白酒廢水循環(huán)利用的治理技術(shù)研究

曹 奇

（江蘇雙溝酒業(yè)股份有限公司 江蘇宿遷 223900）

白酒是我國(guó)特有的傳統(tǒng)酒品，主要以糧食作物，如小麥、高粱、玉米等，采用人工窖藏、蒸餾、發(fā)酵等一系列加工工藝釀造而成。白酒氣味芳香醇厚，入口綿甜回味悠長(zhǎng)，不僅是我國(guó)重要的歷史發(fā)明，同時(shí)也是我國(guó)民族產(chǎn)業(yè)的重要組成部分、據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)至2013年白酒的國(guó)內(nèi)銷售額近3500億人民幣，行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大也帶來(lái)了一系列資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。我國(guó)白酒釀造傳統(tǒng)工藝主要采用糧食發(fā)酵法，糧食消耗量較大，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的有機(jī)廢水，如何改進(jìn)廢水處理措施，提升水資源的循環(huán)利用率成為白酒行業(yè)健康、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要課題。根據(jù)白酒釀造工藝特點(diǎn)與受污染程度，可以將白酒廢水劃分為兩個(gè)類型，一種是低濃度廢水，主要包括工藝生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的冷卻水、以及用于清洗和沖洗酒具用水，這類廢水一般所含污染物質(zhì)濃度較低，可以經(jīng)過(guò)凈化處理后循環(huán)利用或直接排放；另一類是高濃度廢水，主要包括發(fā)酵蒸餾工藝產(chǎn)生的鍋底水、工業(yè)廢水，以及發(fā)酵池與酒庫(kù)產(chǎn)生的盲溝廢水等。這類廢水中污染物質(zhì)含量遠(yuǎn)高于我國(guó)生產(chǎn)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)過(guò)嚴(yán)格凈化和治理后才可以循環(huán)利用。

我國(guó)對(duì)于白酒釀造工業(yè)廢水治理采取強(qiáng)制措施，針對(duì)白酒發(fā)酵、蒸餾等生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高濃度廢水制定凈化與循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)，只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格凈化處理后的水資源才可以用于循環(huán)利用，下面就白酒廢水的主要治理技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 物理技術(shù)治理措施

物理技術(shù)治理白酒廢水主要是利用沉降或離心原理，或采用添加沉降促進(jìn)劑，利用廢水中污染物質(zhì)與水的密度差進(jìn)行分析。應(yīng)用于白酒廢水處理的常見(jiàn)分離設(shè)備包括為微孔過(guò)濾機(jī)和離心分離機(jī)等。這類治理措施一般運(yùn)行費(fèi)用較低，可以節(jié)省廢水治理的資金投入，一般適用于污染物質(zhì)體積較大的懸濁液凈化治理。

1.1 絮凝法

絮凝法是通過(guò)向白酒廢水中添加適量的絮凝促進(jìn)劑，增加廢水污染物質(zhì)的團(tuán)聚，從而降低廢水的污染物含固量，研究人員通過(guò)改進(jìn)絮凝劑的作用性，使得白酒廢水中有機(jī)污染物質(zhì)去除率顯著提高，這種治理方法不僅可以增強(qiáng)白酒廢水的凈化度，提升廢水的循環(huán)利用價(jià)值，同時(shí)也可以利用絮凝沉淀固體作為農(nóng)業(yè)肥料或牲畜飼料。絮凝法適用于固含量較低的白酒廢水治理，絮凝凈化效果與選擇的絮凝劑處理效果、投放量有關(guān)，可以在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)絮凝劑的廢水凈化效果進(jìn)行示范，得出優(yōu)化結(jié)論盡可能提升廢水凈化效果。隨著絮凝劑研究工作的開(kāi)展，利用絮凝劑作為白酒廢水初步凈化已經(jīng)成為白酒釀造企業(yè)的理想選擇。

1.2 機(jī)械分離法

機(jī)械分離是利用白酒廢水中污染物質(zhì)與水的密度差實(shí)現(xiàn)分離。機(jī)械分離是一種十分常見(jiàn)的酒槽液分離方法，主要工藝流程為：酒槽液進(jìn)入沉降池，調(diào)節(jié)沉降池的槽位高度，固含物從水中沉降出后利用回水沖洗渣料，沉降完成后將渣料移除。這種白酒廢水處理及時(shí)的工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，操作成本較低，分離效率一半在25%左右，可以實(shí)現(xiàn)白酒廢水的初步分離，尤其適用于COD含量較高的白酒廢水處理。

2 生物化學(xué)治理措施

生物化學(xué)治理方法主要是借助于微生物的新陳代謝作用，分解白酒廢水中的有機(jī)物質(zhì)或其他雜質(zhì)，白酒廢水中通常含有較高濃度的有機(jī)物質(zhì)，微生物的生物化學(xué)作用具備很好的可再生性，不僅不會(huì)對(duì)白酒廢水造成二次污染，同時(shí)還可以增強(qiáng)廢水的可生化性，生物化學(xué)方法已經(jīng)成為我國(guó)酒業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的廢水處理技術(shù)，一般可以根據(jù)微生物的好氧性和厭氧性對(duì)具體措施進(jìn)行分類。

2.1 厭氧法

有些白酒釀造流程會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度有機(jī)廢水，例如：白酒發(fā)酵和蒸餾工藝中產(chǎn)生的鍋底水或發(fā)酵池水中有機(jī)廢物含量較高，如果采用物理處理法僅能除去體積較大的渣滓，凈化后水的純度和生化性都無(wú)法滿足循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，利用微生物的厭氧性可以有效改善凈化工藝效果，同時(shí)能夠回收能源。目前，厭氧法白酒廢水處理技術(shù)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)課題之一，國(guó)內(nèi)外研究人員開(kāi)發(fā)出多種凈化反應(yīng)器，如UASB反應(yīng)器、EGSB反應(yīng)器與ICSB反應(yīng)器等，并借助于微生物生化規(guī)律研究成果，對(duì)如何提高有力廢物的凈化能力做出大量探索。由于生化法在運(yùn)行和管理過(guò)程中需要投入大量資金，厭氧微生物的生化作用同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大量沼氣，對(duì)白酒企業(yè)的沼氣搜集和利用設(shè)備的要求較高，并不適合一般小酒廠的廢水處理。

2.2 好氧法

好氧法處理技術(shù)是利用好氧微生物與廢水接觸過(guò)程中，通過(guò)微生物的生化作用對(duì)有禮物進(jìn)行降解或吸收，從而有效降低白酒廢水中的有機(jī)雜質(zhì)。這種方法相對(duì)于厭氧法的好處在于微生物的生化過(guò)程并不產(chǎn)生臭味氣體，同時(shí)作用時(shí)間較短，廢水處理效率較高。目前應(yīng)用較廣的兩種技術(shù)是生物膜廢水處理法與活性泥廢水處理法。在處理過(guò)程要及時(shí)補(bǔ)充氧氣以增強(qiáng)微生物的生化作用，這種方法較適用于白酒工藝過(guò)程中間歇排放的廢水凈化處理，凈化后的水質(zhì)明顯提高，一般可以直接用于循環(huán)操作。

2.3 好氧法與厭氧法協(xié)同作用

研究表明，如果在白酒廢水治理中單獨(dú)采用厭氧法，凈化后的水質(zhì)仍然無(wú)法滿足循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，而單獨(dú)采用好氧法，又需要建設(shè)大規(guī)模的處理流程，經(jīng)濟(jì)性下降。在實(shí)際白酒廢水處理中一般是先采取厭氧法進(jìn)行廢水凈化，然后再運(yùn)用好氧處理，綜合利用好養(yǎng)細(xì)菌與厭氧細(xì)菌的生化作用降解有機(jī)雜質(zhì)。在厭氧處理階段針對(duì)白酒廢水中的有機(jī)物和絮狀物進(jìn)行去除，好氧處理階段對(duì)廢水中的污泥進(jìn)行有效去除，不僅設(shè)備規(guī)模可以得到降低，同時(shí)可以提升廢水處理后的生化性能，獲得更好的循環(huán)利用效果。研究表明，如果在厭氧階段同時(shí)采用水解酸化處理技術(shù)，不僅可以提升好氧細(xì)菌的生化作用，提升凈化能力，同時(shí)還可以采用更多種類的降解細(xì)菌，充分發(fā)揮微生物的凈化作用。

3 廢水循環(huán)利用的新技術(shù)

3.1 微波催化法

研究表明，微波磁場(chǎng)能夠有效降低有機(jī)分子之間的化學(xué)鍵強(qiáng)度，從而降低有機(jī)分子之間的締合作用，這也為白酒廢水的治理提出新的解決思路。白酒生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鍋底水、蒸餾廢水都屬于高濃度廢水，利用物理沉降方法處理效果不明顯，而采用微波催化技術(shù)能夠?qū)U水中75%的COD去除，如果將微波催化法與活性泥法相結(jié)合，COD都是去除率可高達(dá)99%以上，具備較好的凈化效果。然而，這項(xiàng)凈化技術(shù)也有一定的局限性，尤其是夏季溫度較高時(shí)，微波磁場(chǎng)使得有機(jī)分子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱，有可能造成微生物的大量死亡，降低廢水凈化效果，甚至出現(xiàn)排污事故。

3.2 電解法

電解法主要用于白酒廢水的預(yù)處理，這種方法是利用電極氧化與溶液氧化作用出去廢水中帶電絮狀物和金屬離子，電解法的作用機(jī)理是氧化還原反應(yīng)和對(duì)絮狀物的吸附作用。如果將電解法作為白酒廢水的預(yù)處理環(huán)節(jié)，不僅可以有效降低廢水中有毒物質(zhì)含量，還可以提升凈化后的水質(zhì)生化再生性。電解法的凈化效果較好，操作流程簡(jiǎn)單方便，設(shè)備的自動(dòng)化控制水平較高。電解法處理白酒廢水的局限在于換料操作困難，鐵屑富集等問(wèn)題。因此，電解法主要用于白酒廢水的預(yù)處理環(huán)節(jié)、

3.3 酯化法

發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的黃水和發(fā)酵鍋底的回水中因?yàn)橛袡C(jī)雜質(zhì)含量較高，如果應(yīng)用常規(guī)廢水治理技術(shù)需要利用較大量的清水做稀釋，耗費(fèi)大量水資源，因而循環(huán)利用率較低。然而，這類白酒廢水中因?yàn)楹写罅康乃?、醇和酯類化合物，如果能夠提取出?lái)不僅可以降低稀釋用水量，還可以回收可用資源。因此，釀酒工業(yè)中對(duì)于富含有機(jī)雜質(zhì)的廢水處理主要是采用生化方法與化學(xué)方法相結(jié)合，利用有機(jī)物質(zhì)的酯化反應(yīng)有效降低廢水中COD和BOD的含量。

3.4 高分子活性炭法

高分子技術(shù)的發(fā)展也為白酒廢水的循環(huán)利用提出新的研究方向。利用四層理工大學(xué)提出的厭氧流化床技術(shù)就是利用高分子活性炭材料較大的表面積優(yōu)勢(shì)，在活性炭表面形成微生物掛膜，有效增強(qiáng)微生物的生化反應(yīng)，同時(shí)能夠較低廢水處理設(shè)備的能耗。研究結(jié)果表明，這種高分子活性炭處理技術(shù)適用于COD含量較高的白酒釀造工藝廢水，凈化率高達(dá)90.5%。

4 技術(shù)展望

我國(guó)白酒行業(yè)的廢水治理與循環(huán)利用缺乏明確的法規(guī)制度，這也導(dǎo)致很多小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)酒廠長(zhǎng)期處于廢水任意排放，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用的意識(shí)不斷增強(qiáng)，如何加強(qiáng)白酒行業(yè)廢水治理與循環(huán)利用率也成為該行業(yè)內(nèi)重要研究課題。白酒廢水循環(huán)利用的治理建立在凈化設(shè)備的研發(fā)基礎(chǔ)上，包括實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制凈化系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出出更具系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的凈化設(shè)備，尤其是適用于我國(guó)中小型白酒釀造企業(yè)的低成本、高效益且易于管理的成套凈化設(shè)備，促進(jìn)中小型白酒企業(yè)的水資源循環(huán)利用率的提高。在廢水治理技術(shù)上，要加強(qiáng)對(duì)無(wú)污染、低能耗的凈化技術(shù)研究，如何提升微生物生化治理技術(shù)的處理效率，加快優(yōu)勢(shì)高效菌種的培育，利用微生物的高效降解作用凈化白酒廢水中的有機(jī)雜質(zhì)，不僅能夠降低凈化工藝能耗，還可以提高凈化處理效率。

同時(shí)，治理白酒廢水問(wèn)題要結(jié)合釀酒企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，廢水排放量與污染程度等多方面因素，建立處理靈活、運(yùn)行簡(jiǎn)單且高效節(jié)能的廢水治理措施，加強(qiáng)水資源的循環(huán)利用，促進(jìn)我國(guó)白酒企業(yè)的健康、持久發(fā)展。

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