釀酒廢水處理技術的研究進展

王 茂

（四川省宜賓五糧液集團有限公司，四川 宜賓 644000）

釀酒企業在釀酒過程中，清洗和蒸餾兩個環節會產生大量廢水，這些廢水中往往會含有高濃度的有機物以及大量的懸浮顆粒物等多種成分。在所有的釀造產業中，釀酒廢水的處理難度是相當大的，如果這些廢水不經有效處理就隨意排放至河流，會使水體出現N、P等營養鹽含量過高的情況，從而導致水生態系統中物種分布的失衡等多種問題[1]。針對這種現象，國家提出了降耗減排的要求，并號召各釀酒企業在做好釀酒廢水處理工作的同時，還要嚴格按照國家排放標準進行廢水排放。因此，對釀酒廢水處理技術展開全面研究是非常必要的，只有這樣才能更好地保護我國的水環境。

1 釀酒廢水概況介紹

在我國，大多數的釀酒企業都是釀造白酒，高粱、小麥等糧食作物是釀造白酒的主要原料及輔料。在釀造白酒的過程中，從生產到貯存陳化等各個環節都會或多或少地產生釀酒廢水。釀酒廢水可分為高濃度有機廢水和低濃度有機廢水。具體說來，在白酒生產過程中，場地沖洗水可歸類于低濃度的有機廢水；而釀酒生產中的底鍋水、黃水、糧食浸泡水等則可歸類于高濃度有機廢水，這類廢水中含有大量的殘留淀粉、糖類以及蛋白質等物質，其中的污染物濃度遠遠超出國家排放指標，因此必須要經過嚴格、有效地處理方可排放。

目前，部分大型釀酒企業都構建了污水處理工程，并取得了一定的廢水處理成果，但是在廢水處理方面仍有較大的可提升空間，因此仍需加強對各種釀酒廢水處理工藝及技術的研究，以有效提高釀酒廢水的處理效果。

2 釀酒廢水處理工藝

釀酒廢水處理工藝包括UASB處理工藝、EGSB處理工藝以及IC厭氧反應器工藝等。

2.1 UASB廢水處理工藝

UASB是指上流式厭氧污泥床。UASB反應器是目前厭氧處理工藝中最常用的形式之一，具有能耗低、結構簡單、負荷率高和不用另設污泥回流裝置等優勢，其主要構造有進水配水系統、反應區以及三相分離器三個部分[1]。釀酒廢水自下向上會經過厭氧污泥床，在此過程中，釀酒廢水因與污泥床中的顆粒污泥或絮狀污泥發生接觸出現厭氧反應，隨之形成沼氣，沼氣以及攜帶部分剩余固體和污泥顆粒的液體流經分離器時，固體物質通過縫隙到達沉淀區，三相分離器會將沼氣引入集氣室，液體則從分離器的導流口流出。UASB反應區處理的液體通常攜帶大量污泥，雖然處理設施較小，但設施的處理能力較強，不會因為溫度變化而停止運行，生產效率不受環境的影響。茍梓希、李芹[2]等多名研究人員對多項關于UASB工藝的相關實驗和實驗結果進行了詳細闡述與探討，各項試驗結果表明，釀酒廢水經UASB反應器處理后，其中的各種污染物含量指標均符合國家標準。

2.2 EGSB廢水處理工藝

EGSB是指厭氧膨脹顆粒污泥床，該反應器與UASB同屬現代化新型厭氧反應器，其應用優勢更為突出。EGSB的整體系統由布水器、三相分離器、集氣室和外部進水系統四個具體部分構成。在處理釀酒廢水時，污水泵將釀酒廢水輸送到EGSB厭氧反應器中，當廢水與厭氧罐底部污泥發生有效接觸后，其中的大多數有機物會得到處理并被吸收，污泥和有機物在高水力負荷和高產氣負荷的雙重作用下得到充分混合，使污泥呈現膨脹狀態，具有較高的傳質速率，可以促使厭氧反應速率和有機負荷得到大幅度提升。微生物的厭氧反應會將廢水中的有機物轉化為沼氣，而在沼氣與廢水通過三相分離器時，會先將沼氣與液體分離出來，然后液體中裹挾的污泥等固體污染物會通過沉淀分離出來。李亞運[3]曾在2017年對溫州市伯溫釀酒企業的廢水處理工藝進行了全面研究，出于對釀酒廢水中污染物性質等各方面的考慮，該釀酒企業應用了EGSB+生物接觸氧化組合工藝對廢水進行了處理。經檢測，未經過技術處理的釀酒廢水中CODCr的含量為2 040 mg/L，BOD5的含量為875 mg/L，SSR含量為660 mg/L，該企業應用EGSB+生物接觸氧化方式對廢水進行高效處理后，可充分去除各種污染物，且廢水中各種污染物的指標完全達到國家規定范圍。由此可以說明，在釀酒廢水的處理過程中，應用EGSB厭氧處理方法具有較好的應用價值，并且能夠保障了釀酒廢水的處理效果，實現了EGSB廢水處理技術應用價值的最大化。

2.3 IC厭氧反應器工藝

在對厭氧反應器進行深度優化升級后，IC反應器得以問世。IC反應器兼具啟動快、容積負荷高等多項優勢，若在釀酒廢水處理中合理應用，能實現明顯的廢水處理效果。概括地說，IC反應器是兩層UASB反應器的科學組合，該反應器具體有混合區、第一和第二厭氧區、沉淀區及氣液分離區共五個分區。廢水從反應器下端進入，廢水中的污泥與氣液分離區流出的泥水混合物在混合區經過充分混合后流入第一厭氧區。第一厭氧區中的微生物會對高濃度污泥進行厭氧反應，促使高濃度污泥中的有機物生成沼氣，隨之沼氣和高濃度污泥形成強烈地翻攪，從而促進微生物與廢水中有機物的充分接觸，以此實現理想的厭氧反應，在完成處理之后，再從反應器上端流出液體。梁興飛、陸和煒[4]等曾對紹興某釀酒企業在廢水處理中應用的“IC厭氧反應器+A/O工藝”展開實際的觀察和研究，經過有效檢測發現，經處理后的釀酒廢水中，CODCr、BOD以及SS等各種污染物質都能得到充分去除，使廢水中各污染物的含量分別約為161 mg/L、59 mg/L、10.5 mg/L，各項指標均達到國家排放標準，這足以說明，在釀酒廢水的處理中，IC厭氧反應器工藝的廢水處理效果比較優越。

2.4 微生物電解池技術

微生物電解池的主要構成部分為池體、陽極以及陰極、外電路和電源。微生物電解池技術就是將具有產電性能的微生物生成生物膜覆蓋于電解池陽極的上端，產電微生物需要通過代謝廢水中的有機物得以生存，并且在代謝過程中產生電子，而電子會在外電路的傳導和電源提供的電勢差的作用下傳至陰極，與質子相結合并形成氫氣或甲烷，以此達到廢水處理和能源回收的雙重目的。張煜鎵[5]等人曾對運用新型單室無膜微生物電解池進行釀酒廢水處理進行了研究、分析，探討釀酒廢水中的COD在各種外加電壓和傳統消化（AD）條件下的去除情況，以及這些條件對甲烷產生速率和能量回收的具體影響。分析結果表明，外加電壓對于COD的去除具有明顯的促進作用，當供電系統給微生物電解池外加0.8 V和1.2 V的電壓的情況下，廢水中COD的濃度在12小時內就會從6 500～7 300 mg/L下降到520 mg/L，整個處理周期完成后，COD濃度降至200～300 mg/L，而電解池可以達到70.34%±1.12%的COD去除率。據統計，當電解池的外加電壓為0.8 V、1.2 V的情況下，COD去除率分別達到81.61%±1.62%，97.02%±1.52%和93.9%±1.1%。而且甲烷產生速率和總能量的回收也明顯優于傳統消化方式，每升廢水每天產生2 019.78±76.41 mL甲烷，是傳統消化方式的1.37倍；總能量的回收率為77.75%±8%，達到傳統消化方式的1.97倍。由此可見，利用微生物電解池技術，既能明顯提升釀酒廢水的處理效果，還有助于進一步提高甲烷的產生速率和能量的回收率。

2.5 其他處理工藝

在國家越來越重視環境保護的前提下，相關人員對釀造廢水的處理技術進行了大量的研究，除了以上幾種釀酒廢水處理方法外，還有光催化法以及微生物絮凝劑法等多種方法，其中一部分處理方法已經得到了實際應用，也有某些處理方法還在研究當中。周秉明等[6]通過共沉淀法制備出復合納米SnO2/ZnO光催化劑，并將其應用于釀酒廢水處理的工作中，并根據對廢水中COD值的檢測，對在不同條件下制取的復合光催化劑所產生的光催化劑活動進行了全面研究，結果表明，在600 ℃煅燒、保溫6 h的條件下制取的復合光催化劑，可以發揮良好的廢水處理效果，未經處理的廢水中COD的含量為9 900 mg/L，在得到降解處理后，COD值降至650 mg/L，去除率達到93%。

3 結語

釀造行業是產生高濃度有機工業廢水的主要行業之一。在環保工作日益重要的今天，釀酒廢水的處理問題也備受關注。在釀酒廢水的處理過程中，涉及到微生物法、電解法、絮凝法以及催化法等多種處理方法，雖然關于電解法、催化法等廢水處理方法的研究取得一定的進展，但這些處理方法尚未成熟，因而未得到普及應用。對此，仍需進一步加強研究探索，以便使相關處理方法得到廣泛應用。