7 4.主要技术关键 (1)准确掌握酵母菌细胞破壁技术 (2)严格控制蛋白质、核酸水解转化条件; (3)灭菌与调配技术。 5.效益分析 以年产5万t啤酒厂的企业为例,年排放废酵母泥500,可配套建设1500a酱油的生 产装置,需要总投资180万元,年产值360万元,年直接经济效益166万元,年费用194万 元,投资收益率达922%,投资回收期仅13个月。该技术不仅具有可观的经济效益,而且 回收了啤酒废酵母泥资源,其社会效益也相当可观。 四、豪箱生产饲料 麦糟是啤酒厂产量最大的副产物,因麦汁过滤、输送工艺不同,其产糟量、回收量亦不 同。湿麦糟含有多种营养成分,目前,不少啤酒厂是将湿麦糟直接出售给用户,这样投资 少,处理费用低,年产10万t啤酒厂,年产生湿麦糟1.5万t。但是湿麦糟经济价值不高, 如能加工成干饲料就能有市场价值,且便于贮存与运输。 麦糟生产干啤酒糟饲料工艺流程可见图1-1-3。从麦汁过滤糟或压滤机分离出来的麦糟 (含水分80%-85%)用螺旋压滤机或袋式压滤机滤去10%左右水分,然后送入管式蒸汽干 燥机或盘式蒸汽干燥机干燥至含水分10%,再经粉碎、造粒,制成颗粒干燥麦糟。 麦糟 加压过滤贮 滤渣 螺旋压榨杠 滤渡 糖化罐|→ 产晶包装 列管式干燥机] 图113麦糟生产干啤酒糟饲料工艺流程 珠江、宣化、莱州、泰安等啤酒厂引进国外麦糟加工设备,年产10万t啤酒生产厂, 可生产7000千燥饲料。 五、回收二化碳 啤酒发酵属厌氧发酵,生产1t啤酒约产生20kg二氧化碳,啤酒厂理应回收继续用干本 厂生产工艺或向外销售(制造碳酸饲料等)。 二氧化碳回收工艺为:发酵罐CO2→泡沫捕集器→水洗器除去可溶性杂质→球形集气罐 →无油二级压缩机[02~2MPa(2~20kgf/cm2),表压]→活性炭过滤器脱臭→亠脱水器→液化 器→液体CO2贮罐(纯度可达9.95%以上)→蒸发器→用于本厂啤酒生产或装瓶并销售。 第三节清洁生产 麦汁一段冷却与节能 啤酒糖化生产的麦汁,经煮沸、沉淀分离热凝固物后,麦汁温度在96~98℃,需经热交 换冷却至工艺要求7-8℃的温度。传统啤酒生产工艺即采用两段冷却:前一段采用自来水冷 却,将麦汁从98℃冷却至35-40℃;后一段采用冷冻水溶液冷却,把麦汁冷却至7~8 麦汁两段冷却存在下列问题。①冷冻机负荷重、电耗高的问题。啤酒厂用电量50%消耗 在冷冻车间,而麦汁冷却又占其中的一半以上。麦汁第一段水冷后在35-40℃,再由第二段
8 冷冻机)冷却,造成冷冻机负荷过重。②第一段热交换的冷水,吸热后出口水温偏低(5 60℃),集中在热水罐内还要通入蒸汽加热至T8~80℃,方能供洗槽使用。热麦汁的热能没有 充分回收,还要支付热能,很不合理。③水耗量大。第一段冷却面积小,需用麦汁量2-25 倍的水进行冷却,而糖化用水只需麦汁量的1.2倍即可,多余的水排入地沟,造成水资源浪 费。④用酒精水溶液作载冷剂,酒精消耗大。5万t/a啤酒厂,年耗酒精40~50t。 麦汁一段冷却技术,国际上出现于20世纪80年代中期,技术已趋于成熟。麦汁一般冷 却塔节能流程如图1-14所示。其原理如下。①工艺要求热麦汁冷却至7~8℃,只要有足够 量的低于上述温度的冷却介质,就能通过工程实现这一过程。按热传递机理,参与热交换的 两种介质,只要它们之间存在一定的温度差,就能进行热传递,无须用-8℃酒精水溶液与 热麦汁交换。当然,温度太小,要求传热面积很大,不经济。经实验,冰水温度控制在3 4℃为宜。此状态即与水的冰点有了一段距离,投资也较经济。②冷冻机的制冷工作对象不 是冷却麦汁,而是冷却当地的自来水。采用两段冷却工艺,冷冻机要负担将40℃热麦汁冷 却至8℃的能量;采用一段冷却工艺,冷冻机仅负担将当地自来水从2℃左右冷却至4℃的 能量。 自来水(常温)·氨蒸发器→冰水(3-4℃)→冰水贮罐→薄板热交换器80热水 T℃麦汁 图1-14麦汁一段冷却节能流程 两段冷却工艺与一段冷却工艺相比,一段冷却工艺可节能40%。一般冷却工艺用水作 载冷剂,可以大幅度降低全厂酒精的耗用量;薄板换热器得到合理设计,冷却水用量降低; 经热交换后的水温提高,煤(汽)耗降低。 新建、扩建啤酒厂还可采用低层糖化楼设计;高浓度发酵后稀释工艺,改糖化麦糟加水 稀释后泵送或自流出糟为“干出糟”,大力推广酶法液化等,从而大力提高原材料利用率 能源利用率,减少污染物排放量 节水和减污措施 啤酒行业的废水主要来自冲洗水、洗涤水。据调查,各生产企业耗水量相差较大,每生 产1t啤酒耗水量可从10t到50t多。为减少啤酒生产排放废水可从三个方面着手:一是降低 生产用水,直接降低排放量;二是降低废水排放负荷,特别是要做到清污分流,减轻处理负 荷,有效地控制洗糟水,回收利用冷热凝固物和酵母、麦糟,加强管理,降低酒损等均可降 低污染负荷;三是合理利用,变废为宝。 当前,我国成品酒实际吨酒耗水量为10~50m3,与国外先进厂吨酒耗水10m3比,节水 潜力很大,一般啤酒厂现生产1t啤酒耗水20~25m3,但要通过落实节水措施,把吨酒耗水 降到15m3,达到行业用水标准,除冷却水循环使用外,力所能及的是对浸渍大麦和洗瓶工 序实行逆流用水,这三项措施的实施可使吨酒耗水量降到15m3以下。 1.采用逆流用水浸渍工艺 浸渍工艺是用水量比较大的工序之一,每制1t啤酒,消耗的水量约占总用水量的 20.0%。从整个浸渍工序而言,集中排放浸麦废水有4次,废水污染物浓度一次比一次低 因此在浸渍过程中可考虑采用逆流浸渍的用水方法,即增添一个蓄水池,贮存浸断3和浸断 4排出的浸麦洗麦废水,作为浸演下一批时浸断1和浸断2的浸麦洗麦用水。浸断3和浸断 4的废水在进入酱水池前,可用过滤装置去除浮麦。为了防止该水在蓄水池内发生腐败现
象,可在蓄水池内安装曝气管,必要时鼓入适量空气。采用逆流浸渍工序,每制1t啤酒可 节约用水16~3.0m3。 2.洗瓶机终洗水的再利用 洗瓶机终洗水基本上未受污染,经回收后不用任何处理就可直接用于洗瓶机初洗或冲洗 地面。实现洗瓶机终洗水的再利用,可使吨酒耗水量减少2m3。 加强管理减少污染是环境保护的有效方法之一。在啤酒生产过程中,包装工段的废碱性 洗涤液和残漏酒液是两个主要污染源,但在管理中稍加注意即可解决。 3.废碱性洗涤液的单独处理 洗瓶工序中使用碱性洗涤液,使用一定时间后需要更换。 废碱性洗涤液中含有大量的游离NaOH、洗涤剂、纸浆、染料和无机杂质。当其集中排 放时,废水的pH值在11以上,废水的OD值也随之上升,并持续数小时之久,无疑这 对生物处理装置中的微生物将是毁灭性的打击,因此废碱性洗涤液不允许直接排入排污沟 中,应考虑单独处置。 4.残湄酒液 灌装工序每天外排的污染物主要是来自罐瓶机的酒液漏损和包装线上的碎瓶残剩酒。漏 损1L啤酒,可造成约013kg的COD污染物,或0.09 koBOl5污染物,随手扔掉一个碎 瓶残酒,就相当于一个人一天的排污量。因此减少啤酒的漏损和把碎瓶残酒收集起来单独处 理是减少BOD5污染物的关键,收集的散酒设法利用或设法单独处理 第四节啤酒废水的处理与利用 好氧处理工艺 啤酒废水处理主要釆用好氧处理技术,如活性污泥法、高负荷生物过滤法和接触氧化法 等。近年来,SBR和氧化沟处理工艺也得到了很大程度的应用。 1.接触氧化工艺 20世纪80年代初接触氧化法比活性污泥法有一定的优势,所以在啤酒废水的处理上得 到了广泛的应用(表1-1-10)。由于啤酒废水进水COD浓度高,所以一般采用二级接触氧 化工艺。图1-1-5为北京市环科院在北京某啤酒厂的典型两级接触氧化工艺流程图。 衰11-10国内部分啤酒厂好氧康水处理工艺 厂名 核心工艺 处理水量/ 名 核心工艺 处理水量 (m3/d) 北京华都啤酒厂「两段活性污泥法 2400上海江南啤酒厂「塔滤+射流曝气 杭州啤酒厂二级充型生物转盘 上海华光啤酒厂生物转盘+曝气泡 育岛啤酒厂 三段生物接触氧化池 无镉啤酒厂 200抚顺啤酒厂曝气法+生物接触氧化池2100 两段活性污泥法+稳定法 长江啤酒厂 两段表面曝气池 广州啤酒厂 普通活性污泥法 40上海益民啤酒厂塔滤+曝气池 珠江啤酒厂 两段活性污泥法 1700昆明啤酒厂生物滤池+射流曝气 l000 _原水|格 排放 图11-5两级接触氧化工艺流程图
(1)日处理废水200m3d,高峰流量200m3/h (2)水质:CODc2为1000ng;BODs为600mg;SS为600mgL。 (3)出水水质:CODe≤60mgA;BODs≤10mgn;Ss≤30mg① 采用接触氧化工艺代替传统的活性污泥法,可以防止高糖含量废水易引起污泥膨胀的现 象,并且不用投配N、P营养。用生物接触氧化法,可以选择的负荷范围是10 1.5 kgBOds/(m3·d);用鼓风曝气,每去除1 koBO约需空气80m3 2.SBR工艺 安徽某啤酒厂釆用CASS工艺处理工程实例。该厂处理流量3500m3d,采用的工艺流 程如图1-1-6所示。进水通过机械格栅,能有效地分离3mm以上的固体颗粒。然后进入调 节池,由于采用好氧处理不需添加任何化学药剂。CASS法反应池的容积一般包括选择区、 预反应区和主反应区。水由污水提升泵直接提升到CASS的选择区与回流污泥混合,选择区 不曝气相当于活性污泥工艺中的厌氧选择器。在该区内回流污泥中的微生物菌胶团大量吸附 废水中的有机物,能迅速降低废水中有机物浓度,并防止污泥膨胀。预反应区采用限制曝 气,控制溶解氧在0.5mg几,使反硝化过程得以进行。主反应区的作用是完成有机物的降 解或氨氮的硝化。选择区、预反应区和主反应区的体积比为1:5:20,反应池污泥回流比 般为30%~50%。工艺曝气方式采用鼓风曝气,噪气器选用可变微孔曝气器。 风机 CASS 废水 集水调节池 请液 反应器污泥浓缩池 液回流 图1-16啤酒废水CASS工艺流程图 T艺中的撒水装置采用旋转式滗水器。该装置主要由浮箱、堰口、支撑架、集水支管、 集水总管(出水管)、轴承、电动推杆、减速机、电机等部件组成。滗水器和整个工艺采用 可编程序控制器(PLC)来进行控制,主要根据时间、液位、撤水器位置等综合控制各部 件运行。主要控制参数有污水流量、曝气量、剩余污泥排放量、曝气时间、沉淀时间、滗水 时间等。工艺控制系统预先设置控制程序发出指令,控制部件能够按照设定的程序自动操 作,这既省劳动力,又简化操作。污水处理厂的日常管理一般只要1人。污水处理详细的设 计参数如下。 (1)设计水量:Q=3500m3/d (2)设计进水水质:COnc为800~1500mg;BOD5为400-800mg;SS为300~ 600mg/L。 (3)设计出水水质按当地污水排放新改扩二级标准:COD≤150mg/;BOD≤60 mgL;Ss≤200mg1。 由于该啤酒厂酵母回收装置尚不十分完善,废水排放水质及水量不稳定。实际进水水质
COD达2000ng(超出设计指标),pH值为6-11。出水水质COD均保持在100mgL 以下,SS、BOD及其他指标均低于设计排放标准。CASS工艺的好氧污泥负荷为 04 kgBOD3/( kgMLSS·d)(假设MLSS=3g),停留时间(HRT)=16h根据介绍实 际运行负荷为0.675 kobOl5/( kgMLSS·d),已经达到较高的负荷,但是仍能达到稳定达标 排放,这充分体现了SBR工艺的优势。技术经济指标分析,其总投资455万元,折合吨水 投资为1300元;日耗电量2208.1kWh/m;折合吨水日耗电量为0.63kwh/m3。 3.氧化沟活性污泥法 (1)类型氧化沟是20世纪50年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法,其曝气 池呈封闭的沟渠形,污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动,因此被称为“氧化沟”, 又称“环行曝气池”。自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来,氧化沟在欧洲、北 美、南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用。如同活性污泥法一样,自从第一座氧化沟问世 以来,演变出了许多变形工艺方法和设备。氧化沟根据其构造和运行特征,并根据不同发明 者和专利情况可分为以下几种有代表性的类型:①卡鲁塞尔氧化沟;②三沟式氧化沟(或二 沟式氧化沟);③Orbl型氧化沟;④一体化氧化沟。 (2)特点氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的活性污泥法工艺,与传统的活 性污泥系统相比,它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点: ①工艺流程简单,构筑物少,运行管理方便 ②处理效果稳定,出水水质好; ③基建费用低,运行费用低; ④污泥产量少,污泥性质稳定; ⑤能承受水量、水质冲击负荷,对高浓度工业废水有很大的稀释能力 ⑥占地面积少于传统活性污泥法处理厂。 4.各种好氧工艺的设计参数 采用各种工艺的设计参数可参见表1-111。 衰1111采用各种工艺的设计参数 处理方法 谷积负荷 污泥负荷′污泥浓度/需氧量/产泥量/BOD去除率/ [kBOD/m3d)][kgD/ksd)(mg)(ksO2kgBOD)」(kg/kg) 生物接触氧化 生物接触氧化 1.5~2 3 活性污泥法 0.3-1002-0.4 0.8-1.1 0,2~0.4 氧化沟工艺 0.1-0.2 0.05-0,15 615=2.00.2-0,4 SBR反应器 0.5~1.0 1.0~1.5 0,3-0.6 ①两级接触氧化工艺 二、水解好氧处理 1.水解好氧处理工艺特点 随着厌氧技术的发展,厌氧处理从开始只能处理高浓度的污水发展到可以处理中低浓度 的污水,如啤酒、屠宰甚至生活污水。特别是对于低浓度污水,北京市环科院开发了水解 好氧生物处理技术。水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段,而放弃了停留时间长的甲 烷发酵阶段。水解反应器对有机物的去除率,特别是对悬浮物的去除率显著高于具有相同停 留时间的初沉池。由于水解反应器可使啤酒废水中的大分子难降解有机物被转变为小分子易 降解的有机物,出水的可生化性能得到改善,这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工