酿酒废水处理技术的研究进展

王 茂

（四川省宜宾五粮液集团有限公司，四川 宜宾 644000）

酿酒企业在酿酒过程中，清洗和蒸馏两个环节会产生大量废水，这些废水中往往会含有高浓度的有机物以及大量的悬浮颗粒物等多种成分。在所有的酿造产业中，酿酒废水的处理难度是相当大的，如果这些废水不经有效处理就随意排放至河流，会使水体出现N、P等营养盐含量过高的情况，从而导致水生态系统中物种分布的失衡等多种问题[1]。针对这种现象，国家提出了降耗减排的要求，并号召各酿酒企业在做好酿酒废水处理工作的同时，还要严格按照国家排放标准进行废水排放。因此，对酿酒废水处理技术展开全面研究是非常必要的，只有这样才能更好地保护我国的水环境。

1 酿酒废水概况介绍

在我国，大多数的酿酒企业都是酿造白酒，高粱、小麦等粮食作物是酿造白酒的主要原料及辅料。在酿造白酒的过程中，从生产到贮存陈化等各个环节都会或多或少地产生酿酒废水。酿酒废水可分为高浓度有机废水和低浓度有机废水。具体说来，在白酒生产过程中，场地冲洗水可归类于低浓度的有机废水；而酿酒生产中的底锅水、黄水、粮食浸泡水等则可归类于高浓度有机废水，这类废水中含有大量的残留淀粉、糖类以及蛋白质等物质，其中的污染物浓度远远超出国家排放指标，因此必须要经过严格、有效地处理方可排放。

目前，部分大型酿酒企业都构建了污水处理工程，并取得了一定的废水处理成果，但是在废水处理方面仍有较大的可提升空间，因此仍需加强对各种酿酒废水处理工艺及技术的研究，以有效提高酿酒废水的处理效果。

2 酿酒废水处理工艺

酿酒废水处理工艺包括UASB处理工艺、EGSB处理工艺以及IC厌氧反应器工艺等。

2.1 UASB废水处理工艺

UASB是指上流式厌氧污泥床。UASB反应器是目前厌氧处理工艺中最常用的形式之一，具有能耗低、结构简单、负荷率高和不用另设污泥回流装置等优势，其主要构造有进水配水系统、反应区以及三相分离器三个部分[1]。酿酒废水自下向上会经过厌氧污泥床，在此过程中，酿酒废水因与污泥床中的颗粒污泥或絮状污泥发生接触出现厌氧反应，随之形成沼气，沼气以及携带部分剩余固体和污泥颗粒的液体流经分离器时，固体物质通过缝隙到达沉淀区，三相分离器会将沼气引入集气室，液体则从分离器的导流口流出。UASB反应区处理的液体通常携带大量污泥，虽然处理设施较小，但设施的处理能力较强，不会因为温度变化而停止运行，生产效率不受环境的影响。苟梓希、李芹[2]等多名研究人员对多项关于UASB工艺的相关实验和实验结果进行了详细阐述与探讨，各项试验结果表明，酿酒废水经UASB反应器处理后，其中的各种污染物含量指标均符合国家标准。

2.2 EGSB废水处理工艺

EGSB是指厌氧膨胀颗粒污泥床，该反应器与UASB同属现代化新型厌氧反应器，其应用优势更为突出。EGSB的整体系统由布水器、三相分离器、集气室和外部进水系统四个具体部分构成。在处理酿酒废水时，污水泵将酿酒废水输送到EGSB厌氧反应器中，当废水与厌氧罐底部污泥发生有效接触后，其中的大多数有机物会得到处理并被吸收，污泥和有机物在高水力负荷和高产气负荷的双重作用下得到充分混合，使污泥呈现膨胀状态，具有较高的传质速率，可以促使厌氧反应速率和有机负荷得到大幅度提升。微生物的厌氧反应会将废水中的有机物转化为沼气，而在沼气与废水通过三相分离器时，会先将沼气与液体分离出来，然后液体中裹挟的污泥等固体污染物会通过沉淀分离出来。李亚运[3]曾在2017年对温州市伯温酿酒企业的废水处理工艺进行了全面研究，出于对酿酒废水中污染物性质等各方面的考虑，该酿酒企业应用了EGSB+生物接触氧化组合工艺对废水进行了处理。经检测，未经过技术处理的酿酒废水中CODCr的含量为2 040 mg/L，BOD5的含量为875 mg/L，SSR含量为660 mg/L，该企业应用EGSB+生物接触氧化方式对废水进行高效处理后，可充分去除各种污染物，且废水中各种污染物的指标完全达到国家规定范围。由此可以说明，在酿酒废水的处理过程中，应用EGSB厌氧处理方法具有较好的应用价值，并且能够保障了酿酒废水的处理效果，实现了EGSB废水处理技术应用价值的最大化。

2.3 IC厌氧反应器工艺

在对厌氧反应器进行深度优化升级后，IC反应器得以问世。IC反应器兼具启动快、容积负荷高等多项优势，若在酿酒废水处理中合理应用，能实现明显的废水处理效果。概括地说，IC反应器是两层UASB反应器的科学组合，该反应器具体有混合区、第一和第二厌氧区、沉淀区及气液分离区共五个分区。废水从反应器下端进入，废水中的污泥与气液分离区流出的泥水混合物在混合区经过充分混合后流入第一厌氧区。第一厌氧区中的微生物会对高浓度污泥进行厌氧反应，促使高浓度污泥中的有机物生成沼气，随之沼气和高浓度污泥形成强烈地翻搅，从而促进微生物与废水中有机物的充分接触，以此实现理想的厌氧反应，在完成处理之后，再从反应器上端流出液体。梁兴飞、陆和炜[4]等曾对绍兴某酿酒企业在废水处理中应用的“IC厌氧反应器+A/O工艺”展开实际的观察和研究，经过有效检测发现，经处理后的酿酒废水中，CODCr、BOD以及SS等各种污染物质都能得到充分去除，使废水中各污染物的含量分别约为161 mg/L、59 mg/L、10.5 mg/L，各项指标均达到国家排放标准，这足以说明，在酿酒废水的处理中，IC厌氧反应器工艺的废水处理效果比较优越。

2.4 微生物电解池技术

微生物电解池的主要构成部分为池体、阳极以及阴极、外电路和电源。微生物电解池技术就是将具有产电性能的微生物生成生物膜覆盖于电解池阳极的上端，产电微生物需要通过代谢废水中的有机物得以生存，并且在代谢过程中产生电子，而电子会在外电路的传导和电源提供的电势差的作用下传至阴极，与质子相结合并形成氢气或甲烷，以此达到废水处理和能源回收的双重目的。张煜镓[5]等人曾对运用新型单室无膜微生物电解池进行酿酒废水处理进行了研究、分析，探讨酿酒废水中的COD在各种外加电压和传统消化（AD）条件下的去除情况，以及这些条件对甲烷产生速率和能量回收的具体影响。分析结果表明，外加电压对于COD的去除具有明显的促进作用，当供电系统给微生物电解池外加0.8 V和1.2 V的电压的情况下，废水中COD的浓度在12小时内就会从6 500～7 300 mg/L下降到520 mg/L，整个处理周期完成后，COD浓度降至200～300 mg/L，而电解池可以达到70.34%±1.12%的COD去除率。据统计，当电解池的外加电压为0.8 V、1.2 V的情况下，COD去除率分别达到81.61%±1.62%，97.02%±1.52%和93.9%±1.1%。而且甲烷产生速率和总能量的回收也明显优于传统消化方式，每升废水每天产生2 019.78±76.41 mL甲烷，是传统消化方式的1.37倍；总能量的回收率为77.75%±8%，达到传统消化方式的1.97倍。由此可见，利用微生物电解池技术，既能明显提升酿酒废水的处理效果，还有助于进一步提高甲烷的产生速率和能量的回收率。

2.5 其他处理工艺

在国家越来越重视环境保护的前提下，相关人员对酿造废水的处理技术进行了大量的研究，除了以上几种酿酒废水处理方法外，还有光催化法以及微生物絮凝剂法等多种方法，其中一部分处理方法已经得到了实际应用，也有某些处理方法还在研究当中。周秉明等[6]通过共沉淀法制备出复合纳米SnO2/ZnO光催化剂，并将其应用于酿酒废水处理的工作中，并根据对废水中COD值的检测，对在不同条件下制取的复合光催化剂所产生的光催化剂活动进行了全面研究，结果表明，在600 ℃煅烧、保温6 h的条件下制取的复合光催化剂，可以发挥良好的废水处理效果，未经处理的废水中COD的含量为9 900 mg/L，在得到降解处理后，COD值降至650 mg/L，去除率达到93%。

3 结语

酿造行业是产生高浓度有机工业废水的主要行业之一。在环保工作日益重要的今天，酿酒废水的处理问题也备受关注。在酿酒废水的处理过程中，涉及到微生物法、电解法、絮凝法以及催化法等多种处理方法，虽然关于电解法、催化法等废水处理方法的研究取得一定的进展，但这些处理方法尚未成熟，因而未得到普及应用。对此，仍需进一步加强研究探索，以便使相关处理方法得到广泛应用。