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对于啤酒厂废水的处理及回用：当前发展状况摘 要：啤酒酿造的过程中经常产生大量的废水、污水和固体废弃物，而这些都必须以最安全、成本最小的情况下得到处理并能满足政府为保护环境制定的严格的排放法规。据估计每制造一升的啤酒都需要消耗接近十升的水，大部分用于酿造、冲洗和冷却的过程。然后这些水必须处理掉或经安全处理以便回用，而这往往给大多数啤酒厂带来巨大的花费及问题。因此，许多啤酒厂商在现在寻找：（1）在啤酒酿造过程中减少水使用的方法；（2）适当花费、安全处理啤酒废水并重用的手段。根据已有的文献，本文提供了对于当下啤酒厂废水处理工艺包含潜在应用的评价，重点在于啤酒厂废水的处理和重用，同时也包括了对于未来发展建议的探讨。关键词：啤酒废水 生物需氧量 化学需氧量 预处理 处理 回用1. 简介尽管每年都要排放大量的高污染废水，但酿造工业是任何国家经济的重要组成部分。实际上，啤酒是位于茶、碳酸盐饮料、牛奶、咖啡之后的第五大消费饮料。啤酒酿造主要涉及两个主要步骤，即酿造和之后的包装。有这些步骤产生副产品（如粉碎后的谷物和剩余酵母等）等和废水混合后便成为了污水。据估计每生产1升的啤酒就会产生3-10升污水，这取决于生产方式及水的使用方式。换句话说，大量的水在啤酒酿造过程中被消耗掉了。同样,因为大量的用水，啤酒厂每年也要排放大量的高污染工业废水。同时还需注意到，不同工艺产生的废水是不同的。例如在瓶子的清洗过程需要耗费大量的水，但产生的污水中所包含的总有机质只占到啤酒厂产生废水的极小一部分。另一方面，发酵和过滤产生的污水却富含大量有机物/生物需氧量（BOD），但其体积却很小，仅占到大约3%的总污水量却包含了97%的BOD。啤酒厂的废水一般有以下处理途径：（1）直接排放于水体（海洋、河流和湖泊），(2)直接进入市政污水管道系统，（3）经历了一些预处理后排入水体或市政污水管道系统，（4）进入到啤酒厂自己的废水处理设施。未经处理（或部分处置）的啤酒厂直接进入水体会构成潜在或直接的严重污染，因为废水中含有大量的有机物需要耗费氧气去降解。例如，含有高有机质的肥水流入了河流，在河里将有机质氧化消耗掉的氧要快于从空气中溶回到河里的氧。此外，随着法规的越来越严格和对于水使用的增加，水的再回收利用越来越被提倡。对于啤酒厂各个方面废水的处理都有着很多论文去探讨如Fillaudeau做的，然而，回顾这些文章显示，只有在进来的几年才有水处理回用的信息。必须指出的是，由于公众的认知水平和对于可能存在的质量恶化的问题，废水再利用这种行为并没有被推广开。但是，未来啤酒废水的重用似乎是不可避免的，因为水资源短缺的问题已经成为了一个严重的全球环境问题，这点在发展中国家和撒哈拉沙漠以南的非洲地区尤其关键，在这里干旱是永久的，因此每滴水都必须珍惜。在本文中，对于啤酒废水处理中的两点必须进行定义，即：（1）直接水，用于生产啤酒，（2）间接水，不接触啤酒；如用于冷却、包装和一般清洗水。一旦技术提高和观念改变，使用再生水和来生产啤酒的直接水的比率可能会减少到1:2。本文还讨论了啤酒厂废水重用（或循环）的挑战。处理、利用各种酿酒副产品（如谷物渣滓、啤酒花、剩余酵母，废弃残渣）已经在别处另有诸多研究，故不再本文的讨论范围之内。因此，本文结构如下：首先阐述环境管理体系和立法的背景，随后是啤酒废水的预处理和处理方法，挑战和未来前景包含在文章末尾，最后是总结结论、提供摘要。2. 立法和环境管理体系像其他任何行业一样，啤酒酿造工业受到广泛政府法规的约束，这些法规涵盖内容包括：生产、销售、标签、广告、贸易、定价惯例、企业信誉、容器特点和酒精要求。政府也征收各种税收、许可证费用和其他类似费用及可能需要的债务来确保其符合适用的法律和法规。此外，管理环境问题现在也越来越被注意。有一点需要注意：对于环境有重大影响的情况需要考虑各种优缺点并采取不同情况的环境管理措施。这意味着酿造工业也必须遵守许多环境保护法。实际上，由于增强的环保意识和可持续发展的需要，啤酒酿造工业已经增加了许多生产过程。此外，大多数的国家在这些行业都签署并批准了京都议定书，协议旨在减少温室气体的排放。通过环境管理体系（EMS）如（1）ISO 14001，（2）生态管理和审计方案（EMAS），（3）国际安全评级系统（ISRS），啤酒厂应该能够积极管理他们对环境的影响。实际上，环境管理体系帮助啤酒厂有效和高效管理当前和未来对于环境的影响。国际金融公司对于啤酒厂的环境、健康和安全也有指导方针。3.传统的酿造废水预处理方法啤酒废水通常具有很高的化学需氧量（COD）来自于所有的有机成分（糖、可溶性淀粉、乙醇、挥发性脂肪酸等）。它的温度通常在25C到38C,但偶尔会更高。pH值的范围可以2至12，这主要受到清洁和消毒中所使用的化学物质的量和种类的影响（如氢氧化钠、磷酸、硝酸等）。消毒化学品包括氯化合物用以确保微生物对于酿酒过程和公众所喝的啤酒中无任何有害的微生物。氮和磷水平主要取决于原材料和和存在于废水中的酵母菌。表1是一个在印度的联合啤酒厂的酿造废水物理化学特性的例子。事实上，酿造废水有一个很大的特点就是表1所提到的参数发生大的变化。所以大多数啤酒酿造厂需要某种程度上的废水预处理。有某一些情况下啤酒厂不排放到市政下水道，其预处理和二级处理也符合要求。然而，如果啤酒厂被允许排入市政污水，其预处理可能要满足规章以减少对城市污水处理设施的负载。在某些情况下，是根据排放量、悬浮物和有机负荷来决定排污费，这样可以鼓励啤酒厂修建自己的污水处理设施。预处理是为了改变给水的物理、化学和生物属性，为了能提高前端的处理效果。因此，应该采用物理、化学、生物或将之相结合的预处理手段。表2列出了关于传统的污水处理工艺的单元操作包括每个类别和详细图示在针对废水处理的斯佩尔曼标准手册。表3总结了各种文献中污水处理流程的优点和缺点。这些特征(表3)通常涉及到的建设成本和操作便利性。通常，废水处理技术中的复杂性和成本是随着产生的废水质量而增加的。事实上,水资源管理和废物处置在啤酒行业被认为是重要的成本因素和重要的方面。3.1.物理方法最早使用的治理方法既是物理单元操作,主要运用物理方式去除污染物。物理方法只能去除粗糙的固体颗粒物，而对于溶解的污染物则没有办法。一般是一个被动的过程，如沉降，让污染物沉淀或上浮。一般来说，这些办法都有一些作用，经常会导致不完整的污染物去除、分离。例如，即使是加入絮凝剂和其它添加剂，沉降的效果也不令人满意。3.2.化学方法不同的化学物质可以被添加到啤酒厂废水中来改变水的化学状态。化学预处理可能涉及pH值调整或凝聚和絮凝。酸性和碱性废水同时影响着废水处理和环境。低pH值表明应增加酸度而高pH值则表明应增加碱度。为了保护生物，废水的PH值需要保持在6到9之间。从干净处来的废弃二氧化碳可以用来中和碱性废水。多余二氧化碳也可以被用作一个廉价的酸化剂来降低厌氧反应器中的PH，从而取代了传统上使用的酸。盐酸和硫酸一般情况下并不被推荐，因为一个具有强腐蚀性和生成硫酸盐，另外一个则由于氯化物排放的限制，二者都有可能增加废水处理的成本。混凝和絮凝是物理化学过程，常用的从水和废水中去除胶体物质或颜色。在水和废水的处理中，由促凝剂使得小颗粒聚凝，也可能是由于小聚合物的布朗运动（布朗运动造成的凝固）。另一方面，在后续的过程中，较大的颗粒（絮体）的作用而形成的称为絮凝。当小颗粒形成了较大的颗粒物时，胶体材料可以更容易被物理分离过程分离，如沉积，浮选、过滤。3.3生物方法 生物处理在污水治理过程中发挥着核心的作用。它是基于微生物的活动将水中可降解有机污染物分解。事实上，酿造废水同时有着化学（非常高的有机物含量）和微生物污染物，所以一般常采用生物方法治理。在经过了物理和化学与处理之后，酿造废水可以进行生物处理。同物理、化学方法相比较，生物方法有着三项优点：（1）治理技术是成熟的，（2）对于COD和BOD的有着高效的去除率，在80到90%之间，（3）低投资成本。然而，尽管生物处理过程对于污水处理特别的有效，但是是他们需要高能耗的输入。生物处理可以是在好氧（空气/氧气 供应）或者厌氧（没有氧气）。有氧和厌氧过程图形化地显示在图1中。这些过程会在后续章节有更多的讨论。一般来说，好氧处理已经成功应用于处理酿造废水，而近来厌氧处理则慢慢成为一个更有吸引力的选择。表4提供了一个通用的比较厌氧、好氧生物处理系统,如活性污泥。3.3.1.好氧好氧生物处理即是在有氧气的存在情况下，通过好氧微生物（主要是细菌）的代谢作用去除污水中的有机质，从而产生更多的微生物和无机产物（主要是CO2, NH3和H2O）。好氧生物处理工艺利用生物处理工艺，让微生物将不可解决固体转化为可解决固体。通过沉降，使得可解决固体安定和析出。包含以下三点：活性污泥法。在活性污泥法中，污水流进一个已经包含有活性污泥的曝气搅拌池。这种混合物中包括细菌、真菌、原生动物和其他微生物，总称其为生物质。在这个过程中，反应池中悬浮的好氧微生物通过曝气设备和污水混合，同时还为悬浮生物提供氧气。附着增长（生物膜）过程。第二种类型的好氧生物处理系统称为附着增长（生物膜）过程涉及到微生物固定在固体表面。这种附着增长模式对于好氧生物处理提供了环境并给予了微生物生长的附着物。生物滤床法。在生物滤床法中，污水被喷淋在一层粗糙固体的表面（如砾石、砂石、塑料），它们允许水从中流过并让微生物在其上生长的介质。生物过滤塔。一种变化的滴滤过程叫生物过滤塔或称为生物塔。这种生物塔中充满了塑料或者红木作为介质让微生物在其上生长。旋转生物接触器。旋转生物接触器是由一系列的塑料磁盘连接到一个共同的轴并围绕其旋转。水池。这种都是缓慢、便宜、相对低效，但它能用于处理各种类型的污水。他们依赖阳光、藻类、微生物、氧气（有时曝气）的相互作用。污泥处理和处置。一般来说，有氧处理系统像活性污泥系统会产生大量的污泥需要处理。污泥可以经过离心分离、真空过滤或压滤机脱水处理。3.3.2厌氧厌氧生物处理是指不依赖空气中的氧或分子态氧。厌氧处理可以将生转化为有机化合物，将其通过微生物转化为沼气，而其可以被用作燃料；主要含有55-75%的甲烷和25-40%的二氧化碳还有一些微量的硫化氢。在啤酒厂,直接利用沼气锅炉通常是首选的方案。其原因是对于一个暖气和电力组合单元的投资成本更高，广泛的沼气处理也是必要的。从上文中我们可以看出，厌氧处理可以使啤酒厂减少化石燃料的储备并独立与外部的燃料供应。另外它还有助于可持续性的啤酒酿造。上流式厌氧污泥床。其中最受欢迎的便是上流是厌氧污泥床（UASB）。在UASB反应器中，污水由垂直罐的底部进入。污水向上流动经过密集的厌氧污泥床，污泥中的微生物与有着污水充分的接触。这些污泥主要为颗粒污泥（1-4毫米），拥有着优越的沉降性（即速率超过50 m h1）。污水中的有机物被微生物分解最终释放沼气。随着沼气的上升，它从床体带走一部分颗粒污泥在UASB反应器的顶部有一个所谓的三相分离器将有机物和沼气、废水分离。三相分离器有时也被称为气固液分离器。图2为一个UASB工艺的插图。流化床反应器。在流化床反应器（FBR）中，废水从反应器底部流过，并流过富含许多活跃细菌的介质（通常用砂石或者活性炭）。介质给生物膜的增长提供了条件，这些介质由于向上水流的作用而像沸腾一般，只有那些密度很小的微粒（同时却有着很高的生物量）才会随着水流向上流出。4.酿造废水的处理及回用从生物预处理设施排出的水可以经过进一步的深度处理。这一小节将会探讨很多酿造废水再利用的手段。我们必须注意到，无论如何，即使符合饮用水的标准，将回收的再生水作为酿造用水也是不合适的。表5显示了许多冲洗、冷却和饮用水重要的标准。在表5中，对于回收利用水最重要的参数或需要测量的就是COD是一种通过测量能被强氧化剂氧化消耗氧化剂量来衡量有机物的含量，COD是表示水中有机物多少的一个适当指标。污水中的COD值主要代表了可被生物降解和不可被生物降解的有机物质的含量(图3)。虽然在有时候无机化合物也起着重要的作用。通常的，酿造废水易于生物降解的BOD / COD的比率在范围0.6 -0.7之间。酿造废水中的有机成分（以COD表示）包括糖、可溶性淀粉、乙醇、挥发性脂肪酸等。4.1膜滤法通过多孔膜的分离作用是在环境或化工行业工艺流程中经常使用的技术。实际上，过滤技术在饮用水和污水处理上都会有使用。膜过滤根据孔径大小和因此被清除的杂质大小可以分为四类，以孔径的由大到小分为:微滤、超滤、纳滤、反渗透法。表6总结了这些过程的基本特点，如孔隙大小和操作压力。然而，表6中所列的特征并不详尽，因此，在其他的地方也可能引用不同的范围。图4显示了两种方式操作一个膜过滤器，即死端过滤和横流过滤。在死端过滤中，所有的给水流经膜（渗透），所有的杂质都因为太大而不能通过留在了膜的一端，需要用其他的手段去去除。横流式过滤给水是从膜表面平行流动，且只以一个比例通过膜。滞留物即杂质仍继续参与循环。生物膜也可以通过构建它们的材料来进行分类，有各种各样的材料被用于制造膜过滤器，如陶瓷和聚合材料。聚合物材料经常被用于膜制造,例如醋酸纤维素、聚酰胺、聚丙烯、聚砜。陶瓷膜通常是由金属氧化物构成，例如氧化铝，经常使用某种形式的一个溶胶-凝胶过程。在废水处理中经常使用纳滤/反渗透来去除有机物/无机盐。纳滤(NF)实际上一个最近最常使用的膜过滤过程用于处理溶解少量固体的地表水或新鲜地下水，目的是使水质软化（去除多价阳离子）和去除消毒副产物如天然有机物质和合成有机物质。膜的空隙大小通常是1纳米。通常，纳米过滤膜（像其他过滤膜一样）通常被以其截留分子量（MMCO）定义，而不是其实际孔径大小。截留分子量是对一只大小的膜滞留性的表达方式。一个膜的截留分子量被定义为有着90%去除率的物质的相对分子质量，换句话说，MWCO是空隙大小的一个属性，依据其阻隔球面溶质分子的重量。使用“名义”的原因是因为形状和电荷分布都会影响通过膜的速率。截留分子量通常小于相对分子质量1000（道尔顿）。纳滤（NF）是种横流过滤技术，其介于超滤（UF）和反渗透（RO）之间（表6）。这些膜能够去除大小在100纳米以下的微粒。此外，跨膜压力（膜两边的压降）要求（3MPa）相较于反渗透是相当低的，而这也能显著的降低操作成本。Braeken et al.尝试利用纳滤处理回收利用酿造废水。这项研究的结果表明对于去除水中的COD、（各自的平均去除率为100%、55%和70%）有着很好的效果，所以纳滤满足生物废水的处理，而其它三种废水（洗瓶废水、洗啤酒池废水和洗酿酒室废水）不适合利用纳滤技术来回收利用。这些结果清楚地显示预处理过程的重要性。尽管纳滤对于废水的处理是至关重要的，但主要的限制是有污染。然而,混凝/絮凝可以提高纳滤性能促进水的回用并使污染最小化。这是因为混凝/絮凝可以减少杂质的浓度沉淀后可以提高膜通量。反渗透最经常被使用在液液分离，采用任何压力都可以得出最高水质。反渗透膜对于NaCl的去除率从95到99.5%。在海水淡化和市政污水处理上的大规模的成功形成了一种行业观点：反渗透可以作为一种污水处理技术并通过重用来节约成本。实际上反渗透常被用于化学、纺织、石化、电化学、造纸、食品工业以及市政的废水治理。Madaeni和Mansourpanah回顾了一些研究发现反渗透可以有效去除废水中的COD达到90%甚至完全去除。实际上，COD的降低值显示反渗透是最好的去除水中有机物的办法。反渗透也通常结合其它物理分离技术和生物、生化治理技术来治理废水。例如，结合超滤和反渗透就能产生高质量的水。在Madaeni和Mansourpanah的研究中，从酒精制造车间出来的将被用生物处理的废水COD值在900到1200毫克每升之间，将通过各种聚合纳滤和反渗透膜。聚酯反渗透膜有着33 kg m2 h的高通量并能达到100%的COD去除率。在另一项研究中，啤酒厂的酿造废水被用内部好氧膜生物反应器处理，废水中的COD值在1500到3500毫克每升之间剧烈变化。但经过内部好氧膜生物反应器之后COD值始终为30毫克每升而不受进水波动的影响，悬浮物也被完全阻隔。这使得通过反渗透工艺的废水完全适合回用而省略掉了昂贵的预处理措施。总之，经回顾一些文献表明，反渗透是酿造工业首选的有限调节办法，因为它是种对环境友好的技术，它简单可实现自动化，在较小的空间内也能采用。此外，它不需要再生的化学物质，者以外则不需要再添加额外的盐去中和废水的PH。4.3膜生物反应器消耗水资源、提高水的价格和严格的监管使得膜处理技术和其它技术相结合。膜生物反应器（MBR）就成为水处理领域一个迅速发展的技术。膜生物反应器结合了两种成熟的技术即利用活性污泥强化生物处理和膜过滤技术，详见图5.根据膜是如何同生物反应器结合在一起可以分出两种MBR工艺，侧流式和淹没式（见图6）。在侧流式膜生物反应器中，膜被置于反应器外部，反应器混合循环和再循环回路的水。在淹没式中，膜被置于反应器内部并淹没于混合液中。侧流式由于有着更高的跨膜压力（TMP）和高流量来达到预期的横流速度，所以相比淹没式将耗费更多的能量。相比之下，置于水下的膜有着更大的膜面积而可以保持在较低的流量上。膜生物反应器技术经研究不仅可以用废水也可用于饮用水的处理上，和大规模处理市政污水上。Li和Chu发现近60%的总有机碳（TOC）被MBR所去除，伴随着的是减少了超过75%的三卤甲烷生成势。MBR技术也被用于酿造废水的治理， 流经MBR的COD含量（即UASB反应器，废水从500到1000毫克氧气每升）减少了平均96%。对于酿造废水，其他人员也进行了各种的研究，在大部分的研究中，都报道高COD去除率（-90%），这些都表明膜生物反应器对于治理工业和市政污水是一个有着吸引力的选择。表7显示了操作参数和厌氧消化超滤过程的一些结果。就像其他的膜分离过程一样，影响膜反应器性能的最严重问题就是膜的污染，所以就需要经常对其进行清洗。膜污染可以分为可逆和不可逆两种，它是由于膜的材料和活性污泥中的包括由活的和死的微生物及可溶性、胶体化合物构成的生物絮体相互作用导致的。膜的污染会导致液压阻力的显著增加，当反应器运行在正常的TMP和渗透增量的情况下，会表现为渗透量的下降和TMP的增加。膜遭受到有机污染主要由以下几个因素影响：（1）有机物的组成如胶体组分和溶解组分，（2）有机物的特征如疏水性、分子大小和外形，（3）溶液的化学性质如PH、二价离子浓度、离子的强度，（4）膜的性能如孔隙尺寸和表面粗糙度。在实际中，膜污染也可有两种方法解决：（1）定期的空气冲洗、反洗和化学清洗，（2）添加吸附剂并使用聚沉预处理。最近的一项研究表明,直接增加生物反应器中增加混凝剂能够减轻膜污染。将聚沉和MBR相结合称为膜生物混凝反应器（MCBR）。事实上，最重要的发展方向将用于过滤水的膜结合不同的预处理技术使其在低压下也能达到很好的性能。4.4.厌氧、好氧处理相结合厌氧和好氧处理技术往往在酿造废水的治理上结合使用。如图7所示，基本上有四种结合好氧厌氧技术的生物反应器。其特征有以下几点：首先，在厌氧反应器中大部分的COD（70%-85%）在小表面积内转化为沼气；其次，在一个好氧/缺氧的后续处理过程中，高达98%的COD被去除；此外，将厌氧/好氧处理相结合用于处理酿造废水有着在好氧阶段能量平衡、减少（生物）污泥产出和显著的低空间需求等重要优势。最近研发出了一些高瘦型的厌氧（如内循环反应器）和好氧反应器（如气升反应器）能允许极端的进水情况下保证出水满足要求。4.5.碳纳米管的使用自从1991年Iijima对于碳纳米管（CNTs）的“重新发现”，世界各地的研究人员跨越各种学科着手研究这些纳米材料无数独特的属性。碳纳米管是由蜂窝结构的石墨烯卷成直径只有几纳米的圆柱体，但长度能达到几微米甚至是厘米。在过去的几年中，关于碳纳米管的技术发生了长足的进步，而这些已经在一些评论文章中得到了描述。通常有两种形式的碳纳米管主要取决于将卷成管的石墨烯层数。即单壁碳碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管（MWCNT）。关于单壁和多壁碳纳米管的模型在图8都有展示。碳纳米管的的特殊属性是由其独特的原子和电子结构决定的。由于其具有独特的结构、力学和电子特性，碳纳米管在化学传感器、发散场材料、承载催化剂等各种应用前景上都有着巨大的潜力。关于碳纳米管在水处理上的运用将在下面展开讨论。4.5.1微吸附剂碳纳米管展示出对于各种有机污染物和无机污染物如氟化物有着非常好的吸附能力和高吸附效率，同时发现对于重金属也有优越的吸附作用。由于在等质量的基础上，他们比颗粒有着更大的比表面积，同时可以增加各种化学基团来增加他们对目标化合物的亲和力，所以他们具有着很强的吸附性。同时碳纳米管也有着小体积、空心和分层的结构，这些对于吸附来说，都是重要的特征属性。这些吸收废水中杂质的能力可以扩展到帮助其去除酿造废水中的COD。有文献指出尽管碳纳米管作为一种优良的吸附剂有着不错的潜力，但是作者们都没有研究将它们作为混凝剂或絮凝剂来进行研究。然而可以推测出，碳纳米管可以将分开的胶体粒子吸附，然后这些粒子被聚集在一起，这一现象被称为架桥絮凝。此外，碳纳米粒吸附的微粒表面也能造成电荷中和，导至一个接近于零的静电荷。一旦表面的电荷被中和，离子云和静电势就会消失，胶体粒子就可以发生自由地接触。通过使用电动电势是很容易检测和控制电荷中和的。从以上两种现象(吸附和凝固)，它可以确保处理废水（包括酿造废水）中的溶解、悬浮有机物。碳纳米管可以通过吸附作用去除溶解的有机物，同时通过异相凝集去除悬浮固体有机物（桥结和中和作用）。然而，现在在试图将碳纳米管用于混凝剂和絮凝剂的过程中出现了大量的挑战。首先，碳纳米管缺乏分散和溶解性。但是有借助使用其他的技术制作出水溶性碳纳米管的先例，并提高了其选择性通过能力。其次，由于碳纳米管的造价很高，所以他们需要在使用后再生。如果将碳纳米管用于悬浮物，在一个高效的分离过程后面如膜过滤需要阻隔和回收碳纳米管。回收碳纳米管是关键的并不仅仅是因为其成本，而且更重要的它会对人类健康和生态系统有潜在的影响。4.5.2.纳米过滤器已经有报道称共制造出碳纳米管过滤器，这些过滤膜有空心圆筒和碳纳米管径向对齐组成。Srivastava等有效地对不同类型的重烃制造出的过滤器进行了研究，（M12），如从重油中来的，石油中的（n=2m+2，m=1到12），可用来去除饮用水中的大肠杆菌和纳米尺寸的小儿麻痹病毒。高有机质含量的酿造废水对于COD是一种明显的浪费，从1000毫克每升到4000毫克每升，而BOD高达500毫克每升。这都使得对于酿造废水，碳纳米管过滤器是一个很好的选择。有碳纳米管作为孔隙的膜可以水的软化和淡化。数十亿的管作为膜孔，一个膜过滤器内含有具有超强疏水性和超强侵润性的碳纳米管置于钢网中间可以用来分离油和水。由于有着两种尺度的结构，所以可以同时获得超强的疏水性和超强的侵润性都能，同时还具备着低表面能。纳米管过滤器可以将柴油和水层区分开来，甚至是表面活性稳定的乳液。也可以实现高粘度的润滑油和水乳剂高效的相分离。这个分离机制可以很容易的扩展到各种各样不同的疏水亲油的液体，如酿造废水。4.6.电化学方法电化学方法第一次出现是被用来治理船舶上产生的污水。此后，电化学法被广泛用于处理富含难处理的有机物和氯化物的工业废水。电化学方法非常用来处理那些抗生物降解的有机污染物，因为它能完全或者部分分解有机物质。电化学方法饱受青睐是由于它既不受污水浓度的变化影响也不害怕水中存在有毒物质并且只需要更少的水力停留时间。Vijayaraghavan等研究出了依靠电化学方法原地在啤酒厂废水上产出次氯酸的办法。生成的次氯酸作为氧化剂能摧毁啤酒厂废水中的有机化合物。COD值由入水的2470毫克每升减少到了64毫克每升（降低超过97%）。次氯酸是由石墨作阳极、不锈钢板做阴极的电解反应器产生的。最初，在电解时阳极产生氯气，阴极产生氢气。应为阳极和阴极各自被保存在电解反应器中，经过一个歧化反应生成的氯，最终如下面的公式2生成次氯酸： HOCl t HCl。在高温（75摄氏度）和碱性条件下向转化，。4.7微生物燃料电池最近，酿造废水中的有机物在被治理的同时还被用来发电，这个能够同时处理废水和发电的装置叫做微生物燃料电池（MFC）。MFC是一个融合了厌氧与好氧特点的综合系统，它被设计将细菌集于阳极专门进行厌氧作用，而阴极才接触氧气（或者另一种化学电子受体）。细菌氧化有机质所产生的电子通过外部电路到达阴极并与那里的氧结合形成水。因此，结合厌氧好样过程可以构成双室MFC，在这里，处理污水的阳极可以直接使用阴极室的出水，在有氧条件下提高了污水处理效率。Feng等发现酿造废水的COD在2250418毫克每升，在20到30摄氏度的时候COD的去除效率高达85%到87%。按阳极-阴极顺序的MFCCOD去除效率可以超过90%（如COD从1250100毫克每升减到了60毫克每升）。此外，据报道其他的研究人员使用这种方法也达到了94%的COD去除率。有这些高COD去除率的研究表明，MFC电池，特别是阳极-阴极顺序型可以提供一种新的方式来处理酿造废水同时还能通过发电提供有价值的替代能源。4.8.碳水处理设施的特点对于出水情况有着巨大的影响。甚至当流入的水来自市政饮用水源，水中也可能含有残留的气味、消毒副产品、自由态和化合态的氯，分子态的碳硫味觉和嗅觉都很差，但这些都能被吸附在碳上，由于具有相同的芳香环的分子。碳由于能够充当还原剂所以其与强氧化性物质如次氯酸或二氧化氯反应。利用碳的吸附作用去除鞣酸的味道在酿造行业广被应用，碳也被用来去除啤酒中的麦芽色制造纯净啤酒和其它调味麦芽饮料。一些粉状或颗粒状的产品被用于此类型。活性炭的有效作用可保证水的味道及无污染、无气味。5.讨论和综合的结果本节提供了一个关于本文的讨论和综合的结果，这些讨论包括比较和集合不同的技术与流程。简而言之，讨论主要集中在以下两个基本问题：（a）怎样比较不同的技术与流程？（b）它们能否互相结合，如果能，又有哪些好处和挑战？5.1.流程和技术的比较本文主要讨论的是需要治理的啤酒厂废水和着眼在一些能安全高效地把酿造废水回用的方法，额外的，还讨论了一些关于这些方法面临的问题。应值得注意和强调的是酿造废水的处理是一种相对成本高昂和复杂的活动，特别是需要满足政府的法规来保证对环境友好的情况下。传统分离方法如混凝/絮凝、离心和重力分离所暴露出缺点就是不能将COD完全去除。这些方法通常伴随着的是低分离效率、高操作成本、占地面积大、产生二次污染物。还注意到生物处理技术是一种被广泛应用的预处理技术。一般来说，酿造废水都基本被采用有氧处理，而最近厌氧处理系统已经成为了另一个有吸引力的选择，除去其他的优势，最大的优势就是其高COD去除率。虽然这些生物处理方法被广泛的应用于高有机质含量的酿造废水，但对于水重用的进一步处理技术仍然需要。然而，本文所展示的一些关于MBR、电化学、微生物燃料电池的有前途的结果，这些技术极有可能应用于酿造废水的回收利用，但同时仍需要进一步调查并且就不同的机遇和挑战而定。举个例子来说，啤酒厂废水天生的高碳水化合物、低氨氮的性质很适合利用微生物燃料电池技术来发电。作者也指出，最新的很多进展表明，通过使用碳纳米管作为吸附剂可以解决或大幅改善很多有关水质的问题，因此，啤酒行业也将会受益于这些发现。但是，关于大规模设计和应用的讨论的只是仍然缺乏。所以，进一步的建议做一些关于建造这些有前景的技术的资金成本的研究。另一方面，膜过滤技术（如纳滤和反渗透）在饮用水的处理和废水回用上的应用，虽然已经很成熟，但在过去十年仍在膜质量的改善和减少膜成本尚经理了快速的发展。通过结合不同的预处理技术来提高性能是膜过滤水处理技术上的一个非常重要的发展方向。反渗透在某些情况下已被证明是一个高效的、性价比高的处理酿造废水的技术。表8展示了一些关