白酒釀造大多以高粱、小麥、玉米等作為原輔料，采用人工培養(yǎng)老窖、發(fā)酵、蒸餾、分級貯存、精心勾兌等基本工序釀制而成。白酒廢水是指從生產(chǎn)到貯存陳化過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，通常分為高濃度有機廢水和低濃度有機廢水。低濃度有機廢水有冷卻水、洗瓶水、場地沖洗水，其污染物濃度低于GB 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》規(guī)定的排放標準，可以循環(huán)利用或直接排放;高濃度有機廢水指底鍋水、黃水、糧食浸泡水等，其富含殘留淀粉、蛋白質(zhì)、糖類等有機物。白酒工業(yè)廢水處理方法有物理法、化學法和生化法，處理技術(shù)包含過濾、重力沉降、氣浮、離心、酸堿中和、厭氧降解、好氧降解、厭氧-好氧降解等。目前，我國大型白酒企業(yè)均具備自己獨特的污水處理工程，工藝穩(wěn)定，處理后的水質(zhì)符合GB 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》中的一級排放標準。但是，仍存在一些不可忽視的問題。本文淺析了白酒行業(yè)現(xiàn)階段廢水處理過程存在的有機資源利用率低、厭氧工藝釋放有毒氣體、傳統(tǒng)絮凝劑有缺陷、微生物絮凝劑使用受限、污泥產(chǎn)量大和處理困難等問題，并針對這些問題提出了相應(yīng)的解決措施，期望對釀酒廢水的處理及綜合利用提供理論借鑒。

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1 白酒廢水處理過程中存在的問題

1.1 有機資源綜合利用率低:釀造廢水富含淀粉、還原糖、有機酸、酯類、醇類等，這些大分子物質(zhì)難以降解，是引起污染的主要原因。白酒釀造以糧食為原料，黃水、底鍋水等有機廢水中有害物質(zhì)含量少，有再利用價值。由于經(jīng)濟成本和技術(shù)缺陷問題，黃水和底鍋水資源多數(shù)未能獲得充分利用;高濃度有機廢水直接排入污水處理站不僅給廢水的治理增加難度，同時也造成資源浪費。

1.2 厭氧工藝釋放有害氣體:酒廠的廢水處理工程包括厭氧反應(yīng)分解，厭氧微生物降解有機物的過程會產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、硫化氫、一氧化碳等有害氣體。甲烷會引起頭痛、頭暈，心跳加速、呼吸困難，甚至窒息。硫化氫急劇毒性，危害人體健康;一定條件下還腐蝕設(shè)備、管道和儀表;空氣中，硫化氫易被氧化成SO2后形成硫酸，又以酸雨的形式降落。CO易燃易爆，高毒性，也會引起頭暈、惡心、嘔吐等癥狀。二氧化碳最大的危害就是造成溫室效應(yīng)，給人們帶來冰川融化、海平面上升，氣候極端異常等種種自然災(zāi)難。采用露天式的厭氧設(shè)備，不利于有毒氣體的收集及處理，再加上企業(yè)成本和技術(shù)條件的限制，這些有害氣體就直接被排放到大氣層。日積月累，將對環(huán)境造成不可忽視的污染。

1.3 絮凝劑的使用受限:白酒工業(yè)廢水處理過程中，通常需要利用絮凝劑降低濁度、色度、化學需氧量(chemical oxygen demand，COD)、生物需氧量(biological oxygen demand，BOD)和氮磷量，或者改進污泥沉降性能。至今，無機化學絮凝劑和高分子有機合成絮凝劑在廢水治理中充當重要角色，釀酒廢水處理也會使用聚合硫酸鋁、聚丙烯酰胺等化學絮凝劑。盡管利用傳統(tǒng)絮凝劑能夠達到污水的降解要求，但其絮凝效果不佳、用量大、存在安全隱患等。如含鋁鹽的污泥大量流入農(nóng)用土地，農(nóng)作物會出現(xiàn)鋁害，生長受阻，嚴重時甚至死亡;其次，攝入有害物質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，會間接影響人體健康。此外，聚丙烯酰胺單體難以降解，具有神經(jīng)致毒性及致癌性，長期使用會給環(huán)境帶來二次污染。化學絮凝劑存在的這些不足之處，促使新一代微生物絮凝劑研究的興起與發(fā)展。

微生物絮凝劑由微生物體或微生物代謝產(chǎn)物(多糖、糖蛋白、蛋白質(zhì)等)組成，具有絮凝效率高、生物降解性好、安全無毒、應(yīng)用范圍廣等特點。微生物絮凝劑的使用主要涉及污泥沉降性能的改善、高濃度有機廢水的治理、食品工業(yè)廢水的降解、發(fā)酵液的后續(xù)處理等。如曝氣池中活性污泥發(fā)生膨脹時，加入微生物絮凝劑能恢復污泥沉降性能和提高脫水率;微生物絮凝劑能夠有效降低高濃度有機廢水的總氮、總磷量及化學需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)等。食品工業(yè)廢水富含微生物生長代謝所需營養(yǎng)物，利用微生物絮凝劑處理，能夠同時實現(xiàn)廢水利用和治理。馬懿以白酒廢水為處理對象，研究不同pH值、絮凝劑投加量和1%CaCl2對白酒廢水的COD去除效果。經(jīng)過正交試驗結(jié)果表明，pH值為9，絮凝劑投加量為2.5 mL，1%CaCl2用量為3 mL時COD去除率達到最大值52%。最后通過正交試驗研究在最佳COD去除率工藝條件下，當攪拌速度為120 r/min，攪拌時間2 min，靜置時間1 h時，微生物絮凝劑產(chǎn)生菌對白酒廢水的絮凝效果可達70.2%。雖然微生物絮凝劑具有較多優(yōu)勢，但也還存在許多問題，如單菌株發(fā)酵產(chǎn)絮凝劑的實際絮凝效果欠佳;絮凝機理尚不明確;培養(yǎng)基成本過高;這些不足限制了微生物絮凝劑的工業(yè)化生產(chǎn)及其應(yīng)用。

1.4 污泥的產(chǎn)生與處理:據(jù)統(tǒng)計每生產(chǎn)1 t 65%vol白酒產(chǎn)生廢水48 t，與之產(chǎn)生污泥量約為1.5 t。污泥是微生物降解有機質(zhì)的增殖和積累，呈半固體狀態(tài)，含水率高，脫水性差。隨著微生物的新陳代謝，污泥會逐漸老化并沉積于曝氣池底部，污泥過量會引起曝氣率降低，溶解氧減少，最終發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹嚴重影響出水質(zhì)量，增大污水處理難度，甚至中斷整個設(shè)備的運行。污泥產(chǎn)量大，影響廢水的處理進度;污泥排放也會影響反應(yīng)池中微生物菌群的活性與穩(wěn)定性。

污泥中殘留氮、磷等營養(yǎng)物以及少量有害物質(zhì)，處理不當會污染環(huán)境。目前國內(nèi)外常用的處理方法有填埋、土地利用、熱處置和堆肥，需要根據(jù)污泥的特征選用合適的處理方法。白酒廢水處理產(chǎn)生的污泥有害物質(zhì)較少，富含有益微生物，氮、磷等有機物，處理不當不僅浪費資源且會引起二次污染。酒廠若選用焚燒法處理污泥，焚燒產(chǎn)生煙氣、粉塵會污染環(huán)境;污泥填埋浪費資源;污泥用作土地，含磷偏高易引起土壤板結(jié);堆肥技術(shù)不成熟。

2 解決措施

2.1 加強廢水資源利用的生產(chǎn)應(yīng)用研究:黃水和底鍋水的再利用價值非常高。黃水經(jīng)酯化酶作用，其有機酸類和醇類被轉(zhuǎn)化成含白酒的香味成分的酯化液，酯化液可用于調(diào)酒、串蒸、灌窖、養(yǎng)窖，或者用作液體蛋白飼料的加工原料。底鍋水可用作碳源，謝國排以底鍋水為培養(yǎng)基培養(yǎng)己酸菌，己酸發(fā)酵產(chǎn)量得到提高。鄧漢森等利用底鍋水進行酵母發(fā)酵，獲得菌體蛋白產(chǎn)物的同時底鍋水的COD去除率高達77.33%，BOD去除率高達72.19%。底鍋水還可以用作乳酸及乳酸鈣的加工原料，馮天煒運用微生物發(fā)酵底鍋水，乳酸和乳酸鈣年產(chǎn)量分別達到2 000 t和500 t，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。宋柯等利用超臨界CO2萃取技術(shù)，從底鍋水、黃水中提取酯類、醇類、醛類、酸類、酚類等物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成酒用香料，給酒廠帶來了經(jīng)濟效益的同時又減少了污染。伍顯兵等進行黃水和己酸菌液酯化能力的對比試驗，發(fā)現(xiàn)黃水發(fā)酵過程中微生物活躍，酯化效果較明顯些。謝國排利用黃漿水中的大量有機酸生產(chǎn)飲料、生產(chǎn)單細胞蛋白飼料、生產(chǎn)酯化液;利用黃漿水進行沼氣發(fā)酵等的應(yīng)用，較全面體現(xiàn)了黃漿水的綜合利用價值。關(guān)于釀酒副產(chǎn)物黃水和底鍋水綜合利用的研究較多，由于試驗技術(shù)不足，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的卻有限。因此，要加強理論研究與實際生產(chǎn)相結(jié)合，才能實際解決白酒廢水處理殘留資源利用率低的問題。

2.2 重視廢氣的處理:無論是大型化工業(yè)，煉油業(yè)還是污水處理廠，厭氧微生物分解有機物質(zhì)，都會產(chǎn)生這些氣體。行業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點對有害氣體進行處理，不讓其直接排放到環(huán)境中。這些有害氣體均有獨自的治理方法，如脫硫可采用物化法和生物法，生物法具有設(shè)備簡單、低能耗、二次污染少等特點，適合低濃度氣態(tài)污染物的處理。李華琴等采用低溫等離子體-生物法處理硫化氫氣體，去除率達97%以上，同時將產(chǎn)生的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根和水，避免了二次污染的產(chǎn)生。白酒廢水處理產(chǎn)生的H2S濃度不高，可以選用生物處理法，結(jié)合廢水處理工程的規(guī)模，建立相應(yīng)的設(shè)備?，F(xiàn)在對于廢氣的治理方法有很多，關(guān)鍵是要企業(yè)結(jié)合自己的特點應(yīng)用適宜的技術(shù)，把廢氣處理設(shè)備建立起來。

2.3 微生物絮凝劑的開發(fā)與應(yīng)用研究:我國對于微生物絮凝劑的研究已獲得許多成果，微生物絮凝劑可以通過微生物發(fā)酵制備，也可從有機質(zhì)中提取。顏東方等利用馬鈴薯淀粉廢水培養(yǎng)酵母菌，發(fā)酵獲得絮凝劑且產(chǎn)量為1.36 g/L。劉秀秀]采用超聲波破碎和稀鹽酸破碎從污泥中提取的三種絮凝劑對高嶺土懸液絮凝率分別為30.0%、95.0%、98.0%，對剛果紅廢液的脫色效力分別高達97.4%、90.5%、82.7%;其一種絮凝劑對淀粉廢水也有較好的絮凝效果，絮凝率高達98.5%。高濃度有機廢水是一種潛在的天然培養(yǎng)基，可用于產(chǎn)絮凝劑微生物的培養(yǎng)和發(fā)酵。因此，白酒廢水培養(yǎng)微生物發(fā)酵獲取絮凝劑，是解決廢水治理絮凝劑應(yīng)用缺陷的有效途徑。張帆等用稀釋后的制酒廢水作培養(yǎng)基，進行了微生物的培養(yǎng)與發(fā)酵實驗。王伊娜等把處理過的制酒廢水作為培養(yǎng)基，發(fā)酵液絮凝率可達94.7%，對廢水的色度、濁度和COD去除效果都十分明顯。由于廢水環(huán)境復雜，純菌種發(fā)酵生產(chǎn)的絮凝劑在實際運用中難以發(fā)揮良好的絮凝作用，而復合菌群所產(chǎn)絮凝劑實際應(yīng)用的絮凝效果卻較好。趙起政等將絮凝率在60%左右的幾株細菌進行復配，發(fā)酵產(chǎn)絮凝劑的絮凝率提高到80%以上，最高可達96.4%。但是，絮凝機理不明確和使用條件不當是絮凝效果不佳的原因。所以，為提高絮凝效果，必須加強微生物絮凝劑絮凝機理的研究和新型廉價培養(yǎng)基的開發(fā)。

2.4 尋找污泥資源利用新途徑:白酒廢水處理過程，污泥的產(chǎn)生無法避免，關(guān)鍵在于污泥的后期處理。研究表明，經(jīng)過無害化、穩(wěn)定化處理的污泥可用作其他資源。李文洪通過分析某酒廠污泥特點，確定堆肥生產(chǎn)有機復合肥是一種有效的污泥資源利用途徑。呂繼良等利用微生物發(fā)酵降解秸稈和污泥的混合物，獲得產(chǎn)物乙醇，證明污泥能源化利用途徑是可行的。釀酒廢水污泥經(jīng)過無害化處理，理論上可以用作氨基酸蛋白飼料的加工原料，乙醇、氫氣、沼氣等新能源的生產(chǎn)原料;此外，活性污泥富含有益微生物，脫水后用作人工窖泥培養(yǎng)也是一種潛在的資源化利用方式;這些利用技術(shù)以及其他應(yīng)用方向還有待于深入研究。

3 結(jié)語

隨著白酒企業(yè)國際化的發(fā)展，中國白酒的市場需求量及產(chǎn)量會逐漸遞增，與之產(chǎn)生的廢水也將同比上升。一種可以充分循環(huán)利用資源，同時兼顧環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益的治理方式是白酒行業(yè)廢水處理研究的方向?？梢詮膹U水資源化利用、微生物絮凝劑研制與利用、尋找污泥利用新途徑等方面著手，經(jīng)濟有效地處置污泥，這對白酒企業(yè)廢水治理乃至整個行業(yè)的發(fā)展都有著極其重要的意義。

 來源:《中國釀造》  作者:彭翠珍等 

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