我国啤酒废水处理工艺进展 4页

四川环境2003年第22卷第3期
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治理技术
我国啤酒废水处理工艺进展徐怀东,钟月华,伍
勇,肖泽仪(四川大学化工学院,四川
成都
610065)

摘要:分析啤酒生产中废水产生的环节、污染物及主要污染来源,并从好氧、厌氧生物处理两方面介绍了目前我国啤酒废水的主要处理技术及应用效果。关
键
词:啤酒废水;生化处理中图分类号:X703



文献标识码:A



文章编号:1001-3644(2003)03-0027-03TheDevelopmentTrendofTreatmentTechnologyforBreweryWastewaterXUHua-idong,ZHONGYue-hua,WUYong,XIAOZe-yi(SchoolofChemicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China)Abstract:Thispaperanalyzesthegenerationprocessesofwastewater,themajorcontaminantsandtheirmajorsourcesinbeerproduc-tion.Italsointroducestheprimarybiologicalprocessingtechniquesandthetrendofdevelopment.Keywords:Beer;wastewater;biologicaltreatment

啤酒是当今风靡世界最流行的饮料之一,早在1
1
大量的冷却水、冲洗水,包括冷冻机冷却水、热4500年前,啤酒就在古埃及问世,它略含苦味,富含麦汁冷却水、约占总水量的70%。营养,素有液体面包之称,已被国际营养会议推荐为1
2
含有大量有机物的废水,这些废水负荷是生产过[1]营养食品之一。近年来,随着人民生活水平的提程中的物料流失,大部分是由于啤酒损失率大高,我国啤酒消费量急剧增大,从1996年至2001年,(14
96%~8
01%)造成,另一类是副产物管理不善全国啤酒总产量分别为1631
76万吨、1866
53万吨、而进入废水系统,主要是废酵母、麦糟及洗糟水、硅1987
61万吨、2088
40万吨、2231
32万吨和2274藻土和热冷凝固物。万吨,年平均增长速度约7%,预计到2004年全国啤1
3
洗瓶、杀菌和冲洗水,大多来自包装车间,约占酒总产量达2400万吨,超过美国,居世界第一位。20%。但是,我国啤酒厂的吨酒耗水量较大,一般为10啤酒废水中主要污染物成份是:糖类、醇类、氨~20t/t啤酒,部分厂家可达8~12t/t啤酒,废水排基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白化合物及包装车[1]放量接近于耗水量的90%。啤酒废水含有较高浓度间的有机物和少量无机盐类等,其BOD5/CODCr值较的有机物,如未经处理直接排入自然水体后,在自然高,废水中COD含量平均在1000~2500mg/L,BOD5降解的过程中使水中的微生物大量繁殖,从而消耗了为800~1500mg/L,SS为200~600mg/L,pH值为5自然水体中的溶解氧,造成水体缺氧,最终导致水质~9,属于中等浓度有机废水,需经过废水处理才能排发黑变臭,严重污染环境。放。1
啤酒废水的来源及成份啤酒废水中,其COD和SS的主要来源参见表1啤酒废水来自于啤酒生产各工序中的排放,大致所示。[2]可分为三类:2
我国啤酒废水主要处理工艺由于啤酒废水的水量较大,水中污染物浓度高,收稿日期:2002-11-06性质接近于生活污水,可生化性良好,所以目前国内作者简介:徐怀东(1977-),男,四川简阳人,现为四川大学化工学院2000级在读硕士研究生。主要从事废水处理的研究。多数企业均主要采用生化法处理啤酒废水,其又可以大致分为好氧生物处理法及厌氧生物处理法。n
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四川环境2003年第22卷第3期[3]表1
啤酒厂废水的主要污染来源处理过程中需添加一定量的氮磷。此外,活性污泥法污染来源CODSS污
染
物对啤酒废水水质、水量变化的适应性也较差,且因污(mg/L)(mg/L)泥产量高,处置麻烦,不耐冲击负荷,还需要大量充麦汁煮沸锅210低麦汁残余过滤槽96002000糖化醪残余物氧,增加了基建运行费用。回旋沉淀槽6000028000麦汁和凝固物沉淀SBR法(序列间隙式活性污泥法)是一种改进型发酵罐92000


酵母残留物和凝固物沉渣等的活性污泥法,它是由原始的间歇式污泥法发展而来,贮酒罐80000


酵母残留物和凝固物沉渣等硅藻土过滤机2000040000硅藻土、酵母、蛋白质沉淀等与其他活性污泥法相比,SBR法没有设置二沉池和污清酒罐4800


啤酒及微细有机残留物泥回流设备,布置更为紧凑,占地面积少,基建及运纸板滤酒机10034啤酒行费用较低,不易发生污泥膨胀问题,耐冲击负荷,装酒机4200


啤酒生酒桶洗涤机1600100啤酒及其他固形物处理效果稳定。采用此法处理啤酒废水,COD的去除酒糟干燥机2000015000麦汁及糖化醪残留物率可达90%,出水COD<100mg/L,符合国家规定排洗瓶机(初洗)500125啤酒及其它固形物放标准。SBR法处理啤酒废水运行费用主要来自电耗,耗电量大致为0
6kwh/吨水,而从国内啤酒生产2
1
好氧生物处理废水生化处理其电耗为1
02~1
4kwh/吨水来看,采好氧生物处理是指在氧气充足的条件下,利用好用SBR法其电耗降低30%左右,具有明显的优越氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物,其产性[8]。物有二氧化碳、水及能量。但由于此法没有考虑到废2
1
2
生物膜法水中有机物的利用问题,因此处理成本较高。生物膜法是人们模仿土壤的自净过程而创造出来2
1
1
活性污泥法的,并很早被人们应用于废水生物处理。早在十九世活性污泥法于1914年由英国人Ardernh和Lock-纪,1893年英国科贝特(Corbett)在索尔福德城[4]ett实验成功,在中、低浓度污染物有机废水处理(Salford)创建了具有喷嘴布水装置的生物滤池(洒滴中,其技术分支较为广泛,也是使用最多,运行可靠,滤池),这也就是废水生物处理工程中最早出现的生物最为成熟的方法。具有处理效果好、投资较少等优点,[9]膜法滤池。现在,随着科学技术的发展和实践经验适用于大中城市啤酒厂采用。但是此法在用空气曝气的积累,生物膜法也经历了一个发展过程,使用的处时容易产生泡沫,造成难以充氧,管理不好则易产生理设施(生物滤池)及其运行方式,已从原来的洒滴污泥膨胀,此外还因动力消耗高、占地面积较大等缺滤池(普通生物滤池)发展到现在的各种高负荷率型[5]点限制了其应用。的生物滤池。其运行原理是,生物滤池内填有某种附目前,国内有广州啤酒厂、珠江啤酒厂、无锡啤着粘菌的介质,废水流过滤池时与粘菌相接触,其中[6]酒厂、华都啤酒厂、珠江啤酒厂等采用活性污泥法的污染物将被这层生物膜去除。以塑料为填料的池深处理啤酒废水,废水COD的进水浓度为1000~32可达12
2米,水力负荷高达0
16米/分
米。在适1500mg/L,出水为40~100mg/L,去除率90%~当的池深与流量条件下处理啤酒废水,BOD5去除率96%,运转费0
6~0
8元/吨水(按1986计)。其中可高达90%。珠江啤酒厂从比利时引进TSU(Two-StageUnitank)生物膜法主要为生物接触氧化法和生物转盘,该[7]两阶段单一槽活性污泥工艺,其特点是曝气与沉淀法主要用于去除水中的BOD5。国内采用生物接触氧反复循环,废水经第一段高负载混合曝气沉淀去除化法处理啤酒废水的啤酒厂有青岛啤酒厂、抚顺啤酒[6]80%以上的BOD5,进入第二阶段低负载混合曝气沉厂、房山啤酒厂等,废水COD为1000~1200mg/淀槽,将剩余的BOD5进
步降低,最终BOD5去除L,处理后出水COD为100mg/L,去除率达90%~率达到95%,出水达到排放标准。无锡啤酒厂也采用92%。生物接触氧化法在国内应用很广,其主要优点与之类似的两段曝气(Z-A法)+氧化塘处理啤酒废是处理能力大,耐冲击负荷能力强,占地面积少,污水,COD去除率为90%~95%,处理后的水可用于养泥生成量少,无污泥膨胀,运行管理方便等,但处理鱼。可见活性污泥法处理啤酒废水具有运行可靠、处效果一股不及活性污泥法,建筑费用亦较高。采用生理效果较好的优点,但啤酒废水氮磷含量低,碳氮比物转盘的工厂有杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂等,进例失调,运行中容易产生污泥膨胀,因此,啤酒废水水COD为1500mg/L,处理后出水COD为30~n四川环境2003年第22卷第3期
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150mg/L,去除率90%~98%。生物转盘法是较早用留时间,且处理效能低。20世纪60年代末以来世界来处理啤酒废水的方法,它具有的优点有处理效果比上先后出现了厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反较稳定,运行费用低,动力消耗,耐冲击负荷,无污应器(UASB),两相厌氧消化(TPAD)等工艺,以泥膨胀等,但前期基建投资高,受气温变化影响大,其较高的容积负荷率和较短的水力停留时间受到人们不适合于气温偏低的地区使用。的关注,被称为第二代厌氧反应器。经过实践证明,综上所述,生物膜法不同于活性污泥法的最大优这类反应器完全适用于处理啤酒废水,而且厌氧消化点是不存在污泥膨胀问题。因为生物膜是附着在固体工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工艺,很容易被啤酒滤料表面上,微生物固着表面生长,而在活性污泥法厂家所掌握。中,微生物悬浮于液体之中生长。因此对生物膜法来与好氧生物处理相比,厌氧生物处理的优点有:讲,不会引起污泥膨胀问题。总之,生物膜法和活性动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降污泥法相比,具有运转管理相对方便,而且剩余污泥解某些好氧处理难于降解的物质。其缺点分别是:厌量亦较少等优点。因而,生物膜法在啤酒废水生物处氧污泥增殖缓慢、出水水质差、操作控制复杂以及废理工程中,尤其在处理一般规模的场合下,已受到很水浓度较低时产生的CH4回收价值小等。多厂家欢迎并予以采用。厌氧生物处理是在无氧条件下,靠厌气细菌的作2
1
3
氧化塘法用分解有机物。它适用于高浓度有机废水(CODCr>氧化塘工艺一般可分为四种:兼性塘、厌氧塘、2000mg/L,BOD5>1000mg/L)。在这一过程中,参[10]好氧塘和曝气塘。一般来说,厌氧塘、兼性塘和好加生物降解的有机基质有50%~90%转化为沼气,而氧塘串联使用,从工艺设施构造和运行管理来看,这发酵后的剩余物还可回收作为优质肥料和饲料。因此,是较经济的一种处理方法,而且处理效果也令人满意,厌氧生物处理啤酒废水已经受到了越来越多的关注。只是有些气味。2
2
1
升流式厌氧污泥床经氧化塘法工艺处理后的啤酒工业废水,出水升流式厌氧污泥床(USAB)是由荷兰Wa-CODCr浓度为100~150mg/L,BOD5浓度为30~geninger农业大学Lettinga教授提出。它利用厌氧微90mg/L,SS浓度为30~90mg/L,出水水质达到国家生物降解废水中的有机物,其主体分为配水系统,反二级排放标准。氧化塘工艺具有前期基建投资少及运应区,气、液、固三相分离系统,沼气收集系统四个行费用低等优点。但是氧化塘工艺要实施必须占用有部分,具有效能高,处理费用低,电耗省,投资少,较大面积,这也就成为了它基建费用的主要内容。因占地面积小等一系列优点,完全适用于高浓度啤酒废[13]而选择此类工艺主要取决于当地实际情况。水的治理。[14]2
1
4
膜
生物反应器沈阳啤酒厂采用回收固形物及厌氧消化综合治膜
生物反应器(MBR)是90年代兴起的一种理工艺,实行清污分流,集中收集CODCr大于废水生化处理的新技术,它是用膜组件替代传统二沉5000mg/L的高浓度有机废水送入UASB进行厌氧处池进行固液分离的一种新型高效废水处理技术,与传理,废水中CODCr的质能利用率可达91
93%。但其统的活性污泥法相比,膜
生物反应器具有污染物去不足之处是出水CODcr的浓度仍有500mg/L左右,除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便2
2
2
内循环厌氧反应器等优点。内循环(InternalCirculation,IC)厌氧反应器于目前,国内由于对膜
生物反应器的研究起步较20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司开发研制成[15]晚,尚无实际应用的例子,但据近年来的实验报道,功,它是在UASB反应器的基础上发展而来的,和膜
生物反应器对啤酒废水的COD和NH3-N具有良UASB反应器一样,可以形成高生物活性的厌氧颗粒好的处理效果,去除率分别为96
13%和99
33%,远污泥,但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循[11,12]远高于相同试验条件下的普通活性污泥法。它已环。此类反应器高度约为16~25米,容积负荷为普通成为一项值得研究和推广的新型生物反应器处理技术。升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右,占地面积2
2
厌氧生物处理少,基建投资省,有机负荷高,抗冲击负荷能力强,传统的厌氧发酵工艺需要较高的温度、较长的停运行稳定性好。(下转第32页)n
32
四川环境2003年第22卷第3期过长的泥龄或过低的负荷易发生污泥膨胀。从痕泥膨胀的目的。量金属缺乏理论分析,泥龄过长,则单位容积中生物4
2
补充痕量金属法控制污泥膨胀理论符合广义固体量高,当进入废水中痕量金属元素接近絮凝微生Monod方程,是代谢机制调控的控制方法之一。物的限制浓度时,会被快速去除,导致菌胶团微生物4
3
利用痕量金属缺乏理论可以解释由于废水腐化、生长受抑制,丝状菌过量生长,发生污泥膨胀。溶解氧不足、负荷低、泥龄过长引起的污泥膨胀以及在完全混合式活性污泥处理污水中,易发生污泥完全混合法中污泥膨胀现象。膨胀现象。从痕量金属缺乏理论分析,少量的进水与大量的混合液混合,即便进水中有足够的痕量金属元参考文献:素,也发生类似泥龄过长现象,痕量金属会被大量生[1]
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