啤酒厂污水处理的技术研究分析

目前，国内外普遍采用生化法处理啤酒污水.根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类.
　　
　　啤酒厂污水处理：一、好氧生物处理
　　
　　好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒污水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量(释放于水中).这类方法没有考虑到污水中有机物的利用问题，因此处理成本较高.活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法.
　　
　　啤酒厂污水处理：1活性污泥法活性污泥法是中、低浓度有机污水处理中使用最多、运行最可靠的方法，具有投资省、处理效果好等优点.该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池.污水进入曝气池后，与活性污泥(含大量的好氧微生物)混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解污水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成.我国的珠江啤酒厂、烟台啤酒厂、上海益民啤酒厂、武汉西湖啤酒厂、广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒污水.据报道，进水CODcr为1200～1500mg.L-1时，出水CODcr可降至50～100mg.L-1，去除率为92%～96%.活性污泥法处理啤酒污水的缺点是动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀.
　　
　　污泥膨胀的原因是啤酒污水中碳水化合物含量过高，而N，P，Fe等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，导致微生物不能正常生长而死亡.解决的办法是投加含N，P的化学药剂，但这将使处理成本提高.而较为经济的方法是把生活污水(其中N，P浓度较大)和啤酒污水混合.
　　
　　间歇式活性污泥法(SBR)通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，污水处理时间也短于普通活性污泥法.例如，珠江啤酒厂引进比利时SBR专利技术，污水处理时间仅需19～20h,比普通活性污泥法缩短10～11h，CODcr的去除率也在96%以上.扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒污水，也收到了同样的效果.刘永淞等认为，SBR法对污水的稀释程度低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短时间内使污泥获得再生.
　　
　　啤酒厂污水处理：2深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂、我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法(超深水曝气)处理啤酒污水.深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成.将污水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即污水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的.其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等.据测定，当进水BOD5浓度为2400mg.L-1时，出水浓度可降为50mg.L-1，去除率高达97.92%.当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等.
　　
　　啤酒厂污水处理：3生物膜法与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对污水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题.生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒污水治理中均被采用，主要是降低啤酒污水中的BOD5.
　　
　　生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气.这种方法可以得到很高的生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法.国内的淄博啤酒厂、青岛啤酒厂、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的污水治理中采用了这种技术.青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒污水中CODcr和BOD5的去除率分别在80%和90%以上.在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气(P=0.25～0.30MPa)，目的在于强化氧的传质，有效提高污水中的溶解氧浓度，以满足中、高浓度污水中微生物和有机物氧化分解的需要.结果表明，当容积负荷≤13.33kg.m-3.d-1COD,停留时间为3～4h时，COD和BOD平均去除率分别达到93.52%和99.03%.由于停留时间缩短为原来的1/3～1/4，运转费用也较低.
　　
　　生物转盘是较早用以处理啤酒污水的方法.它主要由盘片、氧化槽、转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现污水与盘上生物膜的接触和充氧.该法运转稳定、动力消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度污水时需增加转盘组数.该方法在美国应用较为普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用.据报道，污水中BOD5的去除率在80%以上.
　　
　　啤酒厂污水处理：二、厌氧生物处理
　　
　　厌氧生物处理适用于高浓度有机污水(CODcr＞2000mg.L-1,BOD5＞1000mg.L-1).它是在无氧条件下，靠厌气细菌的作用分解有机物.在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%～90%转化为沼气(甲烷)，而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料.因此，啤酒污水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注.
　　
　　厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒污水的治理方面应用最为成熟.UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气-液-固分离系统(三相分离室).污水从反应器底部加入，在上向流、穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气(气泡).气、液、固(悬浮污泥颗粒)一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出.
　　
　　截止1990年9月，全世界已建成30座生产性UASB反应器用于处理啤酒污水，总容积达60600m3.国内已有北京啤酒厂、沈阳啤酒厂等厂家利用UASB来处理啤酒污水.荷兰、美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒污水CODcr的去除率为80%～86%,北京啤酒厂UASB处理装置的中试结果也保持在这一水平，而且其沼气产率为0.3～0.5m3.kg-1(COD).清华大学在常温条件下利用UASB厌氧处理啤酒污水的研究结果表明，进水CODcr浓度为2000mg.L-1时，去除率为85%～90%.沈阳啤酒厂采用回收固形物及厌氧消化综合治理工艺，实行清污分流，集中收集CODcr大于5000mg.L-1的高浓度有机污水送入UASB进行厌氧处理，污水中CODcr的质能利用率可达91.93%.
　　
　　实践证明，UASB成功处理高浓度啤酒污水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥.颗粒污泥的形成是厌氧细菌群不断繁殖、积累的结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适当高的水力负荷将产生污泥的水力筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥，同时产生剪切力，使污泥不断旋转，有利于丝状菌互相缠绕成球.此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜pH值为6.8～7.2.一定的碱度既能维持细菌生长所需的pH值，又能保证足够的平衡缓冲能力.由于啤酒污水的碱度一般为500～800mg.L-1(以CaCO3计)，碱度不足，所以需投加工业碳酸钠或氧化钙加以补充.研究表明，在UASB启动阶段，保持进水碱度不低于1000mg.L-1对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的良好运行十分必要.应该指出，啤酒污水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为UASB的成功运行提供了十分有利的条件.
　　
　　总之，UASB具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒污水的治理.其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500mg.L-1左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放.