啤酒是世界通用性饮料,我国啤酒行业迅速崛起。啤酒生产过程需水量大,而且主要是使用大量的新鲜水;从而就会产生大量的废水。目前,不同生产厂家有着不同的生产工艺,同时产生的废水的水质水量也不同,生产每吨啤酒的耗水量在国际先进水平为6 t多,在国内的一些厂家高达12t,但是一些用新型生产工艺的啤酒厂可以达到5-6t水平。啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造、灌装工序过程中,使用大量新鲜水,相应废水量也较大。其中主要是有机废水,富含可供微生物生长的营养物质。啤酒生产包含糖化、麦芽发酵、过滤以及包装工序,其中阶段的废水含有一定量的麦槽等有机物质;发酵阶段的废水含有废酵母、冷热蛋白凝固物质等,同时废水中含有啤酒残液、费硅藻土、食物残渣、碎土石渣等物质不同生产工序,所消耗的新鲜水及产生废水的水质不同,其中水质的变化幅度一般为pH在5-7(显微酸性),水温在20℃-25℃,CODcr在1200-2300mg/L,BOD5为700-1400mg/L,SS为300-600mg/L,TN30-70mg/L。水量平均为每生产1吨啤酒,废水的排放量在10m3-20m3,平均为15m3。
一、啤酒废水处理工艺
国内常用的处理工艺有:活性污泥法、水解酸化-SBR处理艺、UASB-好氧接触氧化处理工艺、新型接触氧化和生物接触氧化处理工艺、内循环UASB反应器+氧化沟处理工艺以及吸附降解法和EGSB/生物接触氧化法等。
(一)活性污泥处理工艺
活性污泥处理工艺的主体构筑物是曝气池和沉淀池。在啤酒废水通过格栅井和初沉池后,在曝气调节池中与活性污泥(含有大量好氧微生物)混合,通过向其中通入适量氧气,活性污泥就会吸附并氧化分解废水中的有机物。同时在沉淀池中,则可实现污泥和水的分离。在活性污泥法中多采用间歇性污泥法,它是通过间歇曝气,根据水量水质情况而选择曝气频率。这样可以显著降低动力消耗,而且处理时间比普通活性污泥法短,CODcr的去除率达96%以上。但是随着科技的发展,周期循环活性污泥法(CASS)悄然而生,这种方法以好氧-厌氧-好氧的状态进行周期循环运行,其不仅保证了处理效果的稳定而且提高了容积利用率。普通活性污泥法的运行,动力消耗大,在处理中常出现污泥膨胀。膨胀的原因是啤酒废水中的碳水化合物过高,且N、P、Fe等营养物质缺乏,微生物得不到合适的营养而不能正常生长甚至死亡。目前通常投加N、P等化学药剂,这将大大增加公司的运营成本。对此,可将含N、P较高的生活污水通入啤酒废水中,达到补充微生物所需营养的目的。但是该方法在处理中低浓度的有机废水时,具有投资小,效益大等优点(相比好氧处理)。这让啤酒企业既得经济效益有可得环境效益。国内一些大企业大都引进先进啤酒生产工艺,产生的废水浓度低,活性污泥法处理啤酒废水市场大。
(二)厌氧水解酸化-二段接触氧化处理工艺
厌氧水解酸化-二段接触氧化处理工艺通过厌氧水解酸化作为接触氧化的预处理,这可以将啤酒废水中的大分子有机物降解为小分子有机物,如此将大大提高了废水的可生化性,而且有利于后续的一、二段接触氧化处理,充分将废水中的污染物去除,达到排放标准。同时该工艺的第一段接触氧化为高负荷接触氧化,第二段为低负荷接触氧化。这工艺在我国啤酒工业中得到广泛应用,常见工艺流程如图所示。
由于该工艺已经在国内许多大型啤酒长及其它食品企业的废水处理中得到了实际应用,并且取得了良好的处理效果,而且该工艺耐冲负荷高;在CODcr、BOD5等方面的去除率分别达96%、98.7%,废水处理均能达到《啤酒工业污染排放标准》(GB19821-2005)排放标准。厌氧水解酸化-二段接触氧化处理工艺,产生的污泥量比普通的活性污泥法少,同时具有投资小、运行费用较低、管理操作方便、占地面积小等诸多优点。目前许多大型的企业已将该工艺应用,由于其优点,中国的小型企业更加要引进并加以应用。如此将大大有利企业的发展,是一中大众型的废水处理技术。
(三)EGSB+生物接触氧化处理工艺
啤酒废水中有机物含量高,悬浮物多及温度高、pH变化大。据理论实践,采用单一的好氧或厌氧处理工艺时,形成的水质较差难以达到排放标准。而厌氧处理中,EGSB最为成熟,在该技术中的膨胀颗粒污泥床根据废水流量处于部分或全部“膨胀”状态,因此具有容积负荷高,处理效果好等特点。在厌氧处理后,废水中的COD和TN仍然较高,需对废水进一步好氧处理,如此才能保证出水水质达到排放标准。常见工艺流程如图所示。
厌氧和好氧相结合的工艺中,EGSB—生物接触氧化处理工艺较成熟。在EGSB反应器中将产生沼气,可将其回收利用。经过EGSB处理后,进入生物接触氧化池的有机物含量大大减少,因此就会降低好氧处理阶段的能耗及污泥产量,整个废水处理过程的费用大幅度减少。所以该工艺有投资小、效益高等特点,而且在占地面积及运行费用上比厌氧水解酸化—二段接触氧化处理工艺低。该工艺非常适合于在资金上不是很雄厚的那些中小企业。
(四)UASB+SBR处理工艺
UASB+SBR处理工艺在处理啤酒废水时,废水通过格栅截留大颗粒悬浮物及一些难溶性固体,从而减少后续性生化处理的有机负荷,继而通过调节池调节废水的水量水质。在UASB反应器中采用间歇性进水,经其处理,CODcr去除率达72%。大大降低SBR反应器的处理负荷,同时能产生沼气。UASB的出水经SBR好氧曝气处理后,水和污泥在污泥浓缩池分离,有利于水的回流。工艺流程图如图。
啤酒废水经UASB+SBR工艺处理,95%的有机污染物被去除。整个工艺流程投资省,运行费用低,污泥量少,运行稳定,容易实现资源的可持续性利用。同时该工艺对进水有机物浓度波动有较强的缓冲能力,适用于水质变化较大的工业废水。但是由于该工艺中的UASB启动较慢,不适合中小型啤酒厂生产淡季的启动要求。然而近年来许多小型啤酒厂采用了厌氧复合床反应器(UBF)来取代UASB,组成了UBF+SBR组合工艺。
二、啤酒废水资源化利用
啤酒生产耗水量大,相应就会排放废水,因此在生产过程中降低用水量减少少啤酒废水排放的一种重要措施,同时充分利用达标排放的废水。这不仅实现了废水的资源化,而且在经济、环境、社会效益上有积极作用。
(一)生产过程废水的利用在综合包装车间可将酒机抽真空的水用于杀菌机,平均每吨酒的耗水量降为1.64吨;在动力车间,将反渗透装置排出的废水回收用于透风机冷却以及污泥带式压滤机的冲洗,平均每吨酒的耗水量降约0.3吨。同时灌装车间真空泵水循环使用以及洗缸无菌水的回收使用等,而且可以用低浓度废水对锅炉进行除尘等。如:洗瓶工序中使用大量的碱性洗涤液,其pH值较高,可作为冲灰水对锅炉除尘,既可节约用水量又实现废水的资源化。
(二)达标出水回用达标排放废水的利用主要用于非生产工艺的辅助用水,如:酿造和包装车间的场地及设备外表等卫生用水、冷却用水等。同时这些水可用于公司、企业生活区的冲厕所用水;绿化及景观用水,还可清洗车辆等。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档术文档。
针对啤酒废水的处理,采用单一的好氧或厌氧工艺处理已达不到排放标准。对此,需要“厌氧—好氧”工艺进行处理,其中EGSB-生物接触氧化法最具代表性。但是不同规模的企业必须根据自身的水量水质来选择处理工艺,同时应向操作简单、运行简易、适用性强、效果好及投资小的工艺发展。啤酒废水的利用,不仅实现废水的资源化,而且在节约水资源、降低啤酒生产过程用水量的方面有积极意义。(何豫川)
