几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析

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厌氧发酵沼气工程的工艺及存在的问题思考

厌氧发酵沼气工程的工艺及存在的问题思考

厌氧发酵沼气工程的工艺及存在的问题思考作者:张锋来源:《中国化工贸易·下旬刊》2017年第01期摘要:沼气学名甲烷(CH4),是各种有机物质在隔绝空气并在适宜的温度下,由微生物发酵产生的一种可燃气体,属于可再生能源。

而沼气工程的开展也使得能源得到了重复利用,同时还减少了对于环境的污染,意义是非常重大的。

而厌氧发酵是一种典型的利用废弃物发酵产生沼气的方式。

然而现阶段的厌氧发酵沼气工程中存在着一些亟待解决的问题,因此这也是本文主要的研究方向。

关键词:厌氧发酵沼气工程;问题;思考引言沼气工程主要指的是利用养殖场粪便或废弃物来进行能源的获取,从而减少环境污染的工作。

而厌氧发酵指的是废弃物通过微生物的代谢产生甲烷和二氧化碳的过程,是沼气工程中的一项重要技术。

而我国经济水平的不断提升也使得养殖业的发展速度加快。

但是这项技术却存在着一些问题。

笔者根据自身的工作经验,结合存在的问题,探究如何在工艺上进行完善和优化,以实现该技术未来的稳定发展。

1 我国养殖业的现状我国是一个农业大国,而养殖业是其中的一项重要产业。

我国有共计超过20000家猪场、牛场、鸡场。

这些养殖场每天会产生大量的粪便和其他废弃物,而这些废弃物所产生的污染远远比工业废水和城镇污染要高得多。

而养殖场一般情况下都集中在城市的边远郊区,且均靠近水源,所以长年累月的堆积导致大量的粪便、废弃物、污水等的产生。

而这些动物粪便产生了病菌和有机物是数量众多的,因而给环境带来了严重的破坏。

尤其是在管理不严格的地区,这些污染物会直接进入水源,从而对人们的身体健康产生严重威胁。

2 厌氧发酵工艺的原理厌氧发酵主要是将微生物活动所产生的有机物分解为甲烷、二氧化碳以及水分。

这种方式最大的优势在于不需要消耗过多能源,且对环境的污染程度要更小。

通过这项技术可以将粪便、废弃物等进行统一处理和利用,获得环保的沼气燃料。

而发酵后产生的废渣也可以利用于农业种植,形成资源的合理和循环利用,也符合现阶段我国可持续发展的要求。

蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究

蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究

蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究蔬菜类沼气厌氧发酵是一种将蔬菜类有机废弃物转化为沼气的可持续能源生产方法。

在该工艺中,蔬菜类废弃物通过一系列发酵过程被微生物分解产生沼气。

本文主要讨论蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件和经济分析。

首先,蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件包括:温度、pH、碳氮比和反应时间等。

一般来说,最适宜的温度范围是35-40摄氏度,过高或过低的温度会导致微生物活性受到抑制。

pH值应保持在酸性-中性范围内,通常在6-8之间,以利于微生物的生长和活性。

碳氮比是指废弃物中碳和氮的比例,通常在20-30之间,过高的碳氮比会导致氮的缺乏,从而抑制微生物的生长。

反应时间要根据废弃物的特性和反应器的规模来确定,一般为15-25天。

其次,蔬菜类沼气厌氧发酵的经济分析主要包括投资成本、运营成本和收益等方面。

投资成本包括建设沼气发酵装置的设备和建筑物等方面的费用。

运营成本包括废弃物处理和维护的成本,以及能源消耗和劳动力成本等。

收益主要来自沼气的销售或利用,以及由废弃物处理节约下来的成本。

蔬菜类沼气厌氧发酵可以将有机废弃物转化为可再生能源,为生态环境提供了减排减污的解决方案,同时也能带来经济效益。

为了评估蔬菜类沼气厌氧发酵的经济可行性,需要进行详细的成本分析和收益预测。

根据具体情况,可以考虑采用不同的沼气利用方式,如发电、加热或煮食等。

同时,还要考虑政府的扶持政策和市场的需求情况,以确定项目的可行性和潜在收益。

总之,蔬菜类沼气厌氧发酵是一种可持续的能源生产方法,具有重要的环境和经济意义。

通过合理的工艺条件和经济分析,可以为相关行业和政府机构提供决策参考,推动蔬菜类废弃物资源化利用和可再生能源的发展。

蔬菜类沼气厌氧发酵是一种对环境友好、可持续发展的能源生产方法。

在当前全球环保意识不断增强的背景下,蔬菜类沼气厌氧发酵技术的研究和应用越来越引起人们的关注。

本文将进一步探讨蔬菜类沼气厌氧发酵的相关工艺条件和经济分析。

集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺

集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺

集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺
集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺包括:
1. 升流式厌氧污泥床(UASB):升流式厌氧污泥床是处理高浓度有机废水的一种有效工艺,该工艺采用高效、稳定的UASB反应器,通过循环提升泵将废水送入反应器底部,使废水在反应器内沿设定的上升方向流动,与污泥充分接触,经过气液固三相分离器处理后,废水从上部排出。

2. 升流式厌氧过滤器(UAF):升流式厌氧过滤器是一种将厌氧接触法与过滤法相结合的污水处理工艺,适用于处理高浓度的有机废水。

该工艺采用厌氧生物滤池作为主要的反应装置,通过在反应器内填充一定的填料,使废水在填料表面形成一层生物膜,同时利用厌氧微生物的代谢作用将废水中的有机物转化为沼气。

3. 膨胀颗粒污泥床(EGSB):膨胀颗粒污泥床是一种新型的厌氧污水处理工艺,该工艺采用EGSB反应器,通过将废水从反应器的底部进入,与颗粒状的污泥充分混合,利用厌氧微生物的作用将废水中的有机物转化为沼气。

以上是集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺。

在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的工艺。

厌氧发酵制沼气

厌氧发酵制沼气
启动时一次投入大量原料。 产气量下降,添加新料,排出旧料
3 两步消化工艺 第一反应器:酸化, 第二反应器:严格厌氧,产甲烷 大幅度提高了产气率,效率高
四、厌氧消化装置 1 水压式沼气池
水压式沼气池在我国有60多年运行历史,主要池型。 结构与工作原理 图5-9 ➢ 埋设与地下,立式圆筒形发酵池。 ➢ 主要结构包括加料管、发酵间、水压间、导气管等。
率低,产气量下降 • 磷:含量 1/1000 有机物
3.搅拌
搅拌避免局部酸积累。:机械,充气,充液搅
拌。
搅拌对发酵产气率的影响表9-10
3.温度 低温发酵:<20度,随自然温度变化,产气低,不能灭病原菌。 中温发酵:37度,甲烷菌最佳活性温度区。 高温发酵:53度,甲烷菌最佳活性温度区。产气最高,但是需要加热保
温,管理复杂。
4.pH值 甲烷菌要求pH很窄,一般发酵在6.8~7.5。最佳7.0~7.2
容易破坏pH, 需要一定的碱度。---------------用石灰调节
添加新料时候
5.搅拌 扩大微生物与有机物的接触 搅拌避免局部酸积累。 ----机械,充气,充液搅拌。
6 添加物和抑制物 添加磷矿粉等促进厌氧发酵,提高产气量。 添加微生物生长需要的微量元素,钾,纳,镁等 调整C/N比加入的碳源,氮源 避免重金属,有毒物质的混入
厌氧发酵制沼气
厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵 有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷(或称沼气)的
过程。 ➢ 自然过程。 ➢ 厌氧发酵工艺:采用人工方法,创造厌氧细菌所需的营
养条件,使其在一定设备内具有很高的浓度,厌氧发酵过程 则可大大加快。 ➢厌氧消化的特点: 生产过程全封闭,可控性好,降解快 资源化效果好 易操作,不需供氧 产物可用作化肥,饲料,堆肥原料 可杀死传染病菌 厌氧生物生长率低,效率低,会产生恶臭气体。

沼气的工艺

沼气的工艺

沼气的工艺
沼气是一种由有机物质经过厌氧发酵产生的气体,其工艺一般包括以下几个步骤:
1. 污水或有机废料预处理:将污水或有机废料进行初步处理,去除杂质、固体物和过滤。

2. 施加菌剂:将预处理后的污水或有机废料添加适量的菌剂,促进有机物质的分解和发酵。

3. 厌氧发酵:将添加了菌剂的污水或有机废料置于气密的容器中进行厌氧发酵,一般采用连续搅拌式或固态发酵的方式。

在厌氧环境下,菌群分解有机物质产生二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4),并释放出热能。

4. 沼气提取和净化:从发酵池中收集产生的沼气,并通过一系列的分离、净化和处理工艺,去除杂质和杂气,使沼气中的甲烷浓度达到要求。

5. 沼渣处理:沼气发酵过程中产生的固态废物,称为沼渣。

沼渣可以进行压榨脱水,去除部分水分后可作为有机肥料,也可经过进一步处理,如堆肥、干化等,利用其有机质和养分价值。

6. 沼气利用:净化后的沼气可以作为燃料供应家庭、工业或农业用途,如煮饭、供暖、发电等。

同时,沼气还可以通过压缩、液化等工艺转化为可便于储存和运
输的液态或压缩气体。

以上是一般沼气工艺的基本步骤,具体的工艺流程和设备配置会因实际情况而有所不同。

在实际应用中,还需要考虑物料的进出、温度控制、气体收集和输送等方面的工程设计。

厌氧干式发酵技术调研报告

厌氧干式发酵技术调研报告

厌氧干式发酵技术调研报告一、引言厌氧干式发酵技术是一种将有机废弃物和生物质以厌氧条件下进行发酵的方法。

该技术可以有效地转换废弃物为可再生能源,同时降低环境污染和减少温室气体的排放。

目前,厌氧干式发酵技术在国内外得到了广泛的关注,并在一些实际应用中取得了良好的效果。

本次调研报告旨在对厌氧干式发酵技术进行深入的调研与分析,了解其原理、应用以及存在的问题。

二、原理厌氧干式发酵技术是在无氧环境下,通过微生物酶的作用将有机废弃物或生物质转化为沼气的过程。

在厌氧条件下,厌氧菌和放线菌等微生物能够分解废弃物中的有机物,产生沼气、液体肥料和固体底渣等产物。

相比于传统的湿式发酵,厌氧干式发酵有以下优势:干燥废弃物更易于搬运和储存,系统运行成本更低,对异气体和温度波动更具抵抗力。

三、应用厌氧干式发酵技术可以广泛应用于城市和农村的有机废弃物处理以及生物质能源生产领域。

在城市中,厌氧发酵可以处理餐厨垃圾、厨余垃圾等有机废弃物,产生沼气用于供能和发电,同时产生液体肥料用于农田施肥。

在农村地区,厌氧发酵技术可以处理农村生活废弃物、农业废弃物等,改善农村环境卫生,提供沼气供暖和生活用气,以及液体肥料来替代化肥。

四、存在的问题虽然厌氧干式发酵技术有很多优势和应用前景,但也存在一些问题需要解决。

首先,厌氧干式发酵需要严格把控系统内的湿度和温度,以保证微生物的正常生长和发酵效果。

其次,厌氧干式发酵过程中容易产生异味和污染物,需要加强废气处理和投入控制设备的研究。

此外,厌氧干式发酵技术还面临着工艺优化和规模化应用的挑战,需要进一步完善和推广。

五、结论厌氧干式发酵技术作为一种有效处理有机废弃物和生物质的技术,具有广阔的应用前景。

通过将废弃物转化为沼气和肥料,不仅可以实现资源的循环利用,还可以减少环境污染和温室气体的排放。

然而,目前该技术仍面临一些问题和挑战,需要进一步的研究和优化。

希望通过本次调研报告的撰写,可以促进学术界和产业界对厌氧干式发酵技术的研究和应用进一步发展。

厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究

厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究

厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的探究近年来,随着城市化进程的加快和人口的增加,餐厨垃圾的处理成为一个日益突出的问题。

餐厨垃圾中富含有机废弃物,破坏环境并对人体健康带来恐吓。

厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法被广泛探究和应用。

本文旨在探讨,并介绍该技术的原理、方法以及在实际应用中的优势。

一、引言随着人们生活水平的提高和城市化的进程,城市的餐饮业蓬勃进步,餐厨垃圾的数量激增。

餐厨垃圾中含有大量的有机物质,若果无法有效处理,会对环境和人体健康造成极大的危害。

因此,寻找一种高效、经济的餐厨垃圾处理方法成为亟待解决的问题。

二、厌氧发酵技术的原理厌氧发酵技术是一种生物处理技术,通过利用微生物在缺氧条件下对有机废弃物进行代谢和分解,产生沼气和有机肥料。

厌氧发酵的基本原理是微生物通过一系列的代谢过程将有机物质转化为沼气。

在缺氧条件下,厌氧菌通过发酵过程将有机废弃物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等转化为沼气主要成分甲烷和二氧化碳。

同时,还会生成一些有机酸和其他代谢产物。

三、厌氧发酵技术的方法厌氧发酵技术的方法包括反应器选择、菌种选择和操作条件控制等方面。

反应器的选择可以依据餐厨垃圾的性质和处理规模来确定。

常见的反应器包括完全混合反应器、序列反应器和固定床反应器等。

菌种选择是关键的一步,合适的菌种能够提高发酵效果和产沼气量。

同时,确保反应器内的环境条件也是分外重要的,包括温度、PH值和有机物浓度等。

四、厌氧发酵技术在实际应用中的优势厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法具有许多优势。

起首,该技术能够将餐厨垃圾转化为可再生能源沼气,既能够用于发电和取暖等,也可以作为交通燃料使用。

其次,厌氧发酵过程中还能够产生有机肥料,可以用于农业生产,提高土壤肥力。

此外,该技术可以缩减餐厨垃圾的体积,降低垃圾运输成本,缩减对垃圾填埋场的依靠。

五、结论厌氧发酵技术作为一种处理餐厨垃圾的方法在实际应用中显示出了明显的优势。

通过合理选择反应器、菌种和控制操作条件等方面的改进,可以进一步提高处理效果和产沼气量。

纯干货:最全厌氧反应器汇总及其优劣探析

纯干货:最全厌氧反应器汇总及其优劣探析

纯干货:最全厌氧反应器汇总及其优劣探析食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水,仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的,同时存在投资大,操作管理难,运行成本高等一系列问题。

随着科研的不断深入,厌氧反应器作为一种高效的生物膜处理方法渐渐登上舞台,它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物,以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。

“目前厌氧反应器的发展已经历了三代,本期小沼将对这三代最具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理,望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!”第一代厌氧反应器第一代反应器以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统。

包括:常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。

1常规厌氧反应器(CADT)常规厌氧反应器也叫常规沼气池,是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。

CADT结构图该消化器无搅拌装置,原料在其中呈自然沉淀状态,一般分为4层,自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层,其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层,因而效率较低。

我国农村较为常见。

2全混式反应器(CSTR)全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置,使得原料处于完全混合状态,因而,使得活性区域遍布于整个消化区,效率相比于常规消化器明显提高,故又称高效消化器。

该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。

CSTR结构图搅拌器工作原理工艺优点1、原料适应性广。

适用于畜禽粪便等各种有机垃圾,城市污水厂污泥稳定化处理及高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。

2、消化池具有完全混合的流态,原料与底物接触充分,发酵速率高,容积产气率较高。

3、消化器内温度分布均匀。

4、厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现,结构简单、能耗低、运行管理方便。

5、由于有强制机械搅拌,在高浓度状态可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。

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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,其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。

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%。

②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。

1. 原理反应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,而且能够让发酵原料和微生物完全混合。

该反应器采用恒温连续投料或半连续投料运行。

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,HRT约15d~30d。

2. 特点(1)原料适应性广。

广泛适用于畜禽粪便和各种有机垃圾,适合于城市污水厂污泥稳定化处理,也用于高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。

(2)抗冲击负荷。

(3)消化池具有完全混合的流态,原料与底物的接触充分,发酵速率高,容积产气率较高。

(4)消化器内温度分布均匀。

(5)无法分离水力停留时间和固体停留时间,不能滞留微生物。

(6)厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现,结构简单、能耗低、运行管理方便。

(7)由于有强制机械搅拌,在高浓度状态仍可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。

(8)消化池体积大。

由于CSTR反应器在高浓度进料时,搅拌可能会导致部分生物料随出液排出,因此,为了获得更高的物料利用率一般会设置二次发酵罐,工艺组成为CSTR与二次发酵一体化,即在二次发酵池顶部装配双层膜气囊,CSTR和二次发酵池产生的沼气统一收集在气囊中,供后续发电或者供气使用。

上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed ,简称UASB)工艺适用于处理含有较低悬浮固体的可溶性废水。

1. 原理该工艺装置的特点为在消化器上部安装有气、液、固三相分离器。

消化器内所产沼气在分离器下被收集起来,污泥和污水升流进入沉淀区,由于该区不再有气饱上升的搅拌作用,悬浮于污水中的污泥则发生絮凝和沉降,它们沿分离器斜壁滑回消化器内,使消化器内可以积累大量活性污泥。

这些活性污泥在消化器的底部浓度很高,并具有良好沉降性能,进而形成污泥床。

有机污水从反应器底部进入污泥床并与活性污泥混合,污泥中的微生物分解有机物生成沼气,沼气以小气泡形式不断放出,在上升过程中逐渐合并成大气泡。

由于气泡上升的搅动作用,使消化器上部的污泥呈悬浮状态,形成逐渐稀薄的污泥悬浮层。

有机污水自下而上经三相分离器后从上部溢流排出。

UASB发酵原理见下图。

升流式厌氧污泥床的良好性能依赖于高活性污泥床层的形成。

活性污泥实际上是沼气发酵微生物的天然固化。

这些污泥呈絮状或颗粒状,具有较高的产甲烷活性和良好的沉降性能,对消化器负荷的提高和运转的稳定性均有明显作用。

2. 特点(1)优点①UASB在反应器中设有气、液、固三相分离器,具有产气和均匀布水形成的良好自然搅拌,并在反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。

②UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20VSS/L ~40VSS/L(VSS为挥发性悬浮固体)。

③长的SRT和MRT使其具有很高的负荷率。

有机负荷高,水力停留时间短(1d~5d),中温发酵,容积COD负荷一般为5 kg/m3~10kg/m3左右。

④一般不设沉淀池,一般不需污泥回流设备。

⑤消化器结构简单,除三相分离器外,没有搅拌装置及供微生物附着的填料,节约造价及避免因填料发生堵塞的问题。

⑥出水的悬浮物固体含量低。

(2)缺点①进料中不能含有较高的悬浮固体,一般控制在1000mg/L以下。

如果进水中悬浮固体含量较高,会造成无生物活性固体物在污泥床层的积累,大幅度降低污泥活性并使床层受到破坏。

②需要有效的布水器使进料能均匀分布于消化器的底部。

③对水质和负荷突然变化比较敏感,耐冲击能力稍差。

④污泥床内有短流现象,影响处理能力。

⑤当冲击负荷或进料中悬浮固体含量升高,以及遇到过量有毒物质时,会引起污泥流失。

常用工艺对比分析和工艺类型选择本文前面介绍了塞流式反应器(PFR)、高浓度塞流式工艺(HCF)、升流式固体反应器(USR)、完全混合式厌氧反应器(CSTR)和上流式厌氧污泥床(UASB)共5种工艺,其中的HCF是近几年在PFR的基础上改进发展的新工艺,这两种工艺同为塞流式厌氧消化工艺。

一、常用工艺对比分析上述4种工艺是应用最广泛的、也是现阶段发展比较快的沼气厌氧发酵工艺,下面将这4种工艺进行分析对比,见下表。

二、工艺类型选择厌氧消化器工艺的选择是决定畜禽粪便沼气工程能否长期、高效、稳定运行的关键。

根据以上分析,可以看出4种工艺有着自身的原料适应性,适合于不同的工程类型。

对于高悬浮固体(SS)浓度、高固体发酵原料,选择CSTR、USR和PFR,此3种工艺适用于“能源生态型”沼气工程。

在悬浮物含量较高的情况下,经济效益和技术最合适的为CSTR与USR,而CSTR尤其适合于热电肥联产(CHP)零排放模式。

另外,在沼气工程工艺选择时要考虑到与各工艺参数之间的配合,在一定的HRT条件下,设法延长SRT和MRT,并使微生物与原料充分混合是厌氧消化器发展的主要方向。

对于“能源环保型”沼气工程中处理低SS浓度的溶解性废水应选择UASB,而此模式不适合养殖场沼气工程。

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