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啤酒生產(chǎn)過程中用水量大,特別是釀造,罐裝工藝過程, 由于使用大量新鮮水, 相應產(chǎn)生大量的廢水。不同的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水量也不一樣。以噸啤酒耗水量為例,進步水平為6 t 多,國內(nèi)的一些廠家高達12 t, 采用新型生產(chǎn)工藝的啤酒廠可以達到5~6 t 的水平。廢水主要來源有:麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水,浸麥水,發(fā)芽降溫噴霧水,麥槽水,洗滌水,凝固物洗滌水;糖化過程的糖化水,洗滌水;發(fā)酵過程的發(fā)酵堆洗水, 過濾洗滌水;包裝過程洗瓶水,滅菌水及冷卻水和成品車間洗滌水。
啤酒工業(yè)廢水主要含糖類,醇類等有機物,有機物濃度較高,雖然無毒,但易于腐敗,對水體環(huán)境造成危害。國內(nèi)啤酒廠廢水中CODCr含量為1 000~2500 mg / L,BOD5含量為600~1 500 mg / L, 該廢水具有較高的生物可降解性, 且含有一定量的凱氏氮和磷。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
啤酒工業(yè)廢水處理方法常見的有以下幾種:
1 好氧水處理技術(shù)
好氧生物處理是在氧氣充足的條件下, 利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機物,其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量(釋放于水中)。這類方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題,因此處理成本較高。活性污泥法、生物膜法是較有代表性的好氧生物處理方法。
1.1 活性污泥法
活性污泥法是中、低濃度有機廢水處理中使用zui多、運行zui可靠的方法,具有投資省、處理效果好等優(yōu)點。該水處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進入曝氣池后,與活性污泥(含大量的好氧微生物)混合,在人工充氧的條件下,活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物, 而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。我國的珠江啤酒廠、煙臺啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水。間歇式活性污泥法(SBR)通過間歇曝氣可以使動力消耗顯著降低,同時,廢水處理時間也短于普通活性污泥法。引進比利時的SBR 技術(shù),廢水處理時間僅需19~20 h ,比普通活性污泥法縮短10~11h,CODCr的去除率也在96%以上。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
在傳統(tǒng)的活性污泥法基礎(chǔ)上, 科研人員開發(fā)了新型好氧生物生理技術(shù)周期循環(huán)活性污泥法。其優(yōu)點是: 利用位于反應器前端的預反應區(qū)作為生物選擇器對進水中有機底物快速吸附及吸收, 提高了處理效率,增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性;可變?nèi)莘e的運行提高了系統(tǒng)對水質(zhì)水量變化的適應性和操作的靈活性;根據(jù)生物反應動力學原理,對廢水在反應器的流動呈現(xiàn)出整體推流, 而在不同區(qū)域內(nèi)為*混合的復雜流態(tài),不僅保證了穩(wěn)定的處理效果,而且提高了容積利用率;通過對生物速率的控制,使反應器以好氧-缺氧-厭氧狀態(tài)周期循環(huán)運行,使其具有優(yōu)良的脫氮降磷效果,降低了運轉(zhuǎn)費用。目前該技術(shù)處于中試階段。
1.2 生物接觸氧化法
該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理, 水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì), 將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化去除了部分有機污染物,提高了廢水的可生化性,有益于后續(xù)的生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的, 充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。采用此工藝處理啤酒廢水時要遵循下列要求: ①采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。②采用推流式生物接觸氧化池時,為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水。③應嚴格控制溶解氧濃度, 供氧不足會造成生物膜大范圍脫落,導致運行失敗。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2 厭氧-好氧結(jié)合處理技術(shù)
厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水, 它是在無氧條件下,靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中,參加生物降解的有機基質(zhì)有50%~90%轉(zhuǎn)化為沼氣(甲烷),而發(fā)酵后的剩余物又可作為肥料和飼料。厭氧生物處理包括多種方法,但以升流式厭氧污泥床(UASB)技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應用zui為成熟。UASB 的主要組成部分是反應器,其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床,上部設(shè)置了一個的氣-液-固分離系統(tǒng)(三相分離室)。廢水從反應器底部加入,在向上穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解,同時生成沼氣(氣泡)。氣、液、固(懸浮污泥顆粒)一同升入三相分離室,氣體被收集在氣罩里,而污泥顆粒受重力作用下沉至反應器底部,水則經(jīng)出流堰排出。本文僅介紹兩種應用較為廣泛的厭氧-好氧結(jié)合處理技術(shù)。
具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2.1 內(nèi)循環(huán)UASB 反應器+氧化溝工藝
此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式, 厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB 技術(shù), 好氧處理用地有一處狹長形池塘,為了降低土建費用,因地制宜,采用氧化溝工藝。本處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備是UASB 反應器,該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物, 其主體分為配水系統(tǒng)、反應區(qū)、氣-液-固三相分離系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)四個部分。實踐證明,采用內(nèi)循環(huán)UASB反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的,CODCr總?cè)コ矢哌_95%以上,根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況可調(diào)整UASB 反應器或氧化溝處理運行組合,以便進一步降低運行費用。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2.2 UASB+SBR 處理工藝
本工藝將UASB 和SBR 兩種處理單元進行組合,所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點,使處理流程簡潔, 把UASB 作為整個廢水達標排放的一個預處理單元,在降低廢水濃度的同時,可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時,由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量,降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量, 從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。
3 利用啤酒廢水發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟
廢水的土地利用有悠久的歷史。其目的不單純是廢水農(nóng)田灌溉,而且還根據(jù)生態(tài)學原理,在充分利用水資源的同時,科學地運用土壤-植物系統(tǒng)的凈化功能,使該系統(tǒng)起到廢水的二、三級處理作用。廢水的土地利用一般有快速滲濾和地表漫流兩種方法:前者的特點是加入的廢水大部分都經(jīng)過土壤滲透到下層, 因而于在砂及砂質(zhì)粘土之類的快滲土壤上使用,植物對廢水的凈化作用較小,主要是由土壤中發(fā)生的物理、化學和生物學過程使廢水得到處理;后者是一種固定膜生物處理法, 廢水從生長植物的坡地上游沿溝渠流下, 流經(jīng)植被表面后排入徑流集水渠, 廢水凈化主要是通過坡地上的生物膜完成的,這種方法對于滲透較慢的土壤zui為適用。
此外, 一些新的廢水利用技術(shù)為企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟注入了新的活力。澳大利亞啤酒釀造商與科學家合作,開發(fā)了一種新型廢水處理技術(shù),由此可以把酒廠廢水轉(zhuǎn)化成清潔能源。昆士蘭州布里斯班附近一家啤酒釀制廠內(nèi)安裝了一臺微生物燃料電池裝備, 通過分解釀酒廢水, 可以產(chǎn)生電力和無污染的水。這種微生物燃料電池利用了細菌分解釀酒廢水中有機物質(zhì)時散發(fā)出的化學能, 然后把化學能轉(zhuǎn)化成電能。
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