石明岩
(东南大学土木工程学院，江苏南京 210096)
[摘要]啤酒废水对环境造成的严重污染不容忽视。简介了近年来我国革新的啤酒废水处理技术及其在工程实践中的应用情况，重点介绍了生物处理技术的新近研究成果，并建议采用UASB技术处理啤酒废水。综述了清洁生产及废水资源化等问题。提出了综合治理啤酒废水的见解。 [关键词]啤酒废水；生物处理；清洁生产；废水资源化
[中图分类号]X703.1 [文献标识码]A [文章编号]1005-829X(2003)01-0016-04
Innovation and practice of brewage wa stewater treatment technique
Shi Mingyan
(College of Civil Engi neeri ng,Southeast U niversity,N anji ng210096,Chi na)
Abstract:The serious environmental pollution brought by brewage wastewater shouldn’t be neglected.T
his pa2 per introduces the innovatory brewage wastewater treatment technique and its application in China.Purification, wastewater utilization and the recent study of biological treatment method are also presented.UASB is recom2 mended to the treatment of brewage wastewater.At last,the synthesis treatment method is put forward.
Key words:brewage wastewater;biological treatment;purification;wastewater utilization
啤酒废水主要源于浸麦、制麦芽、糖化发酵、滤酒、包装等生产工序。废水中主要污染物有糖类、淀粉、蛋白质、醇类、纤维素等有机物，悬浮物一般为酒糟、啤酒花及凝聚蛋白。由于啤酒厂家的工艺设施、设备及规模的不同，废水水质及其变幅范围有一定的差别，一般为:p H5.5～7.0，水温20～25℃, COD1000～2500mg/L,BOD600～1400mg/L, SS200～600mg/L,TN30～70mg/L，属中浓度有机废水,BOD/COD约为0.5～0.7，可生化性良好。 我国现为世界五大啤酒生产国之一。预计2010年我国啤酒产量将达到3000万t〔1〕，以生产1t啤酒平均产生15m3废水计算，则啤酒废水年排放量将超过4亿m3。啤酒废水对环境造成的严重污染已成为突出问题，其处理技术引起了有关方面的充分重视和关注。 1 生物处理方法
1.1 好氧生物处理工艺祛痘除皱美白面膜素
文献〔2〕报道了压力生物氧化+气浮组合工艺处理啤酒废水的试验情况。该工艺具有流程简单，生化反应速度快，停留时间短等优点。在适宜的条件下，出水水质可达到国家企业一级排放标准。
张永明等分别在固定化细胞流化床生物反应器(复合型生物反应器)和气升式接触氧化生物反应器中增加了内循环装置处理啤酒废水，达到了强化气
-液传质，提高处理效率的目的〔3,4〕。
王连军等介绍了好氧分置式膜生物反应器处理啤酒废水的研究情况〔5〕。膜组件是无机陶瓷膜，生物反应器是活性污泥曝气池。实验结果表明，膜出水水质明显优于建设部杂用水水质标准(C J25.1—1989)，宜于回用。
高浓度活性污泥法具有水力停留时间短，不需加热和加药剂等优点。江苏某啤酒厂采用该方法处理啤酒废水。当废水COD为1800～2200mg/L, BOD/COD为0.6～0.65,p H为5～13,SS为400～800mg/L时，出水能达标排放，但运行费用较高。梅荣武等考虑的改进措施是，将调节池与曝气池中的双螺旋曝气头换成软管曝气头或微孔曝气器以及将调节池改造成水解池〔6〕。
CASS法(循环式活性污泥法)是SBR法的一种优化变形，具有工艺简单，耐冲击负荷，占地少，投资省等特点。圣泉集团啤酒有限公司采用CASS工艺处理啤酒废水。进水COD为1439mg/L,BOD为586m
g/L,SS为401mg/L的条件下,COD和BOD 的去除率超过96%,SS去除率也近80%。扣除折旧费，处理成本为0.45元/m3，低于普通活性污泥法和接触氧化法〔7〕。内蒙古某啤酒厂报道了CASS 工艺处理啤酒废水的实践结果〔8〕：在高寒地区采用CASS工艺处理啤酒废水是可行的，且出水水质可
2003年1月第23卷第1期
工业水处理
Industrial Water Treatment
Jan.,2003
Vol.23No.1
达到国家排放标准。
两级好氧生物法能提高处理效率，改善出水水质。如果考虑废水的回用，在二级生物处理后再加上砂滤和消毒，对于水资源紧缺的北方地区大中型啤酒厂而言，可以取得很好的环境和经济效益。但该方法存在工艺流程长，管理不方便，建设和运转费用比较高等弊端〔9〕。衡阳啤酒厂废水处理站采用此方法处理啤酒废水。进水COD为800～1500 mg/L,BOD为400～800mg/L,SS为300～600 mg/L时，
处理后各项指标的去除率均在90%以上，且克服了厌氧处理中要求设备严格密封，操作管理复杂，甲烷不能充分回收利用时易产生爆炸以及散发H2S气体产生二次污染等问题，投资也较省〔10〕。
1.2 厌氧生物处理工艺
厌氧工艺适于处理高浓度有机废水，具有容积负荷高、污泥量少、效果稳定、能耗低、可回收沼气等优点。但启动时间长，某些情况下出水难以达标。 内循环反应器(IC)是由荷兰帕克公司(PAQU ES)根据UASB的原理研制成功的一种厌氧反应器。与其他厌氧工艺相比，它具有占地面积小，沼气收集方便，水力停留时间短等优点。沈阳华润雪花啤酒有限公司首次将该项技术引进国内处理啤酒废水〔11〕。满负荷运行后,COD去除率稳定在80%左右。另外，每年可减少COD排放量570t，节约纳污费75万元，同时还能回收价值45万元的沼气22.5万m3。
聂洪文采用上流厌氧复合反应器(UAMR)中温处理高浓度啤酒废水〔12〕，发现：水温为35℃, COD容积负荷为8～12kg/(m3・d)，水力停留时间>0.4d时,COD去除率可达到80%以上，沼气中CH4比例为70%。
1.3 厌氧-好氧生物处理工艺
厌氧-好氧工艺结合了单独好氧处理和单独厌氧处理的优点，具有处理效率高、基建投资省、占地面积小、运行费用低、污泥量少等优点。
厌氧内循环(IC)反应器适于处理高浓度有机废水，封闭式空气提升(CIRCOX)好氧反应器适于低浓度的啤酒废水和城市污水处理。这两种反应器组合后的优点是占地面积小、处理效率高、剩余污泥少、无臭气排放。上海富仕达酿酒公司应用IC+ CIRCOX工艺处理啤酒废水。进水COD为1000～3000mg/L,BOD为600～1875mg/L,SS为100～600mg/L,N H3-N为12～45mg/L时，出水COD
≤100mg/L,BOD≤30mg/L,SS≤100mg/L,N H3 -N≤15mg/L〔13〕。但该工艺存在设备构造复杂，投资较高，自动化程度要求高，运行管理较麻烦等缺点〔14〕。
在生产规模较大、高浓度废水较多且便于集中收集时，适宜将糖化发酵车间的高浓度废水单独用UASB反应器处理后再与其他低浓度废水混合处理。
曲阜三孔啤酒厂废水处理站采用UASB+生物接触氧化+共聚气浮为主体工艺处理啤酒废水。高浓度和低浓度有机废水处理规模分别为500m3/d 和3500m3/d，出水水质可达到G B8978—1988一级“新、扩、改”标准〔15〕。河南信阳啤酒集团公司采用厌氧UASB+新型生物接触氧化工艺处理啤酒废水。厌氧UASB为常温升流式污泥床反应器，其三相分离器为专利技术设备，可去除60%以上的有机污染物(以COD计)，从而可有效减轻好氧段的负荷，降低土建投资和运行费用；新型生物接触氧化池采用均负荷推流式反应器，活性污泥生物膜共生系统，进水采用多点配水，反应器型式为廊道式，单元投资比通常接触氧化省30%左右，该工艺处理后的出水COD,BOD和SS去除率均在90%以上〔16〕。广
西桂林漓泉啤酒有限公司采用UASB+SBR工艺处理啤酒废水的实践表明，在进水水量、COD浓度和水温均随生产和季节变化的情况下,UASB及SBR出水的COD始终稳定在200～500mg/L和20～30mg/L以下;UASB所产生的沼气被回收作为热风炉的燃料，供饲料烘干使用〔17〕。安徽庐江啤酒厂采用内循环UASB+氧化沟工艺处理啤酒废水,COD去除率超过95%〔18〕。
对活性污泥法与UASB+活性污泥法进行技术经济比较〔19〕(见表1)发现，在一定条件下,UASB+活性污泥法较活性污泥法可减少污泥量82%，降低处理成本82%，节约电耗88%。日本朝日啤酒公司于1999年以前就将其所属的全部啤酒厂的工艺更新为UASB+活性污泥法〔20〕。因此，我国应重视采用UASB技术处理啤酒废水。
厌氧(水解酸化)与好氧生物处理相结合(为主体)的工艺特点是在厌氧过程的前段(水解酸化阶段)不产沼气。其充分利用水解产酸菌世代周期短、可迅速降解有机物的特性，在水解细菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同作用下，将大分子物质、难以生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，提高了污水的可生化性，使
工业水处理2003-01,23(1) 啤酒废水处理技术的革新与实践
污水在后续的好氧池中以较少的能耗和较短的停留时间得到处理，从而提高了污水的处理效率，并减少了污泥生成量〔14〕。该工艺在山东、江苏、珠海等地均有应用成功的实例〔21～23〕，并已发展
成为一种成熟、可靠的工艺。
表1 活性污泥法与UASB+活性污泥法
技术经济比较
项目活性污泥法UASB+活性污泥法COD去除率/%85～9590～95
污泥量/(kg・d-1)123002190
需氧量/(kg・d-1)165001000
处理成本/(元・m-3) 1.030.19
单位电耗/(kW・h・m-3) 1.600.20
注:Q=10000m3/d，进水COD2500mg/L,BOD1400mg/L，电费0.46元/(kW・h)，其他费用按UASB+活性污泥工艺计算。
2 其他方法
水蕹菜是一种优良蔬菜，也是一种理想的生物净化材料。戴全裕等的研究结果表明〔24〕，水蕹菜可以去除啤酒废水中95%以上的N,P和70%以上的COD。同时，每亩水面可获利2500元/a。
郑爱榕等应用光合细菌将啤酒废水中的有机质降解为无机质，用甲壳质絮凝沉降除去光合细菌后加入螺旋藻进行培养〔25〕。研究发现，光合细菌和螺旋藻可完全去除废水中的COD和N H3-N，而且能回收数量可观、营养价值高的螺旋藻。满春生等对用啤酒废水培养单细胞蛋白(SCP)也有研究〔26〕。 吴敦虎等尝试采用硼泥复合混凝剂解决低温时生化法处理啤酒废水受到限制的问题〔27〕。此种混凝剂完全以废弃物为原料生产，具有成本低、沉降速度快、低温时效果好等优点，有一定应用前景。实验表明,COD去除率可达71%以上,SS去除率超过94%，再经双层滤料过滤或曝气生化处理，出水可达标排放。但物化法处理啤酒废水存在运行费用高，沉渣量大，处置麻烦等问题，做为生物处理的辅助处理较适宜〔10〕。
开封环科所对土地快速渗滤系统(RI)处理啤酒废水作了研究，可得到89%～98%及97%～99%的COD及BOD去除率，且采取相应的管理和防渗措施可防止对地下水产生不利影响，但需足够的场地〔28〕。
3 废水资源化与清洁生产
李兴革等归纳了啤酒生产过程中副产物的综合利用办法，见表2〔29〕。
目前文献报道的节水措施有:(1)采用逆流浸渍工序。从整个浸渍工艺而言，集中排放浸麦废水
表2 啤酒生产过程中副产物的综合利用副产物来源过程转化产物转化产物用途
麦根大麦发芽
复合磷酸二酯酶糖浆
复合磷酸酯酶片
肝炎、再生性
障碍贫血等疾病
糖化废液糖化麦汁柠檬酸、沼气酸性调味品、能源产热糖化糟麦汁过滤
高蛋白饲料、
α-淀粉酶、
碱性蛋白酶、栽培蘑菇
粗饲料、生产麦芽糊精、
饴糖、水解面筋、提高烟盒工艺品
食用菌栽培经济效益二氧化碳前发酵液体二氧化碳、干冰饮料业
废酵母泥后发酵蛋白饲料添加剂、
酵母浸膏、精粉
饲料业、发酵原料、
制药业次酒灌装过程饮料回收饮料新产品
4次，废水污染物浓度一次比一次低，因此可考虑增添一个蓄水池，贮存浸断3和浸断4排除的浸麦洗麦废水，作为浸渍下一批时浸断1和浸断2的浸麦洗麦用水〔19〕;(2)洗瓶机终洗水基本上未受污染，经回收后可直接用于洗瓶机初洗或冲洗地面〔30〕;(3)灌装真空泵循环水回收后用于啤酒杀菌机的最后喷淋降温〔31〕;(4)利用低浓度废水对锅炉进行除尘等〔30〕。
文献〔32〕提出了减少酒损的具体措施:(1)根据双乙酰还原情况，尽可能提前降温，促进酵母凝聚，减少酵母排放次数;(2)加强对啤酒理化指标控制;
蜡烛灯效果图(3)降低罐酒温度、压力;(4)罐酒过程中控制好巴氏灭菌温度;(5)注意选用性能先进的灌装国产设备。 废碱性洗涤液集中排放时，废水的p H值在11以上，废水的COD值也随之上升，并持续数小时之久，这对生物处理装置中的微生物有强烈的毒害作用，因此，废碱性洗涤液应单独处置，不宜直接排放〔19〕。左永泉建议在排放前，设置平衡调节池，将p H值调为6～9〔33〕。
左永泉提出应设置硅藻土澄清池，将冲洗下来的滤饼浆水送至澄清池，使其固体部分沉淀下来，以降低废水的SS〔33〕。
4 啤酒废水排放量的季节不均匀性问题
啤酒存放期决定了啤酒生产存在着旺季和淡季，啤酒废水排放量也因此而变，即有一个季节不均性〔34〕。但是，它常被设计者所忽视，从而造成有些处理工程因旺季超负荷运行而使水质不易达标；而淡季运行费用偏高。季节不均匀性不能像日不均匀性可以采用调节池来调节，而必须以适当的规模和内部配置来适应。
5 结语
根据啤酒厂所在地理位置将啤酒废水控制策略分为:(1)位于城市市区内并可纳入城市污水收集系统的啤酒厂，可在工厂内部进行一级处理后统一纳
专论与综述 工业水处理2003-01,23(1)
入城市污水厂一并处理，这样可节省投资和占地面积，且可降低处理成本;(2)位于城市市区内不能纳入城市污水收集系统的啤酒厂，可通过清洁生产和革新工艺，做到废水资源化，减少污染物排放量;(3)位于城镇郊区的啤酒厂，可经调节均化及沉淀等一级物化处理，去除大部分悬浮物并调节p H值，符合《农田灌溉水质标准》后浇灌农田，这样不仅可以增加土壤肥效，还可减少农田开采水量，做到农业资源化利用。但要处理好非农灌时间废水的存储问题〔35〕。
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[作者简介]石明岩(1972— ),2000年毕业于哈尔滨工业大学，讲师，博士。
[收稿日期]2002-06-30
水处理动态
大面积U F膜———化学工业日报(日),2002-09-06
栗田工业株式会社开发成功72m2大面积U F膜，比过去的膜面积提高3倍。因而设备、生产成本大大降低。用这种大面积膜制的水处理设备预计2003年春天投入使用。
(乐志强供稿)
工业水处理2003-01,23(1) 啤酒废水处理技术的革新与实践
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