啤酒废水处理技术研究进展

(四川大学建筑与环境学院　四川　成都　610065)

随着社会的发展，人民生活质量的提高，啤酒业快速发展。据统计我国2014年啤酒总产量为4921.9万吨，2015年1～9月份啤酒总产量为3886.1万吨。啤酒废水不经处理直接排放水体，会对水体水质造成严重的危害。开发高效、节能的处理啤酒废水技术已经成为研究的热点。目前啤酒废水的处理方法主要有好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧-好氧联合生物处理法。本文根据前人的研究成果，综述目前国内用于啤酒废水的处理工艺，以期为开发更加合理的处理啤酒废水技术提供参考。

一、啤酒废水的特点

啤酒废水主要来源于啤酒生产过程中糖化、麦汁、发酵等的冷却水，发酵罐、洗瓶等的洗涤水[1-2]以及啤酒厂的生活污水。我国的啤酒废水中CODCr的含量在1000～2500mg/L之间，BOD5含量在600～1500mg/L之间，且含有一定量的氮和磷[3]，啤酒废水中的主要污染物为糖类、醇类、可溶性淀粉、挥发性脂肪酸、酵母菌、酒糟等，具有COD和SS浓度较高的特点。

二、啤酒废水处理技术

啤酒废水属于高浓度有机废水，目前国内外处理啤酒废水的工艺多数为生化处理工艺，包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧-好氧联合生物处理工艺。

(一)好氧生物处理技术

好氧生物处理工艺比较成熟，该工艺具有运行稳定、投资少、容易启动等优点而广泛被用于啤酒废水的处理。好氧生物处理工艺中最常用的是活性污泥法及其改进形式。

1.活性污泥法

活性污泥法是通过曝气使曝气池中的活性污泥呈悬浮状态，污泥中的微生物以废水中的有机物为营养物质进行分解和新陈代谢，转化为细胞物质，并氧化为最终产物(主要为CO2)。最后活性污泥和净化后的废水分离，使废水得以净化[4]。江苏某啤酒厂采用高浓度活性污泥法处理生产废水，该厂产生的啤酒废水CODCr为1800～2200mg/L，BOD5为1000～1430mg/L，SS为400～800mg/L，pH为5～13，COD去除率高达95%[5]。

2.SBR工艺

SBR工艺是一种实用的间歇式活性污泥法，该工艺工作稳定，能够控制污泥膨胀问题，同时具有脱氮除磷的功能。大田县啤酒厂采用SBR工艺处理啤酒废水，进水CODCr为1729.52mg/L,BOD5为587.26mg/L，SS为200.63mg/L，出水CODCr为50.41mg/L,BOD5为23.16mg/L，SS为51.19mg/L[6]。各个污染指标均达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。

3.CASS工艺

CASS是一种循环式活性污泥法，反应池分为三个区域，分别为生物选择区、预反应区和主反应区。徐立根[7]介绍了圣泉集团啤酒有限公司CASS工艺处理废水的应用，运行结果表明CASS工艺可以去除啤酒废水中CODCr和BOD5达96%以上，去除SS近80%。由于该工艺设有生物选择区，不会出现像传统活性污泥法的污泥膨胀问题。

(二)厌氧生物处理技术

厌氧生物处理的基本原理都是利用厌氧水解菌和厌氧产甲烷菌的代谢活动，将水中的大分子有机污染物水解为小分子的醇类和有机酸，最终转化为甲烷和二氧化碳[8]。20世纪70年代Lettinga等首次将颗粒污泥的概念引入反应器开发出UASB反应器，之后许多学者对该反应器进行研究，并开发出了EGSB和IC反应器，目前这些厌氧反应器已经广泛地被运用于啤酒废水的处理。

1.UASB反应器

UASB反应器是将废水由反应器底部引入，向上流的废水经过颗粒污泥床发生厌氧反应，产生的甲烷和二氧化碳起到搅动作用，最后在三相分离器部分水、气和泥三相得以分离，使废水得以净化同时可以收集甲烷气体。刘志杰等[9]研究了UASB反应器在北京啤酒厂的应用，结果表明该反应器的容积负荷可达6～8kgCOD/(m3·d)，在水力停留时间6～7h时，COD去除率达85%左右，出水COD小于500mg/L。可见大部分COD在UASB反应器中被处理掉，所以该反应器可以作为啤酒废水处理的预处理工艺。

2.EGSB反应器

UASB在啤酒废水处理中得到成功应用，但不能够进一步提高有机负荷。一些学者对UASB反应器进行改进，开发出了第三代厌氧反应器EGSB。Jeison等[10]人进行了EGSB和UASB反应器处理啤酒废水的对比试验。在进水浓度3000mg/L的条件下，EGSB反应器表现出更优的处理效果，COD去除率达85%，比UASB反应器高15%。EGSB反应器具有有机负荷高、上升流速大、传质能力强等优点。

3.IC反应器

IC反应器实际上是两个UASB反应器上下串联构成的。沈阳华润雪花啤酒有限公司采用IC反应器处理生产废水，每天平均处理COD为4200mg/L的啤酒废水400m3，COD去除率稳定在80%以上，容积负荷高达25～30kgCOD/(m3·d)[11]。

综上所述，厌氧生物处理技术具有容积负荷高、处理容量大、占地面积小、运行稳定、COD去除率高等优点，该技术在啤酒废水的生物处理中具有很好的前景，但仍然存在许多地方值得进一步研究。

(三)厌氧-好氧联合生物处理技术

好氧生物处理技术对有机物的去除效率较高，但有机负荷比较低、污泥产生量较多，且对水质要求比较高。厌氧生物处理技术具有较高的有机负荷，同时可以产生甲烷气体，但是对有机物的去除率比较低。因此，一些学者将两种生物处理技术结合起来组合成联合生物处理技术，该技术结合两者的优点，是目前啤酒废水处理技术的新技术，已经得到学者的广泛关注。

1.UASB-SBR工艺

该联合处理工艺以UASB作为预处理装置，初步降解啤酒废水中的有机质，降低后续SBR好氧生物处理的有机负荷。刘华锋等[12]报道了陕西某啤酒厂采用UASB-SBR联合生物处理技术处理啤酒废水的效果，该厂的啤酒废水CODCr为1500mg/L，BOD5为750mg/L，SS为600mg/L，NH3-N为40mg/L，TP为5mg/L，经过UASB厌氧和SBR好氧两级处理之后出水水质达到CODCr36mg/L，BOD58.55mg/L，SS 108mg/L，NH3-N 4.8mg/L，TP 0.45mg/L，CODCr和BOD5的去除率均高于98%。

2.UASB-氧化沟工艺

李敬存等[13]报道了UASB-氧化沟工艺在啤酒废水处理中的工程应用实例。高浓度的啤酒废水首先经过UASB反应器进行预处理，经过UASB反应器的啤酒废水在兼性菌和厌氧菌的作用下去除一大部分的有机污染物，然后在氧化沟的好氧微生物作用下进一步降解有机污染物。啤酒废水经过厌氧-好氧两段处理废水中的CODCr由1360mg/L下降至51mg/L，BOD5由810mg/L下降至15.1mg/L，SS由325mg/L下降至60mg/L，出水水质稳定达到《污水综合排放标准》一级标准。

3.EGSB-接触氧化工艺

黑龙江华润啤酒有限公司采用EGSB-接触氧化工艺处理啤酒废水，该废水处理工艺采用EGSB反应器作为预处理设备，再经过接触氧化法好氧处理，废水中COD、BOD5、SS、NH3-N和TP的去除率分别达到98.1%、98.5%、95.4%、82.0%和86.7%[14]。该工艺的运行负荷较高、系统运行稳定，出水水质远优于GB19821-2005《啤酒工业污染物排放标准》的排放标准。

综上所述，厌氧-好氧联合生物处理技术特别适宜于处理高浓度有机废水，该技术具有厌氧和好氧生物处理的双重优点，出水水质稳定，COD和BOD5的去除率高达95%以上，同时还具有脱氮除磷的功能。因此，厌氧-好氧联合生物处理技术用于啤酒废水的处理具有广阔的前景。

三、处理技术对比分析

不同的生物处理技术具有不同的处理优势，三种生物处理技术对比分析见表1。

表1　三种生物处理技术对比分析

通过对三种生物处理技术的对比分析，可以看出好氧生物处理技术具有较高的COD去除率，应用于啤酒废水的处理，具有很好的处理能力，而好氧处理技术的有机负荷较低，容易造成处理不达标的现象。厌氧处理技术具有抗有机负荷的能力，同时还可以产生甲烷气体，作为新能源重复利用，但是厌氧生物处理技术的有机物去除率较低，对于高有机物浓度的啤酒废水，处理后COD浓度还高达500mg/L左右，达不到排放标准。

四、展望

啤酒废水在今后的处理中要做到既充分利用资源又对环境无污染的要求。首先要对废水中可利用悬浮物质进行回收，其次要开展污水的深度处理技术，使处理后的废水可以达到中水回用的标准。目前的厌氧-好氧联合生物处理技术在啤酒废水处理中表现出非常好的优越性，现阶段要广泛推广，并研发具有高效去除有机物又能够对废水深度处理的新工艺。