厌氧消化工艺

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目前,工业上一般用单级系统,因为设计简单、一般不会发生技 术故障。并且对于大部分有机垃圾而言,只要设计合理、操作适当, 单级系统具有与多级系统相同的效能。 1.3 按照进料方式分为序批式、连续式。
序批式:消化罐进料、接种后密闭直至完全降解。之后,消化罐 清空,并进行下一批进料。连续式:消化罐连续进料,完全分解的物 质连续从消化罐底部取出。 1.4 按反应温度分为高温和中温:
中温厌氧反应器反应温度较低,所以降解相同水平的有机物,一 般停留时间要长(15 天至 30 天).中温厌氧反应器产气率低,尽管 生物反应过程比较稳定,但长停留时间需要更大的容积和更高的成 本。高温厌氧反应器产气率高,停留时间短(12 至 14 天),反应器 容积小,但维修成本高。
不Fra Baidu bibliotek类型的厌氧反应器在市场中占的份额也不同:中温消化、高
该工艺中均有采用,垃圾平均产气量 110Nm3/吨进料垃圾。目前欧 洲有十几个采用该工艺的垃圾处理厂。
2.2 BRV 干法厌氧消化工艺 BRV 厌氧消化工艺最早是由瑞士的一家环保公司研制开发的,
并于 1994 年在瑞士的 Baar 成功建设了第一个利用该工艺的有机垃 圾处理厂,年处理有机垃圾 18,000 吨。由于该工艺具有很高的生态
器,内部通过缓慢转动的桨板使垃圾均质化,系统需要将垃圾固含率 调到大约 23%。而 Valorga 工艺显著不同,同为在圆柱形反应器中水 平塞式流是循环的,垃圾搅拌是通过底部高压生物气的射流而实现 的。Valorg 工艺优点是不需要用消化后的垃圾来稀释新鲜垃圾,缺点 是气体喷嘴容易堵塞,维护比较困难。Valorga 工艺产生的水回流使 反应器内保持 30%的固含率,且艺能单独处理湿垃圾,因为在固含 率 20%以下时重物质在反应器内发生沉降。 1.2 按照阶段数可分为单级、多级。
厌氧消化工艺
根据工艺参数不同分成不同的类型:1)发酵天数;2)发酵含固率; 3)发酵温度和 4)级数(单级对多级)。工艺参数的决定最终取决于现场 的实际情况和工程目标,关键工艺参数分述如下: 1.按照固含率可分为湿式、干式 湿式:垃圾固含率 10%~15%。 干式:垃圾固含率 20%~40%。
湿式单级发酵系统与在废水处理中应用了几十年的污泥厌氧稳 定化处理技术相似,但是在实际设计中有很多问题需要考虑:特别是 对于机械分选的城市生活垃圾,分选去除粗糙的硬垃圾、将垃圾调成 充分连续的浆状的预处理过程非常复杂,为达到既去除杂质,又保证 有机垃圾进入正常地处理,需要采用过滤、粉碎、筛分等复杂的处理 单元。这些预处理过程会导致 15%~25%的挥发性固体损失。
在该工艺的干式消化过程中,有机垃圾经过分拣破碎等预处理 后,与部分已经消化的物料混合,通过进料系统送入消化反应器内。 消化物料的含固率在 20~35%之间,消化反应器内的物料可通过气
体或机械搅拌等方式进行搅拌,物料经过 25~30 天的厌氧消化后, 由出料系统排出罐体,送入脱水系统进行脱水。在消化期间大约有 60%左右的有机物被转化为生物气,可进行能源利用。BRV 卧式厌 氧消化工艺成为德国目前最新的厌氧消化工艺,已经在欧洲多个垃圾 处理厂实施,并取得了良好的运行效果。
浆状垃圾并不能保持均匀的连续性,因为在消化过程中重物质沉 降,轻物质形成浮渣层,导致在反应器中形成了三种明显不同密度的 物质层。重物质在反应器底部聚集可能破坏搅拌器,因此必须通过特 殊设计的水力旋流分离器或者粉碎机去除。
干式发酵系统的难点在于:其一,生物反应在高固含率条件下进 行;其二,输送、搅拌固体流。但是在法国、德国已经证明对于机械 分选的城市生活有机垃圾的发酵采用干式系统是可靠的。Dranco 工 艺中,消化的垃圾从反应器底部回流至顶部。垃圾固含率范围 20%~ 50%。Kompogas 工艺的工作方式相似,只是采用水平式圆柱形反应
环保性,其先进的工艺技术具有较大的市场潜力,符合欧洲对有机垃 圾处理日益严格的环保标准。德国 Linde 公司根据市场的发展需要, 收购了该公司并对该专利工艺进行了整合。当时的厌氧技术还不是很 成熟,Linde 公司对其采取了严谨的完善措施,并于 1996 年首先在 德国的 Eurasburg Quarzbichl 进行了处理规模为 4 吨/天的小试, 1997 年在德国的 Ravensburg 进行了处理规模为 1,500 吨/年的中试, 以进一步完善工艺并确保该技术的适用性。
温消化都是可行的技术,实际运行的处理厂,中温消化占 62%;湿 式、干式系统各占一半;而单级消化、两相消化的比重相差大,其中 两相消化占 10.6%。
厌氧消化技术在国外应用已相当广泛,据统计,到目前为止,已 有大约 117 个垃圾处理厂采用厌氧消化工艺,其中 90 个已在运行, 27 个还在建设过程中,这些厂的处理能力都在 2 500 t/a 以上。主要 分布在澳大利亚、丹麦、德国等国家,采用此工艺的公司主要有澳大 利亚的 Entech 公司,德国的 BAT 公司,瑞士的 Kompogas 公司、 丹麦的 Kruger 公司等。目前国内正在建设的北京市董村分类垃圾综 合处理厂(650 吨/日)和上海市普陀区生活垃圾处理厂(800 吨/日) 主要工艺采用厌氧发酵技术。 2 厌氧消化技术的工程应用 2.1 VALORGA 干法厌氧消化工艺
本工艺是由法国 Steinmueller Valorga Sarl 公司开发,采用垂 直的圆柱形消化器,是一项成熟工艺。反应器内垃圾固含率 25%-35%,停留时间 22-28 天,产气量 80-180Nm3/吨。消化后的固 体稳定化需要进行 10~21 天的好氧堆肥。针对城市生活垃圾厌氧消 化中存在的搅拌难、固体含量高抑制反应活性等特点,上世纪 80 年 代后期 Valorga 工艺朝面向全部种类的垃圾发展。该工艺采用渗滤液 部分回流与沼气压缩搅拌技术,具有比较好的经济与环境效应。中温 (如 Amien 垃圾处理厂)或高温消化(如 Freiburg 垃圾处理厂)在
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