啤酒生产污染治理与循环经济实践

侯文斌,查忠勇,涂四川,肖 楚

啤酒生产污染治理与循环经济实践

侯文斌1,查忠勇1,涂四川2,肖 楚1

(1.后勤工程学院军事油料与管理工程系,400016;2.重庆啤酒股份有限公司,重庆400080)

啤酒作为绿色饮品的佼佼者,由于其营养价值、保健功能、有别于非酒精饮料的独特风味和良好的口感而深受广大消费者的喜爱。啤酒生产主要污染源为废麦糟、废酵母、热冷蛋白凝固物、废硅藻土等固液混和物及排渣水、洗糟水、废酒花、洗酵母水、洗瓶水、酒头排放杀菌废水和各种洗涤水。啤酒废水浓度高、废水量大、污染区域广,直接污染地表水和地下水。笔者结合重庆啤酒股份有限公司新建年产25万KL啤酒生产线“三废”排放进行了分析,论证了啤酒生产污染治理与循环经济的实践效果。

啤酒;污染治理;循环经济实践

1 啤酒生产现状

啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料,经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。根据所采用的酵母和工艺,国际上啤酒分下面发酵啤酒和上面发酵啤酒两大类。啤酒具有独特的苦味和香味,营养成分丰富,含有各种人体所需的氨基酸及多量维生素,如维生素B、菸酸、泛酸以及矿物质等。

目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首,已突破1.0×1012升。我国啤酒业的发展始于19世纪末,1949年以前全国啤酒厂不到十家,总产量不足万吨。1949年后,中国啤酒工业发展较快,并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。1979年产量达到5.1×108升,1986年产量达到4×109升。中国的啤酒于1954年开始进入国际市场,当时出口仅3.0×105升,到1980年已猛增到2.6×106升[1]。

然而,啤酒生产每个工段都有以废水为主的废弃物产生,造成对环境的污染。

2 啤酒生产主要生产工艺与污染治理

1)生产工艺

啤酒生产工艺分六个工段,即粉碎、糖化、麦汁、冷却、发酵、过滤灌装,其生产工艺及排污环节如下:

图1 啤酒生产总工艺流程

2)啤酒生产排污分析

①废水:啤酒生产废水主要由高浓度有机废水、低浓度有机废水、清洁废水三部分构成。高浓度有机废水主要来自洗槽废水、糖化锅和糊化锅冲洗水;低浓度有机废水主要来自酿造车间和包装车间的地面清洗水、洗瓶机和灭菌机废水,这部分废水量较大;清洁废水主要来自锅炉蒸汽冷凝水和少量制冷循环用外排水[2]。

②废气:废气来自麦芽、大米输送和粉碎过程中产生一定量的谷物粉尘,以及污水处理站产生的臭气。

③固体废物:主要为废麦糟、废酵母、热冷蛋白凝固物、废硅藻土等固液混和物。

3)治理措施分析

①废水治理措施:啤酒生产项目生产废水常采用厌氧生物法+好氧生物法技术(UASB+SBR)处理,污染物去除率与排放浓度范围值见表1。处理后的废水可以达到《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821-2005)中啤酒企业水污染物排放最高允许限值排放标准要求[2-3]。

②废气处理措施:对于谷物粉尘通常采用布袋除尘处理(效率>99%),通过15m高排气筒排放,满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)二级标准。对污水处理站厌氧池、缺氧池等产生臭气点进行加盖处理,将臭气集中收集引至高空排放。

③固体废物主要采取“综合利用”或“再生利用”处理措施。麦糟、凝固物、废酵母出售给作为饲料;碎酒瓶、废塑料箱、废商标出售给当地回收公司予以回收利用;污泥用于绿化或作农家肥。

3 工程实践中采取的循环经济措施

循环经济(cyclic economy)即物质闭环流动型经济,是指在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。资源的高效利用和循环利用为目标,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以物质闭路循环和能量梯次使用为特征,按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式。它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动,其目的是通过资源高效和循环利用,实现污染的低排放甚至零排放,保护环境,实现社会、经济与环境的可持续发展。

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目在工程实践中经过充分论证,对环评提出的各项污染防治措施在满足达标排放的条件下,作了进一步优化,充分体现了循环经济的理念,具体做法有以下几点:

1)固体废物“再利用”,实现循环经济

啤酒生产过程固体废物主要为麦糟、凝固物、废酵母等。麦糟又称啤酒糟或酒糟,是啤酒在糖化过程结束时,糖化醪液经过过滤后残留的皮壳、高分子蛋白质、纤维素、脂肪等,也是啤酒生产过程中数量最多的副产品,大约占啤酒总生产量的四分之一,将上述废物用作养猪饲料,很好地再利用取得可观的经济效益。

2)采用中水回用处理系统,实现废水“零”排放

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目生产废水量为3850.5 m3/d,原环评中提出废水处理达到《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821-2005)中啤酒企业水污染物排放最高允许限值排放标准要求后,经园区排污管网排入嘉陵江。按照该废水量计算,废水污染物产生量分别为: COD2079.3 t/a、BOD51039.6 t/a、SS808.6 t/a、NH3-N 92.4 t/a、TP11.6 t/a,经处理后排放量分别为:COD93.434 t/a、BOD523.5 t/a、SS82.4 t/a、NH3-N17.7 t/a、TP1.8 t/a。上述废水排入嘉陵江后将对水体带来较为严重污染。公司通过调研,了解到北部新区每日需要绿化和道路冲地用水4000 -5000 m3,将此工艺废水进行中水回用,将产生巨大的环境效益和较好的经济效益。

3)污水处理站沼气综合利用

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目污水处理站设计处理能力为4500 m3/d左右(处理量为4000 m3/d),处理工艺采用采用厌氧生物法+好氧生物法技术工艺路线(UASB和SBR工艺相结合)。UASB工艺特点是在反应池的上部设置气、固、液三相分离器,下部为污泥悬浮层区和污泥床区,废水连续均匀进入反应器底部厌氧污泥床区,与厌氧颗粒污泥充分接触反应,使大部分的具有大分子量有机污染物被分解、转化为易于好氧生物降解的低分子化合物以及 H2O、H2S、CO2等。液体、气体与固体形成混合液流上升至装配式三相分离器,使三者很好地分离,颗粒污泥回流到污泥床内,少量气体通过导管排空,处理过的水经由出水堰排向好氧处理工艺进行进一步处理。SBR工艺特点是通过在时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程,它在流程上只有一个基本单元,将混合池、曝气池和二沉池的功能集于一池,进行水质水量调节、微生物降解有机和固液分离等。由于在厌氧过程产生大量沼气,若处理不当产生臭味污染周边环境。公司采用综合利用,安装两台2 m3/h沼气燃烧炉,即减少了因提供蒸汽燃烧天然气使用量,又减轻了环境污染。

4 循环经济利用的实践效果

1)沼气回收利用产生的经济效益

啤酒生产污水经过IC厌氧反应塔后生成沼气,其数量随污水中有机物含量多少而变化。

根据相关资料,1家啤酒厂的污水处理量为5000 m3/d,用UASB+SBR工艺技术。UASB期间,设计进水 COD 2500 mg/l,出水 500 mg/l。UASB反应器出水水质达标500 mg/l左右。其产沼气理论值为 5000＊(2500-500)/1000＊0.35 (经验值,即0.35 m3/kgCOD)=3500 m3/d。重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目污水处理量为4000 m3/d,照此计算,产沼气量为2800 m3/d,按照工业用天然气1.67元/m3计,每天节约用气经费4676元,每年节约节约用气经费约140万元。

2)采用中水回用处理系统产生的经济效益

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万KL啤酒生产项目污水处理量为4000 m3/d,经处理后的废水全部回用,按照污水处理量的80%作为回用水量,即每天回用水量3200 m3/d,全年回用水量96万m3,按照工业用水3.35元/m3计,价值321.6万元。

3)固体废物“再利用”产生的经济效益

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目产生麦糟、凝固物、废酒花、废酵母等51225 t/a,按照86元/t计,价值440万元。

4)二氧化碳回收利用产生的经济效益

重庆啤酒股份有限公司新建年产25万 KL啤酒生产项目年回收二氧化碳6250吨,按照1200元/ t计,价值750万元。

5 结论

通过重庆啤酒股份有限公司新建年产25万KL啤酒生产线污染防治措施与循环经济工程实践,减少了COD排放量93.434 t/a、BOD5排放量23.5 t/a、SS排放量82.4 t/a、NH3-N排放量17.7 t/a、TP排放量1.8 t/a;减少了废气排放量84万m3/a;减少了固体废物排放量5.1225万 t/a,大大减轻了环境污染。同时,由于体现了循环经济理念,产生了较好的经济效益,年节约费用价值1651.6万元。因此值得推广。

[1] 高 良.世界酿酒工业发展现状及与国内产业对标分析[R].中国轻工业联合会、中国轻工业信息中心,2008.

[2] 佟玉衡.实用废水废水处理技术[M].化学工业出版社,1998.

[3] 三废处理设计工程手册(废水卷)[M].学工业出版社,1998.

The Pollution Control and Circular Economy Practice of Beer Production

HOU Wen-bin1,ZHA Zhong-yong1,TU Si-chuan2,XIAO Chu1

(1.Dept.of Military Fuel Management Engineering,LEU,Chongqing 400016,China; 2.Chongqing Brewery Co.,Ltd.,Chongqing 400080,China)

As the leader of green drinks,beer is loved by the majority of consumers because of its nutritional value, health function,unique flavor which is different from other non-alcoholic drinks,and good taste.The main sources of pollution in beer production are waste BSG,waste yeast,hot and cold protein coagulum,waste solid-liquid mixture of diatomaceous earth,tap water,sparging water,waste hop,yeast washing water,washing water,liquor first discharge wastewater disinfection and various wash water.The waste water of beer is of high concentration,abundant,widely contaminated,directly contaminates surface water and ground water.The author analyzes the‘three wastes'discharge of the newly built beer production line which has annual production capacity of 250,000 KL in Chongqing Brewery Co.,Ltd.,demonstrates the practice effects of pollution control in beer production and circular economy.

beer;pollution control;circular economy practice

X703.1

A

1674-2842(2010)02-0032-03

2009-08-05

侯文斌(1958-),男,湖北钟祥人,副教授,从事环境工程与评价研究。