案例

Carlsberg 藉由現場處理,重新利用製程用水

實踐這個理想,是我們多年來的夢想。

Anders Kokholm,丹麥嘉士伯釀酒總監

Carlsberg 的釀酒廠想要在 2030 年將用水量減至 50%。「零廢水」行動是「Carlsberg 一同邁向零排放」計畫的一部分。Carlsberg 協同顧問以及大學和葛蘭富科技供應商等,於丹麥費德里希亞的生產單位發展了一間「全面水管理」處理工廠。該現場主要以淨水目的處理製程用水,將其淨化到可以喝的水質,並送回釀酒廠重新作為製程用水使用。該工廠可回收並重新使用 90% 的製程用水。

Andreas Kirketerp 是 Carlsberg 在丹麥費德里希亞「全面水管理」工廠的經理。該單位處理並淨化工廠的製程用水,將 90% 送回工廠重新作為製程用水使用。

 

情況

水是生產啤酒的關鍵原料。沒有水就沒有啤酒。然而,傳統上多數使用的水並不會留在啤酒中。在 Carlsberg 丹麥費德里希亞的工廠,大約有 60-65% 的總體用水主要用在清潔工作上。從設備、地板、管路表層以及酒桶和酒瓶、洗瓶罐的機器等等,包含冷卻塔和鍋爐都需要清洗。而這些水稱為製程用水。

想想我們現在能做的事情,就覺得不可思議。我們可以回收用水、關閉迴路,讓水資源可以再利用。這真的很棒!

Søren Nøhr Bak, NIRAS 食品和飲料用水部門專業總監

「釀酒廠的用水與衛生有關。在歷史中,生產食物時水尤其重要,會用到大量的水。」Søren Nøhr Bak 如此解釋,他是 NIRAS 的餐飲用水專業總監,NIRAS 是 Carlsberg 的工程顧問夥伴。「事實上過去的釀酒師會炫耀他們用了多少水,因為水就是當時生產廠房乾淨度的指標。但現在這已經不管用了。」

根據丹麥 Carlsberg 的永續發展經理 Tenna Skov Thorsted 提供的資料,Carlsberg 集團 2015 年在全球每公升的啤酒就用了 3.4 公升的水。

她表示:「我們的目標是將用水降至 1.7 公升,或是將全球 Carlsberg 集團的用水量在 2030 年前降低 50%。這個抱負源自於公司「一同邁向零排放」永續計畫,該計畫包含多個永續目標,其中一個就是希望在 2030 年以前達到零廢水。」

製程用水用來清理工廠內設備、地板、管路表層以及水槽和瓶罐清潔機等等

 

多年來的夢想

這座新的工廠是丹麥資源水源活用工業食物生產合作夥伴 (Danish Partnership for Resource and Water-Efficient Industrial Food Production, DRIP) 共同達成的結果。商業公司、科技供應商、研究機構以及健康與食物主管機關透過 DRIP 共同合作,思考用水狀況,以及如何再利用水源,並開拓水源淨化與循環的限制。Carlsberg 集團和葛蘭富就是 DRIP 眾多的成員之一。

透過多種小型儲水計畫,Carlsberg 位於費德里希亞的工廠已經將每 1 公升啤酒的用水量減至 2.8 公升。但要降到 1.7 公升以下還需要更多行動。於是,根據 Søren Nøhr Bak 描述,Carlsberg 在 2019 年與釀酒廠的權益關係人商談後,決定擴大作業並打造命名為「全面水管理」(Total Water Management, TWM) 的示範工廠。

Søren Nøhr Bak 補充:「Carlsberg 在全世界有超過 80 間釀酒廠,其中還有一些位於水資源稀少的地區,所以他們想確保在控制的環境下能夠成功施行,如此一來才能將同樣的概念施行在其他間釀酒廠。」

丹麥 Carlsberg 的釀酒總監 Anders Kokholm 表示:「實際達成這個目標是我們多年來的夢想。我們的人與包含葛蘭富在內的其他公司一同合作,甚至還用那些水來測試釀酒,才肯定這是可行的,只是規模還不大。所以我們想說:就把這個做起來吧。」

啤酒封裝至鋁罐和瓶子後利用加熱的製程用水替啤酒進行巴氏滅菌。

 

實現重新利用現場製程用水

Kokholm 說:「這個計畫的基本概念是將所有的製程用水送往廢水處理廠,並在安全且適用於飲用水的環境淨化水源,確保我們可以在釀酒廠重新利用這批水。但這批水不會用來釀酒,只會用在清潔流程,所以不會混進產品中。」

Søren Nøhr Bak, NIRAS 食品和飲料用水專業總監

NIRAS 的 Søren Nøhr Bak表示因為沒有一間丹麥的餐飲公司曾以這種規模嘗試這件事,所以針對品質與風險評估,取得 Carlsberg 和丹麥當局的允許是很重大的任務。

他說:「我們四處與對品質有興趣的人商談。不只是費德里希亞當地的釀酒品質組織,還有集團的品質組織,加上可口可樂和舒味思的品質組織,因為這間工廠也為那些品牌生產產品。其他重要的參與者當然就是環保當局,還有丹麥負責餐飲的管理機構。」

所有的參與者都同意後,才委任比利時的污水處理承包商 Pantarein Water 提供完整的處理系統。葛蘭富負責提供泵浦和系統運送用水,並確保工廠內精準地加藥用水。

Pantarein 的專案經理 Bryan de Bel 表示:「葛蘭富很了解泵浦。他們在提案階段幫了我們好大的忙,針對我們需要的所有解決方案選擇正確的產品。我們協調了很久,將能源消耗和永續能力納入考量,找尋最耐用且有效率的解決方案。真的幫了大忙。」

Søren Nøhr Bak 補充葛蘭富被選上的原因是因為:「針對泵浦和加藥,我們想要確保找到最可靠的解決方案。因為這些元素中只要其中一個有問題,整個操作就會失敗。此外,我們也想要找到可以自己監視和控制系統的解決方案,這樣才能經常查看我們在設定的標準中表現如何。很多人都學到了那不只是泵浦,而是有智慧的泵浦。」 

Carlsberg 位於丹麥費德里希亞的全面水管理工廠使用厭氧和有氧廢水處理法。左邊的厭氧槽會製造生物燃氣,Carlsberg 用它來產生釀酒過程要用的熱能,替本計畫的永續能力又添了一筆。

 

目標是純淨水源的全面水處理工廠

全面水處理工廠一天可以處理 2,000 立方公尺的製程用水,其中可以收回 1,800 立方公尺(或 90%)並重新利用。該工廠也會產出生物燃氣,Carlsberg 會用它來加熱廠區,再為永續能力加分。 

以厭氧和有氧的生物處理程序搭配 MBR 滲透薄膜來移除廢水中多數的污染物和固體。處理完的水會接著在封閉迴路的逆滲透 (Closed-circuit reverse osmosis, CCRO) 工廠過濾,移除水中分解的鹽分。然後使用碳酸鈣減少水的刺激性,確保水質達到飲用水水準,使逆滲透水「再次具有礦物質」。水質穩定後會經紫外線處理,並加入二氧化氯來移除細菌風險,以及避免配水過程中可能產生的生物膜

全面水處理工廠的經理 Andreas Kirketerp 表示葛蘭富的泵浦在流程中每一個階段都幫上很大的忙(請參閱下面的表格或是於此處下載),該工廠現場 95% 的泵浦皆由葛蘭富負責。 

嘉士伯 TWM 工廠的葛蘭富解决方案

Bryan de Bel 是與污水處理承包商 Pantarein 合作的專案經理

Pantarein 的 Bryan de Bel 說:「如您所知,化學一直都是高風險因素,所以葛蘭富提供的完整加藥解決方案替我們省下了許多時間和壓力。我們收到了含有加藥機、所有管線和閥門等,涵蓋所有東西的箱子,所以我們真的很高興。而且葛蘭富泵浦還搭配控制流量的軟體,確保加藥的量符合所需的量。」

全面水處理工廠的經理 Andreas Kirketerp 說:「葛蘭富的泵浦非常可靠。這間工廠需要不停運轉,建造這樣的工廠並不便宜,所以勢必要回收成本。它一天能產出 1,800 立方公尺的水。所以只要它一天不工作,就需要去購買 1,800 立方公尺的水,還要排放至抽水站。所以它一定要運作,持續不停的運作。」

除了可靠性,釀酒總監 Anders Kokholm 也表示這個計畫也帶來了其他需要時間解決的實際挑戰。

Kokholm 說:「之前令人擔心的是包含工廠排出的水,跟我們從公共供水收到的水比起來,溫度高了一些。」丹麥的公共供水溫度大約是 8-9°C,全面水處理工廠輸出的則是 20-28°C。

Anders Kokholm 是 Carlsberg 丹麥的釀酒總監

 

「這對我們的釀酒廠會有什麼影響呢?當然我們在執行前就已經有做過研究,但誰也沒真正嘗試執行過。例如,這對微生物會有負面的影響嗎?不過目前進行得很順利,我們也做了很多程續確保微生物不會有問題,及針對我們用水的地方。所有的測試都顯示水質是乾淨的,所以沒有影響。」

Pantarein 的 Bryan de Bel 表示:「葛蘭富提供的完整加藥解決方案替我們省下了許多時間和壓力。我們收到了含有加藥機、所有管線和閥門等,涵蓋所有東西的箱子。而且泵浦還搭配控制流量的軟體,確保加藥的量符合所需的量。」

 

成果 

經過半年的作業後,全面水處理工廠逐漸邁向目標。Anders Kokholm 稱之為循序漸進。 

他說:「剛開始很興奮,我們都學了很多。我們在 2021 年初開始執行,逐步讓整間工廠成形,讓廢水處理工廠的細菌習慣我們的廢水,也花了不少時間累積足夠的沈渣來處理廢水。在全力運轉前還有一段路要走。釀酒廠的[整體釀啤酒用水]的比例已經有很正面的成效,雖然還沒達到目標層級,但我們終究會達成的。」

Søren Nøhr Bak 說:「這對許多人都是很大的轉變,餐飲產業真的可以回收用水嗎?當然可以,已經有可行的範例。我們擁有的科技可以真正安全可靠地利用製程廢水產生飲用水,真是太棒了。我們可以認真考慮在所有水源稀少的地方實行這項作業。針對所有還沒處理廢水的地方,想想它的可能性。我們可以真正落實回收再利用使循環完整,再次利用那些水。」

Anders Kokholm 補充:「對 Carlsberg 集團來說,它的影響是先在這裡測試,再移至水源稀少的區域。我們在印度和中國等地,還有其他區域都有運作,這些地方的水都不夠。而把製程用水收回,做成飲用水或類似的產物,絕對會讓 Carlsberg 往 2030 年的目標再邁進一步。」

葛蘭富定量系統 Carlsberg 在全面水管理內外皆有設定。

 

Carlsberg 水資源再利用實績

3.4 公升的水:在 2015 年平均用來產生 1 公升的啤酒

<1.7 公升的水:為 2030 年的全球目標是每公升的啤酒只能用上這個數目的水,或是減少 50%,這是「Carlsberg 一同邁向零排放」計畫的一部分。

65% :為製程用水使用的總水量百分比。

2000 m3/天:為全面水處理工廠一次能處理的製程廢水。

1800 m3/天:為送回工廠重新使用的「淨」水,或整體的 90%。剩下的 10% 是多餘的沉渣和濃縮廢水,送往公共廢水處理

560,000 m3:為全面水處理工廠每年省下的水量(或一年 5 億 6000 萬公升)

9.6%:為全面水處理工廠產出的生物燃氣和熱水循環減少的能源。

17:為 Carlsberg 在全球高缺水風險地區的釀酒廠數量。Carlsberg 利用全面水處理工廠的學習經驗降低這些地區的廢水量。

使用製程用水:清潔容器、水槽、管路、機械、表面、瓶罐和鋁罐,也用在巴氏滅菌、鍋爐、冷卻塔等等。

丹麦嘉士伯可持续发展经理 Tenna Skov Thorsted

資料來源

本文的資訊來自 2021 年 9 月和 10 月間 Carlsberg 現場的採訪、2021 年 10 月 NIRAS 現場的採訪,以及 2021 年 10 月與 Pantarein 舉辦的線上視訊座談。與 DRIP 合作夥伴有關的更多資訊和水資源重複利用的研究可在此網站找到。

備註:資料提供者提到「飲用水」時專指高度淨化的水源。這表示,在這個原則下,處理過的水可以安全飲用,但就此案例而言該水並不會用在最終產品中。

Carlsberg 全面水管理工廠共有 4 組葛蘭富 NB 泵浦協助水循環,搭配厭氧、有氧調整水槽,以及生物燃氣清洗器。

 

葛蘭富供應:

針對 Carlsberg 位於丹麥費德里希亞的全面水處理工廠,葛蘭富與 Pantarein 和 Carlsberg 合作,辨識出最適合整體處理淨化程序的泵浦及定量系統。包含:

  • 沉水 SL 廢水泵浦和攪拌機
  • NB 端吸泵浦,負責生物水槽和生物燃氣清洗器的循環
  • 針對所有處理階段以及 UF-逆滲透薄膜CIP,搭配數位加藥機、管路和配件打造完整的定量箱
  • UF-逆滲透薄膜CIP;
  • 逆滲透系統強大的 CR 垂直多段泵浦;
  • 完整的系統  
    • 消毒用的 Oxyperm Pro
    • 聚合物生產單位用的 POLYDOS
  • 監視及控制水消毒用的 DID。

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