几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析.pdf

塞流式工艺 塞流式工艺细分有两种，一种是普通的塞流式反应器 （PFR），另一种是改进的高浓度塞流式工艺（ HCF ）。 1. 塞流式反应器（ PFR） 图 1 （1） 原理 PFR 也称推流式反应器， 是一种长方形的 非完全混合式反应 器 。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入， 呈活塞式推移状态从 另一端排出。 消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作 用，料液在沼气池内无纵向混合， 发酵后的料液借助于新鲜料液 的推动作用而排走。 进料端呈现较强的水解酸化作用， 甲烷的产 生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种 物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内 应设置挡板以有利于运行的稳定。 PFR 反应原理及结构见图 1。 这种工艺能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间。 许多大中型 畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。 （2 ） 特点 优点： 适用于高 SS 废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消 化，固体含量可以提高到 12%；用于农场有较好的经济效益； 不 需要搅拌；池形结构简单，运行方便，故障少，稳定性高。 缺点：固体物容易沉淀池底，影响反应器的有效体积，使 HRT 和 SRT 降低，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接 种物； 因该反应器占地面积或体积比较大， 反应器内难以保持一 致的温度；易产生厚的结壳。 2. 高浓度塞流式工艺（ HCF ） （1） 原理 HCF 是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。厌氧 罐内设机械搅拌，以塞流方式向池后端不断推动， HCF 厌氧反 应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口， 在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。 （2 ） 特点 进料浓度高，干物质含量可达 8 ％；能耗低，不仅加热能耗 少，而且装机容量小，耗电量低；与 PFR 相比，原料利用率高； 解决了浮渣问题；工艺流程简单；设施少，工程投资省；操作管 理简便，运行费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机 垃圾均可）；没有预处理，原料可以直接入池；卧式单池容积偏 小，便于组合。 升流式固体反应器 升流式固体反应器（ Upflow Solid Reactor ，简称 USR)适用 于处理高悬浮固体原料、总固体含量（ TS ）为 5%畜禽粪污 ，在 当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面有较多的应用。 1. 原理 USR 的下部是含有高浓度厌氧微生物的固体床。发酵原料 从反应器底部进入， 依靠进料和所产沼气的上升动力按一定的速 度向上升流。 料液通过高浓度厌氧微生物固体床时， 有机物被分 解发酵， 上清液从反应器上部排出。 未消化的生物质固体颗粒和 沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内， 上清液从消化器上 部溢出，这样可以得到比 水力