【正文】 導(dǎo)致水體質(zhì)量嚴(yán)重下降，水體發(fā)黑發(fā)臭，損害居民的身心健康，嚴(yán)重威脅水體環(huán)境?？紤]到水污染所帶來(lái)的危害，為了保護(hù)環(huán)境，為了使排水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，研究啤酒廢水處理工藝是啤酒生產(chǎn)廠廢水處理部門(mén)一項(xiàng)刻不容緩的重任!改革開(kāi)放以來(lái)，不僅中國(guó)啤酒工業(yè)規(guī)模上得到了迅猛發(fā)展，而且對(duì)啤酒工業(yè)污染治理日趨完善。例如1982年青島啤酒廠率先啟動(dòng)軟性填料接觸氧化法處理啤酒工業(yè)廢水試驗(yàn)并獲的成功后，作為國(guó)內(nèi)完整的污水處理系統(tǒng)工程逐漸在全國(guó)啤酒行業(yè)從開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)備制造安裝，運(yùn)行管理，達(dá)標(biāo)排放等方面形成了較為成熟的工業(yè)化規(guī)模。自后的啤酒生產(chǎn)、廢水處理等有了系統(tǒng)完善的整合，逐漸形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈走向工業(yè)化、規(guī)范化。 啤酒廢水的來(lái)源及特點(diǎn) 啤酒廢水的來(lái)源啤酒是以大麥和水為主要原料，大米或谷物、酒花為輔料，經(jīng)過(guò)糖化和發(fā)酵制成的富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳的飲料酒，酒精含量為3%—6%。啤酒生產(chǎn)中主要利用糧食中的淀粉，而大部分蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)則殘留在麥槽及凝固物中，同時(shí)還排出酵母等副產(chǎn)物。啤酒廠生產(chǎn)啤酒過(guò)程需要大量的水，特別是釀造、灌裝工藝過(guò)程大量使用新鮮水，相應(yīng)產(chǎn)生大量廢水。[6]啤酒廢水主要來(lái)自糖化車(chē)間（糖化，過(guò)濾洗滌廢水），麥芽車(chē)間（浸麥廢水），灌裝車(chē)間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒），發(fā)酵車(chē)間（發(fā)酵罐洗滌，過(guò)濾洗滌廢水），以及生產(chǎn)用冷卻廢水等。啤酒生產(chǎn)過(guò)程所消耗的大量水除一部分轉(zhuǎn)入產(chǎn)品外，絕大部分作為工業(yè)廢水排入環(huán)境。[7] 啤酒廢水的特點(diǎn)啤酒廢水中含有較高濃度的糖類、醇類等有機(jī)物，沒(méi)有毒性但很容易易腐敗，所以排入水體會(huì)使水體中的溶解氧含量大幅度降低，因而嚴(yán)重危害水體環(huán)境。國(guó)內(nèi)啤酒廢水中BOD5含量平均為600～1500 mg/L，含量一般為：1000～2500mg/L，容易進(jìn)行生化處理。且含有一定量的凱氏氮和磷，會(huì)導(dǎo)致水體嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水體的生態(tài)平衡，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，所以啤酒廢水的處理勢(shì)在必行。[8] 處理工藝比較啤酒廢水具有良好的生物可降解性，處理方法主要以生物法為主。由于廢水中含有大量的懸浮物，進(jìn)入生物處理單元之前需要進(jìn)行預(yù)處理，如格柵、沉砂、沉淀及調(diào)節(jié)等工序。鑒于啤酒廢水中COD,BOD,SS等含量較高，目前常依據(jù)/的比值來(lái)判斷廢水的可生化性，即當(dāng)/，當(dāng)/。而啤酒廢水的/，所以一般情況下會(huì)使用好氧工藝處理，但是為了降低污染負(fù)荷，在好氧處理前先經(jīng)過(guò)厭氧處理。[9]啤酒廢水屬中高濃度有機(jī)廢水，有很好的可生化性。厭氧處理工藝一般運(yùn)用于高濃度有機(jī)廢水，它是在無(wú)氧或缺氧的條件下，依靠厭氧和兼性細(xì)菌的代謝作用分解有機(jī)物。整個(gè)過(guò)程中，將近有50%～90%的有機(jī)基質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），且發(fā)酵后的殘余物一般又作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料用于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到的關(guān)注越來(lái)越多。目前，有機(jī)廢水的生物處理方法主要有好養(yǎng)生物處理如活性污泥法、生物膜法、生物接觸氧化法、深井曝氣法等，厭氧生物處理如UASB法，以及好養(yǎng)厭氧組合工藝等。然而在進(jìn)行傳統(tǒng)的生化處理中，啤酒廢水中含有大量有機(jī)碳而氮源含量較少，其含氮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于BOD：N=100：5(質(zhì)量比)的要求，致使有些啤酒廠采用傳統(tǒng)方法處理的情況下效果一般比較差，甚至無(wú)法運(yùn)行。為了既獲得更好的處理效果，又可以降低處理成本，并且使能源得到合理有效地利用，廢水的處理往往采用多種方法相結(jié)合的工藝，目前大多選擇厭氧—好氧串聯(lián)法處理，這是解決啤酒廢水污染問(wèn)題的根本出路。 好氧處理工藝（1） 活性污泥法活性污泥法又稱為懸浮生長(zhǎng)法，是一種應(yīng)用廣泛的廢水生物處理工藝，其主要由曝氣池、沉淀池、曝氣系統(tǒng)及污泥回流系統(tǒng)等組成。廢水經(jīng)過(guò)初沉池后與二次沉淀池底部回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，通過(guò)曝氣使活性污泥呈懸浮狀態(tài)并與廢水充分接觸。廢水中的懸浮物固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，而廢水中的可溶性有機(jī)物質(zhì)被活性污泥中的微生物通過(guò)新陳代謝一方面轉(zhuǎn)化作自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，另一方面將有機(jī)物氧化成二氧化碳等。在充氧的條件下，有機(jī)物被水中懸浮的活性污泥吸附并氧化分解，在重力的作用下污泥和水的分離。[10]活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)：1） 有機(jī)物在曝氣池內(nèi)的降解經(jīng)歷了第一階段的吸附和第二階段的代謝的完整過(guò)程，活性污泥也經(jīng)歷著對(duì)數(shù)增長(zhǎng)、減速增長(zhǎng)、內(nèi)源呼吸的完整生長(zhǎng)周期。2） 對(duì)廢水的處理效果很好，BOD的去除率最高可達(dá)90%以上。3） 適合用于處理凈化程度高和穩(wěn)定性要求較高的廢水?；钚晕勰喾ǖ娜秉c(diǎn)：1） 曝氣池手段有機(jī)物負(fù)荷高，耗氧速率較高，為了避免由于缺氧而形成的厭氧狀態(tài)，進(jìn)水的有機(jī)物濃度不宜過(guò)高，則曝氣池的容積需要建的相當(dāng)大，占用土地面積大，基建費(fèi)用較高。2） 耗氧速率沿池長(zhǎng)是變化的，而供養(yǎng)速率難于與其相吻合。在池前可能出現(xiàn)好養(yǎng)速率高于供養(yǎng)速率，而在池后又有可能出現(xiàn)溶解氧過(guò)剩的現(xiàn)象，從而影響處理效果。3） 對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較低，運(yùn)行結(jié)果容易受到水質(zhì)、水量的變化的影響，脫氮除磷效果也不太理想。針對(duì)以上優(yōu)缺點(diǎn)，傳統(tǒng)活性污泥法問(wèn)世以來(lái)，針對(duì)不同特征的廢水，也在進(jìn)行著各種各樣對(duì)的變型和改良。（2） 深井曝氣法深井曝氣法是利用深井作為曝氣池的活性污泥法廢水生物處理過(guò)程，是活性污泥法的一種變型或改良。深井曝氣的深度可達(dá)100300m，廢水進(jìn)入與回流污泥在井上部混合后，混合液沿井內(nèi)中心管以12m/s的流速（超過(guò)氣泡上升速度）向下流動(dòng)?；旌弦旱竭_(dá)井底后，氣泡消失并折流，從中心管外面向上流動(dòng)至深井頂部的銳氣池，混合液中的二氧化碳、氮?dú)夂蜕倭课幢焕玫难鯕庖莩?。部分緩和液溢流至沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀活性污泥回流至深井，部分混合液在深井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。此法可大幅度提高氧的轉(zhuǎn)換率和水中溶解氧濃度，氧的利用率達(dá)90%，動(dòng)力效率可達(dá)6kg（氧）/()，從而可提高處理效果（BOD去除率達(dá)8595%），降低處理成本，節(jié)約用地，目前在歐洲已用于處理化工、食品工業(yè)廢水。[11]深井曝氣法的優(yōu)點(diǎn)：占地少、運(yùn)行費(fèi)用低、投資省、耐水力和有機(jī)沖擊負(fù)荷、調(diào)試啟動(dòng)時(shí)間短、污泥處置費(fèi)用低、無(wú)絲狀菌造成的污泥膨脹問(wèn)題、受氣溫變化的影響小。深井曝氣法的缺點(diǎn)：1） 一般深井曝氣法適合生活污水，處理工業(yè)污水效果不好。2） 處理過(guò)程容易遭受變化，要求比普通活性污泥法更高、更熟練的技術(shù)人員對(duì)它進(jìn)行運(yùn)行管理，否則很難進(jìn)行正常的運(yùn)行。（3） 生物膜法生物膜法是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)。主要用于去除廢水中溶解的或呈膠體狀的有機(jī)污染物。 生物膜法是利用附著生長(zhǎng)于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。[12]生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)行厭氣分解，流動(dòng)水層則將老化的生物膜沖掉以生長(zhǎng)新的生物膜，如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的。生物膜法的主要優(yōu)點(diǎn)是：1） 對(duì)水量、水質(zhì)、水溫變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。2） 處理效果好并具良好硝化功能。3） 沒(méi)有污泥膨脹現(xiàn)象，污泥量?。s為活性污泥法的3/4）且易于固液分離。4） 動(dòng)力費(fèi)用省。5） 微生物多樣化，生物的食物鏈比較長(zhǎng)，有利于提高污水處理效果和單位面積的處理負(fù)荷。6） 優(yōu)勢(shì)菌群分段運(yùn)行，有利于提高微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解效率和增加難降解污染物的去除率，提高脫氮除磷效果。主要缺點(diǎn)是：1）生物膜法對(duì)環(huán)境溫度的要求較高，氣溫過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響生物膜的活性，引起生物膜的壞死和脫落。2）由于生物膜需要附著在濾料上才能夠?qū)ξ鬯鸬絻艋饔?，因此載體的比表而積對(duì)生物膜處理的效果有著很大的影響，如果選用的濾料比表面積達(dá)不到要求，想要達(dá)到預(yù)期的處理效果就需要增加處理池的而積，使投資費(fèi)用增大。3）生物膜法中使用的濾料屬于消耗品，需要對(duì)其進(jìn)行周性的更新，增大了運(yùn)行期間的管理費(fèi)用。4）生物膜法對(duì)工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件的要求較為嚴(yán)格，一旦發(fā)生問(wèn)題，便會(huì)引起濾料的破損和堵塞，降低出水的水質(zhì)。（4）SBR法間歇式活性污泥法（SBR法）是近幾十年來(lái)活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場(chǎng)合。 SBR屬于活性污泥法的一種，其反應(yīng)機(jī)制及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式有很大區(qū)別。它是以時(shí)間順序來(lái)分割流程各單元，整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的。在該系統(tǒng)中，反應(yīng)池在一定時(shí)間間隔內(nèi)充滿污水，以間歇處理方式運(yùn)行，處理后混合液進(jìn)行沉淀，借助專用的排水設(shè)備排除上清液，沉淀的生物污泥則留于池內(nèi)，用于再次與污水混合處理污水，這樣依次反復(fù)運(yùn)行，構(gòu)成了序批式處理工藝。[13]典型的SBR系統(tǒng)分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水與閑置五個(gè)階段運(yùn)行。SBR法運(yùn)行方式靈活，可以根據(jù)水質(zhì)水量的變化調(diào)整一個(gè)周期的各個(gè)工段的運(yùn)行時(shí)間。與連續(xù)的活性污泥法相比，序批式活性污泥法（即SBR）的處理效率高，但在實(shí)際運(yùn)行中有很大的困難。由于整個(gè)處理過(guò)程中缺氧、充氧交替發(fā)生，限制了絲狀菌過(guò)度繁殖，同時(shí)采用限制曝氣方式，增大反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)梯度，故處理效果較為理想。SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)有：1） 不易產(chǎn)生污泥膨脹，特別是在污水進(jìn)入生化處理裝置期間，維持在厭氣的狀態(tài)，使得SVI降低，還能儉省曝氣的動(dòng)力費(fèi)用。2） 處理構(gòu)筑物簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用、管理費(fèi)用也較連續(xù)式較少。3） 大多數(shù)情況下不需要流量調(diào)節(jié)池。4） 如若操作得當(dāng)可以得到很好的出水水質(zhì)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)單池生物脫氮、除磷的目的。SBR法主要缺點(diǎn)有：1）反應(yīng)器容積利用率低（由于SBR反應(yīng)器水位不恒定，反應(yīng)器有效容積需要按照最高水位來(lái)設(shè)計(jì)，大多數(shù)時(shí)間，反應(yīng)器內(nèi)水位均達(dá)不到此值，所以反應(yīng)器容積利用率低）。2）水頭損失大。3）不連續(xù)的出水，要求后續(xù)構(gòu)筑物容積較大，有足夠的接受能力。而且不連續(xù)出水，使得SBR工藝串聯(lián)其他連續(xù)處理工藝時(shí)較為困難。4）峰值需氧量高，整個(gè)系統(tǒng)氧的利用率低。5）設(shè)備利用率低。6）不適合用于大型污水處理廠（采用SBR工藝的污水處理廠規(guī)模一般在20 000t以下，規(guī)模大于100 000t的污水處理廠幾乎沒(méi)有采用SBR工藝的）。 厭氧處理工藝厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水。它是在無(wú)氧或缺氧的條件下，依靠厭氧細(xì)菌的新陳代謝作用分解水中的有機(jī)物。所有的厭氧工藝都是利用厭氧過(guò)程的微生物把有機(jī)物在高效低耗的情況下降解為無(wú)污染的二氧化碳和水并產(chǎn)生甲烷。[14]厭氧生物處理包括多種方法，諸如厭氧消化池、厭氧接觸池、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床、水解酸化池等。但以升流式厭氧污泥床(UASB)技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應(yīng)用最為成熟。由污泥反應(yīng)區(qū)、氣室和氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))三部分組成的UASB，在底部會(huì)存儲(chǔ)大量的具有良好的沉淀性能和凝聚性能的厭氧污泥，并形成底部污泥層。從厭氧污泥床底部流入的需要處理的啤酒廢水與污泥層中厭氧污泥充分接觸混合，污泥中的相關(guān)厭氧細(xì)菌通過(guò)新陳代謝作用將污水中的有機(jī)物消化分解為沼氣（甲烷）。以微小氣泡形式放出的沼氣在上升過(guò)程期間相互合并成較大的氣泡，因?yàn)槲勰啻采喜空託獾臄噭?dòng)使污泥濃度較稀，其與水一起上升進(jìn)入三相分離器，當(dāng)沼氣碰到分離器反射板時(shí)會(huì)折向反射板的四周，進(jìn)而穿過(guò)水層進(jìn)入氣室。沼氣在氣室中不斷積累，再用導(dǎo)管導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)反射后的固液混合液再進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，顆粒不斷增大并在重力作用下沉降。[15]截至2000 年9 月，在全世界范圍內(nèi)已建成120座生產(chǎn)性處理啤酒廢水的UASB 反應(yīng)器，總?cè)莘e達(dá)25000 立方米。污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計(jì)算可達(dá)2030g/L。 容積負(fù)荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達(dá)左右，甚至能夠高達(dá)15~40，反應(yīng)器內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間較短，故而反應(yīng)池的容積也縮小了不少。UASB工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，不需要充填填料，不需要設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，這使得池體造價(jià)相對(duì)較低，便于統(tǒng)一規(guī)劃管理，且不容易被堵塞。厭氧處理的優(yōu)勢(shì)：1） 對(duì)于高、中濃度廢水，厭氧比好養(yǎng)處理不僅運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用要省的多，而且可以回收沼氣，是一種產(chǎn)能工藝。2） 采用現(xiàn)代高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器，處理廢水所需要反應(yīng)器的體積更小。3） 厭氧處理能適用于各種不同規(guī)模的廢水處理工程。4） 厭氧處理能耗低，一般為好養(yǎng)處理工藝的10%15%。5） 厭氧處理污泥產(chǎn)量少，僅僅為好養(yǎng)處理工藝的10%15%。6） 厭氧處理對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求量低。厭氧處理的缺點(diǎn)：1)厭氧微生物增殖緩慢，為增加反應(yīng)器內(nèi)生物量所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因而厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間和水力停留時(shí)間都比好氧法長(zhǎng)。 2)一般情況下出水水質(zhì)不能直接達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要進(jìn)一步處理，因此在厭氧反應(yīng)器后需要串聯(lián)配置好氧處理過(guò)程。 3)待處理廢水濃度低或碳氮比較低時(shí)會(huì)形成堿度不足，需要補(bǔ)充和投加堿源。 4)對(duì)溫度要求嚴(yán)格，廢水溫度低時(shí)對(duì)處理效果的影響很大，管理操作比較復(fù)雜。 5)無(wú)硝化作用，如果要維持較高的生物活性，要求N咐濃度在40～70mg／L。 厭氧好養(yǎng)組合工藝的比較(1)酸化SBR工藝采用酸化SBR組合工藝處理啤酒廢水時(shí)，在厭氧反應(yīng)過(guò)程中，棄用限制條件要求高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的沼氣發(fā)酵過(guò)程階段，使厭氧反應(yīng)被控制在酸化階段，這樣反應(yīng)迅速使得水解池體積小。反應(yīng)過(guò)程中省去了收集產(chǎn)沼氣過(guò)程，降低了造價(jià)，簡(jiǎn)化了構(gòu)造。而且該過(guò)程產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時(shí)，經(jīng)水解反應(yīng)后COD含量會(huì)有明顯地增加，方便了微生物對(duì)基質(zhì)的攝取，提高了有機(jī)物的降解速度，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。酸化—SBR法非常適合處理高濃度啤酒廢水，而且其效果也比較不錯(cuò)，去除率超過(guò)94%以上，最高的時(shí)候可以達(dá)到99%以上[16]。但是，在處理啤酒廢水時(shí)，欲達(dá)到理想效果，就必須要求運(yùn)行環(huán)境能夠達(dá)到下面兩個(gè)方面。（1）采用酸化—SBR法處理有機(jī)濃度比較高的啤酒廢廢水時(shí)應(yīng)改進(jìn)廢水的有機(jī)成分，這一點(diǎn)就必須通過(guò)酸化反應(yīng)達(dá)到，酸化反應(yīng)后啤酒廢水的可生化性能被大幅度提高。而且，這一工藝對(duì)有機(jī)物中的易降解的污染物的去除作用也是不能