几种沼气厌氧发酵工艺比较.doc

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映器（PFR），另一种是改善的高浓度塞流式工艺（HCF）。塞流式反映器（PFR）图1（1）原理PFR也称推流式反映器，是一种长方形的非完全混合式反映器。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认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少接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设立挡板以有助于运营的稳定。PFR反映原理及结构见图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：合用于高SS废水的解决，特别合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；池形结构简朴，运营方便，故障少，稳定性高。缺陷：固体物容易沉淀池底，影响反映器的有效体积，使HRT和SRT减少，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接种物；因该反映器占地面积或体积比较大，反映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厌氧反映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，在厌氧反映器的另一端，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，并且装机容量小，耗电量低；与PFR相比，原料运用率高；解决了浮渣问题；工艺流程简朴；设施少，工程投资省；操作管理简便，运营费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可）；没有预解决，原料可以直接入池；卧式单池容积偏小，便于组合。升流式固体反映器升流式固体反映器（UpflowSolidReactor，简称USR)合用于解决高悬浮固体原料、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运用方面有较多的应用。1.原理USR的下部是具有高浓度厌氧微生物的固体床。发酵原料从反映器底部进入，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，上清液从反映器上部排出。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反映器内设有布水系统，底部是高浓度厌氧菌床，上部设立挡渣板。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，其结构及反映原理见下图。通过USR解决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，不能达成排放标准，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，通过好氧解决后达标回用或排放。针对该沼液含氨氮较高的特点，通过预解决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解决。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2023立方米。2.特点（1）优点①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映器下部，使反映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营的主线因素。由于SRT较长，出水带出的污泥不需回流，固体物可以得到较为彻底的消化，悬浮固体（SS）去除率在60%～70%。②当超负荷运营时，污泥沉降性能变差，出水化学需氧量（COD）升高，但一般不会导致酸化。③产气效率高。（2）缺陷①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。②对含纤维素较高的料液，如以牛粪为发酵原料，应在发酵罐液面增长破浮渣设施，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解决。全混合消化器全混合消化器（ContinuousStirredTankReactor，简称CSTR）也称连续搅拌反映器系统，是一种完全混合消化器。本工艺可以直接解决悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。该工艺的反映原理及反映器内部结构如下所述。1.原理反映器采用上进料下出料或者下进料上出料的方式，内设立式搅拌机。消化器内的搅拌装置不仅可以使原料在消化器的流动呈全混合状态，并且可以让发酵原料和微生物完全混合。该反映器采用恒温连续投料或半连续投料运营。与常规消化器相比，CSTR使活性区遍布整个消化器，传质效果与微生物活性明显提高，发酵效率比较高，还缩短了水力滞留期（HRT），中温条件下