陳春梅

(重慶市環(huán)境保護工程設(shè)計研究院有限公司 ,重慶 400020)

清潔生產(chǎn)在啤酒行業(yè)中的應(yīng)用進展

陳春梅

(重慶市環(huán)境保護工程設(shè)計研究院有限公司 ,重慶 400020)

清潔生產(chǎn)是一種新的污染防治戰(zhàn)略。實施清潔生產(chǎn)技術(shù)是啤酒行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。本文首先介紹了清潔生產(chǎn)的概念及其發(fā)展概況,探討了清潔生產(chǎn)的三個要素和七個環(huán)節(jié),并分析了啤酒工業(yè)清潔生產(chǎn)的技術(shù)需求以及清潔生產(chǎn)在啤酒生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用。

啤酒行業(yè) ;清潔生產(chǎn) ;分析

清潔生產(chǎn)是關(guān)于產(chǎn)品過程的一種新的創(chuàng)造性的思維方式,是一種新的污染防治戰(zhàn)略。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)于 1989年提出了清潔生產(chǎn)的最初定義為：清潔生產(chǎn)是對工藝和產(chǎn)品不斷運用一種一體化的預(yù)防性環(huán)境戰(zhàn)略,以減少其對人體和環(huán)境的風險;對于生產(chǎn)工藝,清潔生產(chǎn)包括節(jié)約原材料和能源,消除有毒原材料,并在一切排放物和廢物離開工藝之前削減其數(shù)量和毒性;對于產(chǎn)品,戰(zhàn)略重點是沿產(chǎn)品的整個生命周期,即從原材料提取到產(chǎn)品的最終處置,減少各種不利影響。1996年又對清潔生產(chǎn)進一步完善為：“清潔生產(chǎn)指將整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)生和服務(wù)中,以增加生態(tài)效率和減少人類及環(huán)境的風險”。對于產(chǎn)品,清潔生產(chǎn)意味著減少和降低產(chǎn)品從原材料使用到最終處置的全生命周期的不利影響;對于生產(chǎn)過程,清潔生產(chǎn)意味著節(jié)約原材料和能源,取消使用有毒原材料,在生產(chǎn)過程排放廢物之前降減廢物的數(shù)量和毒性;對服務(wù),要求將環(huán)境因素納入設(shè)計和所提供的服務(wù)中[1-2]。為促進啤酒行業(yè)實現(xiàn)減排目標,為啤酒工業(yè)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)提供技術(shù)支持和導(dǎo)向,我國環(huán)境保護部頒布了《清潔生產(chǎn)標準啤酒制造業(yè)》(HJ/ T183-2006)。根據(jù)標準的相關(guān)內(nèi)容,本文對啤酒行業(yè)的一些清潔生產(chǎn)技術(shù)進行探討,以期對啤酒企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有一定的借鑒意義[3]。

1 清潔生產(chǎn)在國外的發(fā)展

清潔生產(chǎn)技術(shù)及相關(guān)法規(guī)在國外尤其是歐美和發(fā)達國家,已經(jīng)較為完善和成熟。以污染預(yù)防為主,積極開展和推行清潔生產(chǎn),促進資源的節(jié)約和有效利用,這一做法早在 20世紀 70年代就已經(jīng)被工業(yè)發(fā)達國家所關(guān)注。聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織、聯(lián)合國環(huán)境署、世界銀行、亞洲開發(fā)銀行都撥出了專項資金用以推動發(fā)展中國家關(guān)于清潔生產(chǎn)的實施。1977年歐共體及其成員國先后制定了多項關(guān)于清潔生產(chǎn)、污染預(yù)防等法規(guī),建立了清潔生產(chǎn)示范工程和信息情報交流網(wǎng)絡(luò),并對該項活動給予財政支持。20世紀 80年代以來,美國環(huán)保局著手進行了一次全局范圍內(nèi)的創(chuàng)新工作,把環(huán)境保護的重點,從傳統(tǒng)的末端治理轉(zhuǎn)移到污染預(yù)防、實行廢棄物最小化工程;頒布了《廢棄物減少評價手冊》,建立了從可行性分析到項目實施的規(guī)范化操作體系。1990年美國國會通過了《污染預(yù)防法》強調(diào)要從污染的源頭來消除和降低污染的產(chǎn)生。1989年前蘇聯(lián)制定了化工企業(yè)采用“稍廢、無廢技術(shù)”的規(guī)定,把“化學工業(yè)改造成為無排出物,作為環(huán)境保護的首要目標”。日本在1991年頒布了《廢物處理處理法修改法案》,推動了清潔生產(chǎn)在工業(yè)領(lǐng)域的實施。

近年來,發(fā)展中國家由于加快了工業(yè)發(fā)展速度,環(huán)境污染日益嚴重,各國政府采取了一系列的措施,以期通過推行清潔生產(chǎn)防治和環(huán)境污染問題。印度政府為了解決工業(yè)用水嚴重污染,采取了低廢工藝和清潔生產(chǎn)工藝。馬來西亞在該國支柱產(chǎn)業(yè)——橡膠行業(yè)采取了新的清潔生產(chǎn)工藝,將廢水凈化回收,降低了工業(yè)廢水中COD和BOD的排放。泰國在紡織印染廠實施了清潔生產(chǎn)技術(shù),將廢水中的化學品回收利用,降低了原材料、水、能源的使用量,改善了環(huán)境,為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。古巴、巴西等國家也在清潔生產(chǎn)推動和實施中獲得了良好的效果。

世界環(huán)境技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛,成為不斷成長的產(chǎn)業(yè)。如今,據(jù)OECD組織資料介紹,環(huán)境技術(shù)市場已超過3000億美元,整個環(huán)境產(chǎn)業(yè)可望以5.5%的速度增長。其中,對大氣和水資源的利用是傳統(tǒng)并最為完善的產(chǎn)業(yè);然而,增長最快的行業(yè)則是廢棄物處理并回收利用、環(huán)境咨詢服務(wù)和清潔生產(chǎn)技術(shù)。這些領(lǐng)域正在蒸蒸日上的同時,末端處理的做法則不斷減少,污染預(yù)防技術(shù)已經(jīng)被納入到整個生產(chǎn)和消費過程中。為了保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,清潔生產(chǎn)技術(shù)的推廣在各個污染行業(yè)中勢在必行。

2 清潔生產(chǎn)污染預(yù)防實施的要素和環(huán)節(jié)

清潔生產(chǎn)使企業(yè)在采用環(huán)境無害化技術(shù)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)資源和能源的有效利用,降低成本,提高收益,改善環(huán)境,因而獲得經(jīng)濟環(huán)境雙收益。清潔生產(chǎn)的三個要素是廢棄物最小量化、資源循環(huán)利用和廢棄物的回收資源化。清潔生產(chǎn)的過程控制包括以下七個環(huán)節(jié)：①原材料的選擇：盡量選用所謂環(huán)境友好材料,替代有毒有害物質(zhì);②環(huán)境無害化工藝：采用能夠?qū)崿F(xiàn)污染及原材料、能源、水消耗最低化的生產(chǎn)工藝;③環(huán)境無害化生產(chǎn)設(shè)備：采用無害化生產(chǎn)設(shè)備及計量系統(tǒng),來保證無害化工藝的實施;④工藝過程控制：工藝過程控制應(yīng)能使生產(chǎn)過程保持最佳狀態(tài);⑤科學的管理：企業(yè)要建立保障清潔生產(chǎn)的規(guī)章制度及監(jiān)督體系。企業(yè)管理機構(gòu)要具有高素質(zhì)的清潔生產(chǎn)意識和能力,把清潔生產(chǎn)納入日常管理的每一個環(huán)節(jié),并有能力對企業(yè)生產(chǎn)過程進行經(jīng)常性的自我審核;⑥員工素質(zhì)：員工在生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的操作是企業(yè)實施清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。特別是那些自動控制水準較低的企業(yè),必須加強對員工清潔生產(chǎn)的培訓(xùn);⑦環(huán)境無害化產(chǎn)品：這種產(chǎn)品在使用過程中對人體和環(huán)境不產(chǎn)生污染或危害,或?qū)⒂泻τ绊憸p少到最低程度[4]。為了使企業(yè)真正獲得環(huán)境與經(jīng)濟的共贏,企業(yè)應(yīng)該嚴格按照并有效執(zhí)行清潔生產(chǎn)污染預(yù)防實施的三個要素和七個環(huán)節(jié)。

3 清潔生產(chǎn)在啤酒工業(yè)中的應(yīng)用

啤酒生產(chǎn)在我國雖有百年歷史,但迅猛發(fā)展還是近二十年的事,目前啤酒生產(chǎn)廠家已遍及全國各地,產(chǎn)量也逐年增加。自 2002年我國成為世界啤酒產(chǎn)銷第一大國以來,我國啤酒總產(chǎn)量呈逐年增長的趨勢,2007年完成啤酒產(chǎn)量 3 931.37萬 kL,比上年同期增長 13.8%[3]。雖然我國啤酒行業(yè)發(fā)展形勢喜人,但其所引發(fā)的環(huán)境污染卻不容忽視,國內(nèi)大部分啤酒企業(yè)規(guī)模小,管理較差,酒損高,排污較重。為了改變現(xiàn)狀,不僅需加強對啤酒污水的“末端治理”,更需把清潔生產(chǎn)引入啤酒生產(chǎn)行業(yè),將污染預(yù)防戰(zhàn)略持續(xù)地應(yīng)用于生產(chǎn)全過程,把“末端治理”變?yōu)椤霸搭^預(yù)防”,提高資源利用率,最大限度地減少污染物的排放量,真正實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

啤酒生產(chǎn)過程中可分為制麥、糖化 (即制麥汁)、發(fā)酵過濾及包裝四大工序。生產(chǎn)中所需主要原料有大麥、大米、水和酒花,啤酒釀造過程中向環(huán)境排放的主要污染物有：廢水、酒精、廢酵母、廢氣和廢渣等。啤酒工業(yè)廢水來源可分為兩個階段：麥芽制造階段和啤酒生產(chǎn)階段。一般情況下,1 t麥芽耗水 4.73 t,所產(chǎn)生的 CODCr負荷為 5.49 kg。啤酒生產(chǎn)過程中的麥汁、酵母、啤酒等的產(chǎn)污負荷是相當高的,1 g干酵母的 CODCr負荷約為 0.55 g,啤酒的CODCr值超過 130 g/L。

3.1 大麥代替部分麥芽生產(chǎn)啤酒技術(shù)

由于麥芽本身是由大麥制成的,他們有許多成分相同：大麥與麥芽具有相同的谷皮,皆可形成良好的濾層;大麥蛋白質(zhì)與麥芽蛋白質(zhì)基本性質(zhì)相同,蛋白質(zhì)分解工藝條件相同;大麥淀粉與麥芽淀粉基本性質(zhì)相同。兩者之間也有一定差別：大麥的酶系與麥芽的酶系不同,麥芽中含有多種酶,在糖化中起主要作用的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶等;大麥中不含α-淀粉酶,蛋白酶含量很低,含有較高的葡聚糖酶;大麥中雖含有較高的β-淀粉酶,但一半以上與蛋白質(zhì)通過 S—S鍵結(jié)合,不能發(fā)揮作用;然而在蛋白質(zhì)分解較徹底的情況下,大麥中的β-淀粉酶可釋放出來。根據(jù)大麥酶系較之于麥芽酶系的缺陷,在糖化時添加適量α-淀粉酶、蛋白酶進行彌補是可行的[5]。

目前我國的啤酒生產(chǎn)指標中,國家二級企業(yè)的噸酒糧耗不超過 1 902 kg,各種啤酒廠的這一指標實際為 171～429 kg。如以噸酒糧耗 190 kg計,則其中麥芽消耗為 123 kg,采用大麥代替部分麥芽生產(chǎn)工藝后,麥芽消耗為 76 kg,與傳統(tǒng)工藝相比減少麥芽用量 47 kg,萬噸啤酒減少麥芽用量 470 t。麥芽生產(chǎn)經(jīng)濟指標為噸麥芽耗水 4.73 t,噸麥芽產(chǎn)CODCr為 5 049 kg。不難得出以下結(jié)論：采用大麥代替部分麥芽生產(chǎn)啤酒工藝較之于傳統(tǒng)工藝,萬噸啤酒可減少耗水 2 223 t,CODCr負荷 2 580 kg,污水排出量也相應(yīng)減少,同時減少了部分制麥過程,可以降低能耗,減少人力物力的投入,無論從經(jīng)濟角度還是從環(huán)保角度考慮,此工藝都有其可行性[6]。

3.2 啤酒廢酵母回收利用技術(shù)

啤酒企業(yè)在啤酒生產(chǎn)過程中,每生產(chǎn) 1萬 t啤酒,約有 15 t剩余酵母產(chǎn)生,其中 2/3是主酵母,這部分酵母質(zhì)量較好、活性高、雜質(zhì)少,回收之后約有1/5即 2 t用作接種酵母。其他 1/3是后酵酵母。在貯酒過程中,與其他雜質(zhì)共同沉淀于貯酒罐底,一般棄置不用,排放于下水道內(nèi),由于其 CODCr負荷極高,造成很大的污染?？傮w來看,萬噸啤酒可產(chǎn)生閑置酵母 13 t,總 CODCr負荷7150 kg,單從減少排污方面考慮,也應(yīng)對這部分啤酒廢酵母進行回收利用。啤酒廢酵母中含有豐富的氨基酸、核苷酸及其他營養(yǎng)成分,經(jīng)深度處理加工后的產(chǎn)物可應(yīng)用于食品、調(diào)味品、醫(yī)療和啤酒釀造,可制成酵母抽提物、核苷酸、蛋白粉、醬油等[7]。

3.3 增加水重復(fù)利用率及廢氣、廢渣的回收治理

在啤酒生產(chǎn)過程中為了節(jié)約水資源,減少廢水處理量,在啤酒生產(chǎn)過程中應(yīng)考慮將設(shè)備冷卻水送至循環(huán)水站,經(jīng)過降溫后重復(fù)利用,同時也應(yīng)加強啤酒生產(chǎn)過程中水資源的綜合利用[8]。其次,鍋爐煙塵控制,通過安裝除塵器可以使煙塵去除率達到80%～90%;通過使用低硫煤從源頭上預(yù)防污染的發(fā)生,將煤炭含硫量嚴格控制在 0.7%以內(nèi);并通過安裝脫硫設(shè)備,從末端控制減少向大氣中排放的SO2的量。同時,在啤酒發(fā)酵過程中,會產(chǎn)生大量的CO2氣體,除部分溶解在啤酒中外,大部分外排,不僅造成資源浪費,而且還污染環(huán)境。建 CO2回收裝置,把回收的 CO2代替壓縮空氣返回發(fā)酵大罐、酒罐或灌裝機作啤酒背壓使用,減少啤酒在生產(chǎn)過程中與空氣中氧的接觸,降低啤酒中的溶解氧,增加泡沫,改善口感,保持其特色風味,從而達到提高產(chǎn)量的目的。常見的 CO2回收工藝流程如圖 1所示。另外,啤酒麥芽的生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生三種廢料：麥根、爐渣及活性污泥,麥根可用作家畜飼料;爐渣用于制磚;活性污泥經(jīng)無害化處理后用于堆肥[9]。

圖 1 啤酒行業(yè) CO2回收工藝流程圖

4 結(jié)束語

對于啤酒企業(yè)來說清潔生產(chǎn)是一個在連續(xù)不斷改進企業(yè)管理、生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和減少環(huán)境污染的長期過程,不可能一蹴而就,啤酒企業(yè)只要進行生產(chǎn),清潔生產(chǎn)就長期存在。啤酒企業(yè)必須抓好生產(chǎn)工藝和加強設(shè)備管理,改進技術(shù)降低啤酒生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的損失從而減低排污;此外,啤酒企業(yè)在在抓好企業(yè)清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,建立和完善環(huán)境管理制度是國際標準化組織 ISO14000標準的核心內(nèi)容,是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略目標的重要措施,這也是啤酒企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

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2010-05-21

陳春梅(1978-),女,工程師,從事市政污水處理工程,電話：15986145606。