來(lái)取代UASB,組成了UBF+SBR組合工藝。
二、啤酒廢水資源化利用
啤酒生產(chǎn)耗水量大,相應就會(huì )排放廢水,因此在生產(chǎn)過(guò)程中降低用水量減少少啤酒廢水排放的一種重要措施,同時(shí)充分利用達標排放的廢水。這不僅實(shí)現了廢水的資源化,而且在經(jīng)濟、環(huán)境、社會(huì )效益上有積極作用。
(一)生產(chǎn)過(guò)程廢水的利用在綜合包裝車(chē)間可將酒機抽真空的水用于殺菌機,平均每噸酒的耗水量降為1.64噸;在動(dòng)力車(chē)間,將反滲透裝置排出的廢水回收用于透風(fēng)機冷卻以及污泥帶式壓濾機的沖洗,平均每噸酒的耗水量降約0.3噸。同時(shí)灌裝車(chē)間真空泵水循環(huán)使用以及洗缸無(wú)菌水的回收使用等,而且可以用低濃度廢水對鍋爐進(jìn)行除塵等。如:洗瓶工序中使用大量的堿性洗滌液,其pH值較高,可作為沖灰水對鍋爐除塵,既可節約用水量又實(shí)現廢水的資源化。
(二)達標出水回用達標排放廢水的利用主要用于非生產(chǎn)工藝的輔助用水,如:釀造和包裝車(chē)間的場(chǎng)地及設備外表等衛生用水、冷卻用水等。同時(shí)這些水可用于公司、企業(yè)生活區的沖廁所用水;綠化及景觀(guān)用水,還可清洗車(chē)輛等。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔術(shù)文檔。
針對啤酒廢水的處理,采用單一的好氧或厭氧工藝處理已達不到排放標準。對此,需要“厭氧—好氧”工藝進(jìn)行處理,其中EGSB-生物接觸氧化法最具代表性。但是不同規模的企業(yè)必須根據自身的水量水質(zhì)來(lái)選擇處理工藝,同時(shí)應向操作簡(jiǎn)單、運行簡(jiǎn)易、適用性強、效果好及投資小的工藝發(fā)展。啤酒廢水的利用,不僅實(shí)現廢水的資源化,而且在節約水資源、降低啤酒生產(chǎn)過(guò)程用水量的方面有積極意義。(何豫川)
