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美國哈希公司COD測試方法-在處理釀酒廠過程用水中的應(yīng)用

2015-11-23，星期一

節(jié)約、處理以及循環(huán)利用過程用水可以有效降低水的消耗

      目前，新比利時釀酒公司對其大部分過程用水進(jìn)行了重復(fù)利用，主要用在蒸汽冷凝、清掃以及園藝灌溉上。通過厭氧和好氧生物工藝對過程水進(jìn)行處理，降解了水中大部分有機(jī)組分，同時對工藝過程進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測，以便判斷釀酒廠的高有機(jī)負(fù)荷的重要來源，這些都已經(jīng)成為過程水處理和再利用項(xiàng)目成功的關(guān)鍵因素。 

       就一個典型的釀酒廠而言，生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)號召資源再利用，其中包括在線過程水處理以及水的重復(fù)利用項(xiàng)目。

       新比利時釀酒公司是國內(nèi)第五大釀酒公司，在 2004 年該廠生產(chǎn)了 320000 多桶啤酒，其中包括其王牌品牌――Fat Tire Amber Ale。公司致力于處在能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境要求的技術(shù)前沿，將資源和能源的消耗最小化，循環(huán)利用化。

      除了水的重復(fù)利用項(xiàng)目，該公司還利用釀酒廠的過程水處理工藝中產(chǎn)生的甲烷為燃料進(jìn)行發(fā)電。目前該發(fā)電機(jī)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(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)高峰用電的費(fèi)用，同時也有效地減少了釀酒廠向當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)購電的費(fèi)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(jìn)行處理，目的是減少排放到市政廢水收集系統(tǒng)的廢水量，同時通過水的回用，從而進(jìn)一步減少生產(chǎn)每桶啤酒的用水量。當(dāng)前的處理設(shè)施（現(xiàn)在正在擴(kuò)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(tǒng)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(jīng)過厭氧處理然后進(jìn)入好氧處理工藝，經(jīng)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(jī)負(fù)荷

      在所有的釀酒廠中，出水中大部分的有機(jī)物質(zhì)來自于麥芽汁的提取過程、副產(chǎn)品中麥芽汁的殘留物以及后續(xù)處理中損失的麥芽汁和啤酒。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的自溶酵母也是造成過程水出水中有機(jī)負(fù)荷較高的重要因素。經(jīng)過厭氧分解過程，麥芽汁和酵母中的細(xì)菌被降解成單糖和淀粉，并最終轉(zhuǎn)換成甲烷氣體。
      過程水的出水有機(jī)負(fù)荷較高，主要是由于釀酒廠在生產(chǎn)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(dá)到7500mg/L。 

       COD監(jiān)測的重要性

      盡管高有機(jī)負(fù)荷對于厭氧處理過程以及后續(xù)的沼氣的產(chǎn)生非常有利，但仍然需要進(jìn)行連續(xù)的水質(zhì)分析，從而對整個處理過程進(jìn)行監(jiān)測，同時對處理過程加以控制。在線監(jiān)測的主要目的是以固定的間隔測量化學(xué)需氧量和其它參數(shù)，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最少。

       進(jìn)入污水處理工藝的過程水的水質(zhì)和水量都會有顯著的波動，主要取決于釀酒廠內(nèi)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(nèi)的實(shí)驗(yàn)室就采用對整個釀酒廠的出水定期進(jìn)行COD分析。由于COD測試結(jié)果只需兩個小時即可獲得，可以對釀酒廠進(jìn)水和出水的負(fù)荷提供更及時的分析結(jié)果，能及時的了解水廠的處理效率，從而實(shí)現(xiàn)理想化的過程控制。 

      兩小時的COD測試

      對于定期進(jìn)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(yù)制的試劑裝在一個 16mm 的玻璃管中，可以直接放入COD反應(yīng)器和分光光度計(jì)中。在釀酒廠中，COD的測試是一種非常直接的測試過程。當(dāng)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(yīng)器中，在150℃下消解2個小時。當(dāng)樣品瓶冷卻后將樣品瓶放入分光光度計(jì)，讀數(shù)可以直接從分光光度計(jì)讀取。該實(shí)驗(yàn)室使用HACH的DR2500分光光度計(jì)，該分光光度計(jì)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(shù)據(jù)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(jié)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(jìn)行 COD 監(jiān)測，釀酒廠也會在其啤酒廠內(nèi)定期用 COD 微回流法進(jìn)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(shí)際損失的糖份。啤酒釀造者想確認(rèn)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(jìn)行的一系列 COD 測試確定了殘留食品的真實(shí)濃度?；谶@項(xiàng)測試，現(xiàn)在釀酒廠開始在釀酒過程中回收這類物質(zhì)。 

      當(dāng)前的擴(kuò)建工程

      新比利時釀酒公司目前正在擴(kuò)建其過程水處理廠，包括擴(kuò)大好氧處理和厭氧處理的能力。同時在厭氧反應(yīng)池前面增加了儲水池。產(chǎn)生的甲烷氣體量由于進(jìn)入反應(yīng)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(chǎn)量。新的儲水池主要用于平衡進(jìn)入消解器的流量，從而使得沼氣的產(chǎn)量更高、更穩(wěn)定。相應(yīng)地，這又使得在線發(fā)電廠能夠運(yùn)行更長的時間，從而進(jìn)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(jìn)一步凈化最終出水。

      進(jìn)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(dá)到98％和99.8％。 

      節(jié)約、處理和循環(huán)利用

      將節(jié)約用水、進(jìn)行水處理和水的循環(huán)利用結(jié)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(dāng)?shù)厥姓幚硐到y(tǒng)的高有機(jī)負(fù)荷，這一點(diǎn)已經(jīng)通過準(zhǔn)確的COD分析得到了證實(shí)。此外，通過使用甲烷氣體做燃料進(jìn)行發(fā)電也大大降低了釀酒廠運(yùn)行所需購買的電量。