釀酒廢水的特性和廢水處理工藝流程
眾所周知,酒的制作是以水為介質(zhì)的,在其釀造過程中需用大量的工藝水和清洗水。在食品廢水處理中釀酒廢水會含有許多釀造過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物和廢棄物。但是,目前許多酒廠的廢水是直接排放而且未經(jīng)過處理的。所以,釀酒廢水處理已經(jīng)成為了我國水污染處理中的一大問題。
一、釀酒廢水的特性
釀酒原料一般采用農(nóng)作物,在生產(chǎn)工藝過程中會產(chǎn)生的廢水均屬有機(jī)廢水。對于不同的酒,所產(chǎn)生的廢水量和廢水中有害物的濃度有所區(qū)別。
在釀酒生產(chǎn)主要是生產(chǎn)白酒或酒精,在生產(chǎn)過程中,每1噸酒或酒精要排放14-16m3酒糟液,糟液中含有大量的有機(jī)物,從廢水水質(zhì)可以看出,白酒或酒精生產(chǎn)后產(chǎn)生的酒糟廢水中懸浮物濃度比較高,達(dá)到20000mg/L左右,有機(jī)物濃度也非常高,一般達(dá)到33000~35000mg/L,但可生化性較好。
釀造啤酒的主要原料是大麥、大米和啤酒花。釀造的方法隨啤酒種類不同而異。但一般分為制麥和釀造兩大工藝流程。有的啤酒廠外購麥芽,只有釀造工藝。制麥,也稱麥芽制造。該工藝過程用水,有浸麥用水和冷卻用水。主要污染來自浸麥用水。浸麥廢水是一種顏色很深、易腐敗的有機(jī)廢水,COD濃度500~800mgL,BOD5濃度300~500mgL。廢水產(chǎn)生量,一般每生產(chǎn)1t成品麥芽約產(chǎn)生30t左右,采取間歇排放的方式。白酒或酒精生產(chǎn)廢水中的有機(jī)物濃度則更高。
二、釀酒廢水處理工藝流程
由于白酒、酒精或啤酒生產(chǎn)廢水中的有機(jī)物含量較高,具有較好的生化性,所以對于釀酒廢水通常采用生化法進(jìn)行處理,但由于白酒和酒精生產(chǎn)中的有機(jī)物特別高,所以必須進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)濟(jì)上可行,就采用厭氧的方式使大量的有機(jī)物生成沼氣,利用沼氣進(jìn)行發(fā)電供給釀酒過程中所需的能源;若從經(jīng)濟(jì)上不具有發(fā)電效益,可將大量的含有機(jī)物的渣通過過濾或沉降的方式進(jìn)行分離,分離后的渣可作為飼料。
1.預(yù)處理
(1)常用的預(yù)處理方法包括過濾法、重力沉淀法、氣浮法、離心法、中和法等。白酒廢水中通常含有谷殼、麥麩、破碎糧食顆粒等懸浮物質(zhì)。為避免管道等設(shè)施的堵塞,使后續(xù)處理設(shè)施能順利進(jìn)行,需要對廢水中較大的固體垃圾進(jìn)行清除,通常是用設(shè)置離心或氣浮分離裝置和初沉池,或是用格柵過濾。白酒廢水PH小,對微生物的生長不利,也會抑制*菌生長,對此需設(shè)置調(diào)節(jié)池或設(shè)置水解酸化池,利用兼性水解菌對有機(jī)物進(jìn)行初級分解,調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量。減輕后續(xù)處理負(fù)荷,并為后續(xù)處理創(chuàng)造穩(wěn)定條件。
(2)綜合利用為主的預(yù)治理方法
① 底鍋水提取乳酸:蒸餾底鍋水是白酒釀造生產(chǎn)過程中的主要廢水污染源,其中含有大量的有機(jī)成分。
② 發(fā)酵廢水(黃水)酯化:酒醅在發(fā)酵過程中產(chǎn)生黃水。黃水在窖池養(yǎng)護(hù)、窖泥制作、底鍋水回收等方面有一定的功效,但許多企業(yè)黃水的利用率低。同時(shí),由于黃水COD、BOD含量大,常規(guī)污水處理工藝需用新鮮水將其稀釋35倍左右,這樣會浪費(fèi)大量用水。而對黃水中的有益成分如酸、酯、醇類物質(zhì)進(jìn)行提取,提取后的黃水不需清水稀釋,可直接進(jìn)行常規(guī)的“生化+物化”處理。
2.生化處理
對廢水的生化處理系統(tǒng)。一般分為好氧法、厭氧法和厭氧-好氧法處理等
(1)厭氧處理:厭氧法具有負(fù)荷高、能耗低、投資小、可回收能源等優(yōu)點(diǎn)。對大濃度廢水進(jìn)行厭氧處理可以獲得*氣,同時(shí)對有機(jī)物的去除也有一定的效果。適用于對白酒廢液如“黃水”“底鍋水”“發(fā)酵盲溝水”等濃度有機(jī)廢水的處理。目前,主要是圍繞各型反應(yīng)器的研究開發(fā)并予以工程實(shí)踐,如AF(厭氧生物濾池)、AVB(厭氧流化床)、IC(厭氧內(nèi)循環(huán))、UASB(流式厭氧污泥床)、EGSB(厭氧膨脹顆粒污泥床)、UAHB或UBF(流式厭氧復(fù)合床)等。
(2)好氧處理:厭氧處理可大幅度降低COD值、BOD值,但去磷酸鹽和氨的作用有限。好氧生化處理是利用好氧微生物降解有機(jī)物實(shí)現(xiàn)廢水處理。好氧生物法一般適合處理中、低濃度的有機(jī)廢水,適合作為厭氧法后處理工藝。目前,常用的好氧生化廢水處理工藝主要分為兩大類:一類為活性污泥法,如傳統(tǒng)活性污泥工藝及其改進(jìn)工藝、生物氧化溝工藝、生物脫氮除磷工藝(AO法、A/A/O法及其改進(jìn)工藝、A-B工藝、SBR工藝、CASS工藝);另一類為生物膜法,如生物濾池(普通生物濾池、負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池)、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法。根據(jù)國內(nèi)外的污水處理實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),比較適合白酒廢水好氧處理的工藝主要有間歇式活性污泥法SBR(或CASS)、生物接觸氧化法和曝氣生物濾池(BIOFOR)這3種方式。
3.后處理系統(tǒng)
經(jīng)厭氧處理后,由于蛋白黑素及“下沙”“糙沙”工藝中高粱沖洗水和浸泡水的影響。廢水呈黑褐色,需要進(jìn)行進(jìn)一步的后處理。白酒生產(chǎn)廢水深度處理方法有吸附法、膜過濾法、催化氧化法、混凝沉淀法等。吸附法常用活性炭、粉煤灰等為吸附劑;混凝沉淀法通過投加混凝劑和助凝劑進(jìn)行混凝沉淀,進(jìn)一步去除有機(jī)物和色度;通過活性炭濾料及生物膜對殘余有機(jī)物的吸附和曝化氧化,使有機(jī)物進(jìn)一步降解。沉淀池污泥可去污泥濃縮池,污泥經(jīng)壓濾脫水處理。泥餅可焚燒或做有機(jī)肥料。經(jīng)深度處理廢水可排入生物凈化池,運(yùn)用生物處理法,建立自凈能力強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)來改善低度污染廢水,逐級消化廢水中的無機(jī)物和有機(jī)物,實(shí)現(xiàn)白酒工業(yè)低度污染廢水的自然凈化。廢水經(jīng)水解酸化、厭氧微生物水解酸化,再進(jìn)行厭氧微生物消化,把有機(jī)物轉(zhuǎn)化成*氣和污泥,污水流入SBR池內(nèi)進(jìn)行曝氣,以消化水中的有機(jī)物和無機(jī)物,并轉(zhuǎn)化成氣體溢出同時(shí)形成其他有機(jī)體浮游于水中排出或結(jié)成固體顆粒沉降;通過水生動植物的新陳代謝作用,運(yùn)用種植水上蔬菜、接種水草、種殖魚苗、放生青蛙等生物處理法,消化水中的有機(jī)體,達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
在釀酒類廢水中,酒精蒸餾廢液的有害物濃度為高。但由于生產(chǎn)酒精只利用了原料中的淀粉或糖分,其它成分不僅未被破壞,而且在發(fā)酵過程中還產(chǎn)生了多種氨基酸,營養(yǎng)價(jià)值很高。蒸餾廢液一般含水90~95%,固形物的組分為蛋白質(zhì)、脂肪、無氮浸出物、纖維、灰分等。其中蛋白質(zhì)的含不僅高達(dá)27%(玉米酒精),而且氨基酸的組分很全,幾乎包括了動物所需要的13種氨基酸。
總之,在釀酒產(chǎn)生的廢水中有多種營養(yǎng)成分,有寶貴的物質(zhì)資源。多年來,盡管制酒行業(yè)將麥糟和酒精蒸餾廢液出售作為飼料,有的廠家還引入深加工技術(shù),綜合利用廢水中的固形物。但是,在釀酒工業(yè)中特別是酒精行業(yè)還沒有消除廢水的污染,因此需要加強(qiáng)廢水處理的力度。以致于努力減少對環(huán)境產(chǎn)生的危害。