項目描述：
近年來我國的發酵工業取得了長足進步，但隨之帶來的汙水對環境和人體健康造成了極大的危害。本項目先介紹廢水的水質指標，緊接著介紹我國工業汙水的排放標準、特點和來源，最後重點介紹發酵工業汙水處理方法和工藝技術。
學習目標：
了解國家的汙水排放標準及指標。了解常用的汙水處理工藝。
能力目標：
掌握發酵工業常用的汙水處理技術。
能根據企業的生產實際，設計相應的汙水處理方法及工藝。
全球水資源狀況迅速惡化，“水危機”日趨嚴重。據水文地理學家的估算，地球上的水資源總量約為13.8億km3，其中97.5％是海水（13.45億km3），淡水隻占2.5％，其中絕大部分為極地冰雪冰川和地下水，適宜人類享用的僅為0.01％。
水資源危機既阻礙世界可持續發展，也威脅著世界和平。過去50年中，由水引發的衝突共507起，其中37起有暴力性質，21起演變為軍事衝突。專家警告說，隨著水資源日益緊缺，水的爭奪戰將越演越烈。
由世界水資源現狀來看，水資源危機越來越嚴重，發酵工業汙水是其中一項重要汙染源。
現代發酵工業以大規模的液體深層發酵為特征，小分子產品在發酵液中含量大都在10％左右，許多高價值或大分子產品濃度很低，有的甚至低於1％。因而發酵廢液含量較大，而且規模越大，汙染越嚴重。據統計，我國工業廢水CODCr總量中，輕工行業的工業廢水占2/3，其中發酵廢水的CODCr僅次於造紙工業而穩居第二，成為一個大的汙染工業，環境製約已成為發酵工業發展的限製性因素，尤其是酒精、味精、檸檬酸等工業。
發酵工業的廢水量大且濃度高，國際上目前尚無很好的技術加以解決。清潔生產技術的開發雖已取得了較大進展，但起步晚，技術上還不很完善，還需進行大量的工作。
一、發酵工業汙水的特征
（一）廢水的水質指標
環境汙染問題，已經作為世界性重大社會問題被提了出來，各國及地方行政機關，正在逐步製訂嚴格的關於向河流、湖泊和沿海排放廢水汙染度的限製標準。
用以表征廢水汙染程度的水質指標，可以概括為物理指標、化學指標和生物指標。
1）物理指標
物理指標主要有水溫、外觀、臭味、濁度、色度等。
（1）水溫
水溫可影響水的密度、黏度、蒸汽壓、表麵張力等。物理特性在化學方麵可影響水中的溶解度、化學反應速率及氣體交換率，在生物方麵可影響生物的活動及生化反應速率。其中，熱汙染為水溫受廢水影響所形成的。
（2）外觀
水質的外觀可憑視覺、嗅覺等感官的直覺反應來判斷，包括色度、濁度、臭味、沉澱物等。
（3）臭味
臭味可能來自有機物及無機物質、汙水及工業廢水的排放，自然界的有機物經厭氧分解，皆可產生臭味，可由舌頭感覺出或鼻子嗅覺聞出，發出臭味的物質大部分為揮發性物質。
（4）色度
色度雖對某些特殊工業，如造紙、染整、食品等會著色於成品而影響其品質，但在衛生上的問題較小，僅於美觀和視覺上的不適。
（5）濁度
濁度表示水對光的反射及吸收性質。在供水方麵、濁度測量的結果，具有特殊性，對於水生植物的光合作用和魚類的生長及繁殖亦有影響。
2）化學指標
化學指標主要有生化需氧量（BOD）、化學需氧量（CODCr）、總有機碳、總需氧量、有機氮、氨態氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、總氮、酸度、堿度、溶解氧、pH值、有機化學毒物（如酚、有機汞、有機農藥、合成洗滌劑等）、無機化學毒物（如氰、硫化氫、汞、鎘、鉻、砷、鉛等）。
（1）生物化學需氧量（BOD）
在溫度（20℃）、時間（5d）一定的條件下（暗室），微生物氧化分解水中有機物的過程中，所消耗的溶解氧數量，稱為生物化學需氧量（mg/L），簡稱生化需氧量。它可以間接地反映出有機物的含量。BOD值越高，表示水中有機物含量越多。
通常的測定方法是：用預先為溶解氧飽和的稀釋用水，適當稀釋被檢水，接種微生物，充滿特製的測定瓶，加塞密封，於20℃靜置培養一定時間（一般5d），測定培養前後的溶解氧量之差，由此計算出1mL被檢水消耗的氧的微克數，即被檢水的BOD。
（2）化學需氧量（COD）
化學需氧量，在一定條件下，用一定的強氧化劑處理水樣時所消耗的氧化劑的量，以氧的毫克／升（mg/L）表示。它利用化學氧化劑，將水樣中的還原物質加以氧化，然後從剩餘的氧化劑的量計算出氧的消耗量。化學需氧量常以重鉻酸鉀（K2Cr2O7）或高錳酸鉀（KMnO4）為氧化劑。水中還原性物質包括有機物和亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無機物。化學需氧量反映了水中受還原性物質汙染的程度。基於水體被有機物汙染是很普遍的現象，該指標也作為有機物相對含量的綜合指標之一，在與水質有關的各種法令中均采用它作為控製項目。
（3）pH值
pH值一般用以表示水的酸堿性質。對於水中汙染物的存在形狀和各種水質處理過程都有廣泛的影響。同時，pH值還影響生物的生長、物質的沉澱與溶解、水及廢水的處理等。
（4）酸度
水中酸度的形態及大小，可推知水質的好壞，廢水處理加藥的多少，並影響水體的自淨作用。
（5）堿度
堿度可指示廢水處理的加藥量，水的腐蝕性、生物處理操作的效果等。
（6）溶解氧量（DO）
溶解氧量（DO），指溶於水體中的分子態氧，是評價水質優劣的重要指標，DO值大小是水體能否進行自淨作用的關鍵。天然水的DO值一般為5～10mg/L。它的測定可用來控製河流汙染程度，以維持魚類或其他水中生物的繁殖與生長的最適情況。
（7）清潔劑
清潔劑的主要成分為一種陰離子表麵活性劑，其產生的泡沫及磷會影響淨水作用及產生富營養化現象。
3）生物指標
生物指標有細菌總數、大腸菌群、水生物和富營養生物。
（1）細菌總數
細菌總數常用以水質判定的標準，細菌總數越多表示汙染越嚴重。
（2）大腸菌群
大腸菌群指一群需氧及兼性厭氧，在37℃能分解乳糖產酸、產氣的革蘭氏染色陰性無芽孢杆菌。有以下幾種特性：數量大，易檢出；生存力強；檢驗簡單且很快得到結果。可作為糞便汙染的指標菌。
（3）水生物
水中生物對水質有不同的敏感度，一般潔淨的水中生物種類多而數量少，而受汙染的水生物種類減少但數量增多，但若受到嚴重汙染時，較高等的水生物無法生存。
（4）富營養生物
若水中含有過多的養分，致藻類、岸生植物水草的繁殖，形成富營養化，間接影響浮遊生物、魚及底棲生物等的繁殖，因水的營養程度不同，各生物的種類及數量也不同。依此特性可判斷水的營養態及汙染的程度。
（二）國家汙水綜合排放標準
為了人體的健康和人類的生存，對汙水的排放標準世界各國都根據本國情況製訂了具體的要求，我國對廢水排放的二級標準要求為：pH值6～9，色度（稀釋倍數）30，懸浮物30mg/L，生化需氧量（BOD5）30mg/L，化學需氧量（CODCr）100mg/L，其他指標詳見中華人民共和國《汙水綜合排放標準》（GB18918—2002）。
（三）發酵工業汙水的來源及其特征
發酵工業是利用微生物的生命活動產生的酶對無機或有機原料進行加工獲得產品的工業，主要包括傳統發酵工業、近代發酵工業和新興發酵工業。傳統發酵工業主要有食品和酒類生產；近代發酵工業主要有酒精、乳酸、丙酮丁醇等的生產；新興發酵工業包括抗生素、有機酸、氨基酸、單細胞蛋白等生產。
在發酵工業中，廢水主要來源於原料處理後剩下的廢渣，包括渣蔗、甜菜粕、大米渣、麥糟等；分離與提取主要產品後，廢母液與廢糟包括玉米、薯幹、糖蜜酒精糟、味精發酵廢母液、白酒糟、葡萄酒糟等；加工和生產過程中的各種衝洗水、洗滌水和冷卻水。
1998年，我國食品與發酵行業排放廢水總量28.12億m3，其中廢渣3.4億m3，廢渣水中的有機物總量為944.8萬m3。
發酵工業利用的主要原料是澱粉，其他成分（蛋白、脂肪、纖維等）未被很好利用，大部分隨水流失，進入發酵工業流程中，最後成為工業汙水。食品與發酵工業的行業繁多、原料廣泛、產品種類多，排出的汙水水質差異大，其主要特點是有機物質和懸浮物含量較高、易腐敗，一般無毒，但會導致水體富營養化，造成水體缺氧，水質惡化。
在發酵工業中，不同產品的生產產生的工業汙水不同，具體有以下5個方麵：
1）酒精工業廢水
在酒精生產中，蒸餾發酵成熟醪後排出的酒精糟（高濃度有機廢水），生產設備洗滌水（中濃度有機廢水），蒸煮、糖化、發酵、蒸餾工藝的冷卻水，是其汙水的主要來源，其中酒精糟呈酸性，COD高達（5～7）×104mg/L，是酒精行業最主要的汙染。
2）啤酒工業廢水
啤酒工業廢水來源主要有麥芽生產過程的洗麥水、浸麥水；發芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水；凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發酵過程的發酵罐洗滌、過濾洗滌水；灌裝過程洗瓶、滅菌及成品車間的冷卻水和洗滌水；辦公樓、食堂、宿舍和浴室等的生活汙水等。該工業廢水的特點是水量大、無毒有害、屬高濃度有機廢水。