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啤酒工业废水处理

发布时间:2011-12-27 15:32:47  中国污水处理工程网

啤酒生产过程中用水量大,特别是酿造,罐装工艺过程, 由于使用大量新鲜水, 相应产生大量的废水。不同的生产工艺产生的废水量也不一样。以吨啤酒耗水量为例,国际先进水平为6 t 多,国内的一些厂家高达12 t, 采用新型生产工艺的啤酒厂可以达到5~6 t 的水平。废水主要来源有: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;糖化过程的糖化水,洗涤水;发酵过程的发酵堆洗水, 过滤洗涤水;包装过程洗瓶水,灭菌水及冷却水和成品车间洗涤水。

啤酒工业废水主要含糖类,醇类等有机物,有机物浓度较高,虽然无毒,但易于腐败,对水体环境造成危害。国内啤酒厂废水中CODCr含量为1 000~2500 mg / L,BOD5含量为600~1 500 mg / L, 该废水具有较高的生物可降解性, 且含有一定量的凯氏氮和磷。

啤酒工业废水处理方法常见的有以下几种:

1 好氧水处理技术

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,因此处理成本较高。活性污泥法、生物膜法是较有代表性的好氧生物处理方法。

1.1 活性污泥法

活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多、运行最可靠的方法,具有投资省、处理效果好等优点。该水处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后,与活性污泥(含大量的好氧微生物)混合,在人工充氧的条件下,活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物, 而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂、烟台啤酒厂、上海益民啤酒厂、武汉西湖啤酒厂、广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。间歇式活性污泥法(SBR)通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低,同时,废水处理时间也短于普通活性污泥法。引进比利时的SBR 专利技术,废水处理时间仅需19~20 h ,比普通活性污泥法缩短10~11h,CODCr的去除率也在96%以上。

在传统的活性污泥法基础上, 科研人员开发了新型高效好氧生物生理技术周期循环活性污泥法。其优点是: 利用位于反应器前端的预反应区作为生物选择器对进水中有机底物快速吸附及吸收, 提高了处理效率,增强了系统运行的稳定性;可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性;根据生物反应动力学原理,对废水在反应器的流动呈现出整体推流, 而在不同区域内为完全混合的复杂流态,不仅保证了稳定的处理效果,而且提高了容积利用率;通过对生物速率的控制,使反应器以好氧-缺氧-厌氧状态周期循环运行,使其具有优良的脱氮降磷效果,降低了运转费用。目前该技术处于中试阶段。

1.2 生物接触氧化法

该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理, 水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质, 将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化去除了部分有机污染物,提高了废水的可生化性,有益于后续的生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的, 充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求: ①采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。②采用推流式生物接触氧化池时,为避免前端有机物负荷过高可采用多点进水。③应严格控制溶解氧浓度, 供氧不足会造成生物膜大范围脱落,导致运行失败。

2 厌氧-好氧结合处理技术

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水, 它是在无氧条件下,靠厌氧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。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,在向上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。本文仅介绍两种应用较为广泛的厌氧-好氧结合处理技术。

2.1 内循环UASB 反应器+氧化沟工艺

此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式, 厌氧采用内循环UASB 技术, 好氧处理用地有一处狭长形池塘,为了降低土建费用,因地制宜,采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB 反应器,该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物, 其主体分为配水系统、反应区、气-液-固三相分离系统、沼气收集系统四个部分。实践证明,采用内循环UASB反应器+氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的,CODCr总去除率高达95%以上,根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况可调整UASB 反应器或氧化沟处理运行组合,以便进一步降低运行费用。具体参见更多相关技术文档。

2.2 UASB+SBR 处理工艺

本工艺将UASB 和SBR 两种处理单元进行组合,所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点,使处理流程简洁, 把UASB 作为整个废水达标排放的一个预处理单元,在降低废水浓度的同时,可回收所产沼气作为能源利用。同时,由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量,降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量, 从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。

3 利用啤酒废水发展循环经济

废水的土地利用有悠久的历史。其目的不单纯是废水农田灌溉,而且还根据生态学原理,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两种方法: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。

此外, 一些新的废水利用技术为企业循环经济注入了新的活力。澳大利亚啤酒酿造商与科学家合作,开发了一种新型废水处理技术,由此可以把酒厂废水转化成清洁能源。昆士兰州首府布里斯班附近一家啤酒酿制厂内安装了一台微生物燃料电池装备, 通过分解酿酒废水, 可以产生电力和无污染的水。这种微生物燃料电池利用了细菌分解酿酒废水中有机物质时散发出的化学能, 然后把化学能转化成电能。

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