面对环境污染日趋严重、资源日趋短缺的局面，工业发达国家在对其经济发展过程进行反思的基础上，认识到不改变长期沿用的大量消耗资源和能源来推动经济增长的传统模式，单靠一些补救的环境保护措施，是不能从根本上解决环境问题的。美国国会1990年10月通过了“污染预防法”，把污染预防作为美国的国家政策，取代了长期采用的末端处理的污染控制政策，要求工业企业进行技术改进，削减污染源，包括设备与技术改造、工艺流程改进、产品重新设计、原材料替代以及促进生产各环节的内部管理、减少污染物的排放，并在组织、技术、宏观政策和资金等方面给予支持。
我国推行清洁生产工作的进展还比较缓慢。除了各方面对清洁生产在可持续发展中的重要作用还缺乏足够的认识，缺乏必要的配套政策，尤其是缺少鼓励企业开展清洁生产的优惠政策等原因外，缺乏清洁生产的投、融资渠道，清洁生产的投入严重不足，技术信息交流不畅，企业缺乏寻找清洁生产技术的正常渠道等也是影响推行清洁生产的重要原因之一。但随着加入WTO和国家对环境治理力度的加强，我国工业清洁生产近几年也取得了一定的研究成果。
一、啤酒厂清洁生产
（一）麦汁一段冷却与节能
啤酒生产过程中，经糖化工艺生产的麦汁，经煮沸、沉淀分离热凝固物后，麦温度在96～98，需经热交换冷却至工艺要求的7～8的温度。传统啤酒生产工艺采用两段冷却，前一段采用自来水冷却，将麦汁从98冷却至35～40；后一段采用冷冻水溶液冷却，把麦汁冷却至7～8.
1.麦汁两段冷却存在的问题
①冷冻机负荷重、电耗高：啤酒厂用电量50%消耗在冷冻车间，而麦汁冷却又占其中的一半以上。麦汁经第一段水冷后在35～40，再由第二段（冷冻机）冷却，造成冷冻机负荷过重。
②热能未充分利用：第一段热交换的冷水，吸热后出口水温偏低（55～60），集中在热水罐内还要通入蒸汽加热至78～80，方能供洗槽使用。热麦汁的热能没有充分回收，还要支付热能，很不合理。
③水耗量大：第一段冷却面积小，需用麦汁量2～2.5倍的水进行冷却，而糖化用水只需麦汁量的1.2倍即可，多余的水排入地沟，造成水资源浪费。
④用酒精水溶液作载冷剂，酒精消耗大：5万t/年啤酒厂，年耗酒精40～50t。
2.麦汁一段冷却技术的节能原理
麦汁一段冷却技术，国际上出现于20世纪80年代中期，技术已趋于成熟。麦汁一段冷却塔节能原理如下。
①工艺要求将热麦汁冷却至7～8，只要有足够量的低于上述温度的冷却介质，就能通过工程实现这一过程。按热传递机理，参与热交换的两种介质，只要它们之间存在一定的温度差，就能进行热传递，无需用-8酒精水溶液与热麦汁交换。当然，温差太小，要求传热面积很大，不经济。经实验，冷水温度控制在3～4为宜。此状态即与水的冰点有了一段距离，投资也较经济。
②冷冻机的制冷工作对象不是冷却麦汁，而是冷却当地的自来水。采用两段冷却工艺，冷冻机要负担将40热麦汁冷却至8的能量；采用一段冷却工艺，冷冻机仅负担将当地自来水从20左右冷却至4的能量。
两段冷却工艺与一段冷却工艺相比，一段冷却工艺可节能40%。一段冷却工艺用水作载冷剂，可以大幅度降低全厂酒精的耗用量；薄板换热器得到合理设计，冷却水用量降低；经热交换后的水温提高，煤（汽）耗降低。新建、扩建啤酒厂还可设计采用低层糖化楼；高浓度发酵后稀释工艺，改糖化麦糟加水稀释后泵送或自流出糟为“干出糟”，大力推广酶法液化等，从而大力提高原材料利用率、能源利用率，减少污染物排放量。
（二）节水和减污措施
啤酒行业的废水主要来自冲洗水、洗涤水。据调查，各生产企业耗水量相差较大，每生产1t啤酒耗水量可从10t～50t不等。为减少啤酒生产排放废水可从三个方面着手：一是降低生产用水，直接降低排放量；二是降低废水排放负荷，特别是要做到清污分流，减轻处理负荷，有效地控制洗糟水，回收利用冷热凝固物和酵母、麦糟等；三是合理利用，变废为宝。
当前，我国成品酒实际吨酒耗水量为10～50m3，与国外先进厂吨酒耗水l0m3比，节水潜力很大，一般啤酒厂现生产1t啤酒耗水20～25m3，但要通过落实节水措施，把吨酒耗水降到15m3，达到行业用水标准。除冷却水循环使用外，力所能及的是对浸渍大麦和洗瓶工序实行逆流用水，这些措施可使吨酒耗水量降到15m3以下。
1.采用逆流浸渍工艺
浸渍工艺是用水量比较大的工序之一，消耗的水量约占总用水量的20%。从整个浸渍工序而言，集中排放浸麦废水有4次，废水污染物浓度一次比一次低，因此在浸渍过程中可考虑采用逆流浸渍的用水方法，即增添一个蓄水池，贮存浸断3和浸断4排出的浸麦洗麦废水，作为浸渍下一批时浸断1和浸断2的浸麦洗麦用水。浸断3和浸断4的废水在进入蓄水池前，可用过滤装置去除浮麦。为了防止该水在蓄水池内发生腐败现象，可在蓄水池内安装曝气管，必要时鼓入适量空气。采用逆流浸渍工序，每制1t啤酒可节约用水1.6～3.0m3.
2.洗瓶机终洗水的再利用
洗瓶机终洗水基本上未受污染，经回收后不用任何处理就可直接用于洗瓶机初洗或冲洗地面。实现洗瓶机终洗水的再利用，可使吨酒耗水量减少2m3.
3.洗涤液的单独处理
洗瓶工序中使用碱性洗涤液，使用一定时间后需要更换。废碱性洗涤液中含有大量的游离NaOH、洗涤剂、纸浆、染料和无机杂质。当其集中排放时，废水的pH在11以上，废水的CODcr值也随之上升，并持续数小时之久。无疑这对生物处理装置中的微生物将是毁灭性的，因此废碱性洗涤液不允许直接排入排污沟中，应考虑单独处置。
4.残漏酒液
灌装工序每天外排的污染物主要来自灌瓶机的酒液漏损和包装线上的碎瓶残剩酒。漏损1L啤酒，可造成约0.13kg的CODcr污染物或0.09kgBOD5污染物，随手扔掉一个碎瓶的残酒，就相当于一个人一天的排污量。因此减少啤酒的漏损和把碎瓶残酒收集起来单独处理是减少BOD5污染物的关键。收集的散酒设法利用或设法单独处理。
二、山东日照酒业公司用废酒糟生产有机肥
山东省日照酒业有限公司治理废酒糟、有机废水污染，变废为宝，实现了经济效益、生态效益“双赢”。该公司年产酒精1万t，粮食酒5000t，生产中每天约产生400余t酒糟废弃物和有机废水。在循环经济理念的指导下，该公司成功研制出利用废酒糟作原料生产有机肥技术。废酒糟经离心分离，分离出固态酒糟和废水，以固态酒糟作原料，制成有机肥料；分离后的废水，一部分经水解处理，再添加少量微量元素生产冲施肥和叶面肥，还有一部分直接返回到酒精发酵车间，用于拌料、糊化工艺。
2003年5月，由日照酒业有限公司、日照友和酿造公司及社会自然人共同参股成立了日照市酬勤有机肥公司。公司利用废酒糟和废醪等为原料，生产氨基酸型速效有机肥，年可利用废酒糟4万t，生产有机肥1.5万t，预计年销售额4000万元。利用废酒糟生产有机肥项目的成功运营，不仅使该企业的污染问题得到解决，而且赢得了可观的经济效益。仅节水一项，按年产1万t酒精计，年可节煤230t，节约糟泥运输费约40万元。
三、东北制药厂实施清洁生产
东北制药厂是生产发酵原料药及制剂产品的大型骨干企业，建于1946年，主要生产维生素类、激素类、磺胺类、抗生素类等多种原料药、医药中间体和制剂产品，共70多个品种，工业产值10多亿元。
维生素C的投产给企业带来了巨大的经济效益，同时也带来了一系列的环境问题，因此未能得到环保部门的环保项目验收，并限期采取控制措施使污染物排放务必达到规定的标准。
为了控制污染物的产生，降低末端治理的费用，减轻污染物处理压力，提高企业的环境效益和经济效益，东北制药厂以维生素C作为清洁生产试点产品进行清洁生产示范工程。下面就维生素C生产废水渣的处理及清洁生产的实施情况介绍如下。
（一）污染产生的原因
①生产过程中有机溶媒的流失，一部分生产出产品，一部分回收再利用，一部分流失在环境中（空气、水）；
②染菌、产品质量不合格返工，增加物耗和排污量；
③产品中间体回收利用不完全，收率低，随水、气带走；
④工艺参数配比未达到最佳值，造成消耗高；
⑤回收循环利用深度不够；
⑥环保处理设施运行不稳定，污染物排放超标。
通过投入、产出、物料平衡，分析生产工艺（包括提取、转化、精制）过程“三废”情况，了解和制定出废液治理措施。
（二）废水的处理
含酸废水：提取、转化工序、离子交换及纯水制备产生的含酸废水经调节后由中和滤塔、曝气塔处理，合格后排放。
有机废水转化：三次母液、多次母液等为高浓度有机废水，与提取岗位产生的浓缩蒸出的低浓度有机废水，按比例进行有机调配，在调配池调配均匀后进入深井曝气池处理，再经脱水、沉淀后排入下水道。
（三）废渣处理
超滤工序产生的维生素C超滤蛋白渣（液），采用专用分离和干燥设备进行了工业性试验，废液经厌氧消化池，深井曝气处理。
废碳（转化、精制）经收集后由活性炭厂再处理，古龙酸母液经回收生产古龙酸钠，重新用于生产维生素C。回收后的废液进行深井曝气净化处理。
（四）清洁生产方案实施情况
1.实施无费/低费方案
包括原料和产品的严格管理、加强设备的维修保养、建立健全生产管理、员工的岗位培训、清洁生产教育、节约能源、减少浪费等措施。
（1）原料和产品的严格管理
①原料供应严格检查，保证进货质量；统一定购，降低进货成本。
②原材料、产品的贮存、搬运等环节加强管理，减少非生产性损失。
（2）设备管理 设备按照正确的操作规程管理，定期检查、维修保养，进行必要操作使用和维修等方面的学习和培训。
（3）现场管理 建立健全企业有关规章制度，加强现场管理，严格执行规章制度。
（4）员工管理 定期对员工进行技术培训，提高技术操作水平。
（5）环保 进行全员环保知识、清洁生产知识的学习，提高环境保护意识。
（6）节约能源和综合利用
①采取节约措施，能源计量，能源定量，定额使用，杜绝跑、冒、漏的浪费现象。
②加强原材料、产品的回收循环利用、非产品的综合利用。
2.实施中、高费方案
离心设备的改造和维生素C超滤菌丝体制取蛋白饲料方案的实施。
（1）离心分离设备改造 原三足式离心分离设备为敞开式生产，乙醇易挥发，不仅浪费原料，而且影响岗位操作环境；另外三足式离心分离设备容积小，增加了停机装卸原料和清洗设备次数，影响生产效率及设备清洗带来环境污染。为解决三足式离心机存在的问题，提出了对三足式离心机的改造方案，采用电动吊装式离心机替代三足式离心机，并在维生素C车间装了一台进行单机示范，经过半年运行，效果明显，具体表现如下：
①设备操作方便，运行稳定，单机工作能力较原三足式离心机提高一倍。采用电动吊卸料替代人工操作，减轻了员工劳动强度，占地面积小，便于操作管理、维修。
②吊式离心机密闭操作，减少乙醇的挥发损失，改善操作环境，乙醇加料减少15%，污染物产生量减少15%，折合COD每月少排2.6t。
③带来了明显的经济效益：
A。原料乙醇的用料减少15%，每月节省乙醇4t，价值1.5万元；
B。节省电能，电功率从30kW下降到23kW，每月节电3150kW？h，价值1890元；
C。减少处理运行费用2800元；
D。减少产品损失，提高效率0.6%～0.8%。每月多产维生素C500kg，价值3万元。
假定全部采用吊装式离心机取代三足式离心机，经可行性分析，需投资592万元，可减少乙醇投料量15%，回收乙醇时蒸汽用量1256t，减少COD年产生量和排放量约900t，年增加收益212万元，投资回收期限3年左右。
（2）维生素C超滤菌丝体制取蛋白饲料 生物发酵法生产维生素C时，有效成分古龙酸经过滤、超滤提取后，生物发酵的菌丝体和残余培养液被截留下来，作为废弃物处理掉。而这些菌丝体内含有蛋白饲料的常规营养成分和氨基酸，是一种可以用来制取蛋白饲料的良好原料。该企业维生素C生产过程中年产菌丝体2万t，含水率85%，COD浓度为12mg/L。用成套干燥设备年生产蛋白饲料3500t，创产值500万元以上，同时可削减COD2100t，有良好的经济效益和环境效益。维生素C菌丝体生产饲料蛋白的工艺为：絮凝→分离→干燥。
所用设备为旋片气流式干燥成套设备。设备原理是设有热风直接加热腔和烟气间接加热腔，热风腔内有电机带动的转轴和旋片，物料在旋片的作用下被抛起、分散、前移，同时被加热，达到物料中的水分被干燥的目的。
离心分离设备的改造和菌丝体生产蛋白饲料都具有良好的经济效益和环境效益。需投资592万元和507万元，偿还投资年限分别为2～4年。
3.实施清洁生产的效果
通过清洁生产的无费/低费方案的实施，维生素C产品的各项技术经济指标有了大幅度提高，取得了良好的经济效益和环境效益。收率提高了8.8%，消耗下降了17.52%，水耗下降了64.84%，汽耗下降了56.39%，电耗下降了38.76%，成本下降了12.93%。
参考文献
[1]陈坚。环境生物技术。北京：中国轻工业出版社，1999
[2]刘青松，张立民，姜伟利，吴海锁。清洁生产与ISO14000.北京：中国环境科学出版社，2003
[3]张景来，王剑波，常冠钦，刘平。环境生物技术及应用。北京：化学工业出版社，2002
[4]贺延龄。废水厌氧生物处理。北京：中国轻工业出版社。1998
[5]周中平，赵毅红，朱慎林。清洁生产工艺及应用实例。北京：化学工业出版社，2003
§§第十一章 发酵经济学
