啤酒廢水綜合治理技術分析與工程實踐

時間：2007-05-09 來源： 作者：

啤酒釀造過程產生的廢水具有:廢水量大，懸浮物質、有機物質含量高等特點。廢水本身并無毒性，但含有大量可生物降解的有機物質，直接排人水體，要消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，導致水生物魚類死亡。而且廢水含有大量N、P無機鹽等。導致水體富營養(yǎng)化，惡化水質，污染環(huán)境。因此對其處理非常重要。
1   啤酒廢水的來源及組成
    啤酒生產過程排放的工業(yè)廢水可分為三部分:一是冷卻水，約占總水量的70%;二是釀造涮洗水，占5-6%，屬高濃度有機廢水;三是包裝車間洗瓶、沖冼、殺菌水，約占20%。冷卻水可以循環(huán)使用，需要處理的主要是后兩部分廢水。從我國目前生產技術狀況統(tǒng)計，生產1噸啤酒需消耗10-30噸水。一個年產5萬噸的啤酒廠，年耗水約80一100萬噸，工業(yè)廢水排放量在70-80%之間。各部分廢水污染物濃度范圍見表1。

 由表1可以看出，各工藝排放的廢水污染物濃度差異較大，所以要按污染特點分別處理。
2   工藝流程的確定
2.1 綜合回收工藝流程
     啤酒生產的主要原料是糧食，在生產過程中，通過生化反應，把糧食中的淀粉轉化成可發(fā)酵的糖，在酵母菌的作用下生成C02和酒精。大量的蛋白質作為廢棄物分離排放。排放的廢酵母泥中蛋白質含量可達45-70%。廢酵母泥中還含有十幾種生命必需的氨基酸、B族維生素和十幾種微量元素�？梢妼ζ浠厥绽�用作高蛋白飲料添加劑，具有很高的營養(yǎng)價值和經濟效益，而且可減少COD污染負荷85%以上。廢酵母泥綜合回收的方法:通過微壓過濾(或離心機脫水)，然后，進行烘干或自然晾干，粉碎后，即成高蛋白飼料添加劑。
     啤酒生產過程排放的另一種廢棄物是麥糟和懸浮物很高的糟水，這些懸浮物極易酸化而又難以在短時間內被微生物分解消化，能夠造成污泥上浮，破壞處理工藝的正常運行。據(jù)試驗研究，糖化后的糟水沉淀速度快，且含有一定數(shù)量的糖類和蛋白質等，所以對其進行分離作飼料很有必要。目前主要采用以下處理方法:糖化麥糟水先經滾筒過濾機將粗糟皮分離出來作粗飼料，剩下的麥糟水進人沉淀池(一般停留時間2h左右)，下層沉淀物可作為精麥飼料，上清液和中層高濃度液，有機物還相當高，須進一步處理，經上述處理，懸浮物可去除80%以上.
     經上述兩個工藝回收蛋白飼料后的出水仍然為高濃度廢水.COD一般在5000mg/L左右，還遠不能達到排放標準，對環(huán)境的污染仍然很大，所以還需進一步處理。目前對高濃度有機廢水采用的處理方法主要有厭氧生化和好氧生化相結合的處理方法。
2.2 厭氧工藝分析
     微生物作用下厭氧分解有機物過程是十分復雜的。一般認為，廢水的厭氧消化過程包括兩個階段:第一階段，在不同的厭氧微生物種群作用下，將蛋自質、脂肪、碳水化合物等有機物水解和厭氧分解成脂肪及其他產物，并臺成新細胞;第二階段在有生理獨特性的專性厭氧菌一產甲烷菌的作用下，將第一階段的代謝產物轉化成CH4和CO2,。如圖1所示。

              
     厭氧法處理啤酒廢水的可行性分析:
    (I)從廢水中營養(yǎng)物質成分看:啤酒廢水中有供微生物生長的豐富物質，其中麥糟:含有葡萄糖、麥芽糖和低分子糊精等。葡萄糖在厭氧條件下，經多種酶的作用，通過EMP途徑生成丙酮酸，它是一種重要中間體，可以通過不同途徑生成甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、乙醇,CO2和氫，這些都是甲烷菌可以利用的底物。廢酵母:含蛋白質50%以上，蛋白質在厭氧條件下分解生成氨基酸，通過氨化作用，脫氨基生成氨，氨又是微生物新細胞合成氮的供體，且對厭氧發(fā)酵介質具有緩沖作用，有利于甲烷的生成。核酸:具有傳遞遺傳特性和酶的合成。碳水化合物:是能量的來源。維生素:酵母細胞中含量較多，主要是水溶性B族維生素，它是各種酶活性基的組成部分，另外還含有細菌生長不可缺少的P,K,Na,Mg,Ca,S等無機元素以及Fe,Cu,Zn,Mn,Mo,Co等微量元素。酵母中還含有豐富的酶系統(tǒng)，多達19種，這些酶能加速水中有機物生成可溶性物質(液化階段)，進而普遍生成乙酸、丙酸、氫,Co:和少量其它物質(產酸階段)。上述過程都是非產甲烷菌完成的乙酸、丙酸、氫,CO2等簡單的化合物在嚴格厭氧條件下，通產甲烷菌的作用，生成甲烷可見非產甲烷菌和產甲烷是相互依賴，互為對方創(chuàng)造生命活動所需的物質甚礎和適宜條件，使厭氧發(fā)酵過程達到產酸、產氣平衡，從而厭氧發(fā)酵得以正常進行。
    (2)從溫度及pH值的適宜性分析:啤酒廢水進人厭氧發(fā)酵設備前由于生產過程溫度較高，在排放過程中溫度逐漸下降，這是乳酸菌、醋酸菌、大腸桿菌群適宜的生長條件，揮發(fā)性酸含量升高(主要為乙酸、丙酸)廢水開始酸化，pH一般在4-5之間，這實際上是厭氧發(fā)酵的第一階段。由丁厭氧發(fā)酵設備內污泥活性較強，廢水進人后，被產甲烷菌群利用生成甲烷氣體，揮發(fā)性酸減少，接近于零所以發(fā)酵設備內和排放口pH接近中性，可見整個厭氧發(fā)酵體系能夠到維持穩(wěn)定。

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