工业废水处理技术及发展趋势a9e08cbea45177232e60a2a6

啤酒工业废水处理技术及发展趋势摘要:啤酒工业产生的废水含有大量的有机物,若直接排放将对环境造成污染。通过对啤酒废水和处理技术进行研究,文章阐述啤酒废水的来源、特点和常用处理方法。结论是单一的处理技术都存在不足之处,只有将多种技术结合使用,才能达到经济效益和环境效益的双赢。这也是啤酒废水处理技术的发展趋势。关键词:啤酒工业废水;UASB-SBR法;啤酒废水土地利用;植物净化中国作为最大啤酒生产国，拉动全球总产量连续29年刷新最高纪录，啤酒工业迅速发展的同时,啤酒工业废水的排放量也相应增加,污染程度加重。每生产1t啤酒需要10～30t新鲜水,相应地产生10～20t废水。我国现在每年排放的啤酒废水已达115亿t。由于这种废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分,排入天然水体后将消耗水中的溶解氧,既造成水体缺氧,还能促使水底沉积化合物的厌氧分解,产生臭气,恶化水质。另外,上述成分多来自啤酒生产原料,弃之不用不仅造成资源的巨大浪费,也降低了啤酒生产的原料利用率。1啤酒厂废水概况1.1啤酒厂废水主要来源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、过滤洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水;罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;冷却水和成品车间洗涤水;以及来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室的生活污水。1.2啤酒工业废水分类(1)清洁废水:冷冻机、麦汁和发酵冷却水等。这类废水基本上未受污染。(2)冲洗废水:如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等。这类废水受到不同程度的有机污染。(3)啤酒废水:在灌装酒时,机器的跑冒滴漏时有发生,还经常出现冒酒。废水中掺人大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋,啤酒升温引起瓶内压力上升,“爆瓶”现象时有发生,因此大量啤酒洒散在喷淋水中。循环使用喷淋水为防止生物污染而加人防腐剂,因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。(4)洗瓶废水:清洗瓶子时先用碱性洗涤剂,然后用压力水初洗和终洗。瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。1.3啤酒厂废水特点啤酒厂总排水属于中、高浓度的有机废水,呈酸性,pH值为4.5～6.5,其中的主要污染因子是化学需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD5)和悬浮物(SS),浓度分别为1000～1500mgΠl,500～1000mgΠl和220～440mgΠl。啤酒废水的可生化性(BOD5ΠCODcr)较大,为0.4～0.6,因此很多治理技术的主体部分是生化处理。2传统啤酒废水处理方法国内外普遍采用生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气,可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。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,好氧生物处理对温度、微生物菌种、湿度等外界条件的要求很高,因此处理成本较高,活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(CODcr2000mgΠl,BOD51000mgΠl)。它是在无氧条件下,靠厌气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。由于好氧生物处理对温度、微生物菌种、湿度等外界条件的要求很高,而厌氧处理其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500mgΠl左右,需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。因此,工程上还广泛采用好氧与厌氧相结合的处理方法,并取得了很好的效果。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,在上向流、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。SBR是序列间歇式(序批式)活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低,同时,废水处理时间也短于普通活性污泥法。UASB-SBR法是UASB法和SBR法的结合,分为好氧和厌氧两个阶段。厌氧阶段采用上流式厌氧污泥床UASB,处理成本为好氧法的1Π3。好氧阶段采用序批式活性污泥法SBR。SBR工艺的每一个周期按污染物浓度高低可划分为进水期、高浓度反应期、低浓度反应期、闲置期,各阶段由于营养物含量、溶解氧等环境条件的区别,加速了微生物种类的选择与驯化,因此各阶段均得到优势菌种的净化作用。沉淀、排水时处于静止状态,可以避免短路、异重流影响泥水分离效果,出水水质优于一般二沉池。SBR工艺的每一个周期,从时间上讲,池内任一空间为推流式,而池内某一时刻的水流状态又是完全混合式。车间高浓度啤酒污水由厂区污水管道收集后,经粗、细格栅去除污水中的漂浮物和大的悬浮物,然后进入水解酸化池进行预处理。为改善UASB的进水条件,水解酸化池出水进入平流式沉淀池沉淀,污水沉淀后进入UASB,去除大部分有机物,出水至SBR污泥反应池,在其中将有机物彻底降解,废水经过处理后达标排放。桂林漓泉啤酒有限公司采用整改前工艺(水解Π酸化-SBR工艺)时,水解I酸化反应池出水夹带大量的腐败菌进人SBR反应池,造成膨胀问题使SBR反应池不能正常运行,后整改为UASB-SBR工艺才获得成功。工程实践表明,UASB-SBR工艺是一种有效地处理啤酒废水的工艺;UASB池中颗粒化污泥成熟后,系统有很强的pH缓冲能力,不必加碱调节碱度;尽管啤酒废水缺乏氮源,UASB-SBR系统中的微生物能适应水质环境,处理后水质可达到国家排放标准。3啤酒废水处理新技术及其发展3.1清洁生产啤酒厂的特点是消耗高,除有机物污染外几乎不产生对环境有毒害的物质。啤酒厂的清洁生产重点应考虑如何使资源消耗最小,如何提高生产效率。我国啤酒厂的清洁生产潜力很大,表现在:3.1.1节约原料(1)节约原料:原料大麦应科学保存,严格进出仓管理。大麦进仓前先进行清麦、除杂,然后测定水分含量,水分只有在12%以下的大麦才可进仓,否则应日光摊晒或低温干燥;水分不同的大麦应分堆保存;做好通风、灭虫杀菌工作;应有专人负责,经常检查,并做好记录。此外,在运输途中应防止洒落。(2)麦汁过滤:麦汁在糖化后,必须在最短时间内与不溶解的酒糟分离。采用板框式压滤机可以较好地解决上述问题。缩短1Π2左右的过滤时间,排污量减少80%,麦汁质量大为提高,对环境有利,是较典型的清洁生产技术。(3)灌装生产线的残留啤酒应回收,怎样继续使用,取决于残留啤酒的质量,但应避免直接排入下水道。3.1.2节约水耗生产用水包括工艺用水、冷却用水、冲洗用水等3个方面。国内每生产1t啤酒水消耗量约为10～30t,而国外已达到8t以下,可见我国水资源浪费的严重程度。相应的,这也是清洁生产潜力较大的地方,为降低生产用水量,主要从回收角度考虑,回收措施主要用于冷却用水和冲洗用水。3.2啤酒废水土地利用废水的土地利用在国内外都有悠久的历史。其目的不单纯是废水农田灌溉,而是根据生态学原理,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2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。经调查,啤酒废水经过土地利用系统后,水质明显改善,能够达到农田灌溉水质标准的要求;同时又可节省水源,增加农田土壤的有机质含量,提高农作物产量。其经济效益在干旱地区更能得到体现。3.3啤酒废水的植物净化啤酒废水中有机碳含量丰富,氮、磷的含量也有一定水平,可以为植物生长提供必要的营养物质。通过利用啤酒废水对普通丝瓜、多花黑麦草、水雍菜、金针菜等植物进行水培试验,发现这些植物长势良好并能完成其生活史,既创造了经济效益,同时又显著降低了废水中多种污染物(COD除外)的浓度。这为啤酒废水的资源化处理开拓了一条新思路。水培植物对废水中COD的去除率不高,主要是因为废水中C的含量大大高于N,P,而植物是按照一定的C,N,P比例来摄取营养物质的。从这一点来看,水培植物用于生物处理后出水(含C量已大为降低)的深度净化更为合理。4结论好氧生物处理、厌氧生物处理在处理啤酒废水过程中都存在着不足,要想取得良好的处理效果,必须将2种或3种技术结合使用,这是解决啤酒废水污染问题的根本出路。可以把厌氧和好氧处理池串联使用(如UASB-SBR法),依靠前者把废水的高负荷降低,再以后者把低浓度废水处理达标,其动力消耗则可由前一过程的质能转化予以补偿。随着科技的进步,啤酒废水处理工艺已经越来越倾向于清洁生产,生物处理,低耗处理,也可把生物处理与土地利用结合起来,既能有效净化废水,还能起到互补作用,产生更高的经济效益。参考文献:[1]刘芳,左永泉.啤酒工业废水治理技术研究[J].啤酒科技,2000,(6):84-85.[2]王荣选.啤酒工业废水处理的应用研究[J].啤酒科技,2001,(4):13-17.[3]孙海燕,等.酿酒废水的治理技术[J].山东化工,1998,(3):37-39.[4]刁立文,等.啤酒废水治理方案浅析[J].辽宁城乡环境科技,2003,(2),23-2.[5]高廷耀,顾国维,等.水污染控制工程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.[6]梁多,彭超英.啤酒工业废水治理及清洁生产实例[J].酿酒,2004,31(3):84-86.[7]吕伟民,孙兴滨.厌氧处理啤酒工业废水的研究进展[J].酿酒,2005,32(5):49-50[8]王刚.啤酒工业废水处理技术的研究进展[J].山东工业科技,2014,(9):111.[9]赵维韦,宋建华,许建刚,张鑫杰.啤酒废水处理剩余污泥中高附加值成分及其应用前景[J].中外酒业,2015,(3):40-41.[10]孟艳丽,申文波,陈明芝,阚兆蓬.啤酒工业废水处理简述[J].啤酒科技,2012,(10):14-15.