几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析.pdf

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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

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