厌氧-好氧工艺处理啤酒废水的工艺研究

(1．百色学院农业与食品工程学院，广西百色533000；2．塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔843300)[摘要]本研究以啤酒厂污水为研究对象，采用厌氧-好氧工艺对啤酒废水进行处理，通过单因素实验考察温度、pH和时间对处理效果的影响。结果表明，厌氧-好氧工艺可以有效地降低啤酒废水的污染物浓度，最佳处理工艺条件为：厌氧条件下温度为35℃、pH为9、处理时间为2小时，好氧条件下温度为35℃、pH为8、处理时间为2小时。在最佳工艺条件下，啤酒废水的CODCr从1200mg/L降低到32mg/L，去除率为97.33%，氨氮从30mg/L降低到7.354mg/L，氨氮去除率为75.49%。此研究结果可为啤酒废水的处理提供理论依据及技术支撑。[关键词]厌氧处理；好氧处理；啤酒废水；工艺优化[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)20-0075-03张越锋1，谢鑫2，吕玲玲1*StudyontheProcessofTreatingBreweryWastewaterbyAnaerobic-Aerobic

CombinedProcess

ZhangYuefeng1,XieXin2,LvLingling1*

(1.CollegeofAgricultureandFoodEngineering,BaiseUniversity,Baise533000；2.CollegeofLifeSciences,TarimUniversity,Alar843300,China)Abstract:Thebrewerywastewaterwastreatedbyanaerobic-aerobicprocess,andprocessconditionswereoptimizedbysinglefactorexperimentssuchasTemperature,pHandtime.Theresultsshowthattheanaerobic-aerobicprocesscaneffectivelyreducetheconcentrationofpollutantsinbeerwastewater,andtheoptimaltreatmentconditionsasfollow:Underanaerobicconditions,thetemperatureis35℃,thepHis9,thetreatmenttimeis2hours;Underaerobicconditions,thetemperatureis35℃,thepHis8,andthetreatmenttimeis2hours.Undertheoptimalprocessconditions,theCODCrofbeerwastewaterdecreasedfrom1200mg/Lto32mg/L,witharemovalrateof97.33%,andtheammonianitrogendecreasedfrom30mg/Lto7.354mg/L,withanammonianitrogenremovalrateof75.49%.Theresultscanprovidesometheoreticalbasisandtechnicalsupportforthetreatmentofbeerwastewater.Keywords:anaerobictreatment；aerobictreatment；beerwastewater；processoptimization啤酒生产过程中会产生大量的有机污水，其污染成份有害无毒，主要为糖类、果胶、纤维素、蛋白质等有机物和少量无机盐类[1]。啤酒污水的CODCr值一般为1000~1800mg/L，pH值为6~8，[2]

属于中等浓度的有机污水。若不经有效处理而排放，将严重污染自然水体，危害农业、渔业乃至人类的正常生产、生活。目前，国内外有很多处理啤酒废水的工艺，都是以生化法为中心的废水处理系统，与普通物化法、化学方法相比较，生化处理法具有工艺成熟、效率高、成本低等优点，因此在啤酒污水处理工艺中，生化处理得到了国内外广泛的运用。随着科学技术的迅速发展，人们在实际运用中对活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、生物滤池、厌氧法、好氧法等处理方法进行优化组合，来达到对啤酒废水的最佳处理效果。如李铮[3]运用循环活性污泥法(CASS法)处理啤酒厂废水取得了较好的效果。沈阳某啤酒厂[4]采用UASB+接触氧化工艺处理啤酒污水，发现该工艺稳定可靠，各项污染指标都能达到排放标准。南阳天冠集团啤酒有限公司[5]运用厌氧+缺氧+好氧组合工艺处理啤酒废水，处理后排放废水水质达到国家二级排放标准(GB8978-1996)，处理费用低，工程管理方便，运行可靠。综合各类工艺，基于微生物的厌氧-好氧组合工艺具有明显优势，故本团队将利用厌氧-好氧工艺处理某啤酒厂废水，不同的是我们在好氧工艺中创新地运用了生物活性碳纤维作为载体，增大了好氧接触面积、避免了污泥膨胀，从而增强了好氧处理效果。该工艺首先接种厌氧污泥对废水进行厌氧处理一定时间[8]，使污水中难以生化的有机物经过厌氧菌胞外酶的作用，将大分子有机物水解酸化变成小的分子有机物，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质，同时为为好氧处理创造条件[6-7]，然后将厌氧处理后的污水在好氧单元中曝气处理[8]，并探索出一条最佳的工艺。此研究结果可为啤酒废水的处理提供理论依据及技术支撑，对啤酒工业的健康发展具有重要意义。啤酒废水(CODCr=1200mg/L，30mg/L，pH=7)，厌氧污泥，好氧污泥，均采自新疆阿拉尔某啤酒厂；活性炭纤维(SY-ACF-1003C，购自南通森友炭纤维有限公司)。试亚铁灵指示剂(称取1.4850g邻菲啰啉、0.6950g硫酸亚铁溶于水中，稀释至100mL)；重铬酸钾溶液(0.2500mol/L)；硫酸亚铁铵溶液(0.1000mol/L)；硫酸—硫酸银溶液(于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银，放置一到两天，不时摇动使其溶解)；纳氏试剂(KI-HgCl2-KOH)；葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾(AR)。1.2试验方法1.2.1水质分析方法CODCr的测定：重铬酸钾法(GB/T11914-1989)。氨氮含量的测定：纳氏试剂比色法(GB/T7479-1987)。1.2.2啤酒废水厌氧处理工艺优化取适量啤酒废水于厌氧处理池中，接种适量厌氧活性污泥[9]，在一定温度和pH条件下，厌氧处理4小时，每隔30min取样测定氨氮含量和CODCr含量，并记录实验数据。基于上述方法，分别改变温度(25℃、30℃、35℃、40℃)和pH(6、7、8、9)考察各因素对啤酒废水处理效果的影响，获得厌氧处理过程的最佳工艺条件。1.2.3啤酒废水好氧处理工艺优化将活性炭纤维丝用丙酮回流活化后以束状形式固定于纤维带上，并置于好氧处理池中，接种一定量的好氧活性污泥，通过循环挂膜法将微生物挂膜，同时按CODCr︰N︰P(葡萄糖︰尿素︰磷酸二氢钾)=100︰5︰1的质量比补充营养物质，挂膜结束后向好氧池中通入经厌氧一级处理后的废水，进行二次好氧曝气处理5小时[10]，曝气量为0.4L/(L·h)，每隔30min测定一次水样化学需氧量(CODCr)和氨氮含量，并记录数据。基于上述过程，分别改变温度(25℃、30℃、35℃、40℃)和pH(6、7、8、9)考察对啤酒废水处理效果的影响，获得好氧处理过程的最佳工艺条件。1材料与方法

1.1试验材料与试剂2结果与分析

2.1温度对厌氧处理啤酒废水水质的影响[收稿日期][基金项目][作者简介]2019-08-27百色学院校级科研项目(2018KN07)；广西中青年教师基础提升项目(2019KY0750)张越锋(1982-)，男，山西人，硕士研究生，主要研究方向为污染防治、微生物代谢产物研究。*通讯作者：吕玲玲(1984-)，女，新疆人，博士研究生，研究方向为极端环境微生物资源。·76·广东化工www.gdchem.com2019年第20期第46卷总第406期图1温度对厌氧过程氨氮含量的影响Fig.1Effectoftemperatureanaerobiconprocessammonianitrogencontentin图2温度对厌氧过程CODFig.2EffectoftemperatureonCODCr的影响Crinanaerobicprocess由图1和图2可知，厌氧处理过程使啤酒废水中氨氮含量和CODCr显著降低，可见厌氧过程对啤酒废水的处理起到了良好的效果。在相同温度下，厌氧处理0~2小时内氨氮含量和CODCr降低比较明显，2小时后无显著变化，故最佳处理时间为2小时。在相同处理时间下，随着温度的升高厌氧过程的处理效果先增加后降低，当温度为35℃时处理效果最好，经2小时处理后污水氨氮含量为13.13mg/L，去除率为56.25%，CODCr含量为570mg/L，去除率为52.5%。故厌氧处理过程的最佳处理时间为2小时，最佳温度为35℃。2.3pH对厌氧处理啤酒废水水质的影响由图3和图4可知，不同pH条件下，厌氧处理2小时之后氨氮含量和CODCr值变化均不明显，故最佳处理时间为2小时。相同处理时间下，随着pH的升高厌氧过程的氨氮含量和CODCr值均逐渐降低，当pH=9时处理效果最好，啤酒废水经2小时处理后氨氮含量为10.6907mg/L，去除率为64.36%，COD488mg/L，去除率为59.33%。Cr含量为图3pH对厌氧过程氨氮含量的影响Fig.3EffectofpHonammoniaprocessnitrogencontentinanaerobic图4pH对厌氧过程CODFig.4EffectofpHonCODCr的影响Crinanaerobicprocess2.4温度对好氧处理啤酒废水水质的影响图5温度对好氧过程氨氮含量的影响Fig.5Effectoftemperatureonprocessammonianitrogencontentinaerobic图6温度对好氧过程CODFig.6EffectoftemperatureonCODCr的影响Crinaerobicprocess由图5和图6可知，当处理时间小于1小时时，好氧工艺对啤酒废水处理效果不够显著，可能该阶段处于好氧微生物的适应期，微生物代谢不够旺盛，对废水的处理效果比较有限。当处理时间继续增加时，好氧工艺下的处理效果显著增加，2小时之后变化不显著，故好氧过程的最佳处理时间为2小时。随着温度的增加，好氧过程的处理效果先增加后减小，当温度为35℃时，处理效果最好，经2小时好氧处理后氨氮含量从10.6907mg/L降低至9.026mg/L，好氧过程氨氮去除率为15.57%，总去除率为69.91%；CODCr从488mg/L降低至66mg/L，去除率为86.48%，总去除率为94.5%。2.5pH对好氧处理啤酒废水水质的影响由图7和图8可知，处理时间对好氧工艺下处理效果的影响与图6和图7相似，2小时之后水质变化不明显。随着pH的逐渐增加，好氧过程的处理效果先增加后减小，当pH为8，处理效果最好，经2小时好氧处理后氨氮含量降低至7.354mg/L，去除率为31.21%，总氨氮去除率为75.49%；CODCr降低至32mg/L，去除率为93.44%，总去除率为97.33%。2019年第20期第46卷总第406期广东化工www.gdchem.com·77·3结果与讨论

我们采用了厌氧-好氧的的二级工艺对新疆某啤酒厂废水进行了处理工艺研究，结果显示该综合工艺可以用于啤酒废水的处理，且处理效果较好。工艺优化后的的最佳工艺条件为：厌氧过程的温度为35℃、pH为9、处理时间为2小时，好氧过程的温度为35℃、pH为8、处理时间为2小时。最佳工艺下，啤酒废水的氨氮含量从30mg/L降低至7.354mg/L，去除率为75.49%，CODCr从1200mg/L降低至32mg/L，去除率为97.33%。经该工艺处理后的啤酒废水水质达到国家一级排放标准。参考文献

图7pH对好氧过程氨氮含量的影响Fig.7EffectofpHonammonianitrogencontentinaerobicprocess[1]吴文林．啤酒生产废水来源及处理[J]．啤酒科技，2014，5(05)：52．[2]《中国给水排水》第二届编委会第一次会议纪要[J]．中国给水排水，1992，6(01)：5．[3]李峥，吴效东，程鸣，等．循环式活性污泥法(CASS法)处理啤酒生产废水[J]．辽宁城乡环境科技，2002，2(04)：39-40．[4]刘瑾，赵斌，潘博．UASB—生物接触氧化工艺处理啤酒废水[J]．环境保护与循环经济，2011，31(05)：63-65．[5]何立惠，台明青，邓李玲，等．用厌氧+缺氧+好氧组合工艺处理啤酒废水[J]．水处理技术，2006，32(02)：74-75．[6]WangXY，ZengGM，ZhuJL．Treatmentofjean-washwastewaterbycombinedcoagulation，hydrolysis/acidificationandFentonoxidation[J]．JournalofHazardousMaterials，2007，153(1-2)：810-816．[7]刘锡豪，郭德兵．水解-好氧工艺在啤酒厂污水处理中的应用[J]．酿酒科技，2005，6(03)：107-108．[8]赵喆，李孝坤，凡基正．水解酸化-生物接触氧化法处理啤酒废水[J]．中小企业管理与科技(下旬刊)，2011，7(09)：250-250．[9]杨波，单晓明，田晴，等．厌氧、好氧、厌氧/好氧交替状态对活性污泥性质的影响[J]．环境工程学报，2015，9(09)：4293-4299．[10]张越锋，吕玲玲，骆俊乐，等．生物活性炭纤维(BACF)法处理棉浆黑液的研究[J]．现代化工，2016(04)：141-143．图8pH对好氧过程CODCr的影响Fig.8EffectofpHonCODCrinaerobicprocess(本文文献格式：张越锋，谢鑫，吕玲玲．厌氧-好氧工艺处理啤酒废水的工艺研究[J]．广东化工，2019，46(20)：75-77)(上接第78页)表2废水站出水检测数据表Tab.2Datasheetforeffluentdetectionofwastewaterstation序号12345取样时间2018.5.102018.5.142018.5.202018.5.252018.5.26CODcr46.543.138.432.634.5Ni0.0250.0750.0550.0680.073TP0.150.200.300.170.24TN12.611.910.711.811.3NH3-H7.46.65.35.95.1pH7.56.96.57.07.0mg/L3.1项目调试运行中的优点本项目重点管控源头的分水，确保车间排水分类排放到废水站各收集池，为系统的稳定运行提供了良好的条件。生化系统采用“缺氧+污泥回流+好氧+污泥回流+反应+二沉”工艺，成熟稳定；缺氧后设置污泥回流池，可以有效避免反硝化菌及释磷菌的流失；好氧后设置污泥回流池，可以有效避免硝化菌及活性污泥的流失。3.2项目调试运行中的不足之处由于车间生产线中使用了大量的硝酸，导致排放的原水总氮浓度高于100mg/L，利用反硝化菌种去除，需要投加大量的碳源才能确认总氮指标稳定达标，实际运行费用超出原设计预计；车间试生产后检测的原水铝指标浓度超过1000mg/L，导致废水站的污泥产量高，废水处理产泥率达到1.5%，超出原设计的产泥率5‰。4结论

本项目采取“分质收集、分类处理”的原则，将含镍废水、高浓度废水、低浓度废水及废液单独收集，分开处理，减少药剂投加，提高处理效率，节约运行费用；车间废水经过两级物化处理后，重金属指标稳定达标，后端使用缺氧+好氧的生化处理工艺，生化指标也长期稳定达标。参考文献

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