啤酒废水综合治理技术分析与工程实践

时间：2007-05-09 来源： 作者：

啤酒酿造过程产生的废水具有:废水量大，悬浮物质、有机物质含量高等特点。废水本身并无毒性，但含有大量可生物降解的有机物质，直接排人水体，要消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，导致水生物鱼类死亡。而且废水含有大量N、P无机盐等。导致水体富营养化，恶化水质，污染环境。因此对其处理非常重要。
1   啤酒废水的来源及组成
    啤酒生产过程排放的工业废水可分为三部分:一是冷却水，约占总水量的70%;二是酿造涮洗水，占5-6%，属高浓度有机废水;三是包装车间洗瓶、冲冼、杀菌水，约占20%。冷却水可以循环使用，需要处理的主要是后两部分废水。从我国目前生产技术状况统计，生产1吨啤酒需消耗10-30吨水。一个年产5万吨的啤酒厂，年耗水约80一100万吨，工业废水排放量在70-80%之间。各部分废水污染物浓度范围见表1。

 由表1可以看出，各工艺排放的废水污染物浓度差异较大，所以要按污染特点分别处理。
2   工艺流程的确定
2.1 综合回收工艺流程
     啤酒生产的主要原料是粮食，在生产过程中，通过生化反应，把粮食中的淀粉转化成可发酵的糖，在酵母菌的作用下生成C02和酒精。大量的蛋白质作为废弃物分离排放。排放的废酵母泥中蛋白质含量可达45-70%。废酵母泥中还含有十几种生命必需的氨基酸、B族维生素和十几种微量元素。可见对其回收利用作高蛋白饮料添加剂，具有很高的营养价值和经济效益，而且可减少COD污染负荷85%以上。废酵母泥综合回收的方法:通过微压过滤(或离心机脱水)，然后，进行烘干或自然晾干，粉碎后，即成高蛋白饲料添加剂。
     啤酒生产过程排放的另一种废弃物是麦糟和悬浮物很高的糟水，这些悬浮物极易酸化而又难以在短时间内被微生物分解消化，能够造成污泥上浮，破坏处理工艺的正常运行。据试验研究，糖化后的糟水沉淀速度快，且含有一定数量的糖类和蛋白质等，所以对其进行分离作饲料很有必要。目前主要采用以下处理方法:糖化麦糟水先经滚筒过滤机将粗糟皮分离出来作粗饲料，剩下的麦糟水进人沉淀池(一般停留时间2h左右)，下层沉淀物可作为精麦饲料，上清液和中层高浓度液，有机物还相当高，须进一步处理，经上述处理，悬浮物可去除80%以上.
     经上述两个工艺回收蛋白饲料后的出水仍然为高浓度废水.COD一般在5000mg/L左右，还远不能达到排放标准，对环境的污染仍然很大，所以还需进一步处理。目前对高浓度有机废水采用的处理方法主要有厌氧生化和好氧生化相结合的处理方法。
2.2 厌氧工艺分析
     微生物作用下厌氧分解有机物过程是十分复杂的。一般认为，废水的厌氧消化过程包括两个阶段:第一阶段，在不同的厌氧微生物种群作用下，将蛋自质、脂肪、碳水化合物等有机物水解和厌氧分解成脂肪及其他产物，并台成新细胞;第二阶段在有生理独特性的专性厌氧菌一产甲烷菌的作用下，将第一阶段的代谢产物转化成CH4和CO2,。如图1所示。

              
     厌氧法处理啤酒废水的可行性分析:
    (I)从废水中营养物质成分看:啤酒废水中有供微生物生长的丰富物质，其中麦糟:含有葡萄糖、麦芽糖和低分子糊精等。葡萄糖在厌氧条件下，经多种酶的作用，通过EMP途径生成丙酮酸，它是一种重要中间体，可以通过不同途径生成甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、乙醇,CO2和氢，这些都是甲烷菌可以利用的底物。废酵母:含蛋白质50%以上，蛋白质在厌氧条件下分解生成氨基酸，通过氨化作用，脱氨基生成氨，氨又是微生物新细胞合成氮的供体，且对厌氧发酵介质具有缓冲作用，有利于甲烷的生成。核酸:具有传递遗传特性和酶的合成。碳水化合物:是能量的来源。维生素:酵母细胞中含量较多，主要是水溶性B族维生素，它是各种酶活性基的组成部分，另外还含有细菌生长不可缺少的P,K,Na,Mg,Ca,S等无机元素以及Fe,Cu,Zn,Mn,Mo,Co等微量元素。酵母中还含有丰富的酶系统，多达19种，这些酶能加速水中有机物生成可溶性物质(液化阶段)，进而普遍生成乙酸、丙酸、氢,Co:和少量其它物质(产酸阶段)。上述过程都是非产甲烷菌完成的乙酸、丙酸、氢,CO2等简单的化合物在严格厌氧条件下，通产甲烷菌的作用，生成甲烷可见非产甲烷菌和产甲烷是相互依赖，互为对方创造生命活动所需的物质甚础和适宜条件，使厌氧发酵过程达到产酸、产气平衡，从而厌氧发酵得以正常进行。
    (2)从温度及pH值的适宜性分析:啤酒废水进人厌氧发酵设备前由于生产过程温度较高，在排放过程中温度逐渐下降，这是乳酸菌、醋酸菌、大肠杆菌群适宜的生长条件，挥发性酸含量升高(主要为乙酸、丙酸)废水开始酸化，pH一般在4-5之间，这实际上是厌氧发酵的第一阶段。由丁厌氧发酵设备内污泥活性较强，废水进人后，被产甲烷菌群利用生成甲烷气体，挥发性酸减少，接近于零所以发酵设备内和排放口pH接近中性，可见整个厌氧发酵体系能够到维持稳定。

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