啤酒生產污染治理與循環(huán)經濟實踐

侯文斌,查忠勇,涂四川,肖 楚

啤酒生產污染治理與循環(huán)經濟實踐

侯文斌1,查忠勇1,涂四川2,肖 楚1

(1.后勤工程學院軍事油料與管理工程系,400016;2.重慶啤酒股份有限公司,重慶400080)

啤酒作為綠色飲品的佼佼者,由于其營養(yǎng)價值、保健功能、有別于非酒精飲料的獨特風味和良好的口感而深受廣大消費者的喜愛。啤酒生產主要污染源為廢麥糟、廢酵母、熱冷蛋白凝固物、廢硅藻土等固液混和物及排渣水、洗糟水、廢酒花、洗酵母水、洗瓶水、酒頭排放殺菌廢水和各種洗滌水。啤酒廢水濃度高、廢水量大、污染區(qū)域廣,直接污染地表水和地下水。筆者結合重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬KL啤酒生產線“三廢”排放進行了分析,論證了啤酒生產污染治理與循環(huán)經濟的實踐效果。

啤酒;污染治理;循環(huán)經濟實踐

1 啤酒生產現(xiàn)狀

啤酒以大麥芽﹑酒花﹑水為主要原料,經酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。根據所采用的酵母和工藝,國際上啤酒分下面發(fā)酵啤酒和上面發(fā)酵啤酒兩大類。啤酒具有獨特的苦味和香味,營養(yǎng)成分豐富,含有各種人體所需的氨基酸及多量維生素,如維生素B、菸酸、泛酸以及礦物質等。

目前全世界啤酒年產量已居各種酒類之首,已突破1.0×1012升。我國啤酒業(yè)的發(fā)展始于19世紀末,1949年以前全國啤酒廠不到十家,總產量不足萬噸。1949年后,中國啤酒工業(yè)發(fā)展較快,并逐步擺脫了原料依賴進口的落后狀態(tài)。1979年產量達到5.1×108升,1986年產量達到4×109升。中國的啤酒于1954年開始進入國際市場,當時出口僅3.0×105升,到1980年已猛增到2.6×106升[1]。

然而,啤酒生產每個工段都有以廢水為主的廢棄物產生,造成對環(huán)境的污染。

2 啤酒生產主要生產工藝與污染治理

1)生產工藝

啤酒生產工藝分六個工段,即粉碎、糖化、麥汁、冷卻、發(fā)酵、過濾灌裝,其生產工藝及排污環(huán)節(jié)如下:

圖1 啤酒生產總工藝流程

2)啤酒生產排污分析

①廢水:啤酒生產廢水主要由高濃度有機廢水、低濃度有機廢水、清潔廢水三部分構成。高濃度有機廢水主要來自洗槽廢水、糖化鍋和糊化鍋沖洗水;低濃度有機廢水主要來自釀造車間和包裝車間的地面清洗水、洗瓶機和滅菌機廢水,這部分廢水量較大;清潔廢水主要來自鍋爐蒸汽冷凝水和少量制冷循環(huán)用外排水[2]。

②廢氣:廢氣來自麥芽、大米輸送和粉碎過程中產生一定量的谷物粉塵,以及污水處理站產生的臭氣。

③固體廢物:主要為廢麥糟、廢酵母、熱冷蛋白凝固物、廢硅藻土等固液混和物。

3)治理措施分析

①廢水治理措施:啤酒生產項目生產廢水常采用厭氧生物法+好氧生物法技術(UASB+SBR)處理,污染物去除率與排放濃度范圍值見表1。處理后的廢水可以達到《啤酒工業(yè)污染物排放標準》(GB19821-2005)中啤酒企業(yè)水污染物排放最高允許限值排放標準要求[2-3]。

②廢氣處理措施:對于谷物粉塵通常采用布袋除塵處理(效率>99%),通過15m高排氣筒排放,滿足《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)二級標準。對污水處理站厭氧池、缺氧池等產生臭氣點進行加蓋處理,將臭氣集中收集引至高空排放。

③固體廢物主要采取“綜合利用”或“再生利用”處理措施。麥糟、凝固物、廢酵母出售給作為飼料;碎酒瓶、廢塑料箱、廢商標出售給當?shù)鼗厥展居枰曰厥绽?污泥用于綠化或作農家肥。

3 工程實踐中采取的循環(huán)經濟措施

循環(huán)經濟(cyclic economy)即物質閉環(huán)流動型經濟,是指在人、自然資源和科學技術的大系統(tǒng)內,在資源投入、企業(yè)生產、產品消費及其廢棄的全過程中,把傳統(tǒng)的依賴資源消耗的線形增長的經濟,轉變?yōu)橐揽可鷳B(tài)型資源循環(huán)來發(fā)展的經濟。資源的高效利用和循環(huán)利用為目標,以“減量化、再利用、資源化”為原則,以物質閉路循環(huán)和能量梯次使用為特征,按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流動方式運行的經濟模式。它要求運用生態(tài)學規(guī)律來指導人類社會的經濟活動,其目的是通過資源高效和循環(huán)利用,實現(xiàn)污染的低排放甚至零排放,保護環(huán)境,實現(xiàn)社會、經濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目在工程實踐中經過充分論證,對環(huán)評提出的各項污染防治措施在滿足達標排放的條件下,作了進一步優(yōu)化,充分體現(xiàn)了循環(huán)經濟的理念,具體做法有以下幾點:

1)固體廢物“再利用”,實現(xiàn)循環(huán)經濟

啤酒生產過程固體廢物主要為麥糟、凝固物、廢酵母等。麥糟又稱啤酒糟或酒糟,是啤酒在糖化過程結束時,糖化醪液經過過濾后殘留的皮殼、高分子蛋白質、纖維素、脂肪等,也是啤酒生產過程中數(shù)量最多的副產品,大約占啤酒總生產量的四分之一,將上述廢物用作養(yǎng)豬飼料,很好地再利用取得可觀的經濟效益。

2)采用中水回用處理系統(tǒng),實現(xiàn)廢水“零”排放

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目生產廢水量為3850.5 m3/d,原環(huán)評中提出廢水處理達到《啤酒工業(yè)污染物排放標準》(GB19821-2005)中啤酒企業(yè)水污染物排放最高允許限值排放標準要求后,經園區(qū)排污管網排入嘉陵江。按照該廢水量計算,廢水污染物產生量分別為: COD2079.3 t/a、BOD51039.6 t/a、SS808.6 t/a、NH3-N 92.4 t/a、TP11.6 t/a,經處理后排放量分別為:COD93.434 t/a、BOD523.5 t/a、SS82.4 t/a、NH3-N17.7 t/a、TP1.8 t/a。上述廢水排入嘉陵江后將對水體帶來較為嚴重污染。公司通過調研,了解到北部新區(qū)每日需要綠化和道路沖地用水4000 -5000 m3,將此工藝廢水進行中水回用,將產生巨大的環(huán)境效益和較好的經濟效益。

3)污水處理站沼氣綜合利用

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目污水處理站設計處理能力為4500 m3/d左右(處理量為4000 m3/d),處理工藝采用采用厭氧生物法+好氧生物法技術工藝路線(UASB和SBR工藝相結合)。UASB工藝特點是在反應池的上部設置氣、固、液三相分離器,下部為污泥懸浮層區(qū)和污泥床區(qū),廢水連續(xù)均勻進入反應器底部厭氧污泥床區(qū),與厭氧顆粒污泥充分接觸反應,使大部分的具有大分子量有機污染物被分解、轉化為易于好氧生物降解的低分子化合物以及 H2O、H2S、CO2等。液體、氣體與固體形成混合液流上升至裝配式三相分離器,使三者很好地分離,顆粒污泥回流到污泥床內,少量氣體通過導管排空,處理過的水經由出水堰排向好氧處理工藝進行進一步處理。SBR工藝特點是通過在時間上的交替來實現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的整個運行過程,它在流程上只有一個基本單元,將混合池、曝氣池和二沉池的功能集于一池,進行水質水量調節(jié)、微生物降解有機和固液分離等。由于在厭氧過程產生大量沼氣,若處理不當產生臭味污染周邊環(huán)境。公司采用綜合利用,安裝兩臺2 m3/h沼氣燃燒爐,即減少了因提供蒸汽燃燒天然氣使用量,又減輕了環(huán)境污染。

4 循環(huán)經濟利用的實踐效果

1)沼氣回收利用產生的經濟效益

啤酒生產污水經過IC厭氧反應塔后生成沼氣,其數(shù)量隨污水中有機物含量多少而變化。

根據相關資料,1家啤酒廠的污水處理量為5000 m3/d,用UASB+SBR工藝技術。UASB期間,設計進水 COD 2500 mg/l,出水 500 mg/l。UASB反應器出水水質達標500 mg/l左右。其產沼氣理論值為 5000＊(2500-500)/1000＊0.35 (經驗值,即0.35 m3/kgCOD)=3500 m3/d。重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目污水處理量為4000 m3/d,照此計算,產沼氣量為2800 m3/d,按照工業(yè)用天然氣1.67元/m3計,每天節(jié)約用氣經費4676元,每年節(jié)約節(jié)約用氣經費約140萬元。

2)采用中水回用處理系統(tǒng)產生的經濟效益

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬KL啤酒生產項目污水處理量為4000 m3/d,經處理后的廢水全部回用,按照污水處理量的80%作為回用水量,即每天回用水量3200 m3/d,全年回用水量96萬m3,按照工業(yè)用水3.35元/m3計,價值321.6萬元。

3)固體廢物“再利用”產生的經濟效益

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目產生麥糟、凝固物、廢酒花、廢酵母等51225 t/a,按照86元/t計,價值440萬元。

4)二氧化碳回收利用產生的經濟效益

重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬 KL啤酒生產項目年回收二氧化碳6250噸,按照1200元/ t計,價值750萬元。

5 結論

通過重慶啤酒股份有限公司新建年產25萬KL啤酒生產線污染防治措施與循環(huán)經濟工程實踐,減少了COD排放量93.434 t/a、BOD5排放量23.5 t/a、SS排放量82.4 t/a、NH3-N排放量17.7 t/a、TP排放量1.8 t/a;減少了廢氣排放量84萬m3/a;減少了固體廢物排放量5.1225萬 t/a,大大減輕了環(huán)境污染。同時,由于體現(xiàn)了循環(huán)經濟理念,產生了較好的經濟效益,年節(jié)約費用價值1651.6萬元。因此值得推廣。

[1] 高 良.世界釀酒工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及與國內產業(yè)對標分析[R].中國輕工業(yè)聯(lián)合會、中國輕工業(yè)信息中心,2008.

[2] 佟玉衡.實用廢水廢水處理技術[M].化學工業(yè)出版社,1998.

[3] 三廢處理設計工程手冊(廢水卷)[M].學工業(yè)出版社,1998.

The Pollution Control and Circular Economy Practice of Beer Production

HOU Wen-bin1,ZHA Zhong-yong1,TU Si-chuan2,XIAO Chu1

(1.Dept.of Military Fuel Management Engineering,LEU,Chongqing 400016,China; 2.Chongqing Brewery Co.,Ltd.,Chongqing 400080,China)

As the leader of green drinks,beer is loved by the majority of consumers because of its nutritional value, health function,unique flavor which is different from other non-alcoholic drinks,and good taste.The main sources of pollution in beer production are waste BSG,waste yeast,hot and cold protein coagulum,waste solid-liquid mixture of diatomaceous earth,tap water,sparging water,waste hop,yeast washing water,washing water,liquor first discharge wastewater disinfection and various wash water.The waste water of beer is of high concentration,abundant,widely contaminated,directly contaminates surface water and ground water.The author analyzes the‘three wastes'discharge of the newly built beer production line which has annual production capacity of 250,000 KL in Chongqing Brewery Co.,Ltd.,demonstrates the practice effects of pollution control in beer production and circular economy.

beer;pollution control;circular economy practice

X703.1

A

1674-2842(2010)02-0032-03

2009-08-05

侯文斌(1958-),男,湖北鐘祥人,副教授,從事環(huán)境工程與評價研究。