淺議高濃度啤酒稀釋用水的處理

王倩

摘要：隨著我國釀酒產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，釀酒稀釋用水的排放逐漸為人們所關(guān)注，而其中啤酒作為酒類產(chǎn)業(yè)中規(guī)模最大的種類，排放總量巨大且逐年增加，越來越多的企業(yè)開始研究啤酒稀釋用水的處理方法。啤酒稀釋用水來自不同的生產(chǎn)車間，而不同的生產(chǎn)車間通常采用不同的稀釋指標(biāo)。本文就高濃度啤酒稀釋用水處理進(jìn)行了討論，在分析傳統(tǒng)稀釋用水處理方法的基礎(chǔ)上提出了更高效的改良處理方法，希望能夠?qū)ζ【飘a(chǎn)業(yè)稀釋用水處理有所幫助。

關(guān)鍵詞：高濃度；稀釋；處理措施

前言

啤酒稀釋用水通常含有糖類和醇類有機(jī)物，雖然稀釋用水本身無毒，但溶液有機(jī)物濃度較高且容易腐敗，如在水體中自凈會消耗水中大量氧氣，造成水中生物因缺氧死亡，對水質(zhì)造成污染。就我國大多數(shù)啤酒廠的稀釋用水處理方法來看，大多素采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行處理，而新的處理方法不僅能夠更高效地處理高濃度稀釋用水，還能降低成本和能耗的投入，是未來改良處理方法的發(fā)展方向。

一、高濃度啤酒稀釋基本概念

高濃度啤酒稀釋指的是通過糖化技術(shù)生產(chǎn)的高濃度原漿溶液在發(fā)酵后加入不同濃度和不同比例的稀釋水，從而達(dá)到需求的酒精含量。該技術(shù)成熟在引入我國十余年內(nèi)已經(jīng)被成熟地應(yīng)用在啤酒釀造的過程中，但在稀釋用水處理上投入成本較高，需要采用合理的方法進(jìn)行改良。

二、稀釋用水傳統(tǒng)處理方法

深井曝氣法。這種處理方法是將高濃度稀釋用水引入曝氣井中和污泥混合，同時(shí)向污水中輸送被添加微生物的空氣，使混合物中的有機(jī)物能夠被微生物快速氧化并分解后溶于水。我國自上世紀(jì)八十年開開始使用曝氣技術(shù)進(jìn)行稀釋用水處理，能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速降低單位體積稀釋用水的有機(jī)物含量，一般情況下，當(dāng)深井中平均溶解氧含量在20到30毫克每升時(shí)，使用曝氣法能夠使環(huán)境中生化需氧量去除率達(dá)到百分之九十以上。

厭氧污泥處理法。運(yùn)用厭氧污泥進(jìn)行稀釋用水處理的方法比較多，本文針對升流式厭氧污泥床進(jìn)行討論。稀釋用水經(jīng)過引流到反應(yīng)設(shè)備的底部，污泥在堆積時(shí)產(chǎn)生大量沼氣，沼氣在污泥中的運(yùn)動(dòng)會對泥水混合物產(chǎn)生攪拌作用，在攪拌的同時(shí)稀釋用水中的有機(jī)物會被沼氣附著并逐漸分解。這種處理方法能夠使得污泥在攪拌時(shí)逐步成為顆粒，從整體上縮短了水處理工藝周期，不需要借助人工或其他設(shè)備進(jìn)行攪拌。

厭氧膨脹顆粒污泥處理法。這種處理方法是通過顆粒的膨脹使得稀釋用水和污泥接觸更加充分，提升有機(jī)物的分解效率。其他類型的稀釋用水處理法大多適用于25到65攝氏度的中高溫稀釋用水，而厭氧膨脹顆粒污泥處理法在低溫稀釋用水處理上效果顯著，在處理15到20攝氏度稀釋用水用時(shí)四小時(shí)，進(jìn)水化學(xué)需氧量為411到580毫克每升，在控制進(jìn)水量的基礎(chǔ)上能夠確保有機(jī)物去除率在百分之九十以上。通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用厭氧膨脹顆粒污泥處理法能夠有效降低進(jìn)水量，確保水處理時(shí)間穩(wěn)定在一天之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)稀釋用水有機(jī)物去除率達(dá)到百分之九十以上，并且使得水分在處理后不需再次進(jìn)行水循環(huán)，有效地降低了處理成本。

厭氧序批式反應(yīng)法。這種處理方法相比厭氧污泥處理法和厭氧膨脹顆粒污泥處理法具有更高的可實(shí)踐性，更加穩(wěn)定且投入耕地，通過厭氧序批式反映法處理有機(jī)物降解率提升十個(gè)百分點(diǎn)，對照化學(xué)需氧量降解率高達(dá)百分之六十五，高于連續(xù)硝化處理法十一個(gè)百分點(diǎn)，且處理時(shí)間段大大縮短，能在其他方法傳統(tǒng)處理方法處理時(shí)間內(nèi)處理更多污水，充分說明了厭氧序批式處理法的優(yōu)越性。

三、優(yōu)化組合處理方法

改良的稀釋用水處理方法在利用厭氧好氧的理論基礎(chǔ)上結(jié)合了兩種工藝的有點(diǎn)，在確保有機(jī)物去除率的基礎(chǔ)上降低了處理時(shí)需要投入的能耗，也降低了污染物產(chǎn)出量。傳統(tǒng)稀釋用水處理方法中好氧工雖然能夠快速降低稀釋用水中的有機(jī)物，但耗能量較高且會產(chǎn)生較多污染物，而厭氧工藝具有較強(qiáng)的節(jié)能性，但在用水處理上效果欠佳，排水水質(zhì)較差，無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)和完成用水處理目標(biāo)。厭氧-好氧結(jié)合處理技術(shù)在吸取兩種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)克服了缺點(diǎn)，不僅提升了稀釋用水處理效果，使處理水排放效果高于排放標(biāo)準(zhǔn)，還確保使用較低能源，減少對環(huán)境的污染，這種優(yōu)化組合處理方法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在我國眾多啤酒生產(chǎn)廠家中。除此之外，在稀釋高濃度稀釋用水時(shí)采用反應(yīng)器和曝氣池串聯(lián)的方法能夠有效地提升處理經(jīng)濟(jì)性，確保了工藝的基本穩(wěn)定性，同時(shí)，串聯(lián)的方法也實(shí)現(xiàn)了兩設(shè)備對部分組成構(gòu)建的公用，提升了運(yùn)行的自動(dòng)化程度，降低了使用設(shè)備成本，在處理過程中，IC反應(yīng)器在處理稀釋用水時(shí)產(chǎn)生的污泥顆粒還可以銷售到農(nóng)機(jī)具單位或用于灌溉和綠化等園藝工作，進(jìn)一步降低處理成本，一般處理結(jié)束后稀釋用水中的有機(jī)物含量在34到45毫克每升，有機(jī)物的平均去除率在百分之九十五以上。

水解酸化-生物接觸相結(jié)合處理法。這種處理法是將池內(nèi)水進(jìn)行酸化后再繼續(xù)處理，酸化后池水可以減輕百分之三十的耗氧量負(fù)擔(dān)，之后采用生物接觸法對稀釋用水做進(jìn)一步處理。在厭氧處理階段能夠?qū)⑾♂層盟邪俜种耸陨系挠袡C(jī)物順利去除，極大地降低了處理成本，剩余有機(jī)物的處理動(dòng)能消耗較低，且SS、COD和BOD得去除率分別達(dá)到81.5%、87%和98.2%，處理之后的廢水基本達(dá)到稀釋用水排放標(biāo)準(zhǔn)，污染物和有機(jī)物含量滿足水體自凈標(biāo)準(zhǔn)，不會對水質(zhì)造成嚴(yán)重危害。

厭氧-缺氧-好氧在處理稀釋用水處理方法具有較強(qiáng)的使用性，大多數(shù)稀釋用水處理工藝都能夠應(yīng)用這種方法縮短處理流程和實(shí)踐，同時(shí)防止污泥膨脹產(chǎn)生顆粒，提升了有機(jī)物講解的速度，使得污泥能夠在短時(shí)間內(nèi)完成沉淀。采用這種模式比較經(jīng)典的工藝就是水解酸化-序批式活性污泥（SBR）-生物吸附（曝氣）串聯(lián)工藝，充分吸收了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)低能耗、低污染地高效完成稀釋用水的工作。其中水解酸化過程能夠在降低用水酸堿度的同時(shí)消耗掉部分有機(jī)物，從而提升了稀釋用水的可生化性，曝氣池有效降低了稀釋用水后續(xù)處理負(fù)擔(dān)，通過產(chǎn)生沼氣能夠在短時(shí)間內(nèi)利用生物的附著性去掉百分之五十以上的有機(jī)物。采用上述工藝的高濃度稀釋用水處理工藝的流程相對比較簡單，投入的時(shí)間成本、能耗成本比較低。舉例來說，進(jìn)水COD為1800mg/L時(shí)，進(jìn)水容積負(fù)荷為1.43kgCOD/（m3·d），出水COD小于150mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)到93.3%以上，運(yùn)行費(fèi)用為0.54元/m3。在水解酸化和生物接觸氧化相結(jié)合基礎(chǔ)上加入外循環(huán)（EC）厭氧工藝，較之未加入外循環(huán)（EC）厭氧的工藝COD、BOD去除率高出10%，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，剩余污泥量明顯減少，由于好氧段進(jìn)水的COD和池中污泥濃度的下降，使得整個(gè)系統(tǒng)節(jié)約能耗，COD、BOD、NH4+-N、TN和TOC去除率分別達(dá)到97.5%、98.5%、85%、75%和98.5%，最終完成對高濃度啤酒用水的處理工作。

結(jié)束語

綜上所述，啤酒行業(yè)的快速發(fā)展和能源逐漸稀缺，高濃度啤酒稀釋用水的傳統(tǒng)處理方法已經(jīng)滿足不了龐大的市場需求，耗能量少、成本低廉且環(huán)保無污染的處理方法將逐步取代傳統(tǒng)稀釋用水處理方法，為啤酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)勁助力。

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