啤酒廢水治理技術(shù)研究現(xiàn)狀

郭爽

（綏中縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，遼寧葫蘆島125200）

中國是啤酒生產(chǎn)的大國，近年來隨著啤酒產(chǎn)量不斷增加，啤酒廢水的產(chǎn)量也隨之大量增加，啤酒廢水對環(huán)境的污染正在日益加重。啤酒廢水來源為：麥芽生產(chǎn)中的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水和麥漕水；糖化工段的糖化水和過濾洗滌水；發(fā)酵工段的洗滌水和過濾水；罐裝工段的洗瓶水、滅菌水和破瓶啤酒；另外還有成品車間的洗滌水及其他廢水[1]。啤酒廢水含有大量的糖類、蛋白質(zhì)、淀粉、醇酸類、懸浮物和果膠等，具有以下特點(diǎn)：水量大，來源復(fù)雜，有機(jī)物含量高，廢水水量周期性明顯，懸浮物含量大，生物降解性好，色度深。目前國內(nèi)外對啤酒廢水的治理工藝為厭氧－好氧組合為主，物化法為輔。

1 厭氧－好氧工藝治理啤酒廢水

1.1 UASB-SBR工藝

UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed）系統(tǒng)內(nèi)微生物量大，負(fù)荷能力高，適用于高濃度有機(jī)廢水的處理，能適應(yīng)較大幅度的負(fù)荷沖擊、溫度和pH變化。SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）工藝由于分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、靜置5個(gè)階段，每一個(gè)階段都可以靈活控制，具有占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。李智超[2]等研究了UASB-SBR工藝處理啤酒廢水，處理水量為8 000 m3/d，原水質(zhì)：CODCr=2 500 mg/L，BOD5=800 mg/L，SS=300mg/L，pH=6.5～9，處理后水質(zhì)：CODCr≤80 mg/L，BOD5≤30 mg/L，SS≤70 mg/L，pH=6～9，出水達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 UASB-CASS工藝

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是在SBR法的基礎(chǔ)上演變而來的工藝，具有靈活的調(diào)控能力。UASB-CASS組合工藝治理啤酒廢水具有能耗低、處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。萬田英[3]等人采用UASB-CASS工藝處理3 000m3/d的啤酒廢水，UASB水力停留時(shí)間為10 h，CASS一個(gè)周期為7 h。進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：CODCr2 500～3 500 mg/L，BOD5≤1 000～2 000 mg/L，氨氮≤25～80 mg/L，SS≤500～900mg/L；出水水質(zhì)指標(biāo)為CODCr≤80 mg/L，BOD5≤20 mg/L，氨氮≤15 mg/L，SS≤70 mg/L，出水達(dá)到《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 19821-2005）。處理費(fèi)用為0.556元/m3。時(shí)鵬輝[4]等采用UASB-CASS組合工藝治理啤酒廢水，廢水量1 500m3/d，UASB去除率為COD≥89.8%，BOD≥91.3%，SS≥83.3%，CASS去除率為COD≥95.1%，BOD≥93.5%，SS≥94.6%。廢水排放達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）二級標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 EGSB-接觸氧化工藝

EGSB（Expanded Granular Sludge Bed）膨脹顆粒污泥床與UASB相比具有單獨(dú)的出水回流系統(tǒng)，更大的高徑比，抗沖擊符合能力更強(qiáng)，接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)，污泥濃度更大，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)。丁振宇[5]等研究了EGSB+生物接觸氧化工藝處理啤酒廢水，啤酒銷售旺季時(shí)廢水量可達(dá)4 000 m3/d以上，淡季時(shí)則僅有2 000m3/d左右；COD、BOD5、SS、NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到98.1%、98.5%、95.4%、 82%和86.7%；運(yùn)行成本約為0.711元/m3。

1.4 USFB-AODT工藝

USFB即升流式厭氧活性濾床反應(yīng)器，內(nèi)置三相分離器和填料，具有高負(fù)荷、去除率高的優(yōu)點(diǎn)。AODT池即連續(xù)缺氧-連續(xù)好氧-交替缺、好氧-生物倍增池，D區(qū)分為兩個(gè)區(qū)，運(yùn)行模式類似于SBR法，O區(qū)的出水和D區(qū)的污泥均可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況回流到A區(qū)或者O區(qū)的前端，整個(gè)系統(tǒng)調(diào)整靈活，池體利用率高，處理效果穩(wěn)定[6]。羅山源[6]等研究了USFB-AODT工藝處理啤酒廢水，進(jìn)水CODCr=1 500 mg/L，NH3-N=50 mg/L，SS= 1 000 mg/L。出水CODCr為69～88 mg/L，NH3-N為1.65～1.86 mg/L，SS為42～46 mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 8979-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 EC-CASS工藝

EC（外循環(huán)厭氧反應(yīng)器）比IC和EGSB更加先進(jìn)，主要特點(diǎn)為：高徑比較大，占地面積小，出水進(jìn)行回流，反應(yīng)器內(nèi)升流速度可以達(dá)到5～12 m/h，傳質(zhì)效率高，反應(yīng)器內(nèi)安裝小間距三相分離器，泥水分離效果好，沼氣收集能力強(qiáng)。韓洪軍[7]等研究了EC-CASS工藝在本溪龍山泉啤酒有限公司啤酒廢水處理改造工程中的應(yīng)用，出水水質(zhì)滿足遼寧省《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （DB 21/ 1627-2008）。技術(shù)改造后廢水處理成本由1.627元/m3降低為0.766元/m3，年節(jié)約費(fèi)用約124萬元。

1.6 水解酸化-UASB-A/O工藝

水解酸化作為UASB的預(yù)處理階段可以緩解溫度和堿度的沖擊，UASB屬于目前最成熟的厭氧工藝，去除50%以上的COD，同時(shí)能回收沼氣，A/O工藝為厭氧-好氧組合，A段緩沖UASB出水，O段為曝氣池，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。白春節(jié)[8]等研究了水解酸化-UASB-A/O組合工藝治理啤酒廢水，其中酸化池的水力停留時(shí)間為4 h，UASB的水力停留時(shí)間為5.3 h，A池水力停留時(shí)間為42 min，O池的水力停留時(shí)間為12 h。處理后出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 8978-1996）中的一級標(biāo)準(zhǔn)。

2 啤酒廢水治理新工藝

2.1 射流曝氣MBR工藝

MBR屬于新型的污水處理工藝，目前已經(jīng)在低濃度生活污水治理中廣泛應(yīng)用，但是對于高COD濃度，高溫的啤酒廢水治理研究較少，MBR膜具有很好的截留效果，可以保持很高的污泥濃度，而且微濾膜對懸浮物也有很好的截留作用，陳宇[9]等研究認(rèn)為射流曝氣MBR處理啤酒廢水是可行的，該工藝對COD、氨氮、濁度去除效果均很好，平均去除率分別為95.74%、97.84%、99.5%。MBR較傳統(tǒng)工藝具有更快速去除有機(jī)物的能力，而且提高了系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

2.2 雙極室聯(lián)合工藝

微生物燃料電池（MFC）是利用微生物的催化作用進(jìn)行化學(xué)能到電能轉(zhuǎn)化的一種設(shè)備，既能處理廢水又可以產(chǎn)生電能，分為陽極室和陰極室，陽極室厭氧，陰極室為好氧。溫青[10]等利用雙極室聯(lián)合處理啤酒廢水制備微生物燃料電池，以啤酒廢水作底物，電壓為0.451 V，最大輸出功率為2.89W/m3。陽極室的出水直接進(jìn)入陰極室，利用陰極室的好氧微生物進(jìn)一步降解有機(jī)物，對啤酒廢水COD的總?cè)コ士蛇_(dá)92.2%～95.1%。與傳統(tǒng)工藝相比處理速度快，而且還可以進(jìn)行能源回收利用。

2.3 光合細(xì)菌治理工藝

光合細(xì)菌能利用多種物質(zhì)作為碳源和能源合成很多營養(yǎng)物質(zhì)，光合細(xì)菌污水處理可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染削減與資源回收。戴曉[11]等研究了光合細(xì)菌（Z08）治理啤酒廢水的效果，主要觀察光照厭氧、黑暗好氧、自然光微氧3種條件下COD的去除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：白天厭氧，夜晚好氧，光線不足時(shí)增加補(bǔ)充光源為最佳條件。在此條件下48 h內(nèi)啤酒廢水中COD去除率達(dá)到70%，污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為菌體單細(xì)胞蛋白的轉(zhuǎn)化率達(dá)到26%。與傳統(tǒng)工藝相比，不但降低了處理費(fèi)用，還能回收能源產(chǎn)生效益。

3 結(jié)語

啤酒廢水的特點(diǎn)決定了其治理技術(shù)以生物法為主，傳統(tǒng)工藝主要為厭氧-好氧組合工藝，具有技術(shù)成熟、運(yùn)行管理簡單、能耗低的優(yōu)勢，但是也存在運(yùn)行不穩(wěn)定、資源回收利用不充分、污染物去除速度較慢的缺點(diǎn)。我國學(xué)者對啤酒廢水的生物治理技術(shù)進(jìn)行著不斷的創(chuàng)新，新興的治理技術(shù)為今后啤酒廢水處理提供了新思路。今后啤酒廢水治理的發(fā)展趨勢主要為啤酒廢水的清污分流，對治理后的啤酒廢水進(jìn)行回收利用，另外應(yīng)提高啤酒生產(chǎn)過程的清潔生產(chǎn)水平，從源頭上削減廢水產(chǎn)生量。

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[11]戴曉，張光明.光合細(xì)菌（Z08）啤酒廢水資源化研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，42（6）：937-940.