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啤酒工業廢水處理

發布時間:2011-12-27 15:32:47  中國污水處理工程網

啤酒生產過程中用水量大,特別是釀造,罐裝工藝過程, 由于使用大量新鮮水, 相應產生大量的廢水。不同的生產工藝產生的廢水量也不一樣。以噸啤酒耗水量為例,國際先進水平為6 t 多,國內的一些廠家高達12 t, 采用新型生產工藝的啤酒廠可以達到5~6 t 的水平。廢水主要來源有:麥芽生產過程的洗麥水,浸麥水,發芽降溫噴霧水,麥槽水,洗滌水,凝固物洗滌水;糖化過程的糖化水,洗滌水;發酵過程的發酵堆洗水, 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,對水體環境造成危害。國內啤酒廠廢水中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。

啤酒工業廢水處理方法常見的有以下幾種:

1 好氧水處理技術

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最多、運行最可靠的方法,具有投資省、處理效果好等優點。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 專利技術,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。

在傳統的活性污泥法基礎上, 科研人員開發了新型高效好氧生物生理技術周期循環活性污泥法。其優點是: 利用位于反應器前端的預反應區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,增強了系統運行的穩定性;可變容積的運行提高了系統對水質水量變化的適應性和操作的靈活性;根據生物反應動力學原理,對廢水在反應器的流動呈現出整體推流, 而在不同區域內為完全混合的復雜流態,不僅保證了穩定的處理效果,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-厭氧狀態周期循環運行,使其具有優良的脫氮降磷效果,降低了運轉費用。目前該技術處于中試階段。

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水解為溶解性物質, 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,有益于后續的生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數選擇上是比較合理的, 充分利用各工序的優勢將污染物質轉化、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。

2 厭氧-好氧結合處理技術

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有50%~90%轉化為沼氣(甲烷),而發酵后的剩余物又可作為優質肥料和飼料。厭氧生物處理包括多種方法,但以升流式厭氧污泥床(UASB)技術在啤酒廢水的治理方面應用最為成熟。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成的污泥床,上部設置了一個專用的氣-液-固分離系統(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,水則經出流堰排出。本文僅介紹兩種應用較為廣泛的厭氧-好氧結合處理技術。

2.1 內循環UASB 反應器+氧化溝工藝

此工藝采用厭氧和好氧相串聯的方式, 厭氧采用內循環UASB 技術, 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。本處理工藝的關鍵設備是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、反應區、氣-液-固三相分離系統、沼氣收集系統四個部分。實踐證明,采用內循環UASB反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的,CODCr總去除率高達95%以上,根據啤酒生產的季節性、水質和水量的情況可調整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http://www.qrnlka.icu更多相關技術文檔。

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 利用啤酒廢水發展循環經濟

廢水的土地利用有悠久的歷史。其目的不單純是廢水農田灌溉,而且還根據生態學原理,在充分利用水資源的同時,科學地運用土壤-植物系統的凈化功能,使該系統起到廢水的二、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過土壤滲透到下層, 因而僅限于在砂及砂質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最為適用。

此外, 一些新的廢水利用技術為企業循環經濟注入了新的活力。澳大利亞啤酒釀造商與科學家合作,開發了一種新型廢水處理技術,由此可以把酒廠廢水轉化成清潔能源。昆士蘭州首府布里斯班附近一家啤酒釀制廠內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時散發出的化學能, 然后把化學能轉化成電能。

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