COD在處理釀酒廠過程用水中的應用

更新時間：2015-12-30

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COD在處理釀酒廠過程用水中的應用

就一個典型的釀酒廠而言，生產每一桶啤酒需要消耗 8～10 桶水。位于美國科羅拉多柯林斯堡的新比利時釀酒公司每生產一桶啤酒只需要消耗約 4 桶水，主要是由于在整個公司范圍內號召資源再利用，其中包括在線過程水處理以及水的重復利用項目。

新比利時釀酒公司是國內第五大釀酒公司，在 2004 年該廠生產了 320000 多桶啤酒，其中包括其品牌――Fat Tire Amber Ale。公司致力于處在能夠滿足高標準環境要求的技術前沿，將資源和能源的消耗小化，循環利用化。

除了水的重復利用項目，該公司還利用釀酒廠的過程水處理工藝中產生的甲烷為燃料進行發電。目前該發電機組的供電每天能夠滿足該釀酒廠主樓 7 小時的用電。這有效的抵消了當地電網高峰用電的費用，同時也有效地減少了釀酒廠向當地供電系統購電的費用。1999 年，其二氧化碳的排放量削減了約1800噸。

污水處理工藝

新比利時釀酒公司在2002年開始對使用后的過程水進行處理，目的是減少排放到市政廢水收集系統的廢水量，同時通過水的回用，從而進一步減少生產每桶啤酒的用水量。當前的處理設施（現在正在擴建）的處理能力是 80000 加侖/天。2004年其日平均流量為 58274加侖，年總出水量約為20000000加侖。

該污水處理工藝使用的是德國系統供貨商提供的處理裝置，包括一個三級厭氧消解池，一個好氧池，一個生物濾池和一個曝氣池。污水首先經過厭氧處理然后進入好氧處理工藝，經過厭氧過程能去除約80％的COD，剩余的COD去除由好氧過程來完成。

高有機負荷

在所有的釀酒廠中，出水中大部分的有機物質來自于麥芽汁的提取過程、副產品中麥芽汁的殘留物以及后續處理中損失的麥芽汁和啤酒。發酵過程中產生的自溶酵母也是造成過程水出水中有機負荷較高的重要因素。經過厭氧分解過程，麥芽汁和酵母中的細菌被降解成單糖和淀粉，并終轉換成甲烷氣體。
過程水的出水有機負荷較高，主要是由于釀酒廠在生產過程中水的消耗量較低。典型的釀酒廠過程水出水的平均 BOD 值低于 3000mg/L，而新比利時釀酒公司的過程水出水BOD平均值達到7500mg/L。

COD監測的重要性

盡管高有機負荷對于厭氧處理過程以及后續的沼氣的產生非常有利，但仍然需要進行連續的水質分析，從而對整個處理過程進行監測，同時對處理過程加以控制。在線監測的主要目的是以固定的間隔測量化學需氧量和其它參數，為量化污水濃度的變化提供了一種方式，有助于積極控制過程水處理以及將污染物降到少。

進入污水處理工藝的過程水的水質和水量都會有顯著的波動，主要取決于釀酒廠內不同的工藝過程。由于五天生化需氧量的測定時間過長，不能為過程控制提供及時的信息，污水廠內的實驗室就采用對整個釀酒廠的出水定期進行COD分析。由于COD測試結果只需兩個小時即可獲得，可以對釀酒廠進水和出水的負荷提供更及時的分析結果，能及時的了解水廠的處理效率，從而實現優化的過程控制。

兩小時的COD測試

對于定期進行的COD測試，釀酒廠采用微回流法，利用美國哈希公司提供的COD 消解裝置。預制的試劑裝在一個 16mm 的玻璃管中，可以直接放入COD反應器和分光光度計中。在釀酒廠中，COD的測試是一種非常直接的測試過程。當2毫升的樣品加入樣品瓶后，樣品瓶蓋好蓋子后放置到反應器中，在150℃下消解2個小時。當樣品瓶冷卻后將樣品瓶放入分光光度計，讀數可以直接從分光光度計讀取。該實驗室使用HACH的DR2500分光光度計，該分光光度計可以存儲 COD 和其它常用的測試程序。

收集到一段時間的 COD 和 BOD 數據之后，用BOD的平均值除以COD的平均值得到一個比值，或換算因子。用 COD 的結果乘以這個換算因子就可以估算出 BOD 的濃度值。對于同一個樣品而言，COD值通常都會高于BOD的值，因此換算因子通常都小于1。

除了對過程水的出水定期進行 COD 監測，釀酒廠也會在其啤酒廠內定期用 COD 微回流法進行工藝過程控制。例如，釀酒廠近期做了一個麥芽汁回收測試以確定提取的容積和倒掉的谷物中實際損失的糖份。啤酒釀造者想確認他們是否倒掉了多余的糖份，或者回收麥芽汁是否值得。對于麥芽汁進行的一系列 COD 測試確定了殘留食品的真實濃度。基于這項測試，現在釀酒廠開始在釀酒過程中回收這類物質。

當前的擴建工程

新比利時釀酒公司目前正在擴建其過程水處理廠，包括擴大好氧處理和厭氧處理的能力。同時在厭氧反應池前面增加了儲水池。產生的甲烷氣體量由于進入反應池的出水體積不同而有所變化，以前甲烷氣體量主要取決于啤酒的產量。新的儲水池主要用于平衡進入消解器的流量，從而使得沼氣的產量更高、更穩定。相應地，這又使得在線發電廠能夠運行更長的時間，從而進一步降低了釀酒廠的能耗。此外，該廠還安裝了一個反滲透裝置，進一步凈化終出水。

進入過程水處理廠的 BOD 平均值為7500mg/L, 出水的BOD值則不到25mg/L，該污水廠出水可用做非飲用水，如蒸汽冷凝、清掃用水或園藝用水等。2004年，整個水廠的COD和BOD去除率分別達到98％和99.8％。

節約、處理和循環利用

將節約用水、進行水處理和水的循環利用結合起來，使得新比利時釀酒公司的用水量大大降低。同時也削減了排放到當地市政水處理系統的高有機負荷，這一點已經通過準確的COD分析得到了證實。此外，通過使用甲烷氣體做燃料進行發電也大大降低了釀酒廠運行所需購買的電量。

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