几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析.docxVIP

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)。 .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。高浓度悬浮固体发酪原料从一端进入， 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， 发酪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酪工艺。 (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。 .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酪装置。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。 渗走水生产有机肥 渗走水 生产有机肥 图1：处理工艺流程图 .原理 USR的下部是含有高浓度厌氧微生物的固体床。发酪原料 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 解发酪，上清液从反应器上部排出。 未消化的生物质固体颗粒和 沼气发酪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 水力滞留期（HRT）高得多的固体滞留 期（SRT）和微生物滞留期（MRT）,从而提高了固体有机物的分解 率和消化器的效率。USR反应器内设有布水系统，底部是高浓 度厌氧菌床，上部设置挡渣板。本工艺不使用机械搅拌，浓度较 高时可有局部强化搅拌装置，具结构及反应原理见下图。 经过USR处理后产生的沼液属于高浓度有机废水，具有有 机物浓度高、可生化性好、易降解的特点，不能达到排放标准， 因此除用于花卉蔬菜等的肥料外， 剩余沼液须回流至集水池， 经 过好氧处理后达标回用或排放。针对该沼液含氨氮较高的特点， 通过预处理可将溶于水的挥发性氨氮部分去除。 沼液中的有机物 则通过生物法进行处理。 许多大中型沼气工程均采用该工艺，对国内沼气工程而言， 单体池容可加大到2000立方米。 .特点 (1)优点 在重力的作用下，比重较大的固体与微生物靠自然沉降 作用积累在反应器下部，使反应器内始终保持较高的固体量和生 物量，即有较长的SRT和MRT,这是USR在较高负荷条件下能 稳定运行的根本原因。由于 SRT较长，出水带出的污泥不需回 流，固体物能够得到较为彻底的消化， 悬浮固体(SS)去除率在 60% ?70%。 当超负荷运行时，污泥沉降性能变差，出水化学需氧量 (COD)升高，但一般不会造成酸化。 ③产气效率高 (2)缺点 进料固形物悬浮物含量为 5%?6%,浓度再提高易出现 堵塞布水管等问题，单管布水易短流。 对含纤维素较高的料液，如以牛粪为发酯原料，应在发 酯罐液面增加破浮渣设施，以防表面结壳。 ③沼渣沼液COD浓度含量很高，不适宜达标排放，一般用 于农田施肥进行生态化处理。 全混合消化器 全混合消化器( Continuous Stirred Tank Reactor ,简称 CSTR)也称连续搅拌反应器系统，是一种完全混合消化器。本 工艺可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。 该工艺 的反应原理及反应器内部结构如下所述。 ili沼气排泥出水 ili沼气 排泥 出水 .原理 反应器采用上进