（轻工技术与工程专业论文）啤酒厂节水工程研究.pdf

摘要 摘要 目前全球明确提出包括减少自然资源耗用在内的清洁生产概念，作为可持续发展的 重要内容之一。我国啤酒行业单位水耗情况参差不齐，大部分啤酒厂与国外先进水平相 比仍存在较大差距。本论文详细分析、研究了三得利啤酒( 上海) 有限公司的水耗情况， 从实际情况出发，研究了降低水耗的可能性和可行性，取得的主要结论有： 首先研究了啤酒厂的水耗组成结构，可分为酿造用水、清洗用水和辅助生产用水， 这三类用水按本公司近几年的实际用量约为1 5 ：2 ：1 。由于酿造水2 3 要形成啤酒，能够 回收使用的主要是用于冲洗与顶水部分，可降低水耗o 1 5m 3 k l 左右；同时可根据工艺 与损耗水水质情况降低酿造水制备过程的损耗。各类清洗用水量占整个啤酒厂用水量的 5 0 ，由于相当部分使用后仍很清洁或稍加处理后即变清洁，是降低啤酒用水的主要方 面，可降低水耗o 4 5m 3 l ( l 左右。各类辅助用水由于不与啤酒或其容器直接接触，添加 必要的回流或添加不同种类的化学药品后可实现循环使用或延长使用周期，可降低水耗 o 2 5m 3 l ( l 左右。 提高月产量与日产量是非技术性降低啤酒水耗的有效途径，本公司在满负荷生产的 情况下，其水耗可比半满负荷生产降低近2 0m 3 l ( l 。酿造过程的节水比重较低，重点是 各类辅助用水，本章论述的节水措施平均每年可降低水耗0 1 5m 3 1 正( 约3 0 0 0 0m 3 水) 。， 降低酿造过程用水量主要通过设备和工艺改造，或将使用后比较洁净的水不经处理 再次使用；由于酿造过程是形成啤酒品质的关键，对设备管路的清洁与无污染要求非常 苛刻，一般情况下不考虑水的循环使用。 啤酒厂节水的重点应放在清洗用水和辅助用水方面，各项节水技术的实施方向是水 的重复与循环使用。在本公司近5 年以来的节水项目中，清洗用水与辅助用水的重复和 循环使用占到很大的比例，大约占到整个降低水耗总份额的8 5 。 啤酒厂必须建立完善的各类用水与各部门用水计量体系，这是节水技术项目立项、 分析、计划、实施与评估必不可少的基础，更是持续降低啤酒厂水耗的关键前提条件。 各类用水管路的泄漏检查与防漏措施是个长期工作，是降低水耗的重点方面之一，在允 许的情况下，应该逐步将水管地上化( 架空化) ，是减少用水管路跑冒滴漏的万全之策。 公司2 0 0 7 年啤酒水耗达到5 9 3m 3 肌，随着其它节水技术改造项目的持续展开，公 司水耗将逐年降低，逐步向国内先进水平迈进。 关键词：清洁生产，水耗，酿造用水，清洗用水 a b s t r a c t a b s t r a c t a sa ni m p o r t a n tm a t t e ro fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，c l e a l lp r o d u c t i o nw a sc u r r e n t l y c o n s i d e r e da n dt d k e n 、v o r l d w i d ei n c l u d i n gr e d u c e m e mo fn a c u r er e s o u r c ec o n s u m p t i o n u n “ c o n s m n p t i o no fw a t e rw a sv e 巧d i f ! e - e r e n ti nc h j n e s eb r e w e r i e s ，w m c hw a sa l s od i a e r e n t 行o m t h ei n t e m a t i o n a la d v a n c e d1 e v e l i nt l l i sp 印e rw a t e rc o n s u m p t i o nf o rs u n t o r yb r e w i n g ( s h a n 曲a i ) c o 。l t d ( s s b ) w a sp a n i c u l a r l ya n a l y z e da i l ds t u d i e d ，t h ep o s s i b i l i t ya n df e a s i b i l i t y o fr e d u c i n gw a t e rc o n s u m p t i o nw a sd i s c u s s e do nt h eb a s i so fp r a c t i c es i t 删i o n t h em a i n c o n c l u s i o n sw e r ea sf i o n o w s ： i i lab r e w e r yw a t e rw h i c hw a sc o n s 啪e dc o u l db ed i v i d e di n t om r e ep a r t s ，i n c l u d i n g b r e w i n gw a t e r ，c l e a n i n gw a t e r a j l ds u p p l e m e n t a r yw a t e ri 1 1w h i c ht h er a t i ow a s 印p r o x i m a t e l y 1 5 ：2 ：1 d u ot ot w o - t m r df o r m i n gb e e r ，r e u s a b l ea 1 1 dr e c y c l i n gb r e w i n gw a t e rw a s 也ep a r t u s e df o rc l e a n i n ga n dc h 2 l s e ，w 1 1 i c hw a t e rc o n s u m p t i o nc o u l db er e d u c e d0 15 m 。l ( l ；t l l ew a t e r l o s ei i lb r e w i n gw a t e rm a k i n gp r o c e s sc o u l db em i n i m i z e d c 1 e a l l i n gw a t e r ，5 0 o ft o t a lw a t e r c o n s 啪e d ，w a l sm a i l l l yc o n s i d e r e da s p e c to fr e d u c i n gw 劬e rc o n s 啪p t i o nb e c a u s ei tw a sv e r y c l e a ro re a s i l yc l e a rb yt r e a t m e n ta r e ru s e ，w h i c ht h ew a t e rc o n s u m p t i o nc o u l db er e d u c e d 0 4 5 m 3 k l w i t h o u tc o n t a c t 州mb e e ro rb r e 、椭n gv e s s e l ，s u p p l e m e m a d rw a t e rc o u l db e r e c y c l e do re x t e n d e du s ep e r i o db yc i r c u m f l u e n c eo ra d d i n gd i 您：r e n tc h e m i c a l s ，w i l i c hw a t e r c o n s 啪p t i o n 、a sr e d u c e do 2 5 m 3 k l e x p a n d i n gm o n t l l l ya 1 1 dd a i l yo u 印mw a se a 、e c t i v e 、v a yt 0r e d u c ew a t e rc o n s u m p t i o n n o n - t e c m c a l l y c o m p a d n gt os e m i 向l lc a p a c i t yb r e w i n ga 1 1 dp a c k a g i n ga ts s b ，血ew a t e r c o n s u i i l p t i o n 、v a sd e c r c a s e do 15 m 3 1 ( lb y 如l l - c 印a c i t yb r e w i n ga 1 1 dp a c k a g i n g t h er a t i oo f r e d u c i l l gw a t e rc o n s 啪p t i o ni 1 1b r e w i n gp r o c e s sw a sl e s st h a ni t i nn o n - b r e w i n gp r o c e s s ， 3 0 0 0 0 m 3w a t e r ( o 15m 3 l ( l ) c o u l db es a v e d 锄u a l l yb yt o t a lm e a s u r e si nb r e w i n gp r o c e s s t h ek e yp o i n to fw a t e rc o n s u i n p t i o nc o n d u c t i o nw a sr e n o v a t i o no fe q u i p m q n ta n d t e c h n o l o g y b e c a u s eb r e w i n gp r o c e s sw a sv e r yi m p o i r t a n tt ob e e rq u a l i t ya n dt h er e q u e s to f e q u i p m e n ta n dp i p ew a sv e r ys t r i c t ，w a t e rw a s n o tc o n s i d e r e df o rr e u s i n g r e u s i n ga n dr e c y c l i n go fc l e a n i n ga n ds u p p l e m e n t a r y 、v a t e rs h o u l db et a k e na st h ek e y p o i mf o rr e d u c i n gw a t e rc o n s 眦p t i o n t h j sp a r tw a st a k e na st h e8 5 o f t o t a ls h a r eo fw a t e r c o n s m n p t i o nd e c r e a s e m e n ti 1 1r e c e n t5y e a r sa ts s b t h em e a s u r i n gs y s t e mf o rd i a e r e n tk i n d so fw a t e ra n dw a t e rc o n s u m i n gd e p a n m e n t s s h o u l db ee s ta _ b l i s h e d i tw a l sm eb a l s i sf o rr e d u c i n gw a t e rc o n s 啪p t i o n t h ek e yp o i n tw a st o c h e c k - u pt h el e a k a g eo fp i p e ns h o u l db ei m p l e m e n t e di fi t 、v a sp e 肌i t t e d i l l2 0 0 7w a t e rc o n s 啪p t i o no fs s bw a s5 9 3 m 3 l ( l i tw o u l db ed e c r e a s e da j o n gw i t h o t l l e rw a t e rc o n s 啪p t i o nm e a s u r e sa l l dk e e pu pw i t ha d v a n c e dn a t i o n a l l e v e ly e a rb yy e a r k e yw o r d s ：c l e 蛐gp r o d u c t i o n ，w a t e rc o n s u m p t i o n ，b r e w i n gw a t e r ，c l e 砌n gw a t e r h 独创生声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：日 期：二oo 八年三月十四日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 百盘呦i 一年奎瓦 一 起 j 规 ： 歌 蹦 名 期 乱 签 遵 师 出 导 日 猎军 在卜一 敞壹嚣 学 名 搏 名 上玎保 签 第一章绪论 第一章绪论 1 1 立题背景 人类生活的地球是名副其实的一个“水球”，还缺水吗? 答案是肯定的，因为人类 赖以生存的水应该是清洁、可以方便获取的淡水，面对覆盖了地球7 0 面积的海洋， 我们毫无对水贽源乐观的理由，因为那是不能供陆地生命使用的含盐海水。 只有( 少量) 地下水、湖泊与沼泽、河流与小溪中的淡水可以被人类利用。太部分地 下水难以开采，地球表面可供人类使用的淡水量不到地球总水量( 13 3 8 x 1 0 ”亿m 3 ) 的 03 ( 4 x 1 0 7 亿m 3 ) 。地球水资源分布及人类可利用地表水水量的比例见图1 1 。 d 【s tr 【) i t f5 0 r sw o e i5 杞等r 囤1 1 地球水分布与人类可利用比例示意图 f 培1 一ld j s 廿j b u t l o no f 咐t e r m m ee a ma r i d w a i c r 踟o u n t w m c hc 如b eu s e db yh 地球上可供人类利用的淡水资源分布极不均衡，据报道吐一半以上的国家和地区 人均年占有淡水量在1 0 0 0 0 m 3 以上，大部分中东与北非国家以及中国人均年占有淡水量 不足，在4 0 0 0o 以下。属于水资源贫乏国家。见图1 2 。 w 口r l df 1 日州a t p rr ur p erc a d i t a = t t j 】二! ，、水# 嚣几二j _ 二才量 蜀摹) 分布旧 f 1 91 2f r c s h w a k r m s 删p c ro a p i t a m 出r 】d 据报道n2 0 0 4 年全国总供水量5 5 4 78 亿m 3 ，占当年水资源总量的2 3o 。工业 用水1 2 2 89 亿m 3 ，占总用水量2 22 。2 0 0 4 年中国啤酒行业总用水量4 5 亿m 3 ，占全 三鬈枣一 hli 江南大学工程硕士学位论文 国工业用水量0 3 7 嘣4 1 ，是典型的用水大户行业之一。由于缺水，每年工业总产值损失 约2 0 0 0 亿人民币1 5 j 。缺水对城市经济发展的影响难以估量。 1 9 8 9 年联合国环境规划署明确提出包括减少自然资源耗用在内的清洁生产概念， 1 9 9 2 年联合国环境发展大会将清洁生产列为全球可持续发展的重要内容。中国从1 9 9 4 年开始推行清洁生产的工作，先后颁布一系列清洁生产的法规标准，为包括啤酒行业在 内的行业提供了降低资源消耗与减少环境污染的可持续发展方向。我国啤酒行业单位水 耗情况参差不齐，大部分啤酒厂与国外先进水平相比仍存在较大差距。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外啤酒厂水耗现状 2 0 0 0 年日本啤酒公司的水耗见表1 1 所示【6 1 。 表1 12 0 0 0 年日本四大啤酒公司啤酒生产水耗统计表 t a b l e1 1w a t e rc o n s u m p t i o nd 乏r t ao f t o p4b r e w i n gc o m p a n i e si nj a p a ni n2 0 0 0 从表1 1 可以看出虽然日本啤酒厂的单位水耗不是最好，但近几年也取得不小进步， 2 0 0 4 年朝日啤酒厂的水耗已下降到6 5m 3 k l 【7 1 。啤酒生产能耗与生产规模相关，2 0 0 2 年欧洲【8 】总结出不同规模啤酒厂水耗公式： 啤酒厂总水耗2 0 1 o p - o 0 9 2 ( b i ，胁i ，啤酒) 废水排放量2 0 1 o p - o 1 3 0( b i ，l l i ，啤酒) 公式中o p 为啤酒厂产量，以h l 为单位计；h l h l 等同于m 3 l ( l 。 经计算，啤酒厂废水排放量约比水耗量少2 2 1 6h l m l 。 不同规模啤酒厂的水耗见表1 2 。德国啤酒厂1 0 年前单位水耗【9 】见表1 3 。 表1 - 2 啤酒厂产量与理论水耗量 t a b l e1 2b e e ro u t p u ta n dt h et h e o r e t i cw a t e rc o n s u m p t i o n 表1 31 9 9 7 1 9 9 8 德国不同产量啤酒厂的单位水耗量 t a b l e1 3w a t e rc o n s u m p t i o no fd i 髋r e n to u t p u tb r e w e r i e si ng e n n a n yd u r i n g19 9 7 - 19 9 8 2 第一章绪论 澳大利亚c a r l t o n & u n i t e d 啤酒集团将水耗作为公司k p i ( k e yp e r f o n n a l l c eh d i ca t l 呻 指标重点管理【l 引，每年有不同种类和性质的节水改造项目，1 9 9 6 年啤酒水耗5 6m 3 i 也， 2 0 0 5 年降低至4 1m 3 k l ，达到世界先进水平，并规划每年下降7 9 。 澳大利亚f o s t e r ( 富仕达) 啤酒集团下各啤酒厂单位水耗更低，据报道】墨尔本 a b b o t s f o r d 啤酒厂2 0 0 6 年水耗3 3m 3 l ( l ，雅塔娜( y a t a l a ) 啤酒厂水耗仅为2 3m 3 瓜l ，因 此获得昆士兰州政府颁发2 0 0 6 年度环境管理工业可持续发展奖的工业环境绩效奖【1 2 】。 芬兰早在1 9 8 0 年啤酒业的水耗就达到6 om 3 l ( l ，到了2 0 0 3 年又降低到了4 0m 3 l ( l 以下l l 引，芬兰啤酒业水耗2 0 多年来逐年减低趋势见图1 3 。 1 9 7 41 9 7 5 1 9 7 71 9 8 02 0 0 3 年份 图1 3 芬兰啤酒业水耗逐年降低变化图 f 噜1 3 w r a t e rc o n s u m p t i o nw 鹪d e c r e a s 酣y e a rb yy e a ra tf i n n i s hb e e ri n d u s t 叮 s a b m i l l e r 啤酒集团2 0 0 6 年产量2 1 6 0 万k l ，排名世界第二【1 4 】。2 0 0 5 2 0 0 7 年( 力口权， 下同) 水耗分别为4 7 5 m 3 l 【l 、4 6 0 m 3 l ( l 和4 5 6 m 3 k l 。2 0 0 6 年集团内部水耗有很大差异， 北美4 0 7m 3 l ( l 、南非4 2 2m 3 触、欧洲4 4 4m 3 l ( l 、拉丁美州4 8 1m 3 k l 、非洲7 8 1m 3 l ( l 、 亚洲7 8 2m 3 l ( l 。美国一啤酒厂水耗仅为3 6 4m 3 腿，而加纳一啤酒厂水耗为7 1 9m 3 l ( l 。 该集团较低的水耗在于节水技术挖潜与工艺设备改造，美国i 州n d a l e 啤酒厂改用2 只外加热器煮沸麦汁，将煮沸锅清洗频率由每天4 次减为1 次，每月节水达8 2 0 0m 3 。 很多啤酒厂将制冷冷凝器由耗水的蒸发式改成气冷式，水耗下降o 3 8m 3 l ( l ，全年总节 水4 5 0 万m 3 ，但制冷电耗上升2 5 。 啤酒厂水耗结构与节水理念和实际水耗相关。s a b m i l l e r 水耗结构为：原料处理与 糖化2 8 ，发酵与过滤2 6 ，包装4 0 ，辅助( 制冷、c 0 2 、空压与制水消耗等) 6 。 h e i n e k e n ( 海涅根或喜力) 集团的水耗明显高一些，2 0 0 4 2 0 0 6 年平均水耗分别为5 4 7 m 3 l ( l 、5 4 9m 3 l ( l 和5 2 2m 3 k l ( 目标5 0 0m 3 l ( l ) 【1 5 j ，2 0 0 7 2 0 0 9 年的目标分别是5 0 6 、 4 7 3 与4 6 1m 3 i ( l 。i n b e v ( 英博) 公司2 0 0 3 2 0 0 5 年的水耗分别为5 8 6 、5 4 3 与5 2 0m 3 l ( l 。 综上，作者根据各国际啤酒集团的水耗实绩给出2 0 0 7 年水耗判定标准为：国际顶 级水平3 0 0m 3 k l ；国际先进水平4 o om 3 l ( l ；国际( 平均) 水平5 0 0m 3 k l 。 1 2 2 中国啤酒厂啤酒水耗现状 中国啤酒( 即使为大型啤酒集团) 水耗与世界水平相比仍有相当距离。我国啤酒行业 幻 加 垢 5 o 童lli耀繁 江南大学工程颁士学位论文 水耗见表1 4 所示。 表1 42 0 0 1 2 0 0 5 年中国啤酒行业单位水耗 t a b l e1 - 4a v e r a g ew a t e rc o n s u m p t i o no fc h i n e s eb r e w i n gi n d u s t 叫d u r i n g2 0 0l 一2 0 0 5 2 0 0 1 年，中国前1 0 位啤酒厂水耗见表1 5 ，由于未将降低水耗作为能源管理的重 点，只有极少数企业水耗接近6 om 3 l ( l 【16 1 。 表1 52 0 0 1 年中国前l o 位啤酒厂( 集团) 的水耗( m 3 l ( l ) 1 a b l e1 5t o p1ob r e w 州e s w a t e rc o n s 啪p t i o n ( m 3 l ( l ) i n2 0 01 2 0 0 5 年，啤酒厂生产规模与水耗有明显负相关性： 2 0 万k l 、1 0 2 0 万k l 、5 一l o 万k l 和 5 万k l 的水耗平均分别为6 4 4k l m 3 、6 8 9k l m 3 、7 4 8k l m 3 和1 0 2 4k l m 3 。 国内人士对我国啤酒先进水平的数值与结构给出定义，骆怀引9 1 2 0 0 7 年提出啤酒厂 合理水耗的分布( 表1 6 ) ，中国啤酒厂最合理的水耗基准应 5 1 0m 3 l ( l 。 表1 6 中国啤酒厂合理水耗( m 3 k l ) 分布 1 、a b l e1 - 6r e a l s o n a b l ew a t e rc o n s u m p t i o ns t r u c t u r ef o rc h i n e s eb r e w e r i e s 广州珠江啤酒集团1 1 7 j 进行多项降低资源消耗的改造：2 0 0 6 年用错流膜过滤取代硅 藻土过滤，过滤水耗和酒损分别下降2 5 、8 0 ；回收冷凝水( 每天可回收冷凝水约8 0 0 m 3 ，回收率1 0 0 ) ；糖化热水、处理后污水深度处理，每年回收近6 0 万m 3 水；回收 糖化多余热水至锅炉。2 0 0 6 年珠江啤酒产量是2 0 0 0 年2 0 3 倍，总用水量上升1 1 6 ( 图 1 4 ) ；2 0 0 6 、2 0 0 7 年水耗为5 1 2 和4 6 6m 3 l ( l ，在大型啤酒集团中处于领先。2 0 0 3 2 0 0 5 年青岛啤酒集团单位水耗连续下降( 年下降率1 2 ) 。青啤一、二厂将酿造和包装c i p 稀 碱液集中回收，用于锅炉烟道脱硫的喷雾用水，不但降低水耗，而且节约大量烧碱( 片 碱) 用量，降低污水处理负荷。青啤四厂将反渗透浓水回收用于设备冷却、清洁、杀菌 机降温，每月节约2 0 0 0t 水；冷冻机串缸水由自来水改为循环水冷却：增设两台冷却塔、 串水泵和水柜，使冷冻机、冷却塔、水柜、串水泵形成闭路循环，冷冻机正常运行，年 节水3 5 万i n 3 ，约7 5 万元。将冷凝水回收罐由开式改为闭式，建立锅炉总回收泵站， 各车间冷凝水全部回到闭式蓄水罐，采用远地传输自控装置，通过高效防汽蚀泵把1 l o 热水送到除氧罐与软化水混合后供锅炉使用，冷凝水回收率由4 0 提高到8 0 以上。 4 第一章绪论 6 0 0 5 0 0 笔4 0 0 j 痞3 0 0 ￥ 已2 0 0 一耗水总置万_ 1 1 3 + 啤酒产量，万k i 茹 1 2 。 1 0 。毒 8 0 晕 k 6 0 娶 彗 4 0 2 0 围1 41 9 9 8 - 2 0 0 6 年珠江啤酒产量与用水量情况 f 培1 4 0 u i p m 卸d w a i c u m 呻0 nd i l r i “9 1 9 9 8 - 2 0 0 6o fz l l 吗j 鲫g b m w e l y c ou d 据报道2 0 0 4 年全国主要啤酒公司单位水耗分别为：青岛啤酒6 1 6m 3 ，k l ，华润 雪花64 4m 3 ，k l ，北京燕京7 0 8m 3 札，哈尔滨啤酒71 8m 3 ，l 【l ，金星啤酒7 4m 3 札。 华润雪花啤酒( 安徽) 有限公司舍肥分公司自2 0 0 4 年实施技术改造和清洁生产以来，水耗 由95 m 3 札下降到2 0 0 6 年的42 m 3 札i 。2 0 0 5 年英博集团的水耗为78 矗魁。 根据国内啤酒厂实际水耗，作者给出2 0 0 7 年中国啤酒业水耗判定标准为：国内顶 级水平40 0 m 3 m l ( 占国内啤酒厂1 ) ；国内先进水平52 5 m 3 札沾国内啤疆厂1 0 以内) ；国内( 平均) 水平67 5 m 3 札。 1 2 3 啤酒清洁生产标准 国家标准取水定额将啤酒行业“单位产品取水量”分为a ( 90m 3 k l ) 、 b ( 95 m 3 ，k l ) 两级。“单位产品取水量”定义是：啤酒制造厂生产千升啤酒需要从各种 水源取用的水量。 本文提及的“水耗”或“单位啤酒水耗”等概念等同于国家标准中“单位产品取水 量”。另外，标准还提到“单位产品用水量”的概念，是指啤酒制造厂生产千升啤酒需 要的总用水量，其总用水量为取水量和重复利用水量之和，本论文没有采用此定义。 另一个啤酒行业水耗标准阻1 来自“清洁生产标准啤酒制造业”，此标准将啤酒厂水 耗( 即取水量) 分为一级60m 3 ，k l ，为国际清洁生产先进水平；二级80m 3 ，k l ，为国 内清洁生产先进水平；三级95m 3 札，为国内清洁生产一般水平。2 0 0 2 ，2 0 0 5 年中国 啤酒厂各级清洁生产水耗达标比例见图1 5 所示。 1 2 4 典型年产2 0 万千升啤酒厂水耗现状 作者工作的是一家中日合资企业( 简称“s s b ”或“公司”) ，1 9 9 6 年开始经过四期 大规模技术改造，将一个濒临倒闭的破旧啤酒厂改造为年产2 5 万1 c l 的现代化啤酒厂。 1i l 耋矗 猢靴 寺嘲 江南大学i 程硬学位论文 1 0 多年来，公司生产量和销售量稳步增长，通过以t p m ( 全员生产保全) 为主的全员生产 保全活动，在节能减耗与清洁生产方面取得巨大成绩和显著经济效盏。经过近2 0 项节 水技术改造与革新，水耗( 取水量) 由2 83 0 m 3 m l 下降至接近国内先进水平的59 3 m 3 ，k l ， 降幅达7 9 ，今后还将从细微之处着手不断进行节水技术改造，力争在3 - 5 年时间内将 单位啤酒水耗降低至 50 0m 3 札。本公司近年来取得的降低水耗成绩见图1 6 所示。 6 0 5 0 x4 0 卷3 0 蚓2 0 1 0 f 鹰r 舶一。舢 一级二级三级不选标 水耗水平 图1 52 0 0 2 n 0 0 5 中国啤酒厂各级清洁生产水耗标准达标比例 f i g 1 - 5 r a t i oo f q u m l n e d t o d e “p r o d u n i o n 】e v e l s f o r c h b c e r m d 岫仃y i n 2 0 0 2 膻0 0 5 岳啤酒产量，k l + 水耗，m 弧l d 0 1 0 。0 d 。 1 9 1 9 97 1 8 1 9 9 9z 。 2 。l2 2 跚h k h2 ) 【】5 灿2 ， 年份 图l 石1 9 9 6 2 0 0 7 年s s b 啤酒产量与水耗变化 啦l 石o l i 中m 蚰d w 咖r c 蛐岫讲i 蚰c h a n g 船d 州n g l 9 9 6 - 2 唧ms s b 从图l 一6 可以看出，本公司目前水耗与作者定义的国内先进水平相比有近0 7 0m 3 札 差距。从节水技术层面讲，可以将公司水耗降低到 3o o m 3 ，k l ，主要问题是综合经济效 益：如将制冷( 水) 冷凝式蒸发器改为风冷式，水耗虽然降低，但制冷总电耗上升2 5 以 上，若按上海市电费与水费估算，若实施这项改造，每年将增加成本1 0 万元以上。 因此，国家制定有效的节能降耗政策、从税收、水费方面调控是啤酒行业降低水耗 的主要动力，更是中国啤酒平均水耗达国际平均乃至先进水平的关键。公司近1 0 年实 第一章绪论 施的主要节水措施、改造项目、取得效果及各类主要技术改造项目见表1 7 和表1 8 。 表1 7 公司1 9 9 6 2 0 0 7 降低水耗主要技术改造项目 t a b l e1 7i t e m so fd e c r e a s i n gw a t e rc o n s u m p t i o na ts s bd u r i n g19 9 6 - 2 0 0 7 注：单位水耗与同期水耗降低均以m 3 瓜l 计，大小为节水项目除以当年啤酒产量。 表l ，8s s b 未来可降低啤酒单位水耗项目 t l b l e1 8a v a i l a b l ei t e m so fd e c r e 船i n gw a t e rc o n s u m p t i o na ts s bi nf u t u r e 7 江南大学工程硕士学位论文 1 3 主要研究目的和研究内容 1 3 1 研究目的 把握国内外啤酒行业水耗的现状与各项节水技术的应用情况，从理论上与实践上论 证本公司啤酒生产的水耗 5 0 m 3 l ( l 的可行性与经济性。 1 3 2 研究内容 a 国内外啤酒行业水耗的平均水平、先进水平与顶级水平的分类标准； b 啤酒生产的主要用水分类、各部门水耗结构以及降低水耗的方向和潜力； c 本公司5 年来降低酿造用水与其它辅助用水的技术项目及经济性研究； d 未来可能实施的节水理念、项目及其经济性分析。 第二章啤酒厂水耗研究 第二章啤酒厂水耗研究 2 1 概述 本文提及的“啤酒单位水耗”、“水耗”等术语在没有特别说明的情况下，一律表示 啤酒厂总取水量( m 3 ) 除以产量( k l ) ”，不包括各类循环使用的水量。不同啤酒厂的水质 标准、用途及名称不同，作者将啤酒厂的用水定义总结于表2 1 。 表2 1 啤酒厂各类用水定义 t 曲l e2 1d e 行n i t i o n so f d i 疏r e n tw a t e r si nb r e w e 巧 本公司2 0 0 6 年购自来水及限量开采地下水共获取水量1 2 4 4 4 4 0m 3 ，其中自来水7 0 再处理制成含余氯、用于清洗的净化水( 损耗与净化比例约1 ：6 ) ，地下水全部用反渗透制 成酿造水( 损耗与酿造水比例约1 ：4 ) 。 公司用水按功能与用途分为三类，一是用于糖化过滤工段的投料、麦汁过滤洗糟与 高浓稀释用水的酿造水( b r e 州n gw a t e r ) ，由地下水经砂滤、精滤与反渗透等制成；二是 用于酿造车间、包装车间与工务部门管道与设备c i p 、包装容器最后冲洗等的净化水 ( c l e a n i n gw a t e r ) ，由自来水经砂滤、离子交换、精滤与活性炭过滤等制成；三是用于包 装、工务与发酵车间地面卫生以及制备锅炉软水、冷冻机冷却等辅助用途的自来水 ( s u p p l e m e 螂w a t e r ) ，经泵送至高塔向各使用部门输送。各部门使用水情况见表2 2 。 2 2 酿造水水耗结构研究 根据表2 2 可知，酿造水用量少于清洗水量，多于辅助用自来水量。酿造水是自来 水或深井水通过一系列纯化工序制成，若深井水采用反渗透方式，损耗( 主要为浓水及 冲洗水) 2 0 左右，优点是保证酿造水的水质稳定，同时各类离子的浓度和比例也容易 调整。与此相比，电析法制造酿造水也能较好地调整与稳定各类离子的含量和比例，但 制水过程损耗较高，一般是反渗透的一倍。 酿造水的主要使用部门是包括糖化、发酵与过滤在内的酿造车间，各工段的使用比 例与糖化工段的使用情况见表2 3 。 9 江南大学工程硕士学位论文 表2 - 3s s b2 0 0 6 年度井水及( 井水制) 酿造水构成一览表 t a b l e2 3s t m c t u r e0 fg r o u n dw a t e r a n db r e w i n gw a t e ra ts s bi n2 0 0 6 从表2 3 可以看出，糖化工段大部分酿造水进入麦汁中，小部分被麦糟带走，还有 部分用于糖化设备与管道c i p 及各糖化锅的冲洗等。发酵工段酿造水用量相对较少， 主要是酵母管理用水，如酵母洗涤、回收前后管道顶水等。过滤工段酿造水使用范围很 广，主要是高浓稀释用水、过滤机开机前后的预涂和冲洗水、管道啤酒顶水、各类助滤 剂( 如硅胶、硅藻土、单宁、珍珠岩等) 料浆的调配用水，以及各类啤酒修饰剂( 如维生素 c 、亚硫酸盐、酒花油、异构酒花、波罗蛋白酶、焦糖色素) 的调配用水等。 2 0 0 6 年在本公司全部3 1 2 7 6 9m 3 的酿造水中，直接形成啤酒2 1 11 2 8m 3 。啤酒酿造 过程中酿造水的使用结构情况见表2 4 所示。 表2 42 0 0 6 年s s b 酿造水的使用结构 t 幻l e2 4s t r u c t u r eo fb r e w i n gw a t e ru s a g ea tb r e w i n gp r o c e s si n2 0 0 6 l o 第二章啤酒厂水耗研究 从表2 4 可以看出，酿造水可节约使用的部分主要在c i p 用水上，其它酿造水的节 约潜力不太多。 用地下水( 深井水) 通过反渗透制备酿造水时，有2 0 浓水损失，它们的电导率与离 子含量很高，只有用于卫生间。用离子含量较少的地表水( 自来水) 通过反渗透制备酿造 水时，浓水中的离子含量相对较低，稍加处理( 如通过杀菌) 后可作为辅助用水使用。深 井水通过反渗透制备酿造水的水耗情况见表2 5 。 表2 52 0 0 6 年s s b 井水制酿造水的总损失情况 1 a b l e2 - 5 ，a t e rl o s ed u r i n gb r e w i n gw a t e rm a d eb yw e l lw a t e ra ts s bi n2 0 0 6 2 3 清洗水的水耗结构 公司内由自来水通过砂虑、离子交换、精滤与活性碳过滤等步骤制成含有一定浓度 活性氯( o 4 o 6m l ) 的主要用于清洗的水被成为净化水。公司外购自来水的5 l 用于 制备净化水，其中一半以上用于包装车间、超过三分之一用于酿造车间，见表2 6 所示。 表2 62 0 0 6 年s s b 净化水总用量构造 1 h b l e2 - 6s t r u c t u r eo f t o t a lc l e a n i n gw a t e ra ts s bi n2 0 0 6 糖化工段中净化水主要用于糖化麦汁输送前后的管道顶水与麦汁泵的冷却用水，其 中管道顶水有节约与降低的可能，但要资金投入，经匡算每年可节约2 0 0 0m 左右。 发酵工段中净化水主要用于发酵罐与管路的c i p ，节约潜力很大，主要是将c i p 最 后一道冲洗用净化水收集起来作为下道c i p 的头道冲洗水，同时通过在线电导率、人工 观察以及操作技巧等方面降低c i p 过程中碱水酸一水交替时的混合体积，从而减少稀酸 碱液的排放数量，或者将干净的稀酸碱液另外收集起来作为下道c i p 时的头道酸碱冲洗 水。在本公司以上两项节约措施的年最多减少净化水用量在4 0 0 0m 3 左右。 在过滤工段，净化水主要用于清滔罐与管路c i p 、c i p 后清酒罐与缓冲罐的c 0 2 置 换、过滤机开机前冲洗与循环以及清酒进罐与送包装的顶水。与发酵工段一样过滤c i p 用水也可以回收或减少使用，清酒罐c i p 后c 0 2 置换的涨罐水非常干净，可以1 0 0 回 收不经处理再次使用，开机前后循环水也可以回收作为c i p 开始的头道冲洗水。以上几 项节水措施年最大节水量可达到2 5 0 0 0m 3 ，降低公司水耗0 1 2 5m 3 k l 。2 0 0 6 年酿造车 间各操作单元净化水使用及其相对使用比例见表2 7 。 包装过程中净化水的使用主要为洗瓶时的冲洗水、管道与灌酒设备的c i p 用水、灌 江南大学工程硕士学位论文 酒机真空泵冷却水、包装输送带上的润滑用水以及灌酒机表面卫生用水。最大的可节约 部分就是洗瓶时的冲洗水比较干净呈碱性，完全可以通过回收罐储存起来作为包装 c i p 的头道水、酿造车间c p 时的头道冲洗水、配碱液用水以及锅炉烟道脱硫的喷雾用 水等，年最大回收量在1 7 0 0 0 0n 1 3 以上，即使利用其中的1 0 0 0 0 0m 3 ，也可以直接降低 公司水耗0 5m 3 l ( l 。包装车间净化水在各操作单元的使用量与相对使用比例见表2 8 。 表2 7s s b2 0 0 6 年酿造用的净化水结构 t 幻l e2 7s t r u c t u r eo fc l e a n i n gw a t e ra ts s bb r e w i n gp r o c e s si n2 0 0 6 表2 - 8s s b2 0 0 6 年包装用净化水结构 t a b l e 2 - 8s t r u c t u r eo fc l e a n i n gw a t e ra ts s bp a c l ( a g i n gp r o c e s si n2 0 0 6 当然，在制备净化水过程中也存在损耗，过程越复杂、净化水要求越高，损耗比例 就越大。本公司净化水的制作过程中，由于锰砂过滤器、离子交换器与活性炭过滤器等 冲洗和再生时所用的水很难重复使用，所以一定量的水损耗不可避免，水损耗与净化水 数量之比接近1 ：8 。2 0 0 6 年度制备净化水过程中水损耗的数量与构成比例见表2 9 。 表2 9s s b 2 0 0 6 年制备净化水总损失结构 t - a b j e 2 9s t r u c t u r eo f t o t a l l o s ed u r i n gc l e a n n gw a t e rm a k i n gp r o c e s sa ts s bi n 2 0 0 6 1 2 第二章啤酒厂水耗研究 2 4 辅助用水的水耗结构 一般而言，啤酒厂各类辅助用水达到国家外购自来水标准，如果使用江河等地表水， 需要根据水质情况进行必要处理，如添加絮凝剂( 聚合氯化铝、碱式氯化铝、聚合硫酸 铝、聚合硫酸铁等) 再次除杂质降浊度、砂过滤器再次除细小悬浮物以及添加不同种类 消毒剂( 如次氯酸钠、液氯、二氧化氯等) 。辅助用水主要是地面卫生、制锅炉软水、各 类冷却用水、洗瓶机浸瓶糟配碱液用水、巴氏灭菌机用水等，总用量低于酿造水与净化 水，由于水质要求相对较低又不直接与啤酒或包装容器接触，所以大部分辅助用水可以 实现循环使用，同时降低辅助用水也是降低整个啤酒厂水耗的重要组成部分。2 0 0 6 年公 司用于辅助用途的自来水用量及其各车间自来水的使用量见表2 1 0 。2 0 0 6 年生产车间 ( 酿造、包装与工务车间) 各主要操作单元自来水使用数量按大小排列对照见图2 - l 。 表2 1 02 0 0 6 年s s b 各车间自来水用量结构 t a b l e 2 - 1os t r u c t u r eo fs u p p l e m e n t a 叫w a t e ra