啤酒廢水處理工藝的探討

啤酒廢水處理工藝的探討

中國是主要的啤酒生產(chǎn)國家。近年來，隨著啤酒產(chǎn)量的增加，啤酒廢水的產(chǎn)量也顯著增加。啤酒廢水對環(huán)境的污染正在加劇。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。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:水量大,來源復(fù)雜,有機物含量高,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厭氧和好氧處理及啤酒廢水處理1.1sequercingbatchrectingblotsludge工藝流程UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed)系統(tǒng)內(nèi)微生物量大,負荷能力高,適用于高濃度有機廢水的處理,能適應(yīng)較大幅度的負荷沖擊、溫度和pH變化。SBR(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)工藝由于分為進水、反應(yīng)、沉淀、排水、靜置5個階段,每一個階段都可以靈活控制,具有占地面積小、運行穩(wěn)定的優(yōu)點。李智超等研究了UASB-SBR工藝處理啤酒廢水,處理水量為8000m3/d,原水質(zhì):CODCr=2500mg/L,BOD5=800mg/L,SS=300mg/L,pH=6.5~9,處理后水質(zhì):CODCr≤80mg/L,BOD5≤30mg/L,SS≤70mg/L,pH=6~9,出水達到了國家一級排放標準。1.2啤酒廢水的預(yù)處理CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)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、運行穩(wěn)定的特點。萬田英等人采用UASB-CASS工藝處理3000m3/d的啤酒廢水,UASB水力停留時間為10h,CASS一個周期為7h。進水水質(zhì)指標為:CODCr2500~3500mg/L,BOD5≤1000~2000mg/L,氨氮≤25~80mg/L,SS≤500~900mg/L;出水水質(zhì)指標為CODCr≤80mg/L,BOD5≤20mg/L,氨氮≤15mg/L,SS≤70mg/L,出水達到《啤酒工業(yè)污染物排放標準》(GB19821-2005)。處理費用為0.556元/m3。時鵬輝等采用UASB-CASS組合工藝治理啤酒廢水,廢水量1500m3/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%。廢水排放達到污水綜合排放標準(GB8978-1996)二級標準。1.3接觸氧化工藝EGSB(ExpandedGranularSludgeBed)膨脹顆粒污泥床與UASB相比具有單獨的出水回流系統(tǒng),更大的高徑比,抗沖擊符合能力更強,接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法特點,污泥濃度更大,抗沖擊負荷能力更強。丁振宇等研究了EGSB+生物接觸氧化工藝處理啤酒廢水,啤酒銷售旺季時廢水量可達4000m3/d以上,淡季時則僅有2000m3/d左右;COD、BOD5、SS、NH3-N和TP的去除率分別達到98.1%、98.5%、95.4%、82%和86.7%;運行成本約為0.711元/m3。1.4運行模式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,具有高負荷、去除率高的優(yōu)點。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)分為兩個區(qū),運行模式類似于SBR法,O區(qū)的出水和D區(qū)的污泥均可根據(jù)系統(tǒng)運行情況回流到A區(qū)或者O區(qū)的前端,整個系統(tǒng)調(diào)整靈活,池體利用率高,處理效果穩(wěn)定。羅山源等研究了USFB-AODT工藝處理啤酒廢水,進水CODCr=1500mg/L,NH3-N=50mg/L,SS=1000mg/L。出水CODCr為69~88mg/L,NH3-N為1.65~1.86mg/L,SS為42~46mg/L,達到《污水綜合排放標準》(GB8979-1996)一級標準。1.5廢水處理及蒸發(fā)EC(外循環(huán)厭氧反應(yīng)器)比IC和EGSB更加先進,主要特點為:高徑比較大,占地面積小,出水進行回流,反應(yīng)器內(nèi)升流速度可以達到5~12m/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。韓洪軍等研究了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《污水綜合排放標準》(DB21/1627-2008)。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)約費用約124萬元。1.6工藝路線及形成水回收和預(yù)處理模式水解酸化作為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)達標。白春節(jié)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間為4h,UASB的水力停留時間為5.3h,A池水力停留時間為42min,O池的水力停留時間為12h。處理后出水水質(zhì)達到了《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級標準。2啤酒廢水處理新技術(shù)2.1壓縮劑膜mbr處理啤酒廢水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,陳宇等研究認為射流曝氣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物的能力,而且提高了系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。2.2有機氧生物處理微生物燃料電池(MFC)是利用微生物的催化作用進行化學(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0.451V,最大輸出功率為2.89W/m3。陽極室的出水直接進入陰極室,利用陰極室的好氧微生物進一步降解有機物,對啤酒廢水COD的總?cè)コ士蛇_92.2%~95.1%。與傳統(tǒng)工藝相比處理速度快,而且還可以進行能源回收利用。2.3光合細菌治理啤酒廢水實驗光合細菌能利用多種物質(zhì)作為碳源和能源合成很多營養(yǎng)物質(zhì),光合細菌污水處理可以同時實現(xiàn)污染削減與資源回收。戴曉等研究了光合細菌(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,實驗結(jié)果表明:白天厭氧,夜晚好氧,光線不足時增加補充光源為最佳條件。在此條件下48h內(nèi)啤酒廢水中COD去除率達到70%,污水中有機物轉(zhuǎn)化為菌體單細胞蛋白的轉(zhuǎn)化率達到26%。與傳統(tǒng)工藝相比,不但降低了處理費用,還能回收能源產(chǎn)生效益。3啤酒廢水處理的生物治理技術(shù)啤酒廢水的特點決定了其治理技術(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、運行管理簡單、